互动科普

细颗粒物惹的祸

雾霾的主要污染成分是细颗粒物。细颗粒物是指空气动力学直径在2.5微米以下的大气颗粒物（atmospheric particulate matters），也就是PM2.5。　

粒径（也就是空气动力学直径）大于2.5微米的大气颗粒物称为粗颗粒物，主要是由表面崩解和风化等作用形成的；而粒径在2.5微米以下的细颗粒物，主要是靠冷凝和凝聚作用形成的，也有极少部分来自风化过程。

一般来说，颗粒物的粒径越小，一旦突破呼吸屏障进入人体，越容易滞留在人体内；滞留的时间越长，深入人体组织的程度越大，清除可能性也越小，颗粒物上携带的毒性成分越有机会转移到身体的各个部位，健康影响也就越显著。

细颗粒物的化学组成十分复杂，包括无机成分如硫酸盐、硝酸盐、氨离子、碳黑等，有机成分如有机酸、多环芳烃（PAHs）等，微量金属元素如铅、铜、锌等，生物物质如细菌、真菌等。粒径越小的颗粒物，比表面积也越大，可能吸附的有毒重金属和有机物也越多。

室内细颗粒物来自何方？

细颗粒物有天然源和人为源两种来源。来自地球表面天然过程排放的称为天然源，主要有火山喷发、海洋表面海水的溅沫、森林火灾、地表土壤碎屑的扬尘、生物物质花粉、细菌、真菌等的释放。来自人类活动排放的称为人为源，主要是化石燃料如煤、石油、天然气的燃烧，包括工业锅炉、机动车以及居民炊饮和采暖等。其中，人为和天然排放的二氧化硫、氮氧化物、活性有机物、氨等气态物质在大气中经过复杂的化学反应转化形成的硫酸盐、硝酸盐、复杂有机物等细颗粒物，对空气质量有重要的影响。从总量上说，人为源排放量要比天然源排放量少，但是人为源排放集中在城市等人口聚集的地区，对人们的生活和健康的影响要比天然源大得多。

平均来说，现在人们生活和工作时间的80%以上是在室内，因此室内空气质量，包括细颗粒物的浓度，对人们的健康有重要影响。那么，室内的细颗粒物主要有哪些来源呢？

首先，室外大气颗粒物会通过开窗通风或窗隙、门缝等进入室内。对于没有明显室内污染源的住宅，来自室外的细颗粒物可以达到75%以上。研究表明，室内空气中细颗粒物浓度与室外大气中细颗粒物浓度成正相关，室外细颗粒物浓度很高时，如当下的重污染霾高发期，室内的细颗粒物浓度也会比较高，甚至可能达到重度污染级别。当住宅位于工厂、建筑工地附近或交通繁忙的主干线两侧时，室内细颗粒物浓度也会高于普通城区住宅。

我国居民烹饪、采暖所用的燃料主要有煤炭、液化气、天然气等，还有很大比例的农村家庭会使用生物质燃料如秸秆、稻草、薪柴等。这些燃料在燃烧时都会产生颗粒物，造成室内空气污染。煤炭、秸秆和薪柴燃烧排放的细颗粒物可以占到总颗粒物质量的80%左右，用蜂窝煤或木材为燃料，会导致室内空气中的细颗粒物浓度达到中度到重度污染级别，用液化气烹饪时室内细颗粒物浓度能达到接近中度污染级别。对于不同的烹饪方式来说，烧烤时细颗粒物浓度最高，油炸其次，采取蒸的方式时细颗粒物浓度最低。家庭做饭时如果开启抽油烟机，可以减少油烟、烟灰向室内的排放，但是相对而言对于漂浮性能较强的细颗粒物的消除效果不是那么显著。在瑞士研究者的一项报告中显示，油炸食品烹饪时开启和不开启抽油烟机，细颗粒物污染都能达到重度污染级别。

吸烟是世界卫生组织（WHO）确认的室内空气污染主要来源，烟草燃烧过程所产生的颗粒物大部分都是细颗粒物。即使在有烹饪行为发生时，吸烟对于室内细颗粒物的贡献仍然占有相当大的比重。

燃香和熏香类似于烟草燃烧的作用，虽然人们使用它们的目的是“安神”，但是实际上这种活动会显著地增加室内的细颗粒物，可能使细颗粒物的浓度攀升10～20倍。使用空气清新剂和发胶等喷雾，也会增加空气中细颗粒物浓度。

清扫活动是日常生活中保持室内环境清洁的重要手段，但是研究发现，频繁的清扫虽然可以降低室内颗粒物总量，但很可能增加空气中细颗粒物的浓度，增加幅度达到约2倍。

在室内使用某些办公设备也会产生细颗粒物。例如打印机使用的硒鼓鼓粉或者墨粉是极其细微的粉末，而且颗粒度越小打印效果越好，现在更是开发出了纳米级别的产品，而这些粉粒在打印过程中会有泄漏、释放。打印机工作产生细颗粒物的浓度随打印机工作时间的增加而增加，而衰减却比较缓慢，停止打印10分钟后仍会处于比较高的水平。

（本文发表于《科学世界》2016年2期）