《千人》杂志独家 | PM2.5监测：不能将质量浓度作为唯一标准
2016/9/3 千人智库
高效引才，科学决策!关注请点击蓝色“千人智库”
导读
“仅仅监测质量浓度并不能真正获知大气气溶胶颗粒物的实际污染状况。”国家“千人计划”专家周振认为，监测分析PM2.5颗粒物的化学成分，更深入研究其形成机制，这个需求更为迫切。
文：《千人》杂志记者 史磊蕾
本文刊发于《千人》杂志2012年11月总第9期
从去年灰霾天气引发的大规模讨论开始，PM2.5以迅雷不及掩耳之势博取了公众空前的关注，人们对这种看不到的小颗粒的反感，在舆论的不断渲染下愈演愈烈，随之掀起了一场全国性的环保风暴。
今年10月，北京市35个PM2.5监测站点全部建成并投入使用，环保监测中心空气质量发布平台初成体系，实时查看PM2.5监测数值正逐渐成为了北京市民的一个重要生活习惯。与此同时，上海、广州、南京等全国多个城市也正紧锣密鼓地推进监测体系建设。
但这一切还只是刚刚开始，一轮涉及更深、范围更广的讨论正蓄势待发。PM2.5的监测纳入国标之后，监测方法、监测项目、监测标准、监测数据的准确性及有效性等一连串的问题接踵而来，令公众再次陷入重重迷雾。
要得到准确的监测数据有多难？为此，本刊记者就有关问题对广州禾信分析仪器有限公司董事长、上海大学环境与化学工程学院研究员、国家“千人计划”专家周振进行了采访，听他解说PM2.5监测的喜与忧。
多方在行动
去年12月，美国驻华大使馆自测领馆区域内PM2.5瞬间浓度数据再度“爆表”事件在国内引起轩然大波，伴随着华北、江淮、黄淮等地持续的灰霾天气，公众的情绪被推至最高，环保部门给出的空气质量“优良”、“轻度污染”一度成为众矢之的。
不论美国的行为是否有越俎代庖之嫌，当前中国PM2.5问题的严峻性已是无可争辩的事实。在公众急切的呼声中，PM2.5最终被纳入法定监测项目——中国宣告进入PM2.5监测时代。
但事实上，2012年并非我国PM2.5监测工作的元年。在此之前，北京、上海、南京等为代表的一些大城市完全具备PM2.5监测能力，并且已经悄然开始进行监测工作。比如北京，2006年就利用综合观测实验室对PM2.5开始了研究性的监测，并在2008年奥运会后选择部分环境空气质量监测子站，在不同时段开展阶段性的PM2.5研究性监测。
只是彼时，国家并没有明确的规定要将PM2.5纳入监测项目，更没有公开数据一说。
但公开、透明的数据始终是大众的第一诉求，由于直接感受和空气质量评价出入太大，官方环境监测结果遭受质疑，一些人选择了“自己动手”。就在去年年末，北京、南京、广州等一些大城市出现了一批环保志愿者发起的PM2.5监测活动。2011年12月，21家民间环保组织更是联合致信国务院法制办和环保部，希望对《环境监测管理条例》的征求意见稿进行修改，放宽民间对空气监测的限制。“民间的独立监测必然会越来越多”，知名民间环保组织“达尔问自然求知社”创始人冯永峰曾表示。
事实证明，果不其然。今年2月，广州知名环保组织“拜客·广州”联合相关媒体机构，发起了一次名为“我为广州测空气”的空气质量检测活动。在近一周的活动期间，广州市政协委员、《广州侨商报》总编韩志鹏等知名人士也投身参与。而民间环保组织“自然之友”的志愿者，更是号召全国力量，每天都对PM2.5的质量浓度监测两次，并将数据实时传到网上公布，然后编制成全国PM2.5地图。
“公众积极参与PM2.5监测意味着大家对环境污染问题有了更多的重视，大家的环保意识在逐渐觉醒。”周振认为，从某种层面上来看，民间行动能够成为我国环保工作的助推力。 “PM2.5监测，政府不应落在民间之后。”
2012年2月，新修订的《环境空气质量标准》面世，作为中国首批公布PM2.5值的城市，上海已经按照中国环境保护部门发布的《空气质量新标准第一阶段监测实施方案》，在今年3月8日试发布2个监测点的PM2.5数据，随后扩展到全部10个经国家环保部门认定的空气质量监测点的数据。
而在广州，除了在3月份就开始全面公布PM2.5监测数据之外，市环保局已经发布消息，今年年底前，广州将在全国率先公布两个路边交通监测站点的空气污染物数据。与两个路边站一起公布数据的一共有18个新增站点，届时广州向公众实时发布空气质量监测信息的站点将达到28个。
此外，天津、南京、武汉、合肥等为代表的全国500余个国控点也陆续将各自的PM2.5值公诸于众。
如此，中国的PM2.5监测走出了自己的“第一步”。
监测：手动VS自动
按理说，北京环保局自己也在监测，那为什么得出的结果会与大使馆的自测数据相差很大呢？周振告诉记者，其中一个重要原因就是因为两者监测方法不统一。
周振介绍道，目前国际上PM2.5监测的主流方法有重量法、β射线法、震荡天平法。重量法是一种人工监测方法，需要通过一定切割特征的采样器，以恒速抽取定量体积空气，使PM2.5颗粒被截留在已知质量的滤膜上，根据采样前后滤膜的质量差和采样体积来计算PM2.5的浓度。重量法被认为是最为直接、可靠的监测方法，在欧洲大部分国家较多使用，而美国亦是将重量法作为认定其他方法有效性的参比方法，同时作为考核空气达标的依据。
但重量法需要手工操作，程序较为繁琐，因而β射线法、震荡天平法等快速、连续又智能化的自动监测手段往往更受青睐，在美国PM2.5监测网络中，微量震荡天平法监测约占62%，β射线法的占28%，另外还有一小部分采用光学法。
“震荡天平法的优点是定量关系明确，缺点是为了避免水分对监测结果的影响，需要采对采样管进行加热处理，但目前的技术无法解决样品加热后挥发性和半挥发性物质的损失，导致测定结果被认为普遍偏低。”据英国环境食品农业事务部公布的一项研究结果表明，即便使用了斜率纠正系数，震荡天平法的分析仪也必须增加纠正配件FDMS，用于增加收集挥发性颗粒物。所以，此种方法在我国南方潮湿地区或污染过于严重城市就不太适用。
而β射线法是通过测定β射线穿过滤膜和颗粒物后的衰减来测定重量，这种方法必须保证采样滤膜条带均一和采集下来的PM2.5粒子物理特性均一，倘若有任一条件达不到，测定数据一般被认为偏高，这种方法在相对干净和干燥的地区故障率低，而在潮湿高温区域故障率则较高。
“美国大使馆监测北京PM2.5时使用是β射线法，而北京使用的则是震荡天平法。方法不同，得到的监测数据就不一样。”周振说道，“即使是同一种监测方法，也会受到各种因素影响，从而产生不同结果，当然有些误差是在允许范围之内的。”
“截至目前，实际上没有任何一种仪器设备能够准确无误地测定大气中PM2.5质量浓度。”不少专家都是一样的看法，“测量误差在所难免，只要统一监测方式和标准，给出测量结果的偏差范围，就可以考虑使用。现在的一些主流监测方法都是可以有条件地用于大气PM2.5质量浓度监测的。”
“我国的《空气质量标准》中还是建议使用重量法作为监测方法”，但周振认为，“在各地的实际监测工作中，完全可以根据实际的情况去选择使用不同的方法。”就目前来看，国际上的主流监测方法在我国也都有使用，甚至有些地区是将所有监测原理的仪器全部拿来作对比测试的。
因此，监测方法不同也可以用来解释民间与官方监测数据出现打架现象，而监测点位的不同、监测时间的不同也会对监测结果产生影响。相较各地监测站点专业的监测设备、技术和操作，民间监测数据的准确性还值得商榷，在这一点上，周振的看法和相关部门的态度不谋而合——公众参与监测的行为受到肯定，但使用科学的方法才是正确监测PM2.5继而进行空气污染防护的前提。
不能将质量浓度作为唯一标准
尽管检测方法多样，但无论是重量法、β射线法，还是震荡天平法、光散射法，目前开展的大范围的监测中，法定监测项目还只有质量浓度(单位体积混合物中某组分的质量)，周振认为，这其实是不全面的，PM2.5的监测不应该只关注质量浓度这一项指标。
实际上，PM2.5颗粒物上的化学成分不同，对大气环境的影响也会有所不同。“比如，黑炭颗粒的粒径非常小，在PM2.5中的质量比重很少，但其具有很强的吸光能力。有研究进一步表明，污染源排放的黑炭粒子在大气中与硫酸盐发生混合时，还能够进一步增强其对太阳光的吸收能力，这个特性与大气能见度降低以及区域灰霾的形成具有重要的关系。”
周振还举例说，相同的两个PM2.5的质量浓度数据，都是30μg/m3(年平均值)，但其中一个主要是道路扬尘颗粒物对PM2.5的贡献，而另一个主要是含重金属铅(Pb)的颗粒物。前者可能对人体的健康影响不会太明显，而后者，即使PM2.5质量浓度没有超标，但仍然会对人类健康构成巨大威胁。
因此，周振认为，仅仅监测质量浓度并不能真正获知大气气溶胶颗粒物的实际污染状况。“传统的监测方法，将PM2.5颗粒采集到滤膜上，采样耗时长，预处理过程复杂，最为重要的是，不能够得到颗粒物化学成分混合状态的信息，即认为所有颗粒物的粒径和化学成分都是一样的，这显然与实际情况不符。”
“PM2.5颗粒污染物的形成机制极为复杂，会因为各个国家、地区能源结构、自然因素等等各方面的不同而产生不同类型的污染状况。”周振说，“现实的情况是，无论是环保部门还是气象部门的关注点还只是在PM2.5的质量浓度、日变化、大气能见度、污染是否超标等公共服务的要素。但监测分析其化学成分，更深入研究其形成机制，这个需求更为迫切。”
这一问题的提出即对监测分析仪器提出了更高的要求，但新标准出台后，政府在监测仪器的采购中对质量浓度监测仪器的投入较大，而周振的看法是，“质量浓度值仅仅是一个方面的数据，以后的仪器应该往全方位监测的方向发展，比如可以实时在线地监测颗粒物的粒径，可以获取每个颗粒物上的化学成分(混合状态)，具有高的时间分辨率，有了这样的仪器，我们才能对PM2.5有更深刻的认识。”
当前，中国已经进入了全面监测PM2.5的时代，尽管人们还在争论PM2.5的标准到底应该是多少，但“低水平接轨”未必如人们想象的那么消极。毕竟我国在这条路上，还刚刚起步。
世界卫生组织在美国癌症协会(ACS)队列研究的基础上提出了PM2.5年平均指导值为10μg/m3，但考虑到部分国家不能一步到位使用这一标准，也根据ACS提供的暴露-反应系数(PM2.5每增加10μg/m3，居民长期死亡风险增加6%)和可接受的健康风险，建议了3个过渡时期目标值，我国选用的是第一阶段目标值，不少人认为此标准偏低，但周振认为，我国PM2.5成分、人群特征与美国存在较大差异，ACS的指数并不一定适用我国，同时，由于欧美国家高龄老年人口较多，潜在致病率可能更高，这也影响了标准的设定。
“在我国，大范围监测工作刚刚启动，对大气环境污染状况的整体情况掌握还不够充分，PM2.5的健康危害、带来的大气环境影响的研究还有很长的路要走，目前的标准完全是从我国环境问题的实际出发。随着我国监测工作的全面开展和对PM2.5颗粒物的研究，我国也会不断探索标准问题，从而制定出属于中国自己的监测标准。”周振提到，世界各国对大气颗粒物的监控标准也都是经历了由宽到严发展过程。
“作为一个发展中国家，化石燃料是我国诸多产业赖以生存发展的基础，在这种情况下，我国能够着手布局PM2.5监测体系，实属难能可贵。”周振表示，脱离经济发展实际，盲目追求与发达国家一样的评估标准是不切实际的。
不论如何，在节能减排大潮的裹挟之下，PM2.5的话题会受到更多关注，可以看到的是，我国大气环境质量保护工作——从政府立法到公民参与——都进入了新的历史阶段。
周振，国家“千人计划”入选者，广州禾信分析仪器有限公司董事长兼首席科学家，其团队成功研制系列高端飞行时间质谱仪器；授权或申请的发明专利20余项，软件版权及实用新型专利10余项，发表科技文章近50篇。
http://weixin.100md.com
返回 千人智库 返回首页 返回百拇医药