随着灰霾天气的频发,“PM2.5”这一专业术语迅速走红,如今已成为人们口中的常用词汇。那么,究竟什么是PM,它的起源又是什么呢?这一切都要从PM的“始祖”——气溶胶说起。
我们赖以生存的大气环境,实际上是由无数固体或液体微粒均匀分散在空气中形成的庞大分散体系,也就是气溶胶体系。在这个体系中,各种粒子被称为大气颗粒物,也就是我们所说的PM。
因为这些大气颗粒物的形成、迁移、转化和清除过程及其物理化学性质都与粒径有着直接的关系,所以我们可以用粒径来对其进行描述。例如,PM1指的是空气动力学粒径小于或等于1微米的粒子,PM2.5则是粒径小于或等于2.5微米的粒子,以此类推,PM10则是指粒径小于或等于10微米的粒子。
那么,这些无数的颗粒物是如何产生的呢?它们可以分为天然来源颗粒物和人为来源颗粒物。天然来源的颗粒物包括地球表面的岩石和土壤的风化产物、自然火灾、土壤尘埃等,这类颗粒物的粒径一般较大;而人为来源的颗粒物则是指由人类活动产生的颗粒物,如化石燃料和生物质燃烧、机动车尾气等,这类颗粒物的粒径一般较小。在全球范围内,虽然自然过程产生的颗粒物量远大于人类活动产生的颗粒物量,但在人群密集的城市中,人为产生的颗粒物可能比自然产生的更加集中。
在我国这个燃煤大国,由于煤炭燃烧产生的大气颗粒物占有相当大的比重。值得注意的是,大气颗粒物并非单一成分的空气污染物,而是由不同化学组分组成的复杂多变的大气污染物。它的来源十分复杂,既有一次粒子,也有由污染气体通过气-粒转化机制生成的二次粒子。这些二次粒子更为细小,对环境和人体的影响也更为复杂。
为什么小颗粒会有大能量呢?其实,气象部门为了研究沙尘暴等天气早已开展了针对PM10的观测工作。而PM2.5之所以近期备受关注,是因为这个相当于人类头发直径十分之一左右的小颗粒被列入了危害人体健康的黑名单。大气颗粒物对人体的影响取决于粒径、来源(化学组分)和人体暴露量等因素。其中,颗粒物的粒径越小,越容易深入呼吸道,对人体的危害也就越大。
除了对人体健康的影响,大气颗粒物还在凝云降雨中扮演着不可或缺的角色。这些弥漫在空气中的小颗粒为降水的形成提供了必要的凝结核。它们中的一部分具有很强的吸水性,能够把大气中分散的水汽集中起来,进而形成降水。除了降水,像冰雹、冻雨等灾害天气也与这些大气颗粒物有着密切的关系。当作为凝结核存在的颗粒物数目过多时,反而会争抢有限的水汽,限制云滴的增长,阻碍降水的生成。
除此之外,大气颗粒物还有一个重要作用,那就是通过散射或吸收太阳辐射来影响全球气候。其中,黑碳颗粒作为化石燃料燃烧和生物质燃烧产生的副产物,是大气颗粒物的重要组成部分。黑碳能够强烈地吸收太阳辐射,对可见光吸收作用贡献最大,能显著地影响区域的温度、云量和降雨量,进而影响全球气候。