PM2.5為什麼會威脅我們的健康?

作者:山村紳一郎   |   2015 / 05 / 24

文章來源:日經技術   |   圖片來源:日經技術


【日經BP社報導】2013年1月以福岡市為首,日本西部地區較大範圍內觀測了濃度較高的細顆粒物“PM2.5”,這一“事件”受到了日本全國的關注。與此同時,中國北京市內持續發生的嚴重空氣污染也被廣為報導,來自大陸的影響也被視為重要因素。由於人們對這種情況越發感到不安,因此防塵口罩等相關商品在日本的銷量迅速增加。空氣凈化器2月份的銷量同比增長了接近40%等,對商業領域也產生了巨大影響。

另一方面,日本環境省加強觀測,設置了專家組成的研討會,2月設定了“暫定標準值”,作為喚起注意的基準。其內容為“如果1天的平均值超過1立方米70微克(微為100萬分之1),要盡量減少不必要或不急需的外出及室外長時間激烈運動”。不過,關於怎樣運用該標準,規定含混不清,採取完全由地方政府作判斷的形式,“‘鼓勵都道府縣採取喚起注意舉措”。由於沒有明確標準,因此社會上的不安情緒日益高漲。

實際上,目前關於PM2.5的發生機制及對健康造成的損害等還存在諸多不明之處。現在空氣究竟發生了什麼問題?PM2.5真的是應該畏懼的污染嗎……

PM2.5究竟是什麼?

空氣污染與黃沙飛舞的中國

空氣污染與黃沙飛舞的中國

我們周圍的空氣中,漂浮著多種物質,比如自然產生的塵土以及汽車廢氣等中所含的煙塵等。在春季困擾許多人的杉樹花粉就是大氣浮游物質之一。花粉症原本是一種過敏反應,原因在於人體免疫功能失調。杉樹花粉中含有可引起過敏反應的物質,但本來並不是有害物質。

另一方面,備受關注的PM2.5如果濃度較高,就會引發哮喘和支氣管炎等呼吸器官疾病。還有可能提高肺癌風險、對心臟及循環系統疾病產生影響, 目前普遍認為這種物質會損害人體健康。

那麼,PM2.5究竟是種什麼物質?

實際上,有多種物質長時間漂浮在大氣中,空氣污染領域一般是根據其粒徑進行分類。比如,“懸浮顆粒物”(SPM:Suspended Particulate Matter)指的是“懸浮在大氣中的顆粒物中,粒徑在10微米(1微米=1000分之1毫米)以下的顆粒物”。也就是說,全部去除空氣中10微米以上的顆粒物之後剩餘的物質。

大小易被生物吸入

另一方面,被稱為“細顆粒物”的PM2.5指的是粒徑更小的顆粒物。詳細定義是,“在漂浮於大氣中的顆粒物中,使用能夠以50%的比率分離出粒徑為2.5微米的顆粒物的裝置,去除較大顆粒物之後採集得到的顆粒物”。雖然還含有粒徑大於2.5微米的顆粒物,但大致指的是粒徑在2.5微米以下的顆粒物(另外,“PM10”就是指上文提到的粒徑為10微米的顆粒物)。

不過,SPM及PM2.5終究只是按照顆粒物的直徑來劃分的,而顆粒物的成分比較複雜。比如,像細細的塵土一樣的礦物顆粒物、海水飛濺的水沫產生的海鹽顆粒物等自然產生的物質。還有汽車、發電站及工廠等排出的廢氣中所含的微細煙塵、碳粒、碳酸鹽、硝酸鹽及硫酸鹽等無機物質、金屬顆粒物及各種有機化合物等人為排放的SPM、PM2.5及PM10等。不過,PM2.5會威脅健康的原因實際上並不在於其成分,也就是物質的種類。

一般情況下,自然產生的大氣微顆粒物大部分粒徑在0.001微米到100微米左右。將其濃度分佈製成圖表可以發現,大致集中分佈于0.02微米、2.5微米及10微米這3個區域。其中,較大的10微米的顆粒物由於比較重,因此在大氣中懸浮的時間較短。反之,較小的顆粒物會凝結到一起,變成較大的顆粒物。因而,最終長時間停留在大氣中、易於被生物吸入的是以2.5微米為中心的顆粒物,也就是PM2.5。

顆粒狀物質粒徑分佈

顆粒狀物質粒徑分佈
出處:日本環境省《細顆粒物健康影響評價研討會報告書》

與心肺疾病死亡率存在密切關聯

PM2.5的粒徑為2.5微米,大約是頭髮直徑的30分之1。相當於杉樹花粉的10分之1以下。作為風媒花的杉樹花粉由於需要乘著風飄至遠處,因此進化成為較小的尺寸,在植物花粉中也屬於較小的種類。比其更小的顆粒物PM2.5停留在大氣中的時間要遠遠長于杉樹花粉。

PM2.5的尺寸

PM2.5的尺寸,出處:東京都網站

並且,由於粒徑較小,也更易於進入生物體內。比如,會進入人體的呼吸器官,從口腔、鼻子、咽喉、氣管到支氣管,經過錯綜複雜的呼吸道,最後到達肺泡。肺泡中有無數毛細血管,能夠將空氣中的氧吸收到血液中,併排出二氧化碳,是一個進行氣體交換的重要器官。

根據環境省的資料,一般情況下,如果微小顆粒物進入呼吸器官,大於10微米的物質會在鼻子及咽喉之間被捕捉並去除。不過,更小的顆粒物可能會到達肺的內部,而且,如果粒徑僅為2.5微米,很有可能會進入肺泡中。

顆粒物進入體內深處後,很有可能引發各種過敏反應及發炎等疾病。近年來美國流行病學研究報告稱,粒徑在2.5微米以下的顆粒物與心肺疾病死亡率之間存在密切關聯。PM2.5對健康產生威脅的主要原因就在於其2.5微米的粒徑,也就是“較小的尺寸”。

如果PM2.5在大氣中日益增加,便會產生嚴重的空氣污染。日本於4年前制定的PM2.5環境標準規定,1年的平均值為“1立方米15微克以下”,另外,1天的平均值為“1立方米35微克以下”。日本國立環境研究所統計的數據顯示,從2013年1月1日到2月5日之間,1立方米超過35微克的天數達16天。並且,在1月13日前後、21日前後以及30日~2月1日,有些地區的最大值甚至超過了1立方米50微克。

在這種“高濃度現象”的背景下,日本媒體紛紛進行熱門報導。只要經常接觸這些資訊,就容易使普通民眾產生擔憂情緒。

PM2.5正日益增加?

不過,許多專家認為,PM2.5的濃度“並沒有迅速升高”。國立環境研究所地區環境研究中心廣域大氣環境研究室研究員清水厚主任這樣說道:「的確,西日本地區較大範圍內暫時觀測到了高濃度現象。不過,與去年及前年同時期相比,今年的濃度並不是特別高。」

PM2.5的濃度每年從天氣乾燥的冬季到春季上升,夏季到秋季比較穩定。其原因在於隨著降雨,PM2.5會成為雨滴的凝集核等,而被從大氣中清除。至2013年年初的高濃度現象,“雖然有時其濃度高於往年,但平均計算下來,與往年相當”。

並且,環境省等的統計數據顯示,從年平均值來看,PM2.5濃度反而有所減少。尤其是日本,從約50年前開始,一直在積極致力於防止空氣污染。1968年制定《關於煙塵排放規制等的法律》”(煙塵規制法)、通過多次修訂強化《空氣污染防止法》等,在法制方面日益進行完善,對策技術也在進步。隨之PM2.5濃度也在趨於減少。

PM2.5品質濃度變化(2001年度到2010年度)
出處:環境省《對最近細顆粒物(PM2.5)造成空氣污染的應對措施》

清水主任研究員說:「從整體來看,用十幾年時間減少到了原先的3分之2左右。」也就是說,目前許多專家都認為,2013年年初的PM2.5高濃度現象僅僅是“偶然發生的特殊狀況”,並不意味著整個日本列島都出現了PM2.5污染。

不過,為何今年會出現“特殊的”高濃度現象?被特別提起的來自中國大陸的越境污染是否產生了影響?雖然濃度沒有增加,但PM2.5是否會產生令人擔憂的威脅?PM2.5在人們無疑在人們心中留下了各種疑問。(《日經商務在線》特約撰稿人:山村紳一郎【日經能源環境網】)

日經技術在線授權轉載》

喜歡這篇文章?加入你的S夾!

日經技術
「日經技術在線!」為製造業綜合技術資訊專業網站,主要面向製造業及高新技術產業的技術人員和研究人員。承蒙廣大讀者和廣告主的支援,由日經BP社(日經商業出版)亞洲業務本部運營管理。
日經技術的最新文章
More

社群熱門分享排行榜
本週
本月
追蹤股感的社群