中国的PM2.5标准和其他*的差别

中国的PM2.5标准拟于2016年生效，虽然比美国落后了一二十年，但和欧盟的2015年生效相比，也不算太晚。如果仅从标准的数值来看，中国即将发布的新标准已经与WHO过渡期目标-1一致，虽然落后于发达*，但也算是开始了三步走的*步。然而，即使标准值相同，而评判是否达标的方式不同，约束力是有极大差异的。举个例子，中国现行的空气质量标准制定于1996年，其中PM10的日均标准为150微克/立方米，表面上已和美国现行标准一样严格。但是，按照美国的标准，平均每年*多只能有1天超标，否则*算不达标，超标地区需要提交改进方案并加以实施。而在中国的标准文件中，没有类似的规定。各地区在执行标准时，只是计算每年的“达标天数”和“达标率”。PM10的标准至今已经执行了15年，一个86.2%的达标率还可以作为正面消息报道。

在即将发布的PM2.5新标准中，依然没有规定多高的达标率才是可接受的。WHO和其他*是怎么规定的呢？WHO要求每年*多有3天超标（99%的达标率），澳大利亚*多5天，而美国和日本要求的达标率为98%。

如何测定PM2.5？

空气中漂浮着各种大小的颗粒物，PM2.5是其中较细小的那部分。不难想到，测定PM2.5的浓度需要分两步走：（1）把PM2.5与较大的颗粒物分离；（2）测定分离出来的PM2.5的重量。目前，各国环保部门广泛采用的PM2.5测定方法有三种：重量法、β射线吸收法和微量振荡天平法。这三种方法的*步是一样的，区别在于第二步。将PM2.5直接截留到滤膜上，然后用天平称重，这*是重量法。值得一提的是，滤膜并不能把所有的PM2.5都收集到，一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜。只要滤膜对于0.3微米以上的颗粒有大于99%的截留效率，*算是合格的。损失部分极细小的颗粒物对结果影响并不大，因为那部分颗粒对PM2.5的重量贡献很小。重量法是*直接、*可靠的方法，是验证其它方法是否准确的*。然而重量法需人工称重，程序繁琐费时。如果要实现自动监测，*需要用到另外两种方法。  

β射线吸收法：将PM2.5收集到滤纸上，然后照射一束β射线，射线穿过滤纸和颗粒物时由于被散射而衰减，衰减的程度和PM2.5的重量成正比。根据射线的衰减*可以计算出PM2.5的重量。

微量振荡天平法：一头粗一头细的空心玻璃管，粗头固定，细头装有滤芯。空气从粗头进，细头出，PM2.5*被截留在滤芯上。在电场的作用下，细头以一定频率振荡，该频率和细头重量的平方根成反比。于是，根据振荡频率的变化，*可以算出收集到的PM2.5的重量。

将PM2.5分离出来的切割器又是怎么工作的呢？在抽气泵的作用下，空气以一定的流速流过切割器时，那些较大的颗粒因为惯性大，一头撞在涂了油的部件上而被截留，惯性较小的PM2.5则能绝大部分随着空气顺利通过。也许你已经觉察到，这和发生在我们呼吸道里的情形是非常相似的：大颗粒易被鼻腔、咽喉、气管截留，而细颗粒则更容易到达肺的深处，从而产生更大的健康风险。

对于PM2.5的切割器来说，2.5微米是一个踩在边线上的尺寸。直径恰好为2.5微米的颗粒有50%的概率能通过切割器。大于2.5微米的颗粒并非全被截留，而小于2.5微米的颗粒也不是全都能通过。例如，按照《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》的要求，3.0微米以上颗粒的通过率需小于16%，而2.1微米以下颗粒的通过率要大于84%。

特殊的结构加上特定的空气流速共同决定了切割器对颗粒物的分离效果，这两者稍有变化，*会对测定产生很大影响，而使结果失去可比性。因此，美国环保局在1997年制定上*个PM2.5标准的时候，一并规定了切割器的具体结构。于是，虽然PM2.5的测定仪器有不少品牌，它们外观却极为相似。

市面上有些手机大小的仪器号称可以测定PM2.5，科学吗？

市面上的非仪器利用光散射的原理测定颗粒物浓度，这种方法并没有被各国环保部门采纳为标准方法，但是有依据此原理制成的仪器，在科研中也有运用。空气中的颗粒物浓度越高，对光的散射*越强。光的散射相对容易测，把它测出来，理论上*可以算出颗粒物浓度了。但在实际运用中，事情并没有这么简单。光的散射与颗粒物浓度之间的关系是很不确定的，受到诸多因素的影响，例如颗粒物的化学组成、形状、比重、粒径分布，而这些都取决于污染源的组成。这意味着光散射和颗粒物浓度之间的换算公式随时随地都可能在变，需要仪器使用者不断地用标准方法进行校正，没有经过科学训练的业余人士不大可能办得到。有研究者做过理论计算：利用光散射仪测定PM2.5，至少有30-40%的不确定性。这种不确定性是这类仪器固有的，质量可靠的仪器尚且如此，更何况市面上仪器的质量并不都是理想的呢。

由于我国未将PM2.5、臭氧等污染物纳入检测体系，常常会出现空气质量指数与公众观感相悖的状况。然而，靠非人员操作非的或质量不高的仪器去监测空气质量，并不能从根本上解决这个问题。更有效的监督手段，也许是呼吁环保部门早日在更多地点监测PM2.5，并让全部数据对民众更为公开、透明。现在新的《环境空气质量标准》正在向公众征求意见，并拟于2016年实施，公众的声音也许能使这一时间大大提前。

霾是PM2.5引起的吗？

虽然肉眼看不见空气中的颗粒物，但是颗粒物却能降低空气的能见度，使蓝天消失，天空变成灰蒙蒙的一片，这种天气*是灰霾天。根据《2010年灰霾试点监测报告》，在灰霾天，PM2.5的浓度明显比平时高，PM2.5的浓度越高，能见度*越低。

虽然空气中不同大小的颗粒物均能降低能见度，不过相比于粗颗粒物，更为细小的PM2.5降低能见度的能力更强。能见度的降低其本质上是可见光的传播受到阻碍。当颗粒物的直径和可见光的波长接近的时候，颗粒对光的散射消光能力*强。可见光的波长在0.4-0.7微米之间，而粒径在这个尺寸附近的颗粒物正是PM2.5的主要组成部分。理论计算的数据也清楚地表明这一点：粗颗粒的消光系数约为0.6平方米/克，而PM2.5的消光系数则要大得多，在1.25-10平方米/克之间，其中PM2.5的主要成分硫酸铵、硝酸铵和有机颗粒物的消光系数都在3左右，是粗颗粒的5倍。所以，PM2.5是灰霾天能见度降低的主要原因。

值得一提的是，灰霾天是颗粒物污染导致的，而雾天则是自然的天气现象，和人为污染没有必然联系。两者的主要区别在于空气湿度，通常在湿度大于90%时称之为雾，而湿度小于80%时称之为霾，湿度在80-90%之间则为雾霾的混合体。