9102年都快过去了，你应该懂一些的大气环境知识——PM2.5与雾霾

写在前面

本篇文章是根据之前在中科院读书时，给小朋友做科普工作时的PPT直接改写。因为最早面向的科普人群是小学生，所以整篇PPT被做成了小黄人风格，本来PPT里还有很多小黄人的图标什么，但为了避免麻烦这里全删了。文章里的很多理论以及知识点可能过于基础，甚至有些局限，毕竟当时科普的目标人群是小学生。这篇文章就非常浅显的讲讲雾霾和PM2.5是怎么回事，争取把它讲明白了。

什么是PM2.5

PM2.5这个话题前两年比较热门，但随着这两年空气质量的转好，似乎这个话题也慢慢淡出了人们的视线。我在北京读书的时候，正好是PM2.5最严重的时候，冬天的北京经常可以遇到能见度低于100米的情况。北京的冬天因为集中供暖，所以教室很热，有些时候因为太热了，同学们会把窗户打开，这时候你会发现从教室最后一排到讲台不到30米的距离，可以明显感觉到教室里雾蒙蒙的。

北京由于其特殊的地理环境以及周边工业情况，导致其雾霾非常严重。我在读研究生一年级的时候，专门写过一篇文章讲北京为什么容易出现如此严重的大气污染，但今天在这里就不展开了。简单的说，北京之所以雾霾会严重，主要是因为环北京一圈工业，尤其是炼钢厂排放的污染物，以及北京燕山山脉附近特殊的地理环境造成。

PM2.5中PM其实是指颗粒物的意思，是Partoculate Matter 的首字母缩写。而2.5则是指颗粒的空气动力学直径，单位是微米。和PM2.5类似的，还有PM10、PM100等。其中PM100又叫总悬浮颗粒物，简单点说就是能悬浮在空气中的颗粒物，大多空气动力学直径都小于100微米。而小于10微米的颗粒物叫做PM10，PM10又被称作可吸入颗粒物，它是指可以被人吸入上呼吸道的颗粒物。而如何表征空气中颗粒物的污染程度，则是使用单位立方米空气中颗粒物的重量来进行的。举个例子，比如说PM2.5的值是25就意味着目前空气中每一立方米空气中有25微克的PM2.5。

刚刚讲到了，PM2.5中的2.5是指空气动力学直径小于2.5微米的颗粒物。那什么是空气动力学直径呢？空气动力学其实是为了简化整个表征方法来制定的一个概念，具体怎么回事，大家其实看一下下面的图就能明白。举个例子，如果一瓶茅台在空气中沉降（下落）的速率和直径20厘米，密度是1g每立方厘米的球一致，那么这瓶茅台的空气动力学直径就是200000μm（大误）。由于不同的颗粒物整体外形很不规则，并不是所有的颗粒物都是圆圆的球形，所以在表征颗粒物的直径时，不能单独的使用它的几何直径，而要使用空气动力学直径。

由于不同的颗粒物整体外形很不规则，并不是所有的颗粒物都是圆圆的球形，所以在表征颗粒物的直径时，不能简单的使用它的几何直径，而要使用空气动力学直径。通过空气动力学直径，我们就可以将不同密度不同形状的花粉，海盐，沙土碳或者其他大气化学产物，放在同一个尺寸量纲下进行比较。

而PM2.5正是由于它空气动力学尺寸比较小，所以他的滞空时间比较长，并且可以通过大气进行长距离传输。举个例子，如果你去海滩吹起一片沙土，可能这些沙土飞不了几米就全落到地面，但是PM2.5不一样，它可以通过大气进行远距离输送，可以进行几百甚至上千公里的输送。这也就是为什么之前新闻上日本和韩国会认为他们自己的雾霾是从中国吹过来的原因。

既然科学家们对不同空气动力学尺寸的颗粒物进行了分类，那么说明肯定不同空气动力学尺寸的的颗粒物对人的影响也完全不同。简单的说，随着颗粒物直径的不断减小，对于人体的危害也越来越大。PM10~100之间的颗粒物基本上就是沙土或者扬尘什么的。就像刮沙尘暴的时候，这时候你会感觉吃了一嘴沙，但其实对人的影响并没有那么大，因为这些颗粒物最多进到你鼻子或者口腔里，并不会吸入到气管或者肺中。而PM2.5到PM10之间的颗粒物则会进入人的气管，不过也不用担心，这些颗粒物大多数时候可以通过气管粘液的分泌被捕获，最终变成痰被人吐出来。但PM2.5就不一样了，这些颗粒物会被人吸进肺里，甚至直接进入血液，这也就是为什么大家总能听到PM2.5对心脑血管疾病的人威胁非常大。

另外再插一嘴，其实PM2.5这个标准制定的并不科学，据传说当时美国人制定这个规则的时候，政府说我们需要一个指标来衡量污染物，这时候科学家们就拍脑袋想出了2.5这个指标，但更为科学的指标应该是PM1，因为PM1对于人的健康影响更大，而PM1与PM1-PM2.5的形成原理也大不相同，这里就不展开了。

PM2.5与雾霾

PM2.5和雾霾之间的关系可以理解为雾霾是PM2.5的表现形式，是能被人所能看到的东西。雾和霾其实没有明确的界限，这就是为什么天气预报中老是说雾霾而不单独是雾或者霾。一般来说，如果空气湿度在80%以下，那空气中产生的雾霾就是霾，而空气湿度大于80%，出现的雾霾则是雾。

雾霾天为什么是灰白灰白的呢？因为可见光波长一般是在0.4~0.8微米之间，而光具有波的性质，所以它能直接穿过比它波长小的物体。这也是为什么可见光能够穿过大气的原因，因为氮、氧的分子都远小于可见光的波长。而形成雾霾的PM2.5，它的直径很多时候都要比可见光的波长要大，所以PM2.5能够使可见光在雾霾中发生散射，这也是为什么我们看到雾霾天都是白茫茫一片的原因。

但是除了PM2.5，PM10和PM100尺寸不是更大更能遮光吗？但是由于他们的空气动力学尺寸过大，所以他们能在空中停留的时间较短，一般情况下无法像PM2.5这样能够遮天蔽日。而且我们看到白茫茫的雾霾，其实并不是雾霾的本色，白茫茫只是因为颗粒物将可见光中所有波长的光进行了散射，所以我们看到的雾霾是白色或者灰色的。如果将PM2.5放大来看，根据他们形成原理的不同，他们自身的颜色也多种多样。

如何防范PM2.5

PM2.5的防范分为两种，这种是针对室外污染源，另外一种则是针对室内污染源。对于室外污染源，如果外面空气质量非常糟糕，那要做的一定是关好门窗。如果你家还有空气净化器，这时候最好把空气净化器打开。如果你家用新风，恭喜你，控制室外污染源对你来说小菜一碟。雾霾天最好呆在家里，如果说你非要出门呢，一定要带好口罩。特别对于老年人，还有一些患有心脑血管疾病的人来说最好不要出门，出门就要带好口罩。至于口罩的选择，3M这样的n95口罩是个不错的选择，它可以过滤掉绝大多数的颗粒物。但是再好的口罩戴不好也是白搭，我见过很多人戴口罩，从来不知道要把口罩上面的金属鼻夹给调整好。如果你的口罩和脸之间有缝隙，那么污染空气肯定会通过阻力最小的途径，也就是那些你没带好口罩漏风的地方被你吸入肺里。戴口罩一定要注意，好把口罩上的金属鼻托掰成你鼻子轮廓的形状，这样才能让口罩和面部贴紧，尽量让空气从口罩经过过滤再被你吸入。

除了室外污染源，很多室内污染源也经常被大家所忽略。PM2.5一大形成源头是化学反应，简单的说，空气动力学直径在一微米以下的颗粒，你通过研磨法是研不出来的，它们一般都是化学反应的产物。香烟、蚊香以及炒菜做饭都会产生大量的PM2.5，所以尽量避免在室内抽烟，点蚊香，炒菜时一定要做好通风，平时注意打好卫生清洁，这样才能尽量避免室内的PM2.5污染。

如何看懂大气污染指标

目前现行的空气质量标准全称：空气质量指数，简称AQI。在这之前使用的是空气污染指数，也叫API。不管名字怎么样，其实他们讲的道理都差不多。要看懂空气质量指数，首先我们要明白什么叫首要污染物。目前国内主要控制的大气污染物包括：PM2.5、PM10、硫氧化物，氮氧化物，臭氧和一氧化碳等。什么叫首要污染物呢？就是说当前这几种污染物中污染情况最严重的那个污染物。根据每个污染物污染情况的不同，对应污染物在空气中的浓度都被打了不同的AQI分。比如PM2.5，大气污染浓度在0~35微克每立方米时对应AQI分数是0~50分，所以如果现在大气中PM2.5的浓度是35毫克每立方米，那么它对应污染的AQI就是50分。而其他污染物也是类似的打分，只不过对应不同AQI分数污染物的浓度情况不尽相同。通过这种量化统一的方法，把不同污染物浓度情况进行了归一化，这时候就能在同一个单位下进行污染情况的比较。而当不同的污染物浓度转化为AQI指数之后，当前哪个污染物的AQI值最高，那么这个污染物就是当前的首要污染物。而首要污染物当前的AQI值就是此时的空气质量AQI值。

还是拿上面这幅图来举个例子，当前的空气质量指数为62，首要污染物是PM10，由于人们比较关心PM2.5，这里也标示出了PM2.5的浓度。首要污染物是PM10而AQI是62，说明目前这些被控制的污染物中，PM10的污染情况最严重，而此时它的AQI指数是62，空气质量属于良。

对于AQI还有什么其他不理解，可以参考一下上面这幅图，这幅图不是我PPT里的内容，是我从百度上摘下来的。

最后

以上就是关于大气污染相关的一些知识点，希望我写的大家能看明白。

以上