雾霾中的颗粒物到底是什么？拆解PM2.5与PM10的成分差异及危害区别

雾霾中的颗粒物，统称为悬浮颗粒物（Particulate Matter, PM）。它们是空气中固态和液态颗粒的混合物，大小、成分和来源各异。其中，PM2.5 和 PM10 是衡量空气污染程度（尤其是雾霾）的两个最关键指标。

拆解 PM2.5 与 PM10

定义与尺寸：

• PM10： 指空气动力学直径 小于或等于 10 微米 的颗粒物。这包括了所有更小的颗粒，如 PM2.5。
• PM2.5： 指空气动力学直径 小于或等于 2.5 微米 的颗粒物。它是 PM10 的一个子集。PM2.5 通常被称为 细颗粒物，而 PM10 中直径在 2.5 到 10 微米之间的部分有时被称为 粗颗粒物。
• 直观理解： 人类头发的直径大约是 50-70 微米。PM10 颗粒的最大尺寸大约是人类头发直径的 1/5 到 1/7，而 PM2.5 则更小，不到头发直径的 1/20。

主要成分差异：

• PM10 (粗颗粒物)：
  • 来源： 主要来自机械过程，如地面扬尘（建筑工地、道路、农田、沙尘暴）、未铺装道路的扬尘、车辆刹车和轮胎磨损产生的粉尘、工业生产过程中的粉尘、花粉、霉菌孢子、部分海盐粒子等。
  • 主要成分： 土壤矿物质（硅、铝、铁、钙等）、道路材料颗粒、生物颗粒（花粉、孢子）、海盐结晶、部分工业粉尘（如水泥粉尘、煤灰中较大的部分）。
• PM2.5 (细颗粒物)：
  • 来源： 主要来自燃料燃烧和大气中的化学反应。
    • 直接排放： 化石燃料燃烧（燃煤电厂、工业锅炉、汽车尾气、柴油车排放）、生物质燃烧（森林火灾、秸秆焚烧、柴火炉）、工业生产过程（冶金、化工）。
    • 二次生成： 这是 PM2.5 最重要的来源之一。大气中的气态污染物（如二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物）在阳光、温度、湿度等条件下发生复杂的化学反应，生成硫酸盐、硝酸盐、铵盐和二次有机气溶胶等固态颗粒物。
  • 主要成分：
    • 无机盐： 硫酸盐、硝酸盐、铵盐是核心成分。
    • 碳质物质： 有机碳、元素碳（黑碳/煤烟）。
    • 痕量金属： 铅、镉、汞、砷、锌等（主要来自工业排放和燃烧）。
    • 有机物： 多环芳烃等有毒有机物。
    • 其他： 水、微生物（细菌、病毒，常附着在颗粒上）。

危害区别

颗粒物对人体健康的危害与其粒径大小和化学成分密切相关。PM2.5 的危害性远大于 PM10。

• PM10 的危害：

  • 主要沉积部位： 主要被鼻腔、咽喉、气管、支气管等上呼吸道阻挡和捕获。
  • 主要健康影响：
    • 刺激呼吸道，引发咳嗽、咳痰、咽喉不适。
    • 加重哮喘、慢性支气管炎等呼吸道疾病。
    • 可能导致眼部刺激。
    • 虽然危害相对 PM2.5 较小，但长期或高浓度暴露也会对健康产生不良影响。

• PM2.5 的危害：

  • 主要沉积部位：
    • 能够深入穿透到肺部最细小的支气管和肺泡。
    • 部分超细颗粒物甚至能穿透肺泡壁进入血液循环系统，随血液流动到达全身各器官。
  • 主要健康影响：
    • 呼吸系统： 诱发或加重哮喘、慢性支气管炎、肺气肿，导致肺功能下降。与肺癌风险增加密切相关。
    • 心血管系统： 这是 PM2.5 最严重的危害领域之一。可导致心率失常、心肌缺血、心肌梗死、心力衰竭、动脉粥样硬化加速、血压升高等。大量研究证实 PM2.5 暴露显著增加心血管疾病发病率和死亡率。
    • 全身系统性影响： 通过血液循环影响全身，可能损害神经系统（认知功能下降、神经退行性疾病风险增加）、内分泌系统、生殖系统等。
    • 致癌性： 许多吸附在 PM2.5 上的有机物（如多环芳烃）和重金属（如砷、铬、镍）是已知或可疑的致癌物。
    • 致突变性和致畸性： 部分成分具有遗传毒性和发育毒性。
    • 增加死亡风险： 大量流行病学研究证实，长期暴露于 PM2.5 会显著增加全因死亡率（各种原因导致的死亡）。世界卫生组织数据显示，空气污染（主要是 PM2.5）每年导致全球约 700 万人过早死亡。
  • 为什么危害更大？
    • 穿透性强： 能到达肺部深处和进入血液。
    • 停留时间长： 在大气中滞留时间长，传播距离远。
    • 吸附性强： 巨大的比表面积使其能吸附大量有毒有害物质（重金属、致癌有机物、病原微生物等）。
    • 成分毒性高： 二次生成的硫酸盐、硝酸盐等本身具有刺激性，吸附的有毒物质危害更大。

总结 特征 PM10 (≤ 10μm) PM2.5 (≤ 2.5μm) 俗称 可吸入颗粒物 细颗粒物 包含关系 包含 PM2.5 是 PM10 的一部分 主要来源 扬尘、道路粉尘、建筑、未铺装路面、风沙、花粉、部分工业粉尘 燃料燃烧（煤、油、气、生物质）、汽车尾气、工业排放、二次生成（硫酸盐、硝酸盐等） 主要成分 土壤矿物、道路材料、生物颗粒、海盐、粗工业粉尘 硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机碳、元素碳（黑碳）、痕量金属、有毒有机物 主要沉积部位 上呼吸道（鼻腔、咽喉、气管、支气管） 深达肺部肺泡，可进入血液循环 主要健康影响 呼吸道刺激、咳嗽、加重哮喘/支气管炎 严重得多！ 呼吸系统疾病加重、肺癌风险增加、心血管疾病（心梗、中风等）发病和死亡风险显著增加、全身系统性影响（神经、内分泌等）、致癌、致突变、增加全因死亡率 危害程度 相对较低 极高，是空气污染健康危害的“元凶”

简单来说： 雾霾中的颗粒物就像空气中的“杂质”。PM10 包含了所有较小的颗粒，其中更小的 PM2.5 因其能深入人体肺部甚至血液，并携带大量有毒物质，对健康的危害（尤其是心血管疾病和肺癌）远大于较大的 PM10 颗粒。治理雾霾的核心就是降低 PM2.5 的浓度。