中国深圳PM2.5和PM10的组成与来源对比：揭示对健康风险的关键因素

《Journal of Environmental Engineering and Science》：Contrast of composition and sources of PM 2.5 and PM 10 in Shenzhen, China: Revealing key factors on health risks

深圳2021年PM2.5/PM10来源与健康风险评估表明，PM2.5主要来自交通和二次源，PM10以扬尘为主，粗颗粒重金属致癌风险达2.9×10-6，其中80%来自PM2.5-10。研究强调需针对不同粒径制定差异化的管控策略，以改善空气质量并保障公众健康。

　　在当前的环境研究领域，空气污染特别是细颗粒物（PM?.?）和粗颗粒物（PM??）的来源分析及其对人类健康的潜在影响，已成为全球关注的重要议题。随着城市化进程的加快，尤其是像深圳这样的快速发展的超级城市，空气污染问题日益突出。PM?.?和PM??作为两种主要的空气污染物，其成分和来源的复杂性不仅影响空气质量，还直接关系到公众健康。因此，准确识别这些污染物的来源并评估其健康风险，是实现环境治理和健康保护目标的关键。

深圳作为一个快速发展的沿海城市，其空气质量一直备受关注。尽管近年来在颗粒物控制方面取得了显著进展，但根据2024年的数据，深圳的PM?.?年均浓度仍为世界卫生组织（WHO）标准的三倍，而PM??则为两倍。这种高浓度的空气污染不仅影响了城市居民的生活质量，还对生态环境和全球气候变化构成了潜在威胁。此外，PM?.?与PM??的比值从2014年的0.64下降至2024年的0.52，表明粗颗粒物污染的增加趋势，这可能与城市扩张、交通发展以及自然因素如沙尘暴的频发有关。

研究发现，PM?.?的主要成分包括碳化合物、硫酸盐和铵盐，而硝酸盐则在细颗粒物和粗颗粒物之间较为均匀地分布。氯离子和某些元素则主要集中在粗颗粒物中。这种成分分布的差异意味着不同粒径的颗粒物在健康风险上的不同贡献。例如，PM??中所含的重金属对健康的影响更为显著，其中约80%的健康风险来源于粗颗粒物。相比之下，PM?.?的健康风险则主要来自车辆和工业排放，这表明城市中的交通和工业活动是PM?.?污染的重要来源。

在健康风险评估方面，研究采用了接收模型和健康风险模型相结合的方法，以更系统地评估颗粒物中重金属对健康的潜在影响。这种方法不仅考虑了颗粒物的组成，还结合了颗粒物在人体呼吸道中的沉积效率，从而提高了评估的准确性。通过这种方式，研究人员能够更清晰地识别出不同粒径颗粒物中重金属的主要来源，进而提出更具针对性的治理策略。

深圳作为中国的一个超级城市，其空气质量的改善对于实现可持续发展目标具有重要意义。例如，改善空气质量有助于提升居民健康水平，促进绿色转型，推动可持续城市发展，并加强气候行动。然而，当前的治理措施在面对不同粒径颗粒物时，仍存在一定的局限性。特别是对于粗颗粒物污染，虽然其在PM?.?与PM??的比值中有所下降，但其对健康的潜在威胁依然不容忽视。因此，研究提出，需要制定更为精细的控制策略，以应对不同粒径颗粒物带来的不同健康风险。

此外，研究还指出，现有的一些健康风险评估研究往往忽略了颗粒物在人体内的沉积效率，而直接假设所有吸入的颗粒物都会对健康造成影响。这种假设可能导致对健康风险的高估或低估，从而影响政策制定的有效性。因此，将颗粒物的沉积效率纳入健康风险评估模型中，是提高评估准确性的关键步骤。同时，沙尘暴等自然因素的加剧，也进一步增加了粗颗粒物污染的频率和强度，使得这一问题更加复杂。

在采样和化学分析方面，研究选择了深圳大学城作为采样地点，该地点具有代表性的城市环境，邻近一条主要交通干道，并被学术建筑和绿地包围。通过四通道采样器（Thermo, Partisol 2300）在2021年的四个季节进行同步采样，研究人员收集了71组（每月16至20组）配对的PM?.?和PM??样本。采样过程中，研究团队特别关注了不同季节颗粒物成分的变化，以更好地理解其来源和分布特征。

通过对采样数据的分析，研究发现，PM?.?和PM??的年均浓度分别为20.0 μg/m3和40.6 μg/m3。其中，PM?.?和PM??在1月份的浓度达到峰值，这主要归因于频繁的北方污染空气团进入深圳，加之低降雨量和相对湿度，导致颗粒物的清除效率降低。这一发现提示我们，在制定颗粒物控制策略时，需要充分考虑季节性变化对污染物浓度的影响，特别是在冬季，可能需要采取更为严格的措施来应对高污染水平。

研究还指出，PM?.?的来源主要分为二次源和车辆排放，而PM??的来源则以粉尘为主，车辆排放为辅。这一结果表明，尽管车辆排放是PM?.?和PM??的共同来源，但粉尘在粗颗粒物污染中的贡献更为突出。因此，在治理PM??污染时，应重点关注粉尘的控制，例如通过加强建筑工地和道路扬尘的管理，减少人为活动带来的粉尘排放。

对于PM?.?中的重金属，其健康风险主要来源于车辆和工业排放，占到了总风险的70%以上。这意味着，在减少PM?.?污染的过程中，应着重控制交通和工业排放，例如推广新能源汽车、优化工业生产流程、加强污染源监管等。同时，对于PM??中的重金属，由于其主要来源是粉尘，因此治理措施应更多地关注自然和人为粉尘的控制，例如通过绿化带建设、提高道路清洁频率、限制建筑施工等活动，减少粉尘的产生和扩散。

研究还强调了PM?.?和PM??在健康风险上的显著差异。尽管PM?.?因其小粒径而更容易进入人体肺部和血液，但PM??由于其较大的粒径和较高的沉积效率，同样对健康构成严重威胁。特别是PM??中的重金属，如铅、锌、铬和镉等，被广泛认为是致癌物或潜在致癌物，对心血管、呼吸系统和神经系统健康有显著影响。因此，在制定空气污染控制政策时，不能只关注PM?.?，还应充分考虑PM??的健康风险，尤其是在粉尘污染严重的季节和区域。

综上所述，本研究通过对深圳2021年PM?.?和PM??的成分、来源及健康风险的综合分析，揭示了不同粒径颗粒物在健康影响上的差异。研究结果不仅有助于深入理解深圳的空气污染特征，还为制定更有效的颗粒物控制策略提供了科学依据。通过结合接收模型和健康风险模型，并考虑颗粒物的沉积效率，研究人员能够更准确地评估污染物对健康的潜在影响，从而推动更加精细化的空气质量管理。这不仅对深圳的空气质量改善具有重要意义，也为其他类似城市的环境治理提供了参考。同时，研究结果也表明，实现可持续发展目标需要多方面的努力，包括加强环境监测、优化城市规划、推广绿色技术以及提高公众环保意识等。只有通过综合施策，才能有效应对空气污染带来的环境和健康挑战，为实现更加清洁、健康的城市环境贡献力量。