美国1998-2022年亚微米颗粒物(PM1 )浓度估算：基于PM2·5 组分数据的全国性高分辨率研究

本研究针对美国长期缺乏亚微米颗粒物(PM1 )监测数据的现状，创新性地整合卫星遥感、空气质量模型和地面观测数据，构建了1998-2022年连续25年、1 km2 分辨率的PM1 浓度数据集。研究发现PM1 占PM2·5 减排贡献的86%，其组分更集中于可调控的燃烧源污染物，为独立评估PM1 健康风险提供了关键数据支撑，对完善颗粒物监管体系具有里程碑意义。

　　

随着空气污染健康效应研究的深入，颗粒物尺寸特异性毒性日益受到关注。传统PM_2·5
标准可能掩盖了亚微米颗粒物(PM₁
)更强的健康危害——其更高的肺泡沉积率（可达PM_2·5
的2倍）和更大比表面积，理论上具有更强的毒性潜能。中国等国的研究已显示PM₁
与肺癌、心血管疾病的关联性强于PM_2·5
，但美国因长期缺乏系统性PM₁
监测数据，相关健康评估严重滞后。更棘手的是，PM_2·5
中难以调控的自然源组分（如沙尘）主要分布在1-2.5μm区间，可能导致现行监管策略"事倍功半"。

为解决这一科学瓶颈，华盛顿大学等机构的研究团队在《The Lancet Planetary Health》发表突破性研究。他们创新性地将PM_2·5
化学组分数据与粒径分布特征耦合，首次构建了1998-2022年美国本土连续25年、1 km²
分辨率的PM₁
浓度数据集。研究团队采用多源数据融合技术：基于卫星遥感和化学传输模型获取PM_2·5
七大类组分（硫酸盐、硝酸盐等）浓度；通过气溶胶质谱(AMS)和级联撞击器(MOUDI)实测数据约束各组分PM₁
/PM_2·5
质量比；结合人口网格数据计算人口加权暴露水平。所有数据均进行逐像素不确定性量化，最终生成包含误差范围的时空连续数据集。

【研究结果】
背景：
PM₁
健康风险存在显著"数据鸿沟"，美国此前最长PM₁
监测记录仅4.5年（华盛顿州斯波坎市）。研究证实PM₁
组分（如硫酸盐）的PM₁
/PM_2·5
比高达0.91±0.20，而沙尘仅0.08±0.02，揭示PM₁
更集中于人为源污染物。

方法：
创新采用"组分解析法"，通过7类PM_2·5
组分浓度与其粒径分布的乘积求和估算PM₁
。关键突破在于利用全美12个城市的同步观测数据，首次建立硫酸盐等四大组分的PM₁
/PM_2·5
经验方程。

发现：
2022年人口加权PM₁
浓度为6.1 μg/m³
，有机质(47%)和硫酸盐(22%)为主成分。与独立监测数据验证显示优异一致性（R²
=0.78，斜率0.96）。25年间PM₁
年均下降0.23 μg/m³
（p<0.0001），贡献PM_2·5
总减排量的86%。

解读：
PM₁
/PM_2·5
质量比持续下降（年降幅0.0013），反映颗粒物"粗化"趋势。土著居民社区因西部沙尘影响，PM₁
/PM_2·5
比最低(0.77)，且减排速度最慢（-0.11 μg/m³
/年）。

【结论与意义】
这项研究首次揭示PM₁
在美国空气污染改善中的核心作用：其占PM_2·5
质量比例从1998年82%降至2022年79%，但贡献了绝大部分浓度下降。这种"双重分化"现象（浓度降幅与占比降幅同步）强烈提示，现行PM_2·5
标准可能越来越受限于自然组分的影响，而PM₁
作为更纯粹的人为污染指标，其独立监管价值凸显。

研究建立的25年高精度数据集，为解开"PM₁
是否比PM_2·5
更具毒性"的科学争议提供了关键工具。特别是发现非裔美国人社区PM₁
降速最快（-0.25 μg/m³
/年），而亚裔社区当前暴露水平最高，这些差异为环境健康公平性研究提供了新维度。随着美国环保署(EPA)考虑将PM_2·5
标准收紧至8-10 μg/m³
，该研究强烈建议同步开展PM₁
监测评估，以避免"监管红利"被粗颗粒稀释。

研究团队呼吁全球空气质量监测网络增设PM₁
观测，并建议世界卫生组织(WHO)参考中国经验，将PM₁
纳入下一代空气质量指南制定考量。这项跨越四分之一世纪的数据工程，不仅改写了美国空气污染认知框架，更为全球环境健康研究树立了新范式。