《Atmospheric Environment》：A virtual limit value for ultrafine particles: Frequency of threshold exceedances across Germany based on data from the German Ultrafine Aerosol Network
编辑推荐：
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本研究为环境中的超细颗粒物定义了一个虚拟限值
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超细颗粒物浓度的分小时和每日虚拟限值
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每日虚拟限值的超标频率高于每小时限值
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两个虚拟限值在道路侧站点最常被超过
引言
由于工业燃烧过程、道路交通（Brines等人，201
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本研究为环境中的超细颗粒物定义了一个虚拟限值
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超细颗粒物浓度的分小时和每日虚拟限值
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每日虚拟限值的超标频率高于每小时限值
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两个虚拟限值在道路侧站点最常被超过
引言
由于工业燃烧过程、道路交通（Brines等人，2015年；Georgiades等人，2025年）、家庭供暖（Kuye和Kumar，2025年）以及气体前体形成大气中新颗粒物（Kulmala等人，2004年；Sun等人，2024年）等多种来源的影响，直径小于100纳米的超细颗粒物在近地面大气中非常丰富。大量科学文献将超细颗粒物暴露与人类健康效应联系起来，包括肺部疾病、心血管疾病和系统性炎症（Bergmann等人，2025年，2026年），尽管关于超细颗粒物健康效应的流行病学证据仍然大多不确凿（Schraufnagel等人，2020年）。与基于质量的颗粒物指标PM2.5和PM10不同，超细颗粒物的数量浓度并未在环境空气中进行常规监测；因此，数据稀缺限制了长期、大规模的流行病学研究（Ohlwein等人，2019年）。
为了支持对超细颗粒物及其健康影响的科学理解，最近的欧盟空气质量指南2024/2881呼吁在整个欧洲进行超细颗粒物测量，例如在所谓的超级站点（EU，2024年）。然而，用于调节环境中超细颗粒物浓度的限值尚未确定。2021年，世界卫生组织发布了良好实践声明，建议将环境中超细颗粒物浓度的高水平阈值设定为24小时平均值超过10,000 cm-3，每小时平均值超过20,000 cm-3（WHO，2021年）。
来自欧洲各地颗粒物数量浓度观测研究的证据显示了显著的空间和时间变化（例如，von Bismarck-Osten等人，2013年）。Treichera等人（2023年）在对16个城市的研究中发现，当平均时间跨度为3年时，伯明翰、伦敦和苏黎世等城市的平均背景浓度在3,500至4,500 cm-3之间，而在莱比锡、布达佩斯、巴塞罗那和马赛等城市背景位置的浓度高达约6,200至11,200 cm-3. 在莱比锡、伦敦和赫尔辛基的道路侧站点，3年平均浓度达到了约10,500至13,500 cm-3. 由于道路交通排放的影响，这些水平比同一城市的城市背景站点记录的浓度高出1.2至2.5倍。Birmili等人（2016年）对2009年至2014年研究期间的数据进行分析，发现德国超细气溶胶网络（GUAN）各站点的平均超细颗粒物数量浓度从山区地区到农村和城市背景站点逐渐增加，在莱比锡的一个道路侧站点的浓度峰值约为10,500 cm-3，表明平均超细颗粒物浓度在很大程度上与站点特性相关。
这些发现表明，尤其是在欧洲污染更严重的城市环境中，环境中超细颗粒物数量浓度可能会暂时超过世界卫生组织良好实践声明中提出的每日和每小时水平。然而，特定阈值超标的频率尚未得到充分研究。在这项研究中，我们使用世界卫生组织关于超细颗粒物数量浓度的良好实践声明阈值来定义虚拟限值，以系统地评估环境中的超细颗粒物水平。通过使用这些指标，我们利用德国超细气溶胶网络（Birmili等人，2016年）的真实世界数据，构想了一个假设性的（“如果……会怎样”）情景，以帮助科学界讨论可能的超细颗粒物监管标准。我们分析了这些虚拟限值在德国各地的超标时间变化情况。GUAN为这种分析提供了独特的基础，提供了从受交通影响的道路侧环境到偏远和山区地点的长期、高质量测量的数据（Sun等人，2019年）。这种站点多样性使我们能够在对比条件下评估超细颗粒物浓度。
章节片段
研究站点、研究期间和仪器
超细颗粒物数量浓度是根据德国13个GUAN站点的颗粒数大小分布测量（PNSD）确定的（参见表1）。GUAN是一个合作的大气观测网络，不同机构负责运营观测站点并贡献数据，以增进对对流层中超细颗粒物的科学理解（Birmili等人，2016年）。PNSD数据以每小时分辨率从世界数据中心的公开访问EBAS数据仓库下载
GUAN站点的颗粒数浓度
与站点特性一致，由于靠近交通排放，道路侧站点的最高3年平均超细颗粒物浓度约为12,000 cm-3，而三个山区站点的超细颗粒物浓度最低，即< 2,700 cm-3（参见表2）。城市背景站点的浓度在6,200 cm-3到9,000 cm-3之间，这是由于周围潜在的超细颗粒物来源（如交通、住宅供暖等）的混合作用
讨论
交通站点的超细颗粒物每小时和每日虚拟限值超标频率最高。在3年研究期间，所有可用数据小时中有高达13%的时间，以及所有可用天数中的65%的时间超过了虚拟限值。然而，必须记住，本研究中虚拟限值的超标天数是量化得出的
总结和结论
根据世界卫生组织（WHO，2021年）发布的良好实践声明，为超细颗粒物的数量浓度定义了短期（每小时）和长期（每天）的环境浓度水平的虚拟限值。使用2017年至2019年期间GUAN观测网络提供的超细颗粒物浓度数据，分析了德国各地观测站点中超细颗粒物污染高水平的超标频率。
CRediT作者贡献声明
Kay Weinhold：写作——审阅与编辑。Alfred Wiedensohler：写作——审阅与编辑。Stephan Weber：写作——初稿撰写、监督、资源管理、方法论、调查、概念化。Tim Kramer：写作——审阅与编辑、可视化、软件开发、方法论、调查、形式分析。Max Bu?kamp：写作——初稿撰写、调查、形式分析
未引用参考文献
Fussell等人，2022年；Schraufnagel，2020年。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢所有机构、站点负责人和站点技术人员收集和整理GUAN数据，具体包括德累斯顿-Nord、德累斯顿-Winckelmannstra?e、Annaberg-Buchholz、莱比锡-Mitte（萨克森州环境、农业和地质办公室，LfULG）、Hohenpei?enberg（德国气象服务，DWD）、Neuglobsow、Schauinsland、Waldhof、Zugspitze（德国联邦环境署，UBA）、Mülheim-Styrum（北莱茵-威斯特法伦州自然、环境办公室）等站点。
Max Bu?kamp|Tim Kramer|Kay Weinhold|Alfred Wiedensohler|Stephan Weber
