关于作者

李皓,环境科普志愿者,“中科院老科学家科普演讲团”成员。 1982年毕业于四川大学生物系生物化学专业。1983年至1986年先后在西南农业大学土壤化学系、中国科学院成都生物研究所生化室工作。1986年至1994年在德国弗朗霍夫(Fraunhofer)研究院汉诺威毒理研究所从事免疫生物学研究,1994年获得德国汉诺威大学自然科学博士学位。1995年回国到北京医科大学免疫系做博士后,研究中草药成分的免疫调节作用。出于对当时中国环境状况的极度忧虑,1996年辞职走向社会成为环境科普志愿者。1997年至2007年主要从事引进和翻译国际环境教育影视片的工作。2000年至2004年为国家环保总局环境使者。2008年成为“中科院老科学家科普演讲团”成员。

警惕陷入PM2.5的误区

李皓
2012年02月01日

关键词:空气质量级别;空气质量评语;中国空气质量标准;美国空气质量标准;欧盟空气质量标准;PM10;PM2.5;世界卫生组织WHO安全日均浓度准则值;北京空气污染状况;可吸入颗粒物的来源;修改空气质量标准

正 文

为何中国的空气质量日报与公众的感知有异

2011年10月至12月,北京公众对空气质量日报发出了强烈质疑。面对能见度低的雾霾天,许多人感到空气质量已不利健康,但环保局发布的监测结果评语为“轻微污染”,这引起了公众的不满,一些网友怀疑监测数据有问题。
笔者认为:监测数据来自科学仪器,随便怀疑不是科学的态度。但公众对“轻微污染”的评语表达不满是完全正确的,因为它不是科学的语言。而评语表达不准确正是我国现行空气质量日报的致命伤。
我国的空气质量分为5级,对健康影响水平的评语有7个,它们是:优(一级,0-50)、良(二级,51-100)、轻微污染(三级1, 101-150)、轻度污染(三级2,151-200)、中度污染(四级1,201-250)、中度重污染(四级2,251-300)与重污染(五级,大于300)。括号中的数值是空气污染指数,数值越高,表明污染物浓度越大。但“优、良、污染”这样的评语并没有让公众明白它们对健康的影响程度。我国的空气质量日报已超过十年,公众仍不清楚:今天的空气到底是安全还是不安全。
我国制定空气质量标准时参考了美国标准。美国对0-50级别的评语为Good(良好),我国却翻译为“优”;对51-100级别,美国的评语是moderate(中等),我国却称为“良”。中国公众以为“良”就是“良好”的意思,其实不然;到101-200级别时,美国的评语是“不健康”,而我国的评语为“轻微污染”和“轻度污染”。含糊的级别评语导致了绝大多数中国公众对空气质量已达“不健康”级别时长期没有警觉。现在,公众提出质疑是有道理的事。
目前在我国绝大多数城市中,空气里的主要污染物是可吸入颗粒物(PM10),当其污染指数在51-100时,我国城区容许的PM10的日均浓度为51-150微克/立方米,空气质量评语为“良”,似乎对健康完全无害。而在此级别,美国的PM10浓度限值与中国相同,但评语则是“中等,特殊敏感的人群应考虑减少过多运动”。
对于发展中国家,世界卫生组织WHO建议:一年中,最多有三天PM10的日均浓度最高为150微克/立方米,长期暴露于PM10的浓度不应超过70微克/立方米。但当PM10在51-150微克/立方米的浓度范围内,我国城市的空气质量日报评语均为“良”,被地方环保局宣布为“蓝天”,这产生了很大的误导。

中国的空气质量级别评语与他国的比较

欧美国家的城市空气质量也经历过一个由差变好的过程。20世纪八十年代笔者去欧洲留学时,经常在冬季看到北京现在常出现的雾霾天气。因此笔者认为:中国城市今天的空气污染状况很像发达国家20世纪七十年代的水平。如果国家环保部能彻底修改对空气质量日报的评语,将有助于让公众明了:目前中国正面临着严重的空气污染的挑战。这能激发全社会为净化空气出力。
在美国,空气质量级别评语是:良好 (Good 0-50)、中等(Moderate 51-100)、对敏感人群不健康 (Unhealthy for sensitive groups 101-150)、不健康 (Unhealthy 151-200)、很不健康(Very unhealthy 201-300)、危险(Hazardous 301-500)。这很直白,人们一听就知道,今天是否应该少出门,少开车。
在欧盟国家,空气质量级别评语是:很低(Very Low 0-25)、低(Low 25-50)、中等(Medium 50-75)、高(High 75-100)、很高(Very High >100)。
在发展中国家泰国,空气质量级别的评语更简洁,它们是:良好(Good 0-50)、中等(Moderate 51-100)、不健康(Unhealthful 101-200)、很不健康(Very unhealthful 201-300)、危险(Hazardous 301-500)。
将以上评语比较中国的空气质量级别评语:优(0-50)、良(51-100)、轻微污染(101-150)、轻度污染(151-200)、中度污染(200-250)、中度重污染(251-300)、重污染(大于300),我们不难发现,概念模糊的评语给中国带来了一个严重的后果,那就是,虽然我国多个城市的空气质量常处于国际评语的“中等”、“很高”、“不健康”的级别,却一直未让公众知情。
笔者认为,最近国家环保部对修改空气质量标准进行公开征集意见是件大好事。修改标准,首先要做的就是去掉“优”、“良”、“污染”这类不科学的评语,保留“一级”、“二级”、“三级”等客观评级,使用 “好、中等、不健康”这类清晰的评语来表达空气质量对健康的影响水平。这样做不仅能使公众对空气质量的好坏一目了然,也能使中国的空气质量状况易与他国状况作比较。

可吸入颗粒物(PM10/PM2.5)与世界卫生组织制定的准则值

PM是英文Particulate Matter(颗粒物)的缩写。PM10代表粒径小于10微米的所有颗粒物,其中包含粒径小于2.5微米的颗粒物:PM2.5。世界卫生组织(WHO)指出:对于发展中国家的城市而言,PM10中一半是PM2.5;在发达国家城市中,PM10中的PM2.5占50-80%。由此可推断,我国城市发布的PM10监测数据中,至少50%来自PM2.5的贡献。当空气中PM2.5增加时,PM10的监测数据就会升高。所以,目前欧洲的发达国家仍只监测和发布PM10的数据。
世界卫生组织强调PM2.5对健康的危害,所制定的安全日均浓度准则值PM2.5为25微克/立方米。鉴于多数国家城市的空气监测数据为PM10,世卫组织制定的安全日均浓度准则值PM10为50微克/立方米,正好是PM2.5日均浓度准则值的两倍。
最近中国社会掀起对PM2.5的关注热潮,但媒体却给公众传递了两个错误信息:一是只要监测了PM2.5,空气质量就会好转;二是可吸入颗粒物中只有PM2.5才危害健康。这两个信息都是大误导。
笔者查了欧盟国家实时播报空气质量数据的网站,该网站有来自15个欧盟国家的城市每日发布的监测数据,其中,空气质量好的安道尔、奥地利、捷克、德国、荷兰、挪威、瑞典、瑞士、英国并没有PM2.5的监测数据;空气质量中等的比利时、意大利、西班牙也没有PM2.5的监测数据;只有波兰一国提供了完整的PM2.5监测数据。但与入网的14个欧盟国家的城市空气质量相比,波兰的城市空气质量水平是最差的。
在可吸入颗粒物中,是否只有PM2.5才危害健康呢不是。可吸入颗粒的学术名称就是PM10,它由粗颗粒(粒径在2.5-10微米之间)和细颗粒PM2.5组成,这两类颗粒物都能进入人的呼吸道,粗颗粒进入气管和支气管,细颗粒进入肺泡,它们对健康都有危害。世卫组织发布的《空气质量准则》指出:PM10的日均浓度每升高10微克/立方米,就会使死亡率增加约0.5%。当PM10浓度达到150微克/立方米时,预期日死亡率会增加5%。而单一的PM2.5准则值不能保护粗颗粒物导致的健康危害。
世卫组织对PM2.5和PM10的准则值发布于2005年。此标准基于空气污染对健康影响的研究提出,标准极高,即使欧美发达国家的城市也需付出努力才能达标。目前美国的PM2.5日均浓度限值设为35微克/立方米,比世卫准则值高10微克/立方米。欧盟国家仍使用PM10,将日均浓度限值设为50微克/立方米,与世卫组织准则值一致。欧盟国家规定:一年中,PM10高于50微克/立方米的天数不应超过35天,也就是说,一年中,空气质量达到世卫组织准则值的天数要高于90%。可见,世卫组织的准则值好比100分,各国城市治理空气污染的努力能达到90分就是很大的成功。

北京的空气污染与可吸入颗粒物来源分析

北京空气中的主要污染物是可吸入颗粒物PM10。2011年,北京有近80天达到污染级别,它们都由PM10所致(即:PM10>150微克/立方米)。在欧盟国家,PM10的日均浓度超过50微克/立方米时,评语为“high (高)”,超过100微克/立方米时,评语为“very high(很高)”,这样的评语表明:PM10浓度超标,对健康不利。
但中国现行的空气质量标准把地区分为三类:一类是自然保护区;二类是城乡区;三类是特定工业区。对于不同的地区,PM10的日均浓度限值不一样:一类地区为50微克/立方米(与欧盟一致);二类地区为150微克/立方米;三类地区为250微克/立方米。北京属二类地区,执行标准是:只要PM10的日均浓度低于或等于150微克/立方米,就达标了,评语就是“良”,被宣布为“蓝天”,这种做法是有害的。
查阅北京的空气质量数据,2010全年,PM10的年平均浓度达到了121微克/立方米,也就是说,将全年每天监测到的PM10浓度相加后再除以365天,平摊在每天的PM10浓度都高于100微克/立方米,这在欧盟国家属于“very high(很高)”的有害健康级别。对于PM10的年平均浓度限值,欧盟国家设为40微克/立方米,世卫准则值为20微克/立方米,而北京的实测值超过了120微克/立方米,可见,北京的空气质量远未达到能保障公众健康的水准。当北京市环保局发布“2010年北京的蓝天数达到78.4%”这样的新闻时,体现的是政府部门缺乏对公众健康的关怀。
可吸入颗粒物PM10从哪里来? 文献指出:PM10中的细颗粒PM2.5主要来自燃烧,比如燃烧煤炭、汽油、柴油、食用油、木材、垃圾、树叶、秸秆等,而粗颗粒(2.5-10微米)则主要来自地面摩擦产生的尘颗粒、施工扬尘、剪草扬尘、绿地裸土、农田扬尘、建筑表面积尘等。2001年申奥成功后,北京花了很大力气来治理煤烟型污染,北京的燃煤发电和大单位燃煤供暖设施都改造成为了使用天然气,这大大减少了北京的煤烟型颗粒物污染。但近几年,北京的机动车数量猛增,数百万辆机动车会排放出大量细颗粒,车轮摩擦地面则产生着橡胶颗粒、尘颗粒,加之北京的机动车道缺乏减尘设计,所以,北京的交通对PM10的贡献很大。
此外,北京还有大面积建筑工地,工地地面几乎都被硬化了,这也增加了北京空气中的颗粒物污染。这是因为,硬化地面会使地表失去吸水和吸尘能力。工地硬化后,工地产生的粉尘只能随水流到工地外的马路上,在来往车辆的反复碾磨下,生成了PM10。硬化的工地还会贡献热岛效应,增加地面的颗粒物升向空中。在欧洲和美国,笔者看到,那里的工地多采用碎石子铺地的方法来减尘,石子地表孔隙多,吸尘吸水能力都好,不产生热岛效应。工地完工后,石子的回收与地面复绿都很容易。遗憾的是,北京还未采用这类环保型的简单做法。
北京不科学的绿地管理也在增加PM10污染。路边的绿地多建得高于道路地面,使得绿地无法自行接纳由降水产生的地表径流,这样的绿地极易干旱。绿化工人频繁剪草、拔草、清掏落叶、更换绿植等人为活动,使得绿地表土得不到植被或有机质的全覆盖,加重了绿地表土的干燥和沙化,刮风时极易扬尘。此外,绿化工人向这些绿地浇水时,绿地的表土易被冲到马路上,干后引起道路扬尘。每年国庆节前后,北京大面积开展摆花坛和换花种的工程,给城市地面带来了极大的花土遗撒问题,造成了严重的尘污染。
定期打扫建筑的外表,清除屋顶和窗户积尘是发达国家城市保持空气清洁的日常工作之一。但北京尚无这样的常规服务产业。在北京许多居民区的角落、楼道、屋顶、窗户上,常能见到乱堆杂物的状况,这些都会成为藏污纳垢的积尘之处,长期不清理,就会成为颗粒物释放源。
在温度较低的情况下(比如夜间),空气中的颗粒物会下降到地面,如果地表存在大面积树林、植被、砖石缝隙、湿润土壤,颗粒物就能被吸附和吸收掉,空气就能得到自然净化。但如果地表缺乏植被、硬化发热、表土干燥,颗粒物就会随着高气温再次上升到空中,空气中的颗粒物浓度就会增加。2011年初,笔者到驻北京的美国大使馆办事,无意中看到使馆周边几乎无植被区,建筑环境的地表被大面积硬化,旁边的马路上有多个工地。这也许是美国大使馆就地测得空气中PM2.5浓度值很高的原因之一。

对新《空气质量标准》草稿的看法和修改建议

2011年11月16日,国家环保部在网上发布了《环境空气质量标准》(二次征求意见稿)和《环境空气质量指数(AQI)日报技术规定》(三次征求意见稿),笔者仔细阅读了这两份文件,感到存在以下问题:
1、 虽然“新标准”增加了对细颗粒PM2.5的监测要求,但把PM2.5的达标浓度限值设为日均75微克/立方米。在中国现行的空气质量标准中,PM10的达标浓度限值是日均150微克/立方米,按其一半是PM2.5计算,现行空气质量标准容许的PM2.5日均浓度限值正好是75微克/立方米。此外,“新标准”对PM10的达标日均浓度限值未做修改,仍保留150微克/立方米。
2、“新标准”对PM10和PM2.5的年平均达标浓度限值做了以下设定:PM10为70微克/立方米,PM2.5为35微克/立方米。但世卫组织发布的《空气质量准则》指出:“在这些水平的长期暴露会增加大约15%的死亡风险”。世卫组织建议的年平均浓度准则值是:PM10为20微克/立方米,PM2.5为10微克/立方米。鉴于“新标准”是为5年后(2016年)在中国实施而制定的,故“新标准”未体现出对保护中国公众健康的长远考虑。
3、中国现行的一级空气质量浓度限值是PM10日均50微克/立方米,换算成PM2.5为日均25微克/立方米。但“新标准”中,PM2.5的一级浓度限值设为日均35微克/立方米,这样的新标准比现行标准更差。
4、“新标准”仍将地区分为两类,一类为自然保护区,二类为居住、商业、文化、工业、农村区。两类地区所设的对空气污染物的浓度限值不一样。以PM10为例,一类地区的浓度限值为日均50微克/立方米,二类地区的浓度限值为日均150微克/立方米。世卫准则指出:“当PM10浓度达到150微克/立方米时预期日死亡率会增加5%”。
5、“新标准”的空气质量日报评语沿袭使用“优、良、轻度污染、中度污染、重度污染、严重污染”。若不修改,将会继续误导公众。
笔者认为:空气质量“新标准”应是一个既能满足目前中国公众诉求,又具有未来眼光、经得起时间考验、并能与世界接轨的标准。这个标准要以保障人民健康为前提来制订,人能承受污染物的限度是一样的,对污染物的浓度限制应当只设一种标准。
2011年11月17日,笔者向环保部提交了自己对《环境空气质量标准》的四条修改建议:一、取消地区分类;二、将PM2.5一级的日均浓度限值从35微克/立方米改为25微克/立方米,年平均浓度从35微克/立方米改为20微克/立方米;三、在二级(达标)浓度限值中,将PM10从150微克/立方米改为100微克/立方米,将PM2.5从75微克/立方米改为50微克/立方米;四、将空气质量日报评语改为:好、中等、不健康、很不健康、危害、强危害。
中国现行的一级空气质量对PM10的浓度限值与欧盟国家执行的标准是一致的,即PM10为50微克/立方米。2011年,北京达到一级的天数已升至20%。笔者相信,只要通过科学的方法来减少和吸收PM10,北京的一级天数将会逐年增加。若一年中,一级天数能达到80%以上,北京的空气质量就接近欧盟国家大城市的水平了。从人口密度看,中国是138人/平方公里,欧盟国家是116.2人/平方公里,美国是33.7人/平方公里,因空气污染与人口密度相关,故中国修改空气质量标准和治理空气污染应重视参考欧盟的经验。
要达到这样的目标,政府必须让环保局解脱对空气质量达标天数的承诺。环保局不是污染排放源,他们的职责是监测污染、公布监测数据、发现污染源、提出治理建议。让环保局承诺达标天数在90%以上,无异于让食品安全检验部门承诺所检食品90%以上都是安全的,这是无理要求。只有让环保局彻底摆脱承诺“蓝天数”这个巨大的负担,才能让他们专心于多设监测点,向社会公布监测结果,公布污染排放的地区和排放源。而政府则应当把治理空气污染的责任落实到各地区、乡镇、街道、企业、单位等。只有把空气质量状况与基层管理部门的政绩挂钩,中国城乡治理空气污染的进程才会出现飞跃。
(发表于《中国改革》杂志2012年第2期,编辑:张帆)