2.2 国内外PM2.5的研究进展
2.2.1 国外PM2.5的研究进展
2.2.1.1 美国对PM2.5的研究历程与内容
美国1969年就开始对PM2.5进行研究,从20世纪60年代中期美国科学家的开创性工作算起,来源解析研究和应用已经有超过50 年的历史。早期的来源解析工作都集中在美国,现在这一技术方法已在世界范围得到了广泛的认可和应用,源解析的手段也变得多种多样,仪器分析技术高速、可靠、自动化程度高[7-10]。他们对PM2.5研究的主要内容与历程见表2-1。
表2-1 美国对PM2.5的研究内容与历程[4]
2.2.1.2 欧洲各国对PM2.5的研究内容与历程
欧洲各国从20世纪70年代起对PM2.5进行研究,其研究内容与历程见表2-2。
表2-2 欧洲各国对PM2.5的研究内容与历程[4,10]
2.2.2 我国PM2.5的研究与治理进展
我国早期对PM2.5的研究工作主要是理化特征的调研与收集,随后的研究是围绕PM2.5的时空分布、来源分析、化学转化等问题来进行的。2000年以来在国家的大力支持下,中国科学院、相关大学和研究院所也逐步形成了各具特色的研究团队,现有的研究已基本覆盖了PM2.5的高精度实时测量、遥感探测、形成过程、演变机理、环境影响、气候影响及健康影响等各个方面,引领了我国PM2.5研究的发展,促进了我国PM2.5基础研究理论和控制体系的形成[3,11]。
我国对PM2.5的研究大体经过了以下几个阶段[11,12]:
(1)国内对PM2.5的研究始于20世纪90年代末期。2000年以前,受美国PM2.5研究的影响,国内外学者开展了一些合作研究。
(2)2000~2004年间,在国内以及与国际合作研究的带动下,对京津冀、珠江三角洲及长江三角洲三大区域的PM2.5特征开展了深入的研究。
(3)2003年冬、夏季组织了一次全国14个城市的PM2.5同步观测,2003年9月开始在西安观测站连续10年采集日均PM2.5滤膜样品,积累了大量的研究数据,深入探索了PM2.5的特征、来源和影响。
(4)2004~2011年国内开始重视对PM2.5污染的研究与治理,陆续启动了一些大型的研究项目来推动空气污染相关研究工作的进展。如2004~2011年间我国开展的“973”计划:“燃烧源可吸入颗粒物的形成与控制技术基础研究”“中国大气气溶胶及其气候效应的研究”;“863”计划:“重点城市群大气复合污染防治技术与集成示范”重大项目等。从2007年开始,PM2.5研究区域从京津冀、珠江三角洲及长江三角洲三大区域向关中、东北、东南沿海等区域快速扩展,研究成果显著[13,14]。
(5)2012年至今,我国开始了PM2.5的全面防控与治理:
①国务院在2012年3月出台新的PM2.5环境标准,2013年6月制定的有关空气污染治理的“气十条”,这些都对学术界产生了深远影响,推动了PM2.5研究水平的长足发展。环保部也确定了今后5年三项重点工作之一就是以PM2.5为防控重点,深化大气污染防治。
②2012年9月,中国科学院启动“大气灰霾追因与控制”先导性专项项目,中国气象科学研究院及所属所、团队在气溶胶及其气候效应、大气雾与霾方面开展了深入研究,军事医学科学院等在生物气溶胶方面进行了多年的工作等。
③2013年7月20日,环保部在贵阳举办的生态文明国际论坛上指出,要“在保护中发展,在发展中保护”,与之前一直提出的“在发展中保护,在保护中发展”的要求存在明显转变,并指出“这一提法的变动,标志着中国高层对环境保护决策方面指导思想的变化,目前的指导思想更有利于保护环境”。
④2013年,环保部启动了在大气环境科技领域投入最大的一个专项——“清洁空气研究计划”(CARP),国家还启动了“大气污染治理专项”;2015年,科技部会同有关部门启动了国家重点研发计划“大气污染防治”重点专项试点工作。
(6)先后采用了多种PM2.5浓度监测手段:
①常规的膜采样称量离线测量、振荡天平以及β射线等在线测量。
②利用地基和空基等先进的遥感技术测量与解析PM2.5浓度及分布、化学组分等也得到了发展。
③除PM2.5的常规化学组分分析外,利用先进的质谱和色谱技术开展了PM2.5非常规的化学组分分析。
④利用高分辨率的扫描电镜、透射电镜和黑炭仪对单个颗粒物的研究能够深入揭示粒子间的结合方式和形成机理。
这些都极大地推动了我国PM2.5的相关研究,促进了我国PM2.5基础研究理论和控制体系的形成,推动了 PM2.5研究水平的长足发展。