自今年1月份开始，以北京地区为中心，全国范围内多个地区连续出现了雾霾天气。多个监测站点空气质量指数达到甚至超过了500，北京有的地方PM2.5浓度瞬间值甚至超过了1000，这就是大家所称的“爆表”;人们对于PM2.5关注度也达到前所未有的高度。
据报道，中石化董事长傅成玉承认，炼油企业是雾霾天气直接责任者之一，这并非因油企质量不达标，而是我国标准不够。但是，傅玉成最近又“改口”表示，我们生活在大城市中车多，所以感觉到污染大部分来自汽车尾气，其实最大的杀手是煤炭。这件事本身就说明我们国家目前对于PM2.5组成和来源的研究程度还远远不够。
不论是企业炼油、煤炭燃烧或者工厂排放，总之PM2.5的来源非常复杂，而且颗粒物在传播过程中还要与其他物质发生化学反应。那么要解决PM2.5的的问题，首先要了解“我是谁?”，然后才能了解“我从哪里来?”，最后才是其危害的研究以及采取相应的治理措施。
近期，长期致力于大气颗粒物检测技术研究的周振博士发表了一篇有关PM2.5的博文，以一种通俗易懂的方式，从定义、分析方法、检测手段等多个方面讲述了当前我国面临PM2.5的威胁所急需要解决的问题。希望大家能够通过这篇博文对于PM2.5有更加深入的了解。
漫话PM2.5
——上海大学 周振研究员
1. 何为PM2.5?
PM2.5的来势凶猛：
(1)它把中国1/7面积都盖了，有的城市每年超过一半的时间超标。
(2)相对于以往任何环境污染指标的普及，其速度史无前例。即使与美国使馆的数据播报有点关系，从2012年2月29日新修订的《环境空气质量标准》将PM2.5写入“国标”，纳入各省市强制监测范畴到多个城市报数据，也就一年时间。
(3)各地投入很大，达几十个亿。北京和江苏先行一步分别公布了5780万和1150万相关设备采购计划、其他直辖市和省会城市和计划单列市等重点区域的74个城市12年底前开展新增指标PM2.5、CO、O3等监测。
但实际上我们对PM2.5了解多少呢?
PM2.5至少有两个不同含义。
首先，PM2.5有一个科学概念。在空气中所有的颗粒物统称“气溶胶”，直径从纳米到几百微米都可以。为了方便，用PM10表示大气中直径小于或等于10微米的颗粒物;用PM2.5表示大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物;有时还用PM1.0表示小于1微米的。当然由于直径越大，密度越大，在空气中停留的时间短一些，这种气溶胶不一定受到关注。气溶胶指由于形态各异，来源及化学成分复杂，对环境、气候、人体健康有重要影响，越来越受重视，而PM2.5影响最厉害，实际上以后会发现PM1.0对健康、可见度的影响更大。我们看到：PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。是“气溶胶”的一个直径段的部分。
其次，PM2.5有个监测概念，代表我国在《环境空气质量标准》中，要求监测PM2.5的质量浓度(ug/m3)，即单位立方米体积的空气中，含有PM2.5的质量。这个数字越大，表示空气中的气溶胶越多。平常所说的PM2.5超标，就是指这个数字太大。
2. 分析PM2.5
对于公众来说，PM2.5有点复杂，“污染这么严重!”，“都看不见了”，感觉到呼吸困难，要戴口罩等，超标了，严重超标，N级预警，爆表了……这些已经足够。什么气溶胶形态、来源、前体物、吸光性、吸湿增长、与成云的关系等等，就关心不到了，甚至，这个ug/m3单位就足够想半天。
但是在国家层面、环保系统、记者、或说在科学网里的朋友，肯定会进行思考，仔细想想，一个质量浓度值，如何能够真实的反映PM2.5的污染情况?为什么不行?问题在哪里?应该怎么理解?或是要用何指标?如何为治理提供一个正确的方案?不然，何谈
3. PM2.5的治理
“治理PM2.5至少20年—30年”。不管这句话有没有语病，因为提到至少，那么应该是一个数，而不是一个阶段。那我们就说至少30年吧。如何治理呢?要治理，就要知道来源，知道治什么，并拥有手段。
如果不知道来源，奥运会期间，把所有的厂都关了，仅一半汽车可以上路，当然好，PM2.5一下就下降了。但能关多久呢?国家还要不要发展呢?
如果关一半的工厂，关哪些工厂呢?按什么类型来关?哪些工厂可以治理呢?
怎么办?出台什么样的政策?
如果治理了，治理好了没有?如何判别?
因此我们发现，其核心是：用什么手段与方法得到基础数据，怎么样让这些数据准确可靠，以致于足够得到相对正确有效的策略，让政府制定有用的可执行方案，分批，分步治理。也就是正确的监测，检测!有效的数据，更深入的数据，更准确的数据，能够直接分析本质的数据。因此，首先要解决的是仪器问题，它是眼睛，发现什么。而后找出治理的方法与手段。
4. PM2.5的检测
检测质量浓度，肯定需要，但远远不够;
比如：直径分析范围，都集中在哪段?它里面有什么化学成分?这些化学成分是怎么分布的?浓度分别多少?各化学成分是在一个个不同气溶胶颗粒中，还是混合的?局部混合的，还是每个气溶胶都一样?还是说，不同大小、不同化学成分的，不同来源，不同时间下的混合形式都不一样?
由于PM2.5来源复杂，需要还要采集大量的不同来源气溶胶的特征。比如：汽车排放的特征，不然你凭什么说，汽车排放占20%?生物质燃烧呢?沙尘暴也有影响，那它的颗粒长什么样子，总不能用眼睛到车顶上看看，它害处多大?从海上吹来的风中有海盐!对，还有建筑工地、工厂排放。那哪个工厂?发电厂?化工厂?水泥厂?它们排出来的气溶胶颗粒又是长什么样子?
这些不同来来源的气溶胶，在空气中停了一会儿后，会发生碰撞，发生化学反应。那怎么反应的?通过检测，还能找得回去不，也就是说，找得到它原来的排放源不?
还要做大量的科学研究，气溶胶在不同温湿度和环境、基质下的反应等。
能不能到野外采些气溶胶回来做实验?怎么把气溶胶一个个拿回来?需要多快的速度进行检测，以反应气溶胶的变化?
……
大家是不是感觉到，以上所有的所有，都需要依赖一种工具：即能对单个颗粒的气溶胶、进行化学成分、直径、实时在线的、快速检测的仪器?
目前质量浓度只是个没办法的办法，最后一定是要针对：颗粒物的化学组分来制定相应的政策和规则，这肯定比单纯的质量浓度标准更具有可执行性。
5. 举例：为什么治理要从颗粒物化学组成入手?
从危害人体健康的角度考虑，不同种类的化学物质对人的健康影响程度不一样。道路扬尘产生的PM2.5，与一些工厂释放的每个气溶胶颗粒物均含有重金属铅(Pb)的PM2.5相比，后者即使PM2.5质量浓度不超标，仍然会造成“血铅事件”等悲剧。
从影响气候的角度考虑，不同的化学组成的PM2.5对气候、降水等的影响不一致。有研究表明，黑炭颗粒的粒径非常小，在整个颗粒中的质量比重很少，但黑炭(EC)颗粒对温室效应的影响极大。污染源排放的黑炭(EC)粒子在大气中与硫酸盐发生混合(混合状态)时，又会进一步增强其对太阳光的吸收能力。这些特性与大气能见度降低以及区域灰霾的形成具有重要的关系。如图所示，两种颗粒的吸光能力比较。
图1 不同化学成分的气溶胶吸光能力比较
6. 何为气溶胶的混合状态?
气溶胶中，同时存在多种化学成分，它们的真实情况可能是以图2的方式存在的，各个气溶胶含有不同的化学成分(用不同颜色表示)，每个气溶胶大小也不同。
图2 真实的的颗粒物混合状态
如果用传统的方法去测，比如，传统的离线采集分析法，将颗粒物按照粒径段采集到不同的滤膜上，拿回实验，用气质联用仪、离子色谱等进行测定。这样颗粒物在采样、存贮、运输、预处理过程中，有可能会发生挥发和转化，而且更重要的是这种方法，获取的是颗粒物的平均成分，即认为每个颗粒物的粒径及化学成分是一致，但实际上，这是不可能的。如图3.
图3 平均成分分析认为的颗粒物混合状态
7. 那么有没有办法?
那就是实时在线的单颗粒气溶胶质谱分析仪。只有两个提供商：美国TSI公司的ATOFMS-3800(2009年停产)以及广州禾信分析仪器有限公司的在线单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)。这类实时在线监测仪器是未来PM2.5研究的主力。
在国家863项目支持下，已经开发出来，成为目前全世界能批量提供的唯一单位。其原理，可以在科技文献上查到，或是下次再谈。
8. 结语
治理30年也好，50也好，基于什么考虑?仅仅是相对于美国的治理时间跨度?大气环境的目的是大气环境的净化，PM2.5监测只是手段，最终是为了人民群众身体健康。要做到这一点，就必须发展PM2.5的研究仪器，有了这些仪器我们才能对PM2.5的成分，分布，来源有深刻认识，为解决当前急需解决的问题，提出和现阶段国情适应的政策和治理方案，有的放矢地研究治理手段。
注：本文摘自周振博士科学网博文
附录1：“做中国的飞行时间质谱仪”——访上海大学环境与化学工程学院周振研究员
http://www.instrument.com.cn/news/20090401/031061.shtml
附录2：周振研究员简介
周振，1969年10月出生，党员;上海大学环境与化学工程学院研究员，华南理工、东华理工、中科院广州地化所兼职教授，广州禾信分析仪器有限公司董事长兼首席科学家。
厦门大学化学专业、德国吉森大学应用物理专业双博士,致力于我国高端飞行时间质谱仪器技术研究、开发、应用和国产化事业。在德、俄、美等国学习与研究8年，2004年全职回国。
主持国家科学仪器重大专项、863、省重大等项目，总经费近亿元。我国高分辨飞行时间质谱仪器研发的开拓者，2006年至今先后研制国内首台大气压基体辅助激光解析离子源高分辨飞行时间质谱仪、全球首台基于飞行时间质谱技术的金属残余气体检测仪、国内现阶段最复杂的高端商品化大型仪器——在线气溶胶质谱仪，入选“十一五国家重大科技成就展”。
创立广州禾信分析仪器有限公司，已形成独立的30多人的专门研发团队。2009年入选中组部“千人计划”，2011年入选广州市创业领军杰出人才，2012年广州市劳动模范，2013年入选广东省百名南粤杰出人才培养工程，受国务院邀请参加2009建国60周年北戴河休假活动。
广东省科学技术一等奖及中国华侨贡献奖第一完成人，发表论文50余篇，申请发明专利等知识产权20余项，已培养博士硕士研究生10余名。
