PM2.5产生的主要来源，是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质。

一般而言，粒径2.5~10微米的粗颗粒物主要来自道路扬尘、风沙、工农业活动等机械过程;PM2.5中一次颗粒物(直接排放到大气中的颗粒物)主要来自化石燃料燃烧和生物质燃烧产生的飞灰以及多种无机和有机化合物，如机动车尾气、燃煤、挥发性有机物、森林野火等；PM2.5中二次颗粒物(间接生成的颗粒物)主要来源是大气中的气态物质(二氧化硫、氮氧化物、气态氨以及挥发性有机物等)通过发生化学反应而形成的颗粒物(如硫酸铵颗粒、***颗粒、有机化合物颗粒等)。在世界上大多数地区，PM2.5的二次来源比例往往高于一次来源。

悬浮颗粒（Particulate），泛指悬浮在气体当中的微细固体或液体。在城市空气质量日报或周报中的可吸入颗粒物和总悬浮颗粒物是人们较为熟悉的两种大气污染物。可吸入颗粒物又称为PM10指直径≤10微米，可以进入人的呼吸系统的颗粒物。总悬浮颗粒物也称为PM100，即直径大于等于100微米的颗粒物。

对于环境科学来说悬浮粒子特指空气中那些微细污染物它们是空气污染的一个主要来源。当中小于10微米直径的悬浮粒子被定义为可吸入悬浮粒子它们能够聚积在肺部危害人类健康。直径≤2.5微米的颗粒对人体危害*大因为它可以直接进入肺泡。科学家用PM2.5表示每立方米空气中这种颗粒的含量这个值越高就代表空气污染越严重。

细颗粒物又称细粒、细颗粒。PM2.5：指环境空气中空气动力学当量直径≤2.5 微米的颗粒物，也称细颗粒物。能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量（浓度）越高，就代表空气污染越严重。可吸入颗粒物又称为PM10，指空气动力学当量直径≤10微米的颗粒物。在职业危害相关技术标准中，将能够较长时间悬浮于空气中的固体颗粒统称为“粉尘”。

虽然细颗粒物只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。细颗粒物粒径小，比表面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

细颗粒物的化学成分主要包括有机碳（OC）、元素碳（EC）、硝酸盐（NO3-）、硫酸盐（SO4 2-）、铵盐（NH4 +）、钠盐（Na+）等。

pm2.5的这个检测标准*早是由美国人提出来的，主要是为了检验工业而提出这个数值的，而现在pm2.5指数已经是空气污染一个重要的参数了，现在PM2.5写入"国标"，纳入各省市强制监测范畴，要求随时对其进行检测。

随着现代化社会不断的发展，pm2.5的标准值是在不断的提高，在十几年前的所制定的pm2.5的指数标准是65微克每立方米，在十年后又将标准制定在35微克每立方米，而现在中国的pm2.5指数的标准是在75微克每立方米。这主要是参考国家发展的水平以及技术条件来决定的。[5]

基于MODIS原始观测信号实现近地表大气颗粒物浓度遥感监测，可避免传统AOT-PM2.5关系模型中AOT反演过程中的误差传播。目前，已实现遥感反演大气颗粒物浓度多种空间分辨率产品(10KM、1KM、500m、250m)的算法，其中，PM2.5浓度1KM遥感反演系统已在江苏省环境监测总站业务化运行。

1.算法设计

为满足环保部门业务化运行的需求，PM2.5遥感监测平台[7]输入数据为MODIS 1B数据，其技术路线如图1所示。

图1 基于DOS-MODIS数据直收系统的大气颗粒物浓度遥感估算技术流程图

将经过云处理的MODIS观测信号通过奇异分解(SVD)的方法获得协方差矩阵，以之作为输入数据，考虑卫星-太阳几何角，以地面观测的PM2.5数据作为目标数据，同样将匹配得到的数据集L-M算法优化的人工神经网络模型进行PM2.5浓度反演模型。在构建模的过程中，发现MODIS的第五通道(1230-1250nm)观测数据经常会出现条带，不能直接用于PM2.5的反演计算，如图2所示。

图2 2013年1月28日MODIS Channel-5影像

本项目构建了基于LM-BP算法的3层神经元神经网络，其组成为输入层、隐藏层和输出层，每层都可以包含多个节点或神经元。输入层包括6个节点(输入参数)：MODIS L1B数据的6个波段;输出层为PM2.5浓度。输入层与输出层之间被称为隐藏层，通过调整训练过程中的权重减小误差。神经网络的节点(神经元)之间通过输出信号和权重相联系，输出信号和权重通过一个正弦激活函数来调整。训练的过程是将输入数据反复输入神经网络，在数据每次通过时计算输出数据，并与目标数据相比得到一个误差，再将这个误差反馈给网络，通过网络的迭代训练调整权重值直至得到*小方差的**权重，此时训练完成，所得网络即可根据新的输入数据进行估算或者预报。图3表示的是神经网络整个训练的流程图。

图3 多层神经网络模型估算大气颗粒物浓度流程度

2.算法解读评价

对于神经网络的表现使用**误差百分比(APE)及实际值与估算值之间的相关性分析来衡量。

江苏省地面PM2.5监测数据(站点分布如图4所示)用来进行神经网络的训练、测试和验证，将这些数据随机分配到三个子集，训练(40%)和测试数据集(20%)和验证数据集(40%)。训练数据用于训练神经网络中隐含的多层感知器;测试数据用于测试各次迭代训练后学习过程的表现;验证数据集则是用来执行*终验证神经网络估计得到的大气颗粒物浓度。

图4 2013年3月8日MODIS遥感合成影像及江苏省PM2.5地面监测站点分布

2010年数据及损失

2010年北京、上海、广州、西安因PM2.5污染分别造成早死人数为2724、3247、1984、742人，共计8797，分别占当年死亡总人数的比例为2.0%、1.7%、2.3%、1.6%，经济损失分别为18.6、23.7、13.6、5.8亿元，共计61.7亿元。

其中上海因PM2.5造成的早死人数*多。“这里面的因素比较复杂，我认为主要有三个因素，一是上海为**人口*多的城市，二是南方人和北方人对环境因素的灵敏性反应程度不同，三是各地PM2.5的成分不同，危害也不同。

与交通死亡比较

值得注意的是，2010年北京、上海两地因PM2.5污染致死的人数分别为2349人和2980人，而当地当年因交通意外死亡人数分别为974人和 1009人。

产业洞察研究报告指出，若四城市PM2.5浓度无改善，在2012年北京、上海、广州、西安因PM2.5污染分别造成早死人数会达到2589、3317、1926、739人，共计8572人，经济损失分别为20.6、26.5、15.3、5.9亿元，共计68.3亿元。

颗粒物的成分很复杂，主要取决于其来源。主要有自然源和人为源两种，但危害较大的是后者。在学术界的分为一次气溶胶（Primary aerosol）和二次气溶胶（Secondary aerosol）两种。

自然源

自然源包括土壤扬尘（含有氧化物矿物和其他成分）海盐（颗粒物的**大来源，其组成与海水的成分类似）、植物花粉、孢子、**等。自然界中的灾害事件，如火山爆发向大气中排放了大量的火山灰，森林大火或裸露的煤原大火及尘暴事件都会将大量细颗粒物输送到在室内二手烟是颗粒物*主要的来源。大气层中。

人为源

人为源包括固定源和流动源。固定源包括各种燃料燃烧源，如发电、冶金、石油、化学、纺织印染等各种工业过程、供热、烹调过程中燃煤与燃气或燃油排放的烟尘。流动源主要是各类交通工具在运行过程中使用燃料时向大气中排放的尾气。

PM2.5还可以由硫和氮的氧化物转化而成。而这些气体污染物往往是人类对化石燃料煤、石油等和垃圾的燃烧造成的。在发展中国家取暖和能源供应的主要方式。没有先进废气处理装置的柴油汽车也是颗粒物的来源。

在室内二手烟是颗粒物*主要的来源。颗粒物的来源是不完全燃烧、因此只要是靠燃烧的**产品都会产生具有严重危害的颗粒物使用品质较佳的香烟也只是吸烟者的自我安慰甚至可能因为臭味较低而造成更大的危害同理也适用于金纸燃烧、焚香及燃烧蚊香。

灰霾的罪魁祸首

PM2.5除了直接危害人类及动植物健康，PM2.5还能通过对阳光的吸收和散射效应降低能见度，造成灰霾现象。PM2.5降低能见度会影响农作物及其他植物的生长。大气颗粒物对能见度的影响主要通过对光的吸收和散射。

颗粒物中对光吸收*强的是炭黑。而颗粒物对光的散射作用成为影响能见度、形成灰霾的主要因素。发生光散射（当颗粒物的粒径与光的波长想当时发生的散射）的粒径范围属于PM2.5，而米散射对光波长不太敏感，所以在雾霾天气里，天空的颜色呈灰白色。另外，空气湿度大的时候，颗粒物的含水量高，对光的散射作用就强。此时天空*容易变成雾蒙蒙。[8]

负离子对空气质量的优化，无论从原理、适用范围还是效果上来看，都远远优于传统的滤网式空气净化模式。

美国环保署EPA实验室研究发现对于空气净化（除尘）而言主要有三种**粉尘的方法：    

1)布朗运动(Brownian Diffusion)--对越小的粒子，效应越强。                    2)滤网拦截(Interception)--对越大的粒子，效果越好。3）负氧离子中和沉降（ion Neutralization）--对越小的粒子，效果越好。

2.联合国空气环保领域的众多专家研究证实，生态级负离子（小粒径负离子）可以主动出击捕捉小粒微尘，使其凝聚而沉淀，有效除去空气2.5微米（PM2.5）及以下的微尘，甚至1微米的微粒，从而减少PM2.5对人体健康的危害，生态级负离子对空气的净化作用是源于负离子与空气中的**、灰尘、烟雾等带正电的微粒相结合，并聚成球降落而消除PM2.5危害。实验证明，飘尘直径越小，越易被负离子沉淀。

3.中国空气负离子暨臭氧研究学会专家组编写的《空气负离子在医疗保健及环保中的应用》一书中也多次讲到：空气中的轻离子（小粒径负离子）对小至0.01微米、在工业上难以除去的的微粒飘尘，有****的沉降去除效果。

4.中科院专家、清华大学博导、教授林金明先生编著的《环境、健康与负氧离子》一书多次讲到：

当室内空气中负离子的浓度达到每立方厘米2万个时，空气中的飘尘量会减少98%以上。对可入肺颗粒物PM2.5效果**。所以在含有高浓度小粒径负离子的空气中，PM2.5中危害*大的直径1微米以下的微尘、**、病毒等几乎为零。

5.中国**预防控制中心环境与健康相关产品**所检测报告认定，空气负离子生成机可以有效消灭可入肺颗粒物的危害，负氧离子生成机不需要滤网不需要风机，而是通过释放负离子**空气中的小粒径微粒，从而显著减少空气中对人体有害的PM2.5的数量和颗粒物上所带有的**及病毒。北美发达国家早运用负离子技术来消除PM2.5带来的危害，取得了不错的效果。

6.2011年12月27日日本国家产业技术综合研究所（AIST）日本东邦医科大学的浅申莳博士、日本大学的中川正吉博士等数专家发布研究结果证实：生态级负离子是室内环境应对PM2.5*佳方法。

**科技名词委大气科学名词审定委员会主任王存忠表示：PM2.5是个字母词，在社会使用中应该有一个规范的中文名称。但目前的实际情况是多种名称并存，而且处于比较混乱的状态，因此统一命名非常必要。中国辞书学会顾问周明鉴指出术语的定名必须符合术语学的原则要考虑其科学内涵、系统性、命名原则的统一性以及已有的规范、标准，还要适当地考虑读者的接受程度。

目前，**科学技术名词审定委员会召开专家会议规范“PM2.5”中文名，并正式命名为“细颗粒物”，但网友不买账。网友答案百花齐放有网友建议叫“公雾源”、“尘疾思汗”、“尘世美”或“尘惯吸”此外还有网友建议叫“喂人民服雾”。

指数标准

细颗粒物的标准，是由美国在1997年提出的，主要是为了更有效地监测随着工业化日益发达而出现的、在旧标准中被忽略的对人体有害的细小颗粒物。细颗粒物指数已经成为一个重要的测控空气污染程度的指数。

到2010年底为止，除美国和欧盟一些国家将细颗粒物纳入国标并进行强制性限制外，世界上大部分国家都还未开展对细颗粒物的监测，大多通行对PM10进行监测。

PM2.5检测网空气质量新标准

根据PM2.5检测网的空气质量新标准，24小时平均值标准值分布如下：

空气质量等级   24小时PM2.5平均值标准值  

优   0~50  

良   50~100  

轻度污染   100~150                                                                    

中度污染   150~200  

重度污染   200~300  

严重污染   大于300及以上        

世界卫生组织（WHO）2005年《空气质量准则》

项目   年均值   日均值  

准则值   10   25  

过渡期目标1   35   75  

过渡期目标2   25   50  

过渡期目标3   15   37.5  

中国拟于2016年实施《空气质量准则》（征求意见中）

项目   年均值   日均值  

准则值   35   75  

在20世纪70年代人们开始注意到颗粒物污染与健康问题之间的联系。在美国每年由于颗粒物污染造成的死亡人数约为22000-52000人2000年数据在欧洲这一数字则高达20万。PM2.5

现在许多研究已证实颗粒物会对呼吸系统和心血管系统造成伤害导致**、肺癌、心血管**、出生缺陷和过早死亡。

国际癌症研究机构(IARC)在里昂的会上，已经把大气污染确认定为致癌物，这也得到了专家的公认。其实具体细地讲就是大气颗粒物，也就是所谓的PM2.5，是一种确认的人类致癌物，就是这么提的，应该说这是一个得到专家公认的了，那里面确实有很多详细的科学数据来证实，想这一点也是可以的，是没问题的。[4]

呼吸系统

颗粒物的大小决定了它们*终在呼吸道中的位置。较大的颗粒物往往会被纤毛和黏液过滤无法通过鼻子和咽喉。然而小于10微米的颗粒物即可吸入颗粒物PM10可以穿透这些屏障达到支气管和肺泡。而小于2.5微米的颗粒物细颗粒物PM2.5比表面积大于PM10更易吸附有毒害的物质。由于体积更小PM2.5具有更强的穿透力可能抵达细支气管壁并干扰肺内的气体交换。更小的微粒直径小于等于100纳米会通过肺部传递影响其他器官。

心血管问题

发表于《美国医学会杂志》的一项研究表明PM2.5会导致动脉斑块沉积引发血管炎症和动脉粥样硬化*终导致心脏病或其他心血管问题。这项始于1982年的研究证实当空气中PM2.5的浓度长期高于10 μg/m3就会带来死亡风险的上升。浓度每增加10 μg/m3总的死亡风险会上升4%，心肺**带来的死亡风险上升6%，肺癌带来的死亡风险上升8%。此外PM2.5极易吸附多环芳烃等有机污染物和重金属使致癌、致畸、致突变的机率明显升高。

*小的颗粒物直径小于等于100纳米带来的危害更为严重。有证据表明这些颗粒物可以传过细胞膜到达其他器官包括大脑。有研究指出这些微粒可能引发脑损伤包括老年痴呆症。值得注意的是柴油发动机产生的微粒直径通常在 100 纳米左右。