【技术类】【PM2.5系列】还咱们纯美天地——小析PM2.5

        序：走出地铁的瞬间，大大的太阳暖暖的照在身上，虽然伴着不太和煦的春风渗透衣襟，但心情是透明的。不堪回首的那一天天阴霾压顶的日子，整个人都是沉沉的，浑浑的。多希望你永远也不要出现呀，可恨的PM2.5~

       早就想专心致志的写点东西，记录一下搞得我呼气费劲，逛街不爽的PM2.5，不过一想到春姑娘已悄然而至，也懒得理他。小家伙，你不也就在秋冬季才活动猖獗吗？

       昨天在地铁上，透过熙攘的人群和嘈杂的喧嚣，我分明听到了 让地铁公交上人们更加亲密接触的 正在召开的大会竟然将PM2.5的地位提升的比GDP还高，于是乎，我重新拾起了记录之笔~

       话说PM2.5到底是个什么东西呢，开始的时候，我完全不理解，和别人攀谈的时候总怕自己说错了名字，惹来嘲笑。所以还得先理解后记忆，经查证：PM2.5，即particulate matter2.5，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。换句话说，它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20，“只可意会不可言传”说的就是对这种小东西的感知吧。虽然PM2.5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。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质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。这里插一句，还有两个家伙，一个是PM10，称为可吸入颗粒物，他是可以进入人的呼吸系统的颗粒物；还有一个是悬浮颗粒物称为PM100。他们的大小可以自己推理一下喽。条件反射的，这会儿似乎感觉尘埃封喉。

        这些东西到底是哪里来的呢？所谓“万象由心生，皆有缘起缘灭、因果循环”。其实，还不就是搬起石头砸自己脚这么简单。要说PM2.5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，就拿北京来说吧，北京的PM2.5大概22%以上是机动车排放的；近17%是燃烧煤炭如电厂、锅炉、散煤排放；16%是扬尘排放，1.5亿多平方米的工地；还有16%的工业喷涂挥发物；4.5%是农村养殖、秸秆焚烧；还有24.5%不是北京产生的污染，是大风从天津和河北吹过来的。不用说，北京这边，自然也投桃报李的给邻居们也送了不少，其乐融融的大家庭呀，大家都得戴着防毒面具四处逃窜。

       很多人关心PM2.5到底对人体有什么危害，危害在这里我就不多说了，简而言之，催命符，百度一下你就知道。

      前几天发了一条“GIS与RS如此结合”的微博，内容如下：遥感影像的效用，美国科研人员通过卫星数据对中国十年间的PM2.5污染浓度进行了推算。科研团队成员徐安琪揭示了研究结果。这条微博让我意识到什么是 要对自己说过得话负责任，我当时的目的是为了宣传我们遥感影像的巨大作用，但是群众的眼睛可是雪亮的，马上聚焦到了PM2.5身上，于是，当我查看 我的评论 时，“惊奇”的发现，在Imagery的地盘里，硕大的问号竟然是，“到底是怎么推算出的相关结论？”汗颜，三五句话又解释不清楚这个问题，在这里，我要向我的粉丝们道歉，谨以如下文字诠释我的歉意。PS：其实这个才是我写这篇文章的初衷呦，亲爱的粉丝们，感谢你们的支持~

       那么，如何利用卫星数据对PM2.5污染进行监测呢？简单说来，就是利用卫星搭载设备对气溶胶光学厚度（AOD）进行测定。气溶胶粒子通过吸收散射能够对光线产生消减作用。利用这一特点就可以对颗粒污染物的地面指标进行监测。可能有人就产生疑问了，我要监测的是PM2.5，和我说气溶胶干啥？

不得不提一句，气溶胶是个什么东西呢？大气气溶胶是悬浮于空气中固态和液态质点组成的一种复杂的化学混合物，它们的大小从只有几纳米的超细颗粒到几个微米直径以上的粗颗粒。在两者之间是被称为细颗粒的气溶胶，其直径在0.1μm到几个μm，所以大气气溶胶的典型尺度是0.001~10μm，其在大气中的居留期至少为几小时，平均可达几天、一周到数周，甚至到数年（如平流层气溶胶）。

      地面可见的各种质粒群体，具有明显的局地性，早在气溶胶学科形成前、人们就按其不同的组成特征，确定了专门的名称。主要有:

尘：由机械粉碎过程直接形成的固体颗粒群体组成，质粒尺度从次微米至微米。

烟：内燃烧氧化过程产生的固体颗粒或释放的气体转化成固体或液体的混合物，尺度小于1µ m，常为有机源。主要来自化石燃料、木材或其它炭质燃料燃烧产物。

熏烟：通过物理化学反应，诸如燃烧、升华或蒸馏产生的固态颗粒状形态，尺度小于1µm。主要来自冶金排放物，如Pbo，Fe₂O₃，或Zno强烈的刺激性气味。常呈絮等，有强烈的刺激性气味。

雾：水蒸汽凝结或液水分离形成的小液滴群体，单滴呈球状，雾滴半径1~3µm，在气象上按能见度可区分为轻雾和雾。

霿：在环境湿度超过潮解条件下并与湿度变化呈稳定平衡的部分和完全水溶性质粒群体，质粒尺度小于1µm。

烟雾：烟和雾的联合群体，通常由光化反应产物与水汽共同作用产生的具有刺激性的质粒，半径常小于0.5µm。

上述名称大致界定了气溶胶的形成过程和组成成分，但并无严格的定义，因而相互之间可有部分重叠。

常用的其它气溶胶类别还有以尺度区分的单分散气溶胶和多分散气溶胶，前者指所有质粒均为同一尺度。在自然界罕见，有时可作为讨论问题采用的简化假设，后者指质粒的尺度超过一种。按化学组成可区分为匀质气溶胶和非匀质气溶胶。前者指所有质粒均为相同化学组成、后者表示不同质粒具有不同的化学组成。以形成过程可区分为原生质粒和次生质粒，或称为一次气溶胶和二次气溶胶.其中一次气溶胶或二次气溶胶，即表示由气体或和一部分原生气溶胶通过物理、化学过程形成的新的比较稳定的气溶胶。

       结合PM2.5与气溶胶的定义及分类，我们不难看出，它们其实是一回事~

        目前，监测气溶胶的方法主要有暗目标法、结构函数法、基于地表反射率数据库的方法以及多角度偏振方法等。暗目标法是在低地表反射率情况下，利用气溶胶的上行路程辐射反演气溶胶，目前发展比较成熟；结构函数法是利用多时相数据，选取清晰图像反演其他时间图像的气溶胶；基于地表反射率数据库的方法是结合地表类型和地面观测的反射率数据库确定地表反射率，进而反演气溶胶；多角度偏振则是利用偏振信息对地表不敏感的特点反演气溶胶的。

      啰啰嗦嗦的说了这么多，其实是先和大家预预热，介绍下有关PM2.5及气溶胶的基础知识，欲知PM2.5到底如何监测，请定下回分解~