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内容简介

　　《PM2.5与环境》2011年末我国发生多次大范围雾霾事件,引起国内外广泛关注,PM2.5概念被迅速广泛传播.这不仅是公众生产、生活的社会热点问题，更是国内外科学研究的焦点问题。本书通过对全国PM2.5外场观测、遥感反演、实验分析、数值模拟等研究工作，以PM2.5浓度水平和理化组成为基础，阐述我国PM2.5的来源和时空分布特征，提出我国PM2.5污染的管理体系和控制建议，同时深入总结了PM2.5的环境、健康和气候效应。
　　《PM2.5与环境》针对我国PM2.5的详细介绍。首先，从大气颗粒物及PM2.5的简介入手，描述了PM2.5的粒径分布、来源特征及物理化学生物等基本性质，介绍了国外及我国PM2.5的研究历史及控制标准和污染治理 历史；然后，在此基础之上，综述了PM2.5的研究方法，包括：采样和检测手段，理化分析方法，PM2.5的网络监测设计等，及一些新的科学研究手段；其次，还首次针对我国PM2.5的主要排放源进行了源谱库建立和排放因子获得的方法说明和研究成果介绍，将对治理我国PM2.5污染提供基础信息；再次，本书系统地介绍了PM2.5的环境、健康和气候效应，使读者认识到PM2.5危害的严重性和治理的必要性及紧迫性；最后，总结了国内外PM2.5污染治理的技术和政策，并针对我国特有的PM2.5污染特征提出治理建议。

作者简介

　　曹军骥，二级研究员、博士生导师，现任中国科学院地球环境研究所所长，兼任亚洲气溶胶学会（AARA）主席、国际气溶胶学会（IARA）执行委员、国际空气与废弃物管理学会（AWMA）中国学会主席、SCI期刊Journal of the Air & Waste Management Association副主编、Atmospheric Environment编委等。主要从事大气气溶胶与环境、PM2.5研究与控制、古气溶胶循环与过去全球变化等研究。国家基金委杰出青年科学基金获得者，新世纪百千万人才工程人选。曾获Frank A. Chambers国际空气污染控制杰出成就奖（亚洲）、亚洲气溶胶研究青年科学家奖、中国青年科技奖、“中国科学院杰出青年”等，分别于2008年和2012年获得国家自然科学二等奖。已发表SCI论文200余篇，被SCI引用约4000次。

目录

序Ⅰ
序Ⅱ
前言
第一章PM2.5概述
第一节大气颗粒物
一、大气颗粒物简介
二、大气颗粒物粒径分布
三、颗粒物浓度的表示方法
第二节PM2.5的基本特征
一、 PM2.5主要来源
二、PM2.5的物理性质
三、PM2.5的化学组成
四、PM2.5的生物性质
第三节PM2.5的研究意义及我国污染现状
一、PM2.5对环境、健康及气候的影响
二、PM2.5对生态文明、经济及社会发展的影响
三、我国PM2.5污染现状
第二章PM2.5的研究进展及标准
第一节 国外PM2.5研究进展
一、空气污染发展历程
二、美国和欧洲PM2.5研究
第二节国内PM2.5研究进展
第三节国内外环境空气PM2.5标准概述
一、美国环境空气PM2.5标准
二、欧洲环境空气PM2.5标准
三、WHO关于环境空气PM2.5指导性标准
四、我国环境空气PM2.5标准
第三章PM2.5的采样与分析方法
第一节 PM2.5样品的离线采集
一、过滤采集
二、采样器的组成
三、切割头的选择
四、滤膜的选择及滤膜支撑
五、采样流量的测定、控制和运行
六、美国FRM和FEM采样器简介
第二节PM2.5实时在线监测
一、 质量浓度在线监测
二、数浓度、粒径谱分布在线监测
三、化学组分在线监测
第三节PM2.5常规分析
一、质量浓度的分析
二、元素分析
三、离子分析
四、碳组分分析
五、热解析气相色谱/质谱联用（TD-GC/MS）的常规有机分析
第四节PM2.5非常规分析
一、有机组分分析
二、单颗粒的表面形态和成分分析
三、同位素分析
四、生物组分分析
第五节质量控制与质量保证
一、标准操作程序
二、质量审核目标
三、实验室操作审核
四、野外操作审核
第四章遥感技术在PM2.5研究中的应用
第一节气溶胶遥感技术
第二节遥感技术监测PM2.5的研究现状
第三节PM2.5质量浓度遥感反演的基本方法及实例分析
一、遥感反演的基本方法
二、基于PARASOL AOD估算西安地区PM2.5质量浓度
第四节PM2.5组分的遥感反演
一、地基遥感观测反演PM2.5组分
二、卫星遥感观测反演PM2.5组分
第五节遥感技术在PM2.5研究中的局限及其趋势展望
第五章我国PM2.5研究综述
第一节全球PM2.5分布概况
第二节我国PM2.5时空分布
第三节北京市PM2.5及其化学组成、来源变化特征
一、北京市概况
二、PM2.5质量浓度及化学组分特征
三、来源变化特征
四、奥运期间颗粒物浓度及化学组分变化特征
第四节上海市PM2.5及其化学组成、来源变化特征
一、上海市概况
二、PM2.5质量浓度及化学组分特征
三、世博会期间的空气质量状况
第五节广州市PM2.5及其化学组成、来源变化特征
一、广州市概况
二、PM2.5质量浓度及化学组分特征
三、亚运会期间的空气质量状况
第六节西安市PM2.5及其化学组成、来源变化特征
一、西安市概况
二、样品采集与分析方法
三、PM2.5质量浓度及化学组分特征
四、城区与郊区（背景点）PM2.5质量浓度与化学组分的差异研究
五、PM2.5来源变化特征
六、PM2.5质量浓度与西安市经济能源变化的关系
第七节其他地区PM2.5研究总结
一、东北地区
二、华北地区
三、华东地区
四、华中及华南地区
五、西部地区
第六章我国14个城市PM2.5时空分布、来源与变化
第一节我国14个城市PM2.5的同步观测
第二节PM2.5质量浓度及元素、离子、碳组成变化特征
一、质量浓度时空分布
二、元素分布特征
三、水溶性无机离子特征
四、OC、EC及8个碳组分的时空分布
五、14个城市PM2.5的物质平衡
第三节PM2.5非常规化学特征及其来源示踪
一、水溶性金属和非金属元素分布
二、char和soot时空分布特征
三、14个城市有机组分时空分布
四、有机物/有机碳比值分析
五、稳定碳同位素测定与示踪
第四节PM2.5模式与观测对比
一、实测数据用于酸雨研究
二、有机碳和黑碳排放源清单验证
三、区域模型碳组分验证
第五节我国14个城市2003年和2013年PM2.5对比
一、14个城市PM2.5质量浓度的空间分布
二、时间序列及冬季高污染的过程分析
三、PM2.5质量浓度的10年对比
第七章PM2.5的主要来源与源解析
第一节PM2.5主要来源
一、一次排放
二、二次转化
第二节PM2.5来源解析技术及其应用
一、化学标识物比值等定性及半定量示踪法
二、同位素示踪
三、单颗粒表征与源识别
四、定量来源解析的受体模型
五、过程解析的模型方法
六、源解析技术的发展趋势
第三节我国PM2.5源谱的研究
一、PM2.5源谱样品采样方法概述
二、我国主要PM2.5排放源源谱
三、我国源谱工作的不足
第四节源排放清单综述
一、源排放清单建立方法
二、我国源排放清单的研究
三、我国排放清单的应用
四、我国排放清单工作的不足
第八章重污染事件的历史、成因与控制
第一节重污染事件的概念
第二节重污染事件危害及举例
第三节历史上著名的重污染事件
一、伦敦烟雾事件
二、洛杉矶光化学烟雾事件
第四节我国重污染事件概述
一、北京市
二、西安市
三、上海市
四、香港
第五节重污染事件的成因分析
一、不利的天气条件
二、空气相对湿度
三、地形地貌
四、气态二次无机组分的形成
五、重污染形成过程中的新粒子生成和生长
六、雾滴/云滴中的二次污染物
第六节重污染事件的预警及控制建议
第九章PM2.5的环境影响
第一节PM2.5对大气能见度的影响
一、大气颗粒物的光学特性
二、颗粒物与能见度的关系
三、能见度测量方法
四、美国能见度研究历史及现状
五、我国能见度的变化趋势和现状
六、我国典型城市能见度下降案例分析
第二节PM2.5对文物的影响
一、颗粒物对文物保存环境的影响
二、文物保存微环境监测
三、PM2.5对文物的影响机理与启示
第三节PM2.5与生态系统的相互作用
一、PM2.5与植物的相互影响
二、PM2.5与自然生态系统的相互作用
三、PM2.5与城市生态系统的相互作用
第四节PM2.5对酸雨的影响
一、酸雨的形成
二、酸雨中PM2.5的作用
第十章PM2.5的健康影响
第一节PM2.5对人体健康的影响概述
一、PM2.5物理特性对健康的影响
二、PM2.5化学成分对健康的影响
三、PM2.5生物组分对健康的影响
第二节PM2.5的急慢性健康效应及致病机理探讨
一、PM2.5的急慢性健康效应
二、呼吸系统疾病
三、心血管疾病
四、癌症和遗传毒性
第三节我国PM2.5健康影响研究实例
一、北京市
二、上海市
三、广州市
四、西安市
五、4个城市PM2.5健康研究对比
第十一章PM2.5的气候影响
第一节气候概述
一、气候系统的定义与特征
二、气候系统的辐射平衡
三、气候系统的影响因子
第二节气溶胶的气候效应
一、气溶胶的直接气候效应
二、气溶胶的间接气候效应
第三节气溶胶气候效应的研究进展
一、气溶胶对直接辐射的影响
二、气溶胶对云和降水的影响
三、气溶胶对季风和水循环的影响
四、气溶胶对冰冻圈的影响
五、气溶胶对海洋生态系统的影响
第十二章PM2.5的空气质量管理与控制
第一节空气质量管理及其理论
一、空气质量管理概况
二、空气污染控制理论
第二节国外PM2.5污染控制管理
一、美国PM2.5空气环境质量管理
二、欧洲PM2.5污染控制管理
三、日本PM2.5污染控制管理
四、发达国家空气污染控制经验和教训
第三节空气质量及PM2.5管理体系
一、空气质量管理体系
二、PM2.5管理体系
三、洛杉矶PM2.5管理经验
第四节我国PM2.5污染管理
一、我国空气质量管理及颗粒物标准演变
二、我国PM2.5浓度标准制定
三、我国PM2.5污染控制管理案例
第五节中美环境空气质量管理比较
一、中美空气质量管理机构设置
二、中美空气质量监管和执行体系
三、中美空气质量评价体系
四、我国PM2.5管理体系建立
第六节我国大气复合污染和区域联防联控
一、大气复合污染
二、区域联防联控
三、多污染物协同控制
第七节PM2.5污染控制技术
一、工业PM2.5污染控制技术
二、机动车污染控制技术
三、其他PM2.5污染源控制技术
参考文献
缩略词中英文对照表

前言/序言

　　随着我国国民经济的快速增长和城市化进程的加快，欧美发达国家经历了百余年的空气污染问题在我国近二十年内集中暴发。目前，我国空气污染逐步由传统的总悬浮颗粒物（TSP）及可吸入颗粒物（PM10）、SO2污染转向以细颗粒物（PM2.5）和污染气体（O3、SO2、NOx）等形成的复合型大气污染。特别是2011年末以来，多次大范围雾霾事件引起了国内外广泛关注，导致PM2.5的概念迅速被广泛接受，并成为当前我国大多数城市的首要污染物。国务院于2012年初即颁布了新的环境空气质量标准，使我国成为第一个出台PM2.5标准的发展中国家。新增PM2.5标准并将于2016年正式实施，各个城市都将面临PM2.5控制的迫切任务。据估计，我国大多数城市如要达到PM2.5标准约需要20年时间，因此亟待有关PM2.5及相关研究成果来科学指导达标与污染治理工作。
　　我国PM2.5的污染特征、来源组成及环境效应等，不仅是公众生产和生活的热点社会问题，更是国内外科学研究的焦点问题。虽然国内过去10多年的研究在某些领域达到了国际水平，但是还未形成完整的PM2.5学科体系，研究成果系统性不足，与美国等发达国家相比仍存在一定的差距，离真正为国家需求提供科技支撑尚有较大距离。研究表明，PM2.5污染与TSP或PM10污染在来源、组成与控制方面有较大差别。然而，目前国内尚缺少针对PM2.5研究与污染控制的专门教材或专著，这在很大程度上限制了人们深入理解PM2.5的行为特征及其污染治理工作。为了满足我国当前PM2.5污染研究和控制的迫切要求，出版系统研究PM2.5颗粒物的专著是非常必要的。
　　鉴于此，作者深感有必要梳理我国PM2.5研究已有成果，围绕亟须开展的污染控制工作总结PM2.5的理论体系。作者从PM2.5的概念、历史、采样分析、遥感观测新手段、理化组成与时空分布、来源、环境健康气候效应、管理与控制等方面探讨建立完整的PM2.5科学体系，以满足各类科研、技术与管理人员之急需。本书以本研究组17年在PM2.5研究方面取得的成果为主，结合国内外代表性成果，重点阐明PM2.5科学体系及其环境健康等影响。其主要内容包括下述几个方面。一是通过PM2.5外场观测和实验分析，以PM2.5浓度水平和理化组成资料为依据，阐述我国的时空分布特征和来源。二是系统梳理并归纳总结PM2.5研究的基本知识，主要以本研究组研究成果为案例，尝试阐述PM2.5科学的知识体系，为科学认识PM2.5的组成、特性和分布规律提供参考。三是结合本研究组成果与国内外最新成果，对PM2.5研究前沿科学问题如重污染事件成因、新粒子生成、PM2.5的环境、健康和气候效应等进行了评述，为未来PM2.5研究方向提出建议。四是参照国外空气质量管理经验，对比总结PM2.5的主要控制技术，探索建立具有我国特色的PM2.5管理体系，提出我国PM2.5污染的管理体系和控制建议，为我国管理和企业部门有效控制PM2.5污染的提供参考和借鉴。
　　本书主要是集成了科技部科技基础性工作专项项目“我国PM2.5主要排放源谱的编研”和中科院战略先导性项目课题“我国气溶胶历史变化及气候效应”、陕西省科技统筹创新工程项目“关中地区大气细颗粒物污染特征与防治关键技术研究及示范”和中国科协继续教育试点项目资助的部分研究成果完成的。
　　本书利用了外场观测、遥感反演、化学分析、同位素分析、数据统计和数值模拟等多种方法开展研究，注重理论和实践相结合，技术方法与数据案例相结合，研究与管理应用相结合。
　　参加本书编写工作的课题组成员包括张宁宁、徐红梅、陈阳、苏小莉、沈振兴、赵竹子、李楠、王景芝、朱崇抒、张蓉、王启元、倪海燕、田杰、赵淑雨、龙鑫、周雅清、田鹏山、魏崇、王浥尘、张婷、胡塔峰、贾文婷、李建东、戴文婷、王平、李建军和刘随心，对他们的辛勤劳动表示特别的感谢，没有他们齐心协力的高效工作，本书是无法如此快完成的。美国沙漠研究所（Desert Research Institute, USA）的Judith C. Chow教授逐子逐句阅读全文并提出详细的建议与意见，John G. Watson教授、王小亮副教授、Antony Chen副教授认真阅读了有关章节并给出很好的建议；中国科学院大气物理研究所张仁健教授、香港理工大学李顺诚教授、香港中文大学Kinfai Ho博士、复旦大学阚海东教授、北京大学黄薇教授及瑞士保罗谢勒研究所(Paul Scherrer Institute, PSI)黄汝锦博士等阅读了本书并提出建议；我所王格慧、韩永明、李国辉、铁学熙等研究员阅读了书稿内容，提出了很多修改建议与意见，在此表示特别感谢。对我所周卫健院士等对该项工作的大力支持，安芷生院士和张小曳研究员对我们进行的大气颗粒物研究给予的长期支持和指导在此表示衷心的感谢。
　　由于编者水平有限，同时PM2.5研究正处于快速发展时期，书中难免存在不足，敬请读者不吝批评指正。作者2013年12月

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