标题：PM2.5的治理方法
成因
主要物质PM2.5是粒径小于2.5μm的空气中的悬浮物。微小的可溶性固体、可溶性气体是形成PM2.5的首要因素。例如SOx(硫的氧化物)、NOx（氮的氧化物）、xCl、xBr、xCO3等物质形成的水的微小液滴，微小液滴和微小颗粒是形成灰霾的主要物质。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。[1]成因分析灰霾的成因与天气有着重要的关系，一是风速、二是气温、三是湿度，风速加速灰霾的扩散和稀释速度，而气温和湿度则是控制灰霾的主要因素。
以北京为例：五环直径约29公里，面积约660平方公里，年能耗4000万吨标准煤，人工热岛强度约57瓦/平方米，当水平风速8米/秒时，一小时内空气才可以自然净化一次。由于污染物的持续的产生，风速达到16米/秒时空气才能有效净化。由于北京的水域面积很少，易形成城市干岛，冬春季植物没有净化能力，人工热岛强度高，即使底部空气温度高，但干空气的大气垂直稳定度高，污染物不易稀释，强烈城市热岛和干岛形成大规模的尘岛。当风速大于16米/秒时，地面尘土易扬起形砂尘污染。由于北京地价高昂，政府无能力制造大规模的水域，北京市民要想有好空气只得求天多下雨，随着大规模的节水农业和干岛效应，雨氷也大幅度减少了。
一般而言，粒径2.5微米至10微米的粗颗粒物主要来自道路扬尘等;2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5)则主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤)、挥发性有机物等。
例如：相对湿度为90%，温度在5℃时，可溶性固体溶入水中降低了水的蒸汽压，微小水滴因为曲率半径变小其蒸汽压又得到提高，形成了微小的溶液液滴与气体的动态平衡。这些微小液滴的粒径从纳米至微米级别，在这个级别上微观效应的化学反应更为突出，形成很多亚稳态的有毒物质。由于液滴的存在，形成了光的吸收、折射与散射现象，降低了空气的透明度。
汽车等分散式污染是形成灰霾的主要原因，汽车尾汽、轮胎磨损、路面磨损等形成了大量的可溶性固体的大气污染物，特别是硫和氮的污染物。
现代火电厂虽然增加了污染物去除装置，但排除的污染物仍就增加了大气污染的浓度，造成浅碟式污染，少量的外加污染就会造成较严重的污染。
检测
LD-5（PM2.5）激光粉尘仪具有新世纪国际先进水平的新型内置滤膜在线采样器的微电脑激光粉尘仪,仪器由北京聚道合盛科技有限公司结合国外先进技术研发，在连续监测粉尘浓度的同时,可收集到颗粒物,以便对其成份进行分析，并求出质量浓度转换系数K值。可直读粉尘质量浓度（mg/m）,具有PM10、PM5、PM2.5、PM1.0及TSP切割器供选择.仪器采用了强力抽气泵，使其更适合需配备较长采样管的中央空调排气口PM10可吸入颗粒物浓度的检测，和对可吸入尘PM2.5进行监测。
仪器符合工业企业卫生标准（GBZ1-2002）、工作场所有害因素接触限值（GBZ2-2002）标准、卫生部WS/T206-2001《公共场所空气中可吸入颗粒物（PM10）测定法-光散射法》标准、劳动部LD98-1996《空气中粉尘浓度的光散射式测定法》标准以及铁道部TB/T2323-92《铁路作业场所空气中粉尘测定相对质量浓度与质量浓度的转换方法》等行业标准以及卫生部卫法监发[2003] 225号文件发布的《公共场所集中空调通风系统卫生规范》。
主要技术指标
1、 配置40mm滤膜在线采样器;
2、 具有可更换粒子切割器PM10、PM5、PM2.5、PM1.0及TSP供选择;
3、 直读粉尘质量浓度（mg/m3）,1分钟出结果
4、 大屏幕液晶显示器,汉字菜单提示;
5、检测灵敏度：LD—5（L） 0.01mg/m；LD—5（H） 0.001mg/m。
6、重复性误差：±2%
7、测量精度：±10%
8、测量范围：LD—5（L） 0.01～100 mg/m；LD—5（H）0.001～10 mg/m。
9、 测定时间：标准时间为1分钟，设有0.1分及手动档（可任意设定采样时间）。
10、 具有公共场所监测模式、大气环境监测模式以及劳动卫生模式。可计算出时间加权平均值（TWA）和短时间接触允许浓度（STEL） 等。
11、 存 贮：可循环存储999组数据。
12、定时采样：可设定测量时间（1～9999）秒，关机时间（0～9999）秒，预热时间（0～10）秒及采样次数（1～9999）次。
13、 粉尘浓度超标报警阈值设定：浓度最大阈值: 65mg/m3；测定时间：（1～9999）秒
14、输出接口：
（1）PC机通讯接口：RS232；可选RS485；可选无线数传电台；可选GPRS通讯
（2）微型打印机输出接口；
（3）模拟量输出接口：0—1V；可选4-20mA
(4)数字量输出接口：电平信号。
15、 电源：Ni-MH充电电池组（1.2V x 4），可连续使用8小时；附220VAC/12VDC电源适配器。
16、另配具有湿度修正功能，数据更加精确
17、 重量：2.4kg。195mm*85mm*132mm
18、标准配置：仪器、电池、电源适配器、皮包、小改锥、切割器五选一、滤膜、小塑料袋、说明书、合格证、保修单
19、选配：仪器专用通讯软件、微型打印机、采样杆（送国产软管）、标配以外切割器
主要技术特点
(1）设计了可更换的粒子切割器，实现了PM10、PM5、PM2. 5、PM1.0及TSP多种粒子分离切割器兼容。　　（2）设计了在线滤膜采样器，实现了连续监测粉尘浓度与滤 膜采样兼容，可以分析所收集到颗粒物的成份以及求出该场所的质量浓度转换系数K值。　　（3）采用激光光源，质量浓度转换系数不受颗粒物颜色的影响。　　（4）仪器可直接测出符合卫生部WS/T206-2001标准的质量浓度值（mg/m3）。　　（5）采用大屏幕液晶汉字显示，实现了汉字菜单提示。　　（6）设计了恒流控制器， 确保采样流量恒定，切割曲线正确　　(7）具有内装光学标准散板,确保仪器高稳定性。　　（8）具有特别的保护气幕，避免了粉尘对仪器核心部件—光学系统的污染，确保仪器高可靠性9）仪器设计了定时采样功能，可根据设定时间定时采样，定时启动及关闭，所得数据可通过微型打印机记录或导入PC机进行数据处理，此功能适合于大气环境可吸入颗粒物连续监测。　　（9）可设定粉尘浓度超标报警阈值，粉尘超标时蜂鸣器自动报警　　（10）除设有适合室内公共场所粉尘监测的一般测量模式和适合大气环境监测的定时采样模式外，新增加了劳动卫生模式，在此模式下，根据工业企业卫生标准（GBZ1-2002）和工作场所有
PM2.5浓度定义缺陷：空气动力学直径在2.5微米以下的颗粒物，标准是每立方米的质量总和。这个定义没有下限，在纳米至微米级别上，液体、固体、气体或其混合物没有明显的界限，其物理学性质也发生了变化（例如固体也具有流动性）。湿度修正上也存大较大的问题，当相对湿度趋于饱和或达到过饱和状态时，水成为重要的PM2.5组成部份，由于水的存在，温度对PM2.5的浓度影响较大，若不考虑水的影响，可溶性气体形成的PM2.5同时也会在计量之外，因此PM2.5的浓度定义是较困难的。
固体质量检测缺陷：采用固体质量法检测会漏检可溶性气体产生的溶液液滴，水合物的质量也会被低估。
湿度修正检测缺陷：采用湿度修正会使得检测趋于合理，但使得灰水不分，正常的雾会被检测成高浓度的PM2.5。
综合修正检测缺陷：PM2.5造成的污染主要是人工污染，其构成组份复杂，综合修正需要考虑的问题较多，难以制定统一的修正标准。
PM2.5检测标准应考虑的问题：即使同一个样，不同的温度，PM2.5的浓度也会相差较大，宜采用温度等效浓度，例如0撮氏度等效浓度，10摄氏度等效浓度等。PM2.5受湿度影响较大，宜采用湿度等效浓度。非水PM2.5的毒性远大于雾，但PM2.5受水的影响较大，宜给出综合指标，例如合理剔除水后的毒性指标。PM2.5的转换关系TSP<->PM10<->PM2.5：大于PM2.5粒径的悬浮物主要受空气相对湿度的影响，当湿度增加时，污染物表面富含水份，通过相互凝聚成较大颗粒发生沉降；当相对湿度变小时，污染物表面吸附力小，不易凝聚沉降，风力作用下已凝聚的颗料会分解，由于粒径变小更易悬浮造成持续的污染。
PM2.5<->光化学烟雾：PM2.5对视觉的影响较大，特别是0.1-1μm（相当于PM1）之间的颗粒是形成灰霾的祸首，在这一级别上，电化学、纳米结构、表面化学等微观现象更为突出，颗粒物粒径与可见光波长相似，极易形成光的折射、散射、吸收等现象，大幅度降低大气的光感觉。PM2.5的毒性更强，其易侵入人体的肺泡，在呼吸系统上产生堆积，诱发哮喘和肺癌，有毒的可溶物进入血液，诱发多种疾病，例如高血铅疾病。湿度、温度对大气的影响更为突出，湿度下降时，易形成光化学烟雾，湿度上升时形成PM2.5的灰霾天。例如SO2，湿度大时形成亚硫酸的酸雾，湿度较小时形成SO2的气体，湿度适中时与空气中的臭氧、CO形成硫酸和复杂的化合物，由于空气湿度不是处处相同，PM2.5不是一个固定的形态和质量，而是一个动态的过程。（PM2.5的颗粒物富含水份，采用固体测量法得到数据往往偏低）浓度分析pm2.5主要由三类物质组成，一是不可溶固体、二是水溶性液滴、三是有机混合物，来源分本地源和异地源。非人为的pm2.5净化主要有两种，一种是扩散降低浓度，二是沉降和吸收。一般来讲，净化速度与浓度有关，浓度越高，自然净化的速度越快。
pm2.5生成速度 V=V本地+V外地
V本地=汽车尾汽+轮胎磨损+道路磨损+工业气体+生活用燃料+工地粉尘+其它
V外地=外地扩散至本区域的速度
pm2.5净化速度 D=D本地+D外地
D本地=水体吸收+植物吸收+沉降 D外地=扩散至外地的速度
当V大于D时，pm2.5浓度增加，反之下降，当V等于D时，趋于稳定。
由上式可以看出，依靠自然扩散的方式只能形成污染转移，不能从根本上解决pm2.5的污染问题，解决问题只有两种方式，一是降低污染源，二是增加本地pm2.5净化处理。
大部份地区冬季的植物基本没有净化能力，大规模增加绿地的方法只会给少数园林公司、拆迁部门、市政部门带来高额利润，在纳税人巨额买单的情况下，对pm2.5净化的能力基本为零。
水体吸收是低成本治理pm2.5污染的方法，自然界通过降雨的方式高效的净化pm2.5。由于PM2.5的主污染来自于城市下垫面50米以内的高度，采用人工润湿城市下垫面的方式可以快速吸收本地污染，进一步，采用空间喷雾的方式，可以快速降低pm2.5的污染浓度，当喷雾面积控制在20万平方米的正方形区域时，即使周边为重度污染，中心区域仍可达到良的水平。若采用超活性水预处理方案，喷雾面积控制在1000平方米时，可同时清除异味、SO2、NOx、有机气体等，中心区域即可达到优的水平，喷雾后3-5分钟即可在喷雾区域内净化空气。
治理方法
PM2.5主要的污染源是汽车污染，特别是冬季和初春，北方植物的自净化作用几乎为零，很多水面结冰，水域自净化能力也很低，必需采用人工的方法来处理。取暖需要用到大量的煤，经济发展离不开电，因此减少污染源的方式面临较多的问题。 灰霾主要集中于相对湿度较低的天气，特别是冬春季，雨后和潮湿的天气则大幅缓解。采用喷淋和喷雾的方法可以水冼空气，治理城市大气污染。 喷雾和喷淋系统可以缓解城市污染岛(尘岛、干岛、热岛等)，增加空气中的本地水汽循环，优化区域气候。
主要的治理方法：采用水喷雾系统，其构造方式如下：  水喷雾系统控制方案图
1、布置PM2.5、PM10、TSP监控网，布置风速、温度、湿度等气象监测网（可采用现有监测网）；
2、在广场、小区、天桥、路灯、高层建筑区域架设喷雾设备，喷雾设备可以采用荷电水雾方法。景观区域采用雾粒粒径可调的设备，水雾平均粒径从5μm-50μm可调，粒径越大，耗能越小，粒径20μm以上时采用自来水压力即可实现喷雾；以城市中心或净化中心为圆心，将喷雾方向布置成旋涡，喷雾时形成人造旋涡风系，有利于空气垂直对流，加强扩散和吸附，更高效的净化城市空气。
3、前端超活性水预处理：水经过特有的活化处理后，具有超强的吸附力、溶解力，不仅可以吸附亲水性物质、溶解可溶性物质，而且可以快速吸附憎水性物质（如油滴），吸收有机气体和非可溶性气体，活性水经过喷雾后，表面积又几何级数扩张，能够在数秒内清除异味、大幅度降低粉尘浓度，快速清除TSP、PM2.5、微量有害气体。
4、喷雾设备装载GSM、CDMA等无线数据控制设备和GPS等空间定位设备，对喷雾量、粒径、喷雾影响范围等实现控制；
  系统性能对比表5、建立区域的计算控制系统和数据库系统，编制人工影响模型，通过合理的程序自动控制。
6、建立道路雨水收集与回用系统，将分级净化的雨水分别用于喷雾、喷淋和浇灌。
喷水喷雾系统在经济可行的方式下又能高效的去除PM2.5的污染，右表为水喷雾系统与空调、植树种草的经济技术对比分析。
具有中国特色的治理步聚：
1、虚拟治理法：在检测仪器周边10至50米内布置超活性水喷雾系统，可以大幅度降低检测仪器周边的TSP、PM10、PM2.5、NOx、SO2等污染物浓度， 从而使得弱风状态下检测污染物浓度大幅下降，城市大气污染数据更加美化，这一方案能以极低的成本大幅度提升大气质量，但这是虚拟的大气质量。这一方法已被较多的城市采用，也将被更多的城市采用，对那些无法短期内改善实际空气质量，但又想谋求政绩的政府是一个特别好的技术解决方案。
2、城市绿地方案：城市绿地的喷水系统改为粒径更小的喷雾系统或混合式喷水喷雾系统，以持续小流量向城市绿地供水，长时间保续绿地及邻区的润湿，特别是位于道路分隔带上的绿地润温与喷雾处理，可以快速吸收高浓度污染源（例如汽车）的污染物，这一过程无需投入土地和过多的建设成本，空气净化的效率高于无喷雾系统的5倍以上，相当于新增5倍以上的城市绿地。对于北京，冬季植物不仅没有吸收PM2.5的能力，由于枯叶的影响增加更多的污染物，采用小流量持续喷雾系统则可持续高效的净化城市空气，喷雾用水可采用污水处理厂处理过的净水。
3、楼顶喷雾方案：楼顶喷雾具有更高的净化效率，由于城市空气对流影响，楼顶喷雾系统是一个三维的立体净化系统。楼顶喷雾系统配合灯光时能达到更好的视觉效果，流动的雾配合彩灯若仙境。这一投入无需土地和复杂管网，利用现有的小区架设喷雾和灯光系统，可由楼宇业主自身完成。
4、路灯支架方案：在现有的路灯支架上架设喷雾系统，这一过程对水质要求较高，需要重新铺设供水管网，但无需土地支撑，这一方案政府相对投入较大。
5、广场方案：广场地下架设喷雾系统，喷雾于近地面。这一过程可配合灯光和娱乐设施，空气净化的同时也有利于市民其它的活动，这一方案政府投入相对较大，但受益人群多。
示例：北京二环内（中国权力和政治中心）
食物和水可以特供，室外的空气难以特供，采用活性水喷雾形成旋涡风系，空气也可以特供了。二环内的建筑物顶部架设喷雾器，以故宫为中心，喷雾方向正旋（或反旋），自来水（或反渗透纯净水）活化处理；喷雾压力1-2PMa(可以采用更高压力)，第天流量控制1-10Kg/m2（以地面润湿为基准），夏天同时净化空气和降温；增补区内空气测量装置，采用数据中心和无线网络控制。预计净化面积40平方公里，预计投资20亿，中南海的空气质量等级可长期保持在良和优的水平（适于领导户外段炼的水平）。
辅助的治理方法：
1、保护分散的水域，尤其是河流、沼泽地、湖泊、洼地等。城市干岛易形成稳定的大气团，特别是人工强烈热岛和干岛的配合形成城市下垫面稳定的尘岛。分散水域能够有效净化空气，大幅缓解干岛和热岛。
2、市区的绿化尤为重要，增加分散水域、增加楼顶绿化、增加楼外墙光触媒涂装或装鉓。
3、加快实施更为严格的汽车排放标准。提高燃油品质；降低在用车尾气排放的污染；发展新能源汽车，推广使用清洁代用燃料；利用物理、化学方法净化尾气中的有害成分。提升轮胎和闸片的环保标准（北京500万辆车产生的轮胎磨损每天产生的PM2.5的污染量不低于20吨，仅此一项，北京的空气基本上达不到优的水平，若考虑闸片和路面磨损，情况还要差更多）
4、完善配套治理措施，加快产业结构升级，切实控制PM2.5浓度。改变燃料构成；提高环境准入门槛；工业合理布局；深化污染减排。
5、冬季实行区域集中供热，这是城市大气污染防治的有力措施。尤其是北方城市，采用集中供暖方式，将分散的锅炉拥挤中的大锅炉替代，可有效地达到除尘、控制二氧化硫和氮氧化物的排放[2]。
传统治理方法的缺陷：
植树种草：灰霾天主要发生在相对湿度较低的冬春季，此时植物的自净化能力很有限；
火电厂污染源控制：燃煤电厂等基本上已安装脱硫除尘装置，若进一步提升排放标准，将大幅度提高火电成本，当成本转嫁时会导致社会成本大幅增加，而且火电厂所占的污染源在城市PM2.5已是很小一部份；
农作物的燃烧处理：控制燃烧农作物会导致政府成本大幅增加且难以控制，为保障农民利益，政府难以制定限制性的条款，即使制定，也难以实施。而对农作物废物（如桔杆）的处理实现补贴也不是长久之计。对于农田，燃烧农作物的好处大于坏处，即使造成污染，其毒性也较低。农业不能大规模集成化生产之前，农作物的废物处理依然是难以解决的问题。例如：政府投入了很多的钱修沼池，但其维护的人工成本高，致使很多人放弃，而采用液化气。
工业排放污染的控制：工业区的外迁和控制工业污染虽然能解决集中的污染，一个区域到另一个区域使得污染更加分散，大气本底污染浓度值更高。技术的改进会控制污染源，但短时间内提升排放标准会使得众多小型企业难以承受，强制推行会导致区域性的经济问题。
汽车污染源的控制：提升排放标准只能逐步的淘汰旧汽车，这使得三至五年内汽车污染源的控制难以实现，而汽车污染已成为城市PM2.5的主要污染源。
分析
技术可行性分析按200μg/m3的污染浓度计算，1000km2的离地面500m高的空间内的总污染物是100吨，这相当于处于中度污染的北京市的总污染物，一辆重型汽车即可将这些污染物全部拖走。
10℃ 时饱和湿度的空气中含水约9.4g/m3，即使处于400μg/m3的重度污染中，污染物与水蒸汽的比例不超过万分之二。
水雾除尘安全可靠，技术相对成熟。现有的喷雾和水处理技术较为成熟，这些设备已大量应用。自动控制设备与计算机设备也属于成熟的技术方案。
喷雾之后形成大量的润湿表面，这些润湿表面大量吸附尘埃，吸附可溶性气体和固体；
荷电的水雾特性：微米级别以下，电除尘的效果好于过滤和吸附系统，均匀弥散的荷电细水雾能高效去除带电微细尘埃，加速降解有毒物质；
喷雾可以在夏天降温和净化空气；
有浓雾时可以喷撒粒径较大的水雾除雾，相对湿度处于过饱和状态时出现浓雾，由于雾粒直径小，不易形成降雨，但在雾中喷洒较大的水雾时，水雾会快速凝聚成大颗粒水滴降落而除雾；
空气干燥时可以增湿，大气污染较严重时用于空气净化；经济可行性分析城市中10%的面积分散增加喷雾设备可以满足城市空气净化。每平方公里每天的用水量不到500吨。将设备布控于车流量大的重点污染区域时，相对成本更低，效果更好。
随着经济水平的提高，对环境和健康的要求越来越高。
各级政府的花钱的欲望也越来越大，采用BT方式建设各级城市的空气净化与调节系统有利于政绩的提升；
城市空气净化系统综合环保、电子、通讯、控制、人工气候影响，是一门综合性强的高新技术产业，有利于政府的产业升级与转型；
BT建设城市空气净化系统将是未来5年内中国的热门项目。
技术专利
城市PM2.5的治理的潜在技术与可能形成的专利技术主要集中在监测和治理两个领域，主要分布在以下几个方面：
监测：与PM2.5相关的大气、尾汽监测，与PM2.5演化有关的SOx、NOx等污染物监测、大气污染运移与演化的数据模型；
治理：喷雾系统（典型的专利02151992.7《一种喷雾降温除尘系统》）、光触媒系统、表面催化与建筑装饰系统、大气污染数据库（监测点、污染演化与分布、治理优化模型）、楼顶系统（雨水回用、太阳能、喷水喷雾润湿、大气净化系统）、路面材料优化、道路雨水及中水回用系统、通讯与控制系统、集成在路灯装置上的污染降解系统。