2012年5月21日, 环境保护部为做好《环境空气质量标准》(GB3095-2012)第一阶段的监测实施工作,制定了印发《空气质量新标准第一阶段监测实施方案》,要求全国74个城市在10月底前,所有的监测点位都要完成设备安装并开展试运行;12月底前,按空气质量新标准要求开展监测并发布数据。
目前,环保部在全国共有国控站点1436个,而这次公布的首批开展PM2.5、CO、O监测的国控站点共计505个。其中,四个直辖市的国控监测点位数分别为:北京12个,天津15个,上海10个,重庆17个。各省份除河北、浙江、江苏、广东参与城市较多外,其他各省份首批被纳入监测的多是省会城市。
PM(particulatematter),意为“颗粒物”。存在于我们身体周围每天生活离不开的空气是由恒定气体成分和可变气体成分组成的混合物,其中的恒定组成部分为氮(占比78.12%)、氧(占比20.95%)和氩(占比0.93%)、氖、氦、氪、氙、氡等稀有气体,可变组成部分为二氧化碳、水蒸气和和尘埃,它们在空气中的含量随地球上的位置和温度不同在很小限度的范围内会微有变动。
空气中分布着呈固态或液态颗粒状的大气颗粒物,根据其空气动力学直径大小,又可分为10um﹤空气动力学直径≤100um(微米)的总悬浮颗粒物(TSP)(PM100)和2.5um﹤空气动力学直径≤10um的可吸入颗粒物(PM10);可吸入颗粒物又可根据空气动力学直径细分为2.5um﹤空气动力学直径≤10um的粗粒和空气动力学直径≤2.5 um的细粒(PM2.5),或称可入肺颗粒物。由此可见,PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物。
医学专家认为,粒径10微米以上的颗粒物(PM100)能被挡在人的鼻子外面;粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物(PM10)能够进入上呼吸道,但部分可通过痰液等排出体外,也可能被鼻腔内部的绒毛阻挡,对人体健康危害相对较小;而粒径在2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5),不易被阻挡,可能抵达细支气管壁,并干扰肺内的气体交换,引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。世界卫生组织(WHO)认为,PM2.5对人体健康影响巨大,PM2.5小于10微克/立方米是安全值,PM2.5值越高就代表空气污染越严重,当PM2.5年均浓度达到35微克/立方米时,人的死亡风险比10微克/立方米的情形约增加15%。
自20世纪80年代,随着对大气颗粒物研究的深入,人们认识到总悬浮颗粒物(TSP)对环境和人体健康危害几乎没有危害,而粒径在10um以下的颗粒物(PM10)是对环境和人体健康危害最大的一类污染物,并且细粒(PM2.5)的危害性比粒更加严重。科学家研究证明,由于细粒(PM2.5)绝大部分能通过人体支气管,直达人体肺部。当灰霾天气出现时,细粒(PM2.5)所携带的污染物,不仅可能损伤支气管黏膜,引发感染,而且还会加重慢性阻肺、哮喘、过敏性鼻炎等呼吸系统疾病,以及诱发动脉硬化、心律不齐等心血管疾病和神经系统疾病。美国科学家通过对1982年至1998年期间所得到的50万例数据分析表明:空气中的可吸入颗粒物每增加10ug/m3,肺癌致死的危险就增加8%,心脏病死亡率则增加6%,总死亡率增加4%。另外,由于可吸入颗粒物(PM10)粒径小、比表面积大,吸附性强,容易成为空气中各种有毒物质的载体,特别是容易吸附多环芳烃、多环苯类和重金属及微量元素等,使得致癌、致畸、致变的发病率明显升高。2002年美国纽约大学药学院的研究表明,PM2.5和肺、心脏病所导致的死亡有关,该研究对于长期生活于污染空气下易于诱发肺癌之说,己获得确定的证据。可吸入颗粒物(PM10)除对人体健康产生不良影响以外,还会对能见度、酸沉降、云和降水、大气的辐射平衡、平流层和对流层的化学反应等造成重要影响。入肺颗粒物(PM2.5)对人体健康和环境伤害很大。据统计,在欧洲,PM2.5每年导致386000人死亡,并使欧盟国家人均期望寿命减少8.6个月。
我国大气科学家经过长达十多年研究已经基本摸清入肺颗粒物(PM2.5)的来源:一是来自自然,如海盐粒子、土壤粉尘等;一是来自人类活动所产生的颗粒物,来自于工业、电力、交通等等生产活动产生的细粒(比如机动车尾气、机械燃油尘、硫酸盐、餐饮油烟尘、建筑水泥尘、火力发电站等的煤烟尘)等,以及由气体向颗粒物转化而生成的二次气溶胶(比如硫酸根粒子、硝酸根粒子以及氨粒子)等。现代科学研究表明,可吸入颗粒物(PM10)已成为近些年城市大气污染的首要污染物,而可吸入颗粒物(PM10)组成成分中,入肺颗粒物(PM2.5)平均占到可吸入颗粒物(PM10)的50%-80%。
入肺颗粒物(PM2.5)对人类的危害引起了各国的重视。美国1997年在其《国家环境空气质量标准》中首次提出了对PM2.5浓度上限的要求。2006年,美国修订空气质量标准,对PM2.5浓度提出了更为严格的限定标准,PM2.5日均浓度上限为35微克/立方米,年均浓度上限为15微克/立方米。同时还限定了PM10日均浓度上限为150微克/立方米。2011年年底,美国的空气质量监测网络里包括对PM2.5和PM10的监测,其中PM2.5监测站点有1028个、PM10站点有702个。
2005年,欧盟关于限制PM10的法令生效;2008年4月14日,欧盟委员会通过了旨在提高欧盟空气质量的《环境空气质量指令》,规定对PM2.5的监控标准于2010年生效。目前的欧盟空气质量标准包含对PM10年均浓度与日均浓度、PM2.5年均浓度的要求。根据该指令,到2015年将城市地区的可吸入颗粒物含量控制在年平均浓度20微克/立方米以下。而就各成员国整体而言,可吸入颗粒物含量须控制在年平均浓度25微克/立方米的水平,上述目标最迟须在2015年达到,是世界上对PM10监控标准最严格的地区之一。欧盟PM10日均浓度限值50微克/立方米也已达到世卫组织所设定的准则值标准。
目前,全球只有澳大利亚、新西兰、印度、日本、美国、加拿大、英国、俄国、墨西哥等近十个国家颁布了PM2.5限值,其他90%的国家没有公布PM2 .5浓度限值。
中国在1996年颁布的《环境空气质量标准》(GB3095一1996)中规定了PM10的标准,并统一在空气质量日报中采用PM10指标。2011年11月,中国环境保护部公布《环境空气质量标准》二次征求意见稿,在基本监控项目中增设PM2.5年均、日均浓度限值,并收紧了PM10浓度限值等,这是中国首次制定PM2.5的国家环境质量标准。2012年2月29日国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议,会议部署加强大气污染综合防治重点工作,同意发布新修订的《环境空气质量标准》。新标准增加了细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)8小时浓度限值监测指标。会议要求2012年在京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市开展细颗粒物与臭氧等项目监测,2013年在113个环境保护重点城市和国家环境保护模范城市开展监测,2015年覆盖所有地级以上城市。2016年1月1日全国全面实施新的《环境空气质量标准》。
2012年新年伊始,京、津、冀、长三角和珠三角等重点区域都打响“PM2.5攻坚战”,上海、天津、山东和武汉等省市纷纷表示陆续启动PM2.5的监测,广州最迟2012年将公布PM2.5监测数据。经测算,2015年前我国388个地级以上城市监测点,可以监测PM2.5参数的监测设备将投入20个亿,以PM2.5为主的重点区域大气污染联防联控需要投入资金超过1000亿,包括工业污染治理,机动车尾气治理,节能减排,监测等。毫无疑问,PM2.5监测仪器市场将从2012年起面临爆发式增长。
目前,国际主流的PM2.5自动监测仪,按其测量原理可分为:β射线法、振荡天平法和光散射法等三种。其中,目前在我国国内主要采用前两种自动监测方法,前两种方法被环保部推荐为PM10监测仪器,列入2005年发布的《环境空气质量自动监测技术规范》中。
β射线法的工作原理是假定仪器校准使用的标准膜片的材质与所采集颗粒物的成分相同,测量时根据吸光程度换算出最终数据。在实际测量过程中,由于标准膜片与实际情况往往并不相同,其测量的准确性不仅与采样流量有关,还受颗粒物成分的影响,测量结果往往平均高于振荡天平法。生产β射线法PM2.5监测仪的厂家为美国METONE、美国API(自动精密工程公司)、法国 ESA(法国苏氏环境公司)、美国赛默飞世尔(Thermo FisherScientific)、澳大利亚的EcoTech(依柯泰克)和Monitor、河北先河环保(300137)、武汉天虹、聚光科技(300203)的控股子公司杭州大地安科环境仪器有限公司、、北京中晟泰科环境科技公司等企业。β射线法监测仪价格进口为15万-25万元/台,国产仅为10万-15万元/台。
振荡天平法采用了采样管加热技术,将水气化。在实际测量过程中,部分挥发性颗粒物也会随之被气化,相当于发生了“净化”作用,从而造成其测定值偏低,振荡天平法的分析仪必须增加一个用于增加收集挥发性颗粒物的纠正配件FDMS。美国环保局(EPA)认证的基于振荡天平法的PM2.5测尘仪,均要求有FDMS功能。振荡天平法PM2.5自动监测仪尤其在西北地区的沙尘暴状况下,即使颗粒物浓度到1500微克/立方米,β射线法仪器甚至可能会没有读数,振荡天平法仪器却能正常工作。生产振荡天平法PM2.5监测仪的厂家有美国赛默飞世尔(ThermoFisher Scientific)、安徽蓝盾光电子和武汉天虹等,其中美国赛默飞世尔(Thermo FisherScientific)占振荡天平法市场份额的50%以上。振荡天平法监测仪进口价为24万-30万元/台,而国产设备价格仅为15万-20万元/台。
目前国内PM2.5空气在线自动监测系统设备的市场中,非国产设备市场占有率应该超过70%,销售份额占据市场份额前三位的企业分别是河北先河环保科技股份有限公司(300137)(33.20%)
、美国赛默飞世尔(28.00%)、聚光科技(300203)的控股子公司杭州大地安科环境仪器有限公司(12.27%)。先河环保在销售自己的PM2.5监测产品,同时代理着国际知名品牌澳大利亚EcoTech(依柯泰克)的PM2.5监测产品。
2012年以来,中国国家环境监测总站大气室先后调集了河北先河环保公司XHPM-2000E监测仪、北京中晟泰科公司7201型监测仪、武汉天虹公司TH2000TM监测仪、安徽蓝盾光电子公司TEOM监测仪、美国赛默飞世尔(ThermoFisherScientific)公司TEOM1405F、TEOM1405、FH62C14、5030-SHARP等型号PM2.5监测仪、美国MetOne公司BAM-1020 PM2.5监测仪共六家9种PM2.5自动监测仪器,以及美国赛默飞世尔(Thermo FisherScientific)公司公司、德国Derenda公司、武汉天虹公司等国内外厂家的4种手工采样监测仪器,着手进行PM2.5自动监测方法适用性比对测试工作。这场测试将经过春夏秋冬四个季节持续一年,如果通过了这场适用性比对测试,就意味着拿到了全国20亿的PM2.5监测仪器市场入场券。
目前,从设备情况来看,国外产品在工艺上要略胜一筹,但价格较高,用在国内还有点“水土不服”的症状;国内产品稳定性相对弱一点,同类型产品要比国外便宜很多,还有服务成本也低,这些都是优势。另外中国国家环境保护部正在积极建立我国自己的监测设备适应性检测体系。但不管结果如何,肯定不会只指定一家。从以往的环保设备采购来看,为防止垄断,各地方的招投标虽然开展时间不同,但也不会让同一家企业的产品中标。国内厂商很有希望凭借在产品价格和服务方面的优势分享高达20亿的PM2.5监测仪器市场盛宴。业内第一家上市公司先河环保(300137)与雪迪龙(002658)、聚光科技(300203),可以提供系统的监测解决方案,设备毛利率(在50%左右)较高,肯定会受益于环保部门的采购,从中分一杯羹。
PM2.5是雾霾天气的主因,一旦检测出PM2.5值超标,大气污染就要治理,尤其是大气除尘、火电厂烟气脱硫、脱硝、汽车尾气处理。而龙净环保(600388)、九龙电力(600292)、龙源技术(300105)、永清环保(300187)、国电清新(002573)在火电厂烟气脱硫脱硝领域各有独特优势,尤其是国电清新独家拥有干法脱硫技术,避免湿法脱硫后的烟气因含有水分而生成硝酸,造成更严重的腐蚀。提供工业企业空气净化设备的创元科技(000551)将直面市场刺激。汽车尾气是灰霾形成的重要因素,从这个角度分析,生产柴油车汽车尾气净化装置催化剂的威孚高科(000581)将直接受益。
随着PM2.5和臭氧监测在国内的陆续实施,空气污染控制、有机废气治理、大气主要污染物减排、城乡生活污染控制和机动车污染防治,将成为环保部门下一步的工作重心,先河环保(300137)作为国内规模最大、产品线最全、创新研发能力最强的环境监测仪器专业生产企业之一,受益巨大。
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