气溶胶
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简述气溶胶的概念
气溶胶是指在气体中悬浮的微小固体或液体颗粒,其直径在
0.001~100微米范围内。
气溶胶分为固体气溶胶和液体气溶胶两种形式。
固体气溶胶是指在气体中悬浮的固态微小颗粒,如尘埃、烟雾、粉尘等。
这些颗粒主要由硅酸盐、金属氧化物、一氧化碳等组成。
固体气溶胶的颗粒较小,有机械性质和凝聚力较弱,容易在空气中长时间悬浮。
液体气溶胶是指在气体中悬浮的液态微小颗粒,如雾霾中的细小水滴。
这些颗粒主要由水蒸气和空气中的微小颗粒物质凝结而成。
液体气溶胶比固体气溶胶更容易产生,一般在高湿度环境中生成。
气溶胶对空气质量和环境有重要影响。
大气中的气溶胶会对可见光产生散射和吸收,导致大气的不透明度和光线衰减。
气溶胶中的微小颗粒还能作为云凝结核,影响云的形成和持续时间。
此外,气溶胶还与大气湍流、放射传输、化学反应等相互作用,对气候、环境和健康产生重要的影响。
气溶胶是什么1、气溶胶是指一种胶体分散体系,具体是指由小固体颗粒或小液体颗粒悬浮分散在气体介质中形成的气体分散体系。
在这种分散体系中,分散相是固体或液体的小颗粒,而分散质是气体。
就拿生活中常见的例子来说,天空中的云,燃料燃烧形成的烟,都是各种各样的气溶胶。
这种气溶胶的消除主要依靠大气降水的过程,经过小分子分散相的碰撞、凝聚和组合,然后以降水的形式沉降下来。
2、气溶胶的分类。
根据不同的分类标准,气溶胶可以分为许多类别。
具体分类方法如下:根据产生方式的不同,气溶胶可分为自然产生和人工产生。
其中,自然产生的气溶胶包括天气溶胶和生物溶胶。
常见的天气溶胶包括烟、云、雾等。
而常见的生物溶胶是指颗粒中含有生物大分子或微生物的溶胶。
人类活动产生的气溶胶包括工业气溶胶和食用气溶胶。
工业气雾剂包括农和洗涤剂,食用气雾剂包括搅拌奶油。
延伸阅读气溶胶是什么1.什么是气溶胶:稳定分散悬浮在气体中的微小液体或固体颗粒称为气溶胶。
之所以翻译成“胶”,是指粒子和介质是粘的,不可分的。
也许每个人都有过这样的经历:走在楼道里甚至路上,明明周围几十米内没有人,但还是能闻到烟味。
我们闻到的其实是烟草燃烧形成的颗粒。
颗粒越小,空气粘度越明显。
微米级的颗粒像空气中的芝麻一样分散在蜂蜜中,沉降速度较慢。
1微米颗粒在静态空气中的沉降时间可达1小时以上。
但是环境中总是有麻烦,所以这些颗粒几乎从不沉降,一直停留在空气中。
这就是为什么吸烟者早已消失,烟味依然久久不散。
什么是气溶胶传播:2.液滴核的大小在亚微米到微米的范围内,所以液滴核可以长时间悬浮在空气中,借助空气湍流飘得很远。
如果滴核中有冠状病毒,吸入体内,可能会导致感染。
除了打喷嚏、咳嗽、说话产生的气溶胶外,人体排泄也会产生气溶胶。
由于新冠肺炎病患者粪便中存在病毒核酸(rna),因此粪便中可能存在病毒。
病毒也可能通过这种气溶胶传播。
即使感染者只是正常轻轻呼吸,肺部长期在做大量雾化,雾化颗粒极小。
气溶胶的形成机理与应用气溶胶(aerosol)是一种固体或液体微小颗粒(一般直径小于10微米)在气态中的悬浮体系。
它们是空气污染、臭氧层破坏、气候变化等环境问题的重要源头,同时也是许多技术领域中重要的物质传输和反应媒介。
本文将介绍气溶胶的形成机理、分类及其在工业、医学等领域的应用。
一、气溶胶的形成机理气溶胶的形成是通过物质从气体相转化为固体或液体颗粒的过程。
气溶胶的形成机理十分复杂,其主要包括以下几个过程:1.生成:气体分子在物理或化学条件下经过反应,形成固体或液体颗粒。
2.生长:气态颗粒在气态流中吸附气体分子并凝结,从而增大粒径。
3.扩散:气态颗粒在气态流中的碰撞和扩散作用下向下趋近地面。
4.输运:包含微粒的气体在大气环流作用下向地面输送。
5.沉积:微粒在地面附近因重力作用而沉积下来。
二、气溶胶的分类气溶胶根据其粒径、化学成分、来源等不同特征,可以划分为不同的类型。
主要有以下几种类型:1.大气气溶胶:不同来源的大气颗粒包括天然气溶胶、人为制造的气溶胶如汽车排放、电厂排放等。
2.工业气溶胶:包括金属颗粒气溶胶、纳米颗粒气溶胶等。
3.医用气溶胶:医用气溶胶主要用于治疗呼吸系统疾病,如雾化吸入的药品等。
4.食品气溶胶:用于优质食品的生产,如面粉、蛋白粉等。
5.生物气溶胶:包括细菌、真菌等生物微粒体。
三、气溶胶在各领域的应用气溶胶在很多技术领域中都有着广泛的应用,包括:1.医疗领域:雾化吸入、药物输送、治疗呼吸系统疾病等。
2.生物技术和纳米技术:生物标记、分析环境中的细菌和微生物、过滤器等等。
3.制造业和环保领域:改进生产过程和减少排污;铝粉涂层的涂装等等4.大气污染研究:分析和监测大气中的污染物浓度等。
结语总之,气溶胶在现代工艺和科学研究中具有不可替代的作用。
随着我们对其形成机理和特性的理解的加深,对气溶胶的合理利用必将成为环保、能源和医学等多个领域中有益的重要分支。
气溶胶介绍
气溶胶是指在气态下悬浮的液态和固态微粒,大小通常在几纳米至数十微米之间。
它
们不是分子也不是原子,而是粒子集合体。
气溶胶是自然环境和人类活动中的重要组成部分,例如,自然雾、云、灰尘、花粉、烟雾等都是气溶胶的一种。
气溶胶的形成与演化是一种复杂的过程。
在空气中,气溶胶往往是由于自然和人类活
动产生的微粒在空气中悬浮形成的。
自然活动中,气溶胶的来源包括火山喷发、沙漠风暴、森林火灾等;人类活动中,气溶胶的源头包括工业污染、交通排放、采矿和农业活动等。
气溶胶的组成和性质取决于其来源和生成过程,包括组成、形状、大小、散射、吸收和化
学性质等。
气溶胶对健康和环境的影响是非常重要的。
首先是对人类健康的影响。
气溶胶中的微
粒可以直接进入人的呼吸系统,并对呼吸系统产生一系列的不良影响,包括气道炎症、过
敏反应、肺部感染、肺功能损害等。
此外,气溶胶还可以吸附有毒物质,如重金属、细菌
和病毒等,进一步加剧了对健康的影响。
其次,气溶胶对环境的影响也十分重要。
气溶胶可以直接影响大气光学性质,如透明度、反射率和散射率等,降低大气质量。
此外,被吸附在气溶胶表面的有机物和重金属等
也会污染土壤和水体,影响生态系统的稳定性和健康。
因此,了解气溶胶的组成、形态、来源和演化过程对于环境保护和健康维护至关重要,特别是在大气污染严重的城市和地区。
目前,政府和学术界开展了大量的气溶胶研究,以
提高人们对气溶胶的认识,制定有效的控制和处理措施,减少气溶胶对健康和环境的危
害。
气溶胶特点气溶胶特指一种由固体或液体微粒悬浮于气体中的系统。
气溶胶是一个复杂的多相系统,由两个或更多的相组成,包括固相或液相微粒和气体相。
气溶胶微粒的尺寸通常在几纳米到几十微米之间,能够通过悬浮在空气中的方式传播。
气溶胶具有以下几个特点:1.微粒尺寸分布广泛:气溶胶微粒的尺寸范围很广,从几纳米到几十微米不等。
这种广泛的尺寸分布使得气溶胶微粒在环境中的行为和性质都具有很大的差异。
2.表面效应显著:由于气溶胶微粒的尺寸非常小,表面积相对较大,因此微粒表面效应非常显著。
气溶胶微粒与周围气体之间的相互作用主要发生在微粒的表面上,表面效应对气溶胶的物理和化学性质具有重要影响。
3.悬浮稳定性:气溶胶微粒在气体中呈现悬浮状态,能够长时间地保持分散状态而不沉降。
这种悬浮稳定性使得气溶胶微粒能够在空气中传播和扩散,并且对人类健康和环境产生潜在的影响。
4.易于传播:气溶胶微粒由于尺寸小,能够通过气流传播和扩散。
当气溶胶微粒被释放到空气中时,它们会随着气流移动并扩散到周围环境中。
这种传播特性使得气溶胶微粒在空气污染、疾病传播等方面具有重要作用。
5.物理化学性质多样:气溶胶微粒的物理和化学性质取决于其组成成分。
气溶胶微粒可以是无机物、有机物或二者的混合物。
它们可以是固体、液体或混合相。
不同成分和相态的气溶胶微粒会表现出不同的物理和化学性质,如光学性质、电化学性质等。
6.来源复杂多样:气溶胶微粒的来源非常广泛,包括自然来源和人为活动释放的来源。
自然来源的气溶胶包括植物挥发物、海洋气溶胶、火山喷发产生的气溶胶等;而人为活动释放的气溶胶主要来自于燃煤、汽车尾气、工业排放、室内污染源等。
7.对环境和健康的影响:由于其微粒尺寸小、悬浮稳定性好以及易于传播等特点,气溶胶微粒对环境和人类健康产生重要影响。
例如,大气中的气溶胶微粒会影响空气质量,导致雾霾和光学效应;室内的气溶胶微粒能够导致室内空气污染,对人体呼吸系统产生不良影响。
气溶胶是一种复杂的多相系统,具有多样的物理和化学性质。
气溶胶是什么
气溶胶是以固体或液体为分散质和气体为分散介质所形成的溶胶,是指悬浮在气体介质中的固态或者液态颗粒所组成的气态分散系统。
大气中的固体和液体微粒作布朗运动,不因重力而沉降,可悬浮在大气中长达数月、数年之久。
气溶胶可以随着气流的运动而运动,如果周边的风力比较大,或者气流的运动比较快速的时候,这种情况气溶胶传播的距离就比较远。
静止的气流当中,一般可以在周边数十米内传播。
如果当气体的流动加快,比较活跃的时候,这种可以传播数百米以上的。
气溶胶本身对人体没有危害,但是如果携带某些致病菌或者其他病原体,会形成一种传播媒介,有一些病原体存在于气溶胶中,可以随着气溶胶的运动在空气当中进行传播,从而会使身体患病,危害人体。
气溶胶预防与控制一、引言气溶胶是指空气中悬浮的固体或者液体微粒,其直径通常在0.001到100微米之间。
气溶胶可以包括尘埃、烟雾、细菌、病毒等微生物,以及化学物质等。
这些微粒在空气中传播,可能对人体健康和环境造成潜在的威胁。
因此,进行气溶胶的预防与控制至关重要。
二、气溶胶预防1.室内通风良好的室内通风是预防气溶胶传播的重要措施之一。
通过增加新鲜空气的流动,可以有效稀释空气中的气溶胶浓度。
建议使用机械通风设备,如空调系统、排风扇等,以保持室内空气的流动。
2.个人防护措施个人防护措施是预防气溶胶传播的另一重要手段。
佩戴口罩可以有效阻挠气溶胶微粒的吸入和排出。
选择合适的口罩类型,如N95口罩,可以提供更高的过滤效果。
此外,勤洗手、保持良好的个人卫生也是预防气溶胶传播的重要措施。
3.消毒和清洁定期对室内环境进行消毒和清洁工作,可以有效减少气溶胶的传播。
使用含酒精成份的消毒剂,对常接触的物体表面进行清洁,如门把手、桌面等。
同时,定期清洗室内空调过滤器,以保持其良好的过滤效果。
三、气溶胶控制1.空气净化器使用空气净化器可以有效去除空气中的气溶胶微粒。
选择具有高效过滤系统的空气净化器,如HEPA过滤器,可以有效去除细小的气溶胶微粒。
同时,定期更换和清洁过滤器,以保持其良好的过滤效果。
2.空气湿化保持室内适度的湿度可以减少气溶胶的传播。
通过使用加湿器或者保持适度的通风,可以有效控制空气中的气溶胶浓度。
建议保持室内湿度在40%至60%之间。
3.隔离措施对于已经感染气溶胶传播疾病的患者,应采取隔离措施,以防止疾病的传播。
将患者隔离在单独的房间,确保室内空气流动良好,并定期消毒和清洁房间。
四、数据分析根据相关研究数据显示,采取适当的气溶胶预防与控制措施可以显著降低气溶胶传播疾病的风险。
例如,在一项针对流感传播的研究中,通过增加室内通风和佩戴口罩,成功降低了气溶胶传播的概率。
此外,一项关于空气净化器的研究表明,使用具有高效过滤系统的空气净化器可以去除空气中的细菌和病毒,从而减少气溶胶传播疾病的风险。
气溶胶的化学组成与来源认识气溶胶,即悬浮在空气中的固体或液体颗粒,它对空气质量及人类健康影响重大。
气溶胶的化学组成及来源非常多样化,了解它的成分及来源对控制空气质量,减少污染对人体健康的影响有着重要意义。
一、气溶胶的化学组成气溶胶的化学组成与其来源密切相关,它们可能包含有机或无机物质。
在城市内,气溶胶主要来源于交通排放、工业排放和燃煤等活动。
此外,自然现象如沙尘暴也会释放大量的气溶胶。
以下是常见的气溶胶成分及来源。
1.颗粒物(PM)颗粒物是气溶胶中最常见的成分,它们的来源包括交通排放、工业排放、燃煤、建筑物的灰尘以及天然来源,如植物花粉、海盐和沙尘等。
颗粒物主要分为细颗粒物(PM2.5,直径小于2.5微米)和粗颗粒物(PM10,直径小于10微米)两类。
它们都可能对人类健康造成不良影响。
2.挥发性有机物(VOCs)挥发性有机物是由各种物质挥发而成的有机化合物,它们存在于汽车尾气、工业废气和室内装修等源中,可通过光化学反应和氧化作用转化为臭氧等病源气体。
挥发性有机物对空气质量和人体健康都有着重要的影响。
3.氮氧化物(NOx)氮氧化物主要来自于机动车尾气和工业废气排放,它们也会造成空气质量污染,尤其是在城市中心地带。
4.二氧化硫(SO2)二氧化硫主要来自于燃煤、石油和天然气等燃料的燃烧,它会对人体的呼吸系统造成严重的影响。
5.一氧化碳(CO)一氧化碳主要来自于交通工具的排放,也会对人体造成较大伤害。
一氧化碳可以降低血液中的氧气含量,最终导致窒息和死亡。
二、气溶胶的来源气溶胶的来源多种多样,如前所述,通常分为自然和人为两种来源。
下面我们来分别探讨一下这两种来源。
1.自然来源自然来源的气溶胶包括花粉、生物颗粒、水蒸汽等。
花粉和生物颗粒主要来自于植物和动物的生物过程,水蒸汽则来自于自然界的水循环。
风暴和沙尘暴等气象事件也会产生大量的气溶胶,对天气和空气质量都会造成影响。
2.人为来源人为产生的气溶胶主要来自于工业和交通排放。
气溶胶灭火系统近年楼下作为哈龙替代技术之一的所了溶胶灭火技术发展较快,国内外研究人员对各类气溶胶及其应用技术进行了大量有效的研究、开发、并取得一定成果。
1.气溶胶分类气溶胶是指液体或固体的微细颗粒悬浮于气体介质中的一种物质。
按气溶胶悬浮物质存在的不同状态,可分为:分散性和凝聚性两类。
1.1分散性气溶胶(冷气溶胶)分散性气溶胶是通过固体或液体的雾化形成的,这种气溶胶在气溶胶灭火剂释放之前,气体介质和被分散介质是分别稳定存在的。
气溶胶灭火剂的释放即是气体分散液体或固体灭火剂,形成气溶胶的过程。
这种气溶胶属于非高温技术气溶,通常称“冷气溶胶”,主要包括细水雾灭火技术和超细干粉灭火技术。
1.2凝聚性气溶胶(热气溶胶)凝聚性气溶胶是通过过热蒸气的凝聚或气相中的化学反应形成的。
这种气溶胶灭火剂在反应前是以化学物质混合物的固体形态存在。
气溶胶灭火剂的释放是靠自身的燃烧反应,反应产物中既有固体又有气体,气体分散固体形成气溶胶。
这种气溶胶属于高温技术气溶胶,通常称“热气溶胶”。
目前我国消防行业的气溶胶产品都属热气溶胶范畴。
2.热气溶胶灭火剂的组成热气溶胶灭火剂的配方和工艺采用了固体火箭推进剂的原理,由氧化剂、还原剂和粘合物结合组成含能灭火剂。
3.气溶胶的灭火机理气溶胶的灭火机理是通过燃烧反应生成大量固体微粒气溶胶,这种微粒在火焰中可以熔化、气化和分解来吸热降温;还可以干预火焰燃烧链反应,终止火焰燃烧,起负催化作用。
4.气溶胶的安全性4.1气溶胶的温度由于第一代产品的影响,有人把降低气溶胶的温度作为主要问题,甚至以气溶胶出口处温度的高低作为衡量产品质量的主要指标,其实热气溶胶的特征之一就是温度,要把热气溶胶的温度降到很低甚至达到室温是不现实的。
因为要降低热气溶胶出口温度就必须采取降温措施,不管是采取物理方法还是用化学方法,都会在一定程度上影响灭火效率。
现出口处温度一般为不大于250℃。
4.2工作压力热气溶胶灭火剂是一种固体燃料混合物,平时常压贮存。
气溶胶科普如下是有关气溶胶的科普:1.气溶胶的定义气溶胶的原来含义是指悬浮在气体中的固体和(或)液体微粒与气体载体组成的多相体系。
简单的讲,气溶胶就是气体中存在液体或固体颗粒,它们分布在气体之中,并形成了相对稳定的悬浮体系。
2.气溶胶的来源气溶胶的来源广泛,主要有大自然和人类行为两个大类源头。
此外,宇宙尘埃也是一个来源。
被风吹起的土壤微粒、海水水汽、盐粒、煤、油及其他矿物燃料的燃烧物质、车辆废气排放等,这些都能够形成气溶胶。
3.气溶胶的影响作为改变地气辐射能量收支以及云滴形成的基本元素,气溶胶对全球气候变化有着重要影响,而且长期以来也是各种人为气候强迫中最不确定的变量(IPCC,2013)。
在大气辐射收支平衡和全球气候模式中,大气气溶胶扮演着重要角色。
例如阳伞效应,即大气中存在着大量颗粒物,它们能够通过吸收和散射削弱太阳辐射对低层大气的影响,降低低层大气温度。
同时,气溶胶也会因为吸收了能量等原因,提高大气温度。
只是,阳伞效应中,降低温度的能力大于增温:这些颗粒物就像地球的“大型遮阳伞”一般,总体上将使气温降低。
于是我们已知,气溶胶能产生降温和增温两种影响。
那么,结合“全球变暖”的大背景,控制气溶胶的相关参量或许能提供改善环境的新思路!1960—1990年代气溶胶含量快速上升,期间全国大部分地区温度呈上升趋势,但在东部污染较重地区,温度呈下降趋势。
温度上升与全球变暖关系密切相关,但在中国东部地区气溶胶辐射强迫相当于二氧化碳加倍辐射效应的数倍。
如此强的辐射冷却作用,在短期内可完全抵消因二氧化碳增加引起的增温效应而导致的地面降温,从而显著改变大气稳定度和大气环流。
但是,气溶胶的生命周期远远短于温室气体,因此,将统计时段延长至半个多世纪时,全国基本都呈现增温趋势。
气溶胶的名词解释气溶胶是一种悬浮在空气中的微小固体颗粒或液滴,可以由多种天然或人为来源排放到大气中。
大气中的气溶胶主要来自于火山爆发、冰川融化、洪水刷、风化作用、自然蒸发等自然来源,也可以来自于人为的排放,例如燃烧煤炭、石油和汽油,燃烧垃圾、进行施肥和施药,以及熔化金属生产,加工机械排放等。
气溶胶是空气中最小的悬浮颗粒,其典型粒径可以在几微米到几十微米之间变化。
当气溶胶被排放到大气中时,其形态可以是固体微小颗粒,例如气溶胶颗粒柱(PSD)和气溶胶液滴(PDD)。
当气溶胶被排放到大气中时,它们会受到大气中的温度、相对湿度和气压的影响,使其形态发生变化。
气溶胶的存在对大气环境有着巨大的影响,它们是大气环境中的微粒(PM)和可吸入的微粒(PM10和PM2.5)的主要来源之一,可以影响大气可见度。
尤其是有毒的气溶胶,能够污染大气,影响人体健康。
气溶胶还能参与大气中的气象过程,影响大气温度、湿度,以及大气中的物理和化学反应。
另外,气溶胶还可以与大气中的热量交换进行,当气溶胶受到太阳辐射的热量,将其变成液态时,其可以吸收热量,对大气进行冷却;当气溶胶受到大气温度的影响时,其可以释放热量,使大气变暖。
因此,气溶胶在大气系统中的存在,给大气的气象过程带来了重要的影响。
气溶胶的监测有助于了解其分布和污染情况,监测气溶胶的方式有多种,例如手持式气溶胶监测仪,采用这种方式可以对气溶胶进行地面实时监测,以及运用大气轨道远程观测,采用这种方式可以对气溶胶的时空分布进行全面观测。
总的来说,气溶胶是大气环境中不可或缺的重要组成部分,它们可以参与大气中的气象过程,也可以参与大气中的物理和化学反应,同时也能影响大气的可见度。
对气溶胶的监测和控制,可以有效地降低污染物对大气环境的不利影响,维护大气质量,保护空气环境。
气溶胶科技名词定义中文名称:气溶胶英文名称:aerosol定义1:悬浮在大气中的固态粒子或液态小滴物质的统称。
应用学科:大气科学(一级学科);大气物理学(二级学科)定义2:悬浮在大气中的固态粒子或液态小滴物质的统称。
应用学科:海洋科技(一级学科);海洋科学(二级学科);海洋气象学(三级学科)定义3:空气中的液态或固态微粒悬浮物。
应用学科:生态学(一级学科);全球生态学(二级学科)以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布气溶胶成品气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系。
它们能作为水滴和冰晶的凝结核(见大气凝结核、大气冰核)、太阳辐射的吸收体和散射体,并参与各种化学循环,是大气的重要组成部分。
雾、烟、霾、轻雾(霭)、微尘和烟雾等,都是天然的或人为的原因造成的大气气溶胶。
目录编辑本段一般说来,半径小于1微米的粒子,大都是由气体到微粒的成核、凝结、凝聚等过程所生成;而较大的粒子,则是由固体和液体的破裂等机械过程所形成。
它们在结构上可以是均相的,也可以是多相的。
已生成的气溶胶在大气中仍然有可能再参加大气的化学反应或物理过程。
液体气溶胶微粒一般呈球形,固体微粒则形状不规则,其半径一般为10-3~102微米。
粒径在10-1~101微米的气溶胶在大气光学、大气辐射、大气化学、大气污染和云物理学等方面具有重要作用。
小粒径气溶胶的浓度受凝聚作用所限制,而大粒子的浓度则受沉降作用所限制。
微粒在大气中沉降的过程中,受的阻力和重力的作用达到平衡时,各种粒子的沉降速度不同。
编辑本段消除气溶胶的消除,主要靠大气的降水、小粒子间的碰并、凝聚、聚合和沉降过程。
气溶胶仪器编辑本段特性科学发明莱尔·达维·古德休美国气溶胶:凡分散介质为气体的胶体物系成为气溶胶。
它们的粒子大小约在100~10000纳米之间,属于粗分散物系。
气溶胶粒子是悬浮在大气中的多种固体微粒和液体微小颗直接喷射性气溶胶仪器粒,有的来源于自然界,如火山喷发的烟尘、被风吹起的土壤微粒、海水飞溅扬入大气后而被蒸发的盐粒、细菌、微生物、植物的抱子花粉、流星自然产生的气溶胶天然气溶胶:云、雾、霭、烟、海盐等。
气溶胶工作原理
气溶胶工作原理是指将液体或固体物质制成微小的颗粒悬浮在气体中,并通过气体的传播方式将其释放到空气中。
气溶胶的制备主要有两种方法:机械喷雾和物理化学方法。
1. 机械喷雾法:将液体通过压力或振动形成小液滴,再通过气体传播使之干燥和凝聚形成气溶胶。
常见的机械喷雾法有压缩空气喷雾、超声波雾化和气雾冷喷雾等。
2. 物理化学法:通过物理化学的手段将固体物质细分成微小颗粒,并将其悬浮在气体中形成气溶胶。
常见的物理化学法有凝胶法、湿法沉积法和热雾化法等。
气溶胶的释放方式包括散射、扩散和对流三种传播方式。
在散射传播方式中,气溶胶颗粒会随着气流的动力作用而传播,如风扬尘土、喷射泡沫等;在扩散和对流传播方式中,气溶胶颗粒会随着气体的扩散和对流传播,如烟雾、空气污染物等。
气溶胶常用于空气净化、药物传递、油漆喷涂、农药喷雾等领域,其工作原理是利用微小颗粒的悬浮和传播特性,实现物质的均匀分布或目标传递。
气溶胶预防与控制
一、引言
气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或者液态颗粒所组成的气态分散系统。
这些颗粒可以来源于自然过程,如尘埃、花粉等,也可以来源于人类活动,如工业排放、汽车尾气等。
气溶胶的存在对环境和人类健康造成为了很大的影响,因此对其预防和控制是十分必要的。
二、气溶胶的来源
自然来源:自然环境中的气溶胶主要来源于自然过程,如火山喷发、沙尘暴、风吹扬尘等。
工业排放:工业生产过程中产生的废气、粉尘等是气溶胶的重要来源,如燃煤电厂、钢铁厂、化工厂等。
交通运输:汽车尾气、飞机排放等也是气溶胶的重要来源。
生物质燃烧:森林火灾、农业秸秆燃烧等生物质燃烧也会产生大量的气溶胶颗粒。
生活源:厨房油烟、吸烟等人类生活行为也会产生气溶胶颗粒。
三、气溶胶的危害
对人体健康的影响:气溶胶颗粒物可以被人体吸入肺部,引起呼吸道疾病、心血管疾病等多种健康问题。
对环境的影响:气溶胶颗粒物会遮挡阳光,影响植物的光合作用;也会影响气候变化,导致极端天气的发生。
四、气溶胶的传播方式
空气传播:气溶胶颗粒物可以通过空气流动传播到很远的地方。
接触传播:气溶胶颗粒物也可以附着在物体表面,通过接触传播。
五、气溶胶的检测方法
颗粒物计数法:通过测量空气中颗粒物的数量来检测气溶胶的浓度。
光学测量法:利用光线通过空气中的颗粒物会产生散射的原理来测量气溶胶的浓度。
电导率测量法:利用颗粒物导电性的原理来测量气溶胶的浓度。
质量测量法:通过测量空气中颗粒物的质量来检测气溶胶的浓度。
化学分析法:对空气中的颗粒物进行化学分析,确定其成份和来源。
什么是气溶胶气溶胶(Aerosols)空气中悬浮的固态或液态颗粒的总称,典型大小为0.01~10微米,能在空气中滞留至少几个小时。
气溶胶有自然或人类两种来源。
气溶胶可以从两方面影响气候:通过散射辐射和吸收辐射产生直接影响,以及作为云凝结核或改变云的光学性质和生存时间而产生间接影响.气溶胶本身是固体或液体,但其质点非常微小,且高度分散在气体(例如空气)介质中,我们把它的存在形态叫做“气溶胶”,例如烟、雾,有的比烟、雾还要细小,加上浓度不大时,人眼看不出。
如果它带有有害成分(尤其是放射性质点)的话,如何防护是个大问题,这在核工业、核设施中相当重要,不仅工作人员的防护,还不得有放射性气溶胶漏入大气!科学发明莱尔·达维·古德休美国气溶胶凡分散介质为气体的胶体物系成为气溶胶。
它们的粒子大小约在100~10000纳米之间,属于粗分散物系。
气溶胶粒子是悬浮在大气中的多种固体微粒和液体微小颗粒,有的来源于自然界,如火山喷发的烟尘、被风吹起的土壤微粒、海水飞溅扬入大气后而被蒸发的盐粒、细菌、微生物、植物的抱子花粉、流星燃烧所产生的细小微粒和宇宙尘埃等:有的是由于人类活动,如煤、油及其他矿物燃料的燃烧物质,以及车辆产生的废气排放至空气中的大量烟粒等。
当气溶胶的浓度达到足够高时,将对人类健康造成威胁,尤其是对哮喘病人及其他有呼吸进疾病的人群。
空气中的气溶胶还能传播真菌和病毒,这可能会导致一些地区疾病的流行和爆发。
气溶胶粒子具有分布不均匀、变化尺度小、复杂性的特点,多集中于大气的底层,对云的凝结核、雨滴、冰晶形成,进而对降水的形成起重要作用。
气溶胶甚至可以改变云的存在时间,能够在云的表面产生化学反应,决定降雨量的多少,影响大气成分。
气溶胶粒子能够从两方面影响天气和气候。
一方面可以将太阳光反射到太空中,从而冷却大气,并会使大气的能见度变坏另一方面却能通过微粒散射、漫射和吸收一部分太阳辐射,减少地面长波辐射的外逸,使大气升温。
气溶胶物理及其应用研究1. 前言气溶胶是指在气态环境中悬浮的固体或液体微粒,其大小在10纳米至100微米之间,具有很强的空气动力学特性。
气溶胶经常出现于人们生产和生活的各个方面,如壅塞空气滤芯、影响大气质量、制造云和雾、传播传染病等。
气溶胶在环境和健康领域具有重要的研究价值。
本文旨在介绍气溶胶物理及其应用研究,探讨其研究意义和未来发展趋势。
2. 气溶胶物理2.1 气溶胶的形成气溶胶的形成可分为两种情况:一种是通过气态化学反应形成,另一种是当空气中的气溶胶超过饱和度时形成。
前者是指气态物质在大气中通过化学反应和凝聚作用形成气溶胶;后者是当空气中的气溶胶浓度超过了饱和点,便会形成气溶胶。
在人类活动中,如火车运行、工厂生产、木材燃烧和汽车行驶等,都会产生大量的气态物质,这些物质在大气环境中通过氧化和光反应等化学过程形成气溶胶。
2.2 气溶胶的特性气溶胶具有多种特性,如流动性、表面活性、光学、热学和电学等,这些特性使得气溶胶在多种领域具有广泛的应用。
气溶胶颗粒的流动特性是指它们在空气中的运动,受到重力、浮力和扩散等力的影响。
气溶胶颗粒的表面活性决定了它们与其他材料的相互作用和吸附能力。
光学特性意味着气溶胶颗粒对光的反射、散射和吸收能力。
热学特性包括热传导和热辐射等,电学特性则是指在电场和静电场中的表现。
3. 气溶胶应用研究3.1 气溶胶在大气环境中的应用气溶胶在大气环境中的应用研究主要包括其对大气环境的影响以及污染控制等方面。
气溶胶可以通过多种途径进入人体,对健康和环境造成威胁。
在大气环境中,气溶胶对大气颗粒物浓度的提高、空气质量和能见度的影响及对大气辐射平衡的影响等都有显著贡献。
此外,气溶胶的形成机制、特性、来源和演化过程也是大气科学研究中的重要方面。
3.2 气溶胶在医疗领域中的应用气溶胶在医疗领域中的应用研究包括药物递送、防止粉尘吸入和传染病防治等方面。
气溶胶药物递送是指将微米和纳米级别的药物通过吸入方式送达到人体深处,利用气溶胶在人体内的流动特性和表面活性实现药效的高效释放。
气溶胶本节内容要点:气溶胶的定义、分类、源、汇、粒径分布、气溶胶粒子的化学组成、气溶胶的危害、气溶胶污染源的推断等1)气溶胶的定义和分类气溶胶(aerosol)是指液体或固体微粒均匀地分散在气体中形成的相对稳定的悬浮体系。
微粒的动力学直径为0.002~100μm。
由于粒子比气态分子大而比粗尘颗粒小,因而它们不象气态分子那样服从气体分子运动规律,但也不会受地心引力作用而沉降,具有胶体的性质,故称为气溶胶。
实际上大气中颗粒物质的直径一般为0.001~100μm;大于10μm的颗粒能够依其自身重力作用降落到地面,称为降尘;小于10μm的颗粒,在大气中可较长时间飘游,称为飘尘。
按照颗粒物成因不同,可将气溶胶分为分散性气溶胶和凝聚性气溶胶两类。
分散性气溶胶是固态或液态物质经粉碎、喷射,形成微小粒子,分散在大气中形成的气溶胶。
凝聚性气溶胶则是由气体或蒸汽(其中包括固态物升华而成的蒸汽)遇冷凝聚成液态或固态微粒,而形成的气溶胶。
例如二氧化硫转化成硫酸或硫酸盐气溶胶的过程如下:●二氧化硫气体的氧化过程● 气相中的成核过程(液相硫酸雾核)在过饱和的H2SO4蒸气中,由于分子热运动碰撞而使分子(n个)互相合并成核,形成液相的硫酸雾核。
它的粒径大约是几个埃。
硫酸雾核的生成速度,决定于硫酸的蒸气压和相对湿度的大小。
●粒子成长过程硫酸粒子通过布朗运动逐渐凝集长大。
如果与其他污染气体(如氨、有机蒸气、农药等)碰撞,或被吸附在空中固体颗粒物的表面,与颗粒物中的碱性物质发生化学变化,生成硫酸盐气溶胶。
根据颗粒物的物理状态不同,可将气溶胶分为以下三类:(1)固态气溶胶--烟和尘;(2)液态气溶胶--雾;(3)固液混合态气溶胶--烟雾(smog)。
烟雾微粒的粒径一般小于1μm (见表2-13)。
气溶胶按粒径大小又可分为:(1)总悬浮颗粒物(total suspended particulates或TSP),用标准大容量颗粒采样器(流量在1.1~1.7m3/min)在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量,通常称为总悬浮颗粒物,它是分散在大气中各种粒子的总称。
(2)飘尘,可在大气中长期飘浮的悬浮物称为飘尘,其粒径小于10μm的微粒,飘尘是最引人注目的研究对象之一。
(3)降尘,降尘是指粒径大于10μm,由于自身的重力作用会很快沉降下来的微粒。
单位面积的降尘量可作为评价大气污染程度的指标之一。
(4)可吸入粒子(inhalableparticles或IP),易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子。
国际标准化组织(ISO)建议将IP定为粒径DP≤10μm的粒子,这里的DP是空气动力学直径,其定义为与所研究粒子有相同终端降落速率的,密度为1的球体直径。
它反映出粒子的大小与沉降速率的关系。
所以可以直接表达出粒子的性质和行为,如粒子在空中的停留时间,不同大小粒子在呼吸道中沉积的不同部位等。
气溶胶的物理特征和成因可参见表2-13。
表2-13气溶胶形态及其主要形成特征注:引自唐孝炎《大气环境化学》,1991。
2)气溶胶的源与汇气溶胶粒子的来源有天然源和人为源两种。
气溶胶粒子可分为一次气溶胶粒子和二次气溶胶粒子。
一次气溶胶是由污染源释放到大气中直接造成污染的颗粒物,如土壤粒子、海盐粒子、燃烧烟尘等,大部分粒径在2μm以上。
二次气溶胶粒子是由大气中某些污染气体组分(如二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物)之间,或它们与大气正常组分(如氧气)之间通过光化学氧化或其他化学反应转化成的颗粒物,如二氧化硫转化成硫酸盐。
二次颗粒物粒径一般在0.01~1 μm范围。
表2-14气溶胶全球排放量及来源分配(Dp<20μm)气溶胶的排放量很大(见表2-14)。
天然排放量是人为排放量的两倍多。
随着工业的不断发展,人类的各种活动越来越占主导地位,以致在气溶胶粒子的来源中,人为源所占比例逐年增加。
另一方面,由天然源和人为源排出的H2、NH3、SO2、NOx、HC等气体污染物转化成二次气溶胶粒子每年达5.2~14.35×108t,约占全球每年排放气溶胶总量的54%~71%。
其中细颗粒的80%~90%都是二次气溶胶粒子,对大气质量的影响甚大。
3)气溶胶的粒径分布所谓气溶胶粒径分布是指所含颗粒物的浓度按粒子大小的分布情况。
如前所述,由于颗粒物形状的不规则性,粒径的表示有空气动力学直径或斯托克斯(stokes)直径。
后者系指一颗粒与另一球形颗粒具有相同平均密度及沉降速度的直径。
颗粒物的浓度通常采用单位体积气溶胶内粒子的数目(数浓度N)、粒子的总表面积(表面积浓度S)或粒子的总体积(V)或总质量(M)来表示。
图2-18是某城市大气颗粒物的数浓度、表面积浓度和体积浓度分布曲线。
由图可见,在污染的城市大气中多数颗粒的粒径约为0.01μm;表面积主要决定于0.2μm的颗粒;体积或质量浓度分布呈双峰型,其中一个峰在0.3μm左右,另一个峰在10μm附近,也就是说,大气中0.3μm和10μm 的颗粒物居多数。
显然这三种表示的结果是不同的。
图2-18 气溶胶的粒径分布近来,对气溶胶的粒径分布与其来源和形成过程的关系方面开展了不少研究。
Whitby概括提出了气溶胶粒子的三模态模型并解释气溶胶的来源和归宿。
按照这个模型,气溶胶粒子可以表示为三种模结构:粒径小于0.05μm的粒子称为爱根(aitken)核模,0.05μm≤ Dp≤2μm的粒子称为积聚模(accumulation mode),粒径大于2μm的粒子称为粗粒子模(coarseparticle mode),见图2-19。
图中还表示出三种大气气溶胶的表面积按粒径的分布及各个模态粒子的主要来源和去除机制。
图2-19气溶胶的粒径分布及来源和汇(引自Whitby and Cantrel l,1976)由图2-19可见,爱根核模范围(0.005~0.05μm)的粒子是由高温过程或化学反应产生的蒸汽凝结而成的;积聚模范围(0.05~2μm)的粒子是由蒸汽凝结或核模中的粒子凝聚长大而形成的,两者合称为细粒子(0.005~2μm)。
二次颗粒物多在细粒子范围。
粗粒子直径大于2μm,是由液滴蒸发、机械粉碎等过程形成的。
低层大气中细粒子随高度变化不大,粗粒子则受地区局部排放源的影响较明显。
应当指出,气溶胶粒径分布,除了以上所述的三模态方法外,还有数密度、表面积密度及体积密度分布函数和累积分布表示法。
气溶胶粒子的成核是通过物理和化学过程形成的。
气体经过化学反应,向粒子转化的过程从动力学角度上可以分为以下四个阶段:(1)均相成核或非均相成核,形成细粒子分散在空气中。
(2)在细粒子表面,经过多相气体反应,使粒子长大。
(3)由布朗凝聚和湍流凝聚,粒子继续长大。
(4)通过干沉降(重力沉降或与地面碰撞后沉降)和湿沉降(雨除和冲刷)清除。
4)气溶胶粒子的化学组成气溶胶粒子的化学组成十分复杂,已发现含70多种元素或化合物。
气溶胶的组成与其来源、粒径大小有关;此外,还和地点和季节等有关。
例如,来自地表土及由污染源直接排入大气中的粉尘往往含有大量的Fe、Al、Si、Na、Mg、Cl等元素;来自二次污染物的气溶胶粒子则含有硫酸盐、铵盐和有机物等。
又如,硫酸盐气溶胶粒子多居于积聚模,而地壳组成元素(如Si、Ca、Al、Fe等)主要存在于粗模中。
气溶胶的化学组成按重要性顺序排列有硫酸盐、苯溶有机物、硝酸盐、铁、锰等少量其他金属元素等。
对大陆性气溶胶,与人类活动密切相关的化学成分可归纳为三类:离子成分(硫酸及硫酸盐、硝酸及硝酸盐)、痕量元素成分和有机物成分。
●气溶胶粒子中的离子成分(1)硫酸及硫酸盐气溶胶粒子由于在煤、石油等矿物燃料的燃烧过程中排放大量的SO2,其中一部分可通过多种途径氧化成硫酸或硫酸盐,以致造成气溶胶粒子中也含有硫酸或硫酸盐。
陆地气溶胶粒子中SO42-的平均含量为15%~25%,而海洋气溶胶粒子中SO42-量可达30%~60%。
大多数陆地性气溶胶粒子具有的共同特点是,95%的SO42-和96.5%的NH4+都集中在积聚模中,而且SO42-和NH4+的粒径分布也没有明显的差别。
硫酸盐气溶胶粒子大部分集中在积聚模中,它的粒径小,在大气中飘浮,对太阳光能产生散射和吸收作用,使大气能见度降低。
研究结果表明,只有粒径在0.1~1.0μm范围内才能对光线产生最大的散射。
当硫酸盐占颗粒物质量的17%时,它引起的光散射占整个气溶胶造成光散射作用的32%。
此外硫酸盐也是损害人体健康、造成酸雨的关键成分。
(2)硝酸及硝酸盐气溶胶粒子大气中的NO和NO2被氧化形成NO2和N2O5等,进而和水蒸气形成HNO2和HNO3,由于它们比硫酸容易挥发,因而很难形成凝聚状的硝酸(迅速挥发成分子态)。
因而一般经过下面反应形成低挥发性的硝酸盐:NH3+HNO3→NH4NO3然后再发生成核和凝结生长作用而形成颗粒物。
氮氧化物在空气中也可被水滴吸收,并被水中的O2或O3氧化成NO3-,如果有NH4+存在,则可促进氮氧化物的溶解,增加硝酸盐颗粒物的形成速度。
几乎所有地区SO42-都在细粒子中占优势。
另外,硫酸盐气溶胶和硝酸盐气溶胶的形成对气溶胶的粒子分布有影响。
●气溶胶粒子中的有机物气溶胶粒子中的有机物(particulates organic martter,POM),其粒径一般在0~10μm之间,其中大部分是2 μm以下的细粒子。
气溶胶粒子中有机物的种类很多,其中烃类--烷烃、烯烃、芳香烃和多环芳烃等是主要成分,此外还含有亚硝胺、氮杂环化合物、环酮、醌类、酚类和酸类等。
其浓度也相差很大,从ng/m3到mg/m3的量级,且因地而异。
有机物的一次颗粒物主要来自煤和石油的燃烧过程。
煤和石油在不完全燃烧时,部分碳氢化合物发生高温分解,产物包括C2H2和1,3-C4H6;在400~500℃时进行高温合成,形成多环芳烃化合物,如芘、蒽、菲、苯并(a)芘、苯并蒽等;同时还排出一些低级烃、醛等有机物。
大气中气体有机物通过化学转化形成二次颗粒物的速度较慢,一般小于2%/h,二次产物都是含氧有机物。
● 气溶胶粒子中的微量元素存在于气溶胶粒子中的元素达70余种,其中Cl、Br 和I 主要以气体形式存在于大气中,它们在气溶胶粒子中分别占总量的2%、3.5%和17.0%。
Cl-主要分布在粗模范围,地壳元素如Si、Fe、Al、Sc、Na、Ca、Mg和Ti一般以氧化物的形式存在于粗模中;Zn、Cd、Ni、Cu、Pb和S等元素则大部分存在于细粒子中。
气溶胶中微量元素虽有天然和人为之别,但主要来自人为活动,它们都属于一次气溶胶粒子。
不同类型的污染源所排放的主要元素也不同,如土壤中主要有Si、Al和Fe,汽车排放的尾气中含Pb、Br和Ba等,钢铁工业主要含Fe、Mn、Cu等,燃烧油料会排放Ni、V、Pb和Na等,垃圾焚烧炉排放Zn、Sb和Cd等。