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002.6大气环境化学 -气溶胶化学.大气颗粒物

002.6大气环境化学 -气溶胶化学.大气颗粒物
颗粒大小的界限很难划分，通常用空气动力 学直径（Dp）描述。
空气动力学等效直径（Dp） 在气流中，如果所研究的颗粒物（任意密度
和形状）与一个单位密度的球形颗粒物的空气 动力学效应相同，则这个球形颗粒物的直径就 定义为所研究颗粒物的Dp。
Dp DgK p o
Dp表示所研究的粒子有相同终端降落 速度的密度为1的球体。
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，向粒子转化过 程从动力学角度 上分为四个阶段
均相成核或非均相成核，形成细粒子分散在空气中 在细粒子表面，经过多相气体反应，使粒子长大 由布朗凝聚和湍流凝聚，粒子继续长大 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)过程而清除
nm
PM2.5 PM10 100 m m 1 m m 10 m m
Whitby的三模态模型
<0.05μm, 爱根核模(aitken) 0.05μm≤Dp≤2μm, 积聚模(accumulation mode) >2μm，粗粒子模(coarse particle mode)
热蒸汽 冷凝
风沙
0.5~2.5
天 森林火灾
然 海盐粒子
来 火山灰
源
H2S、NH3、NOx、HC 转化
0.01~0.5 3.0
0.25~1.5 3.45~11.0
小计
7.21~18.5
沙石（农业活动）
人 露天燃烧
为
直接排放 来
源
SO2、NOx、HC 转化
小计
总计
0.5~2.5 0.02~1.0 0.1~0.9 1.75~3.35 2.37~7.55 9.58~26.05
可吸入粒子(inhalable particles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≤10 μm的粒子

大气颗粒物

大气颗粒物

技术目录
一、电站锅炉烟气排放控制关键技术
1、燃煤电站锅炉石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫技术：采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，在吸收塔内， 吸收剂浆液与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙（或氢氧化钙）以及鼓入的氧化空气进行 化学反应从而被脱除，最终脱硫副产物为二水硫酸钙即石膏。该技术的脱硫效率一般大于95%，可达 98%以上 ； SO2排放浓度一般小于100mg/m3，可达 50mg/m3以下。单位投资大致为150~250元/kW；运行成本一般低于 1.5 分/kWh。适用于燃煤电站锅炉。
研究表明，颗粒物的元素成分与其粒径有关。对Cl、Br、I等卤族元素，来自海盐的Cl主要在粗粒子中，而 城市颗粒物的Br主要存在于在细粒子中。来自地壳的Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti和Sc等元素主要在粗粒子 中，而Zn、Cd、Ni、Cu、Pb和S等元素大部分在细粒子中 。
颗粒物成分与其来源有关，可以根据污染物组分与颗粒物组分对比，来判断颗粒的来源 。
化学组成
大气颗粒物的化学成分包括：无机物、有机物和有生命物质。
一、无机物
用X一荧光光谱对PM2.5~10气溶胶样品进行元素分析，目前已发现的化学元素主要有铝(Al)、硅(Si)、钙 (Ca)、磷(P)、钾(K)、钒（V）、钛(Ti)、铁(Fc)、锰(Mn)、钡(Ba)、砷(As)、镉(Cd)、钪(Sc)、铜(Cu)、氟 (F)、钴(Co)、镍(Ni)、铅(Pb)、锌(zn)、锆(Zr)、硫(S)、氯(C1)、溴(Br)、硒(Se)、镓(Ga)、锗(GO、铷 (Rb)、锶(Sr）、钇(Y)、钼(Mo)、铑(Rh)、钯(Pd)、银(Ag)、锡(Sn)、锑(Sb)、碲(Te)、碘(I)、铯(CS)、镧 (La)、钨(W)、金(Au)、汞(H)、铬(Cr)、铀(U)、铪(H0）、镱(Yb)、钍(Th)、铕(Ta)、铽(Tb)等。细颗粒物中 还有各种化合物及离子、硫酸盐、硝酸盐等 。

大气环境问题——大气颗粒物

大气环境问题——大气颗粒物

大气环境问题——大气颗粒物大气颗粒物是指大气中存在的固态或液态微粒物质的总称。

这些微粒物质匀称地簇拥在大气中形成一个相对稳定的悬浮体系，也称气溶胶体系，这些微粒的粒径在0.002~100μm之间。

大气颗粒物也称作大气气溶胶。

1．大气颗粒物的分类大气颗粒物的种类无数。

按照其来源分类可以分为自然颗粒物和人为颗粒物；按照形成机制分类．可以分为一次颗粒物和二次颗粒物；按照形成特征分类可以分为轻雾（mist),浓雾〔fog)、粉尘（dust)、烟尘（fume)、烟（smoke)、烟雾(smog)、烟炱(soot）和霾（haze）详细形态和形成特征；按照颗粒物粒径分类则可以分为总悬浮颗粒物、可吸入粒子、粗粒子和细粒子。

2．大气颗粒物的来源、形成机理及清除途径与其他的污染物不同,大气颗粒物并不是一种容易的物质，而是一种非常复杂的混合物。

大气颗粒物的组成和形态都可以随着时光和空间的不同而浮现非常显著的变幻。

大气颗粒物有自然源和人为源两种来源。

自然源是指来自地球表面自然过程的挺直排放以及宇宙活动等的一类来源，如火山喷发、海洋表面海水的溅沫、森林火灾、地表土壤碎屑的场尘、生物物质（花粉、细菌、真菌等）、流星碎屑等；来自人类活动挺直排放的一类来源称为人为源，这些排放的90％进人大气对流层。

大气颗粒物的自然源和人为源的排放量。

大气颗粒物按形成机制不同可以分为一次产物和二次产物。

由自然和人类活动挺直排放形成的颗粒物为一次产物；排入大气的物质（包括气体物质、一次颗粒物和大气气体组分）通过化学反应转化形成的颗粒物为二次产物。

大气中的二次颗粒物的形成是通过物理过程和化学过程而实现的。

从动力学分析，这一过程经受了四个阶段，实现了经化学反应向粒子的转化：①均相成核或非均相成核，形成细粒子簇拥在空气中；②在细粒子表面，气体参加多相反应，其结果使粒子长大；③通过布朗凝结和湍流凝结．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。

大气颗粒物最新PPT资料

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第4节 大气颗粒物
2. 大气颗粒物的消除 (1) 干沉降
干沉降存在两种机制 A 颗粒物在重力作用下沉降 B 颗粒物做布朗运动、与其他物体碰撞后发生沉降
大气颗粒物的沉降速度一般用Stocks公式求出：
v g(S )dp2 18
v为沉降速度(cm/s) 为空气粘度（pa·s)； g为重力加速度(cm/s2)； s、 分别为颗粒和空气的密度(g/cm3) ；
可吸入粒子 Dp≤10 μm
粗粒子模的粒子称为粗粒子，多由机械过程所产生的扬尘、p液滴蒸发、海盐溅沫、火山爆发和风沙等一次颗粒物所构成，组成与地面
粗粒子模 (D >2 μm ) 土壤十分相近，这些粒子主要靠干沉降和湿沉降过程而去除。
扬尘: 主要是土壤粒子，大多是一次颗粒物p ，为粗粒子，组成为硅、铁、铝、钠、钙、镁等，与地壳组成相似。
冲刷：降雨时在云下面的颗粒物与降下来的雨滴发生
惯性碰撞、扩散、吸附过程从而使颗粒物去除。冲刷对粒径 大于8m的颗粒物效率较高。
一般说来，湿沉降去除大气中颗粒物的量占总去除量的 80～90%，干沉降占10～20%。
二、颗粒物的粒度和表面性质
粒度：是颗粒物粒子粒径的大小。 粒径通常指颗粒物的直径。
目前多用空气动力学直径(Dp)来表示。
积聚模 (0.
硫酸盐颗粒物属于核模范围，但核模粒子之间能迅速凝聚而进入积聚模粒径范围，积聚模非常稳定，在沉降过程中其半寿期可达数月
，因此硫酸盐粒子大多维持在积聚模中。
爱根核模 指气体或蒸汽吸附在颗粒物表面
二、颗粒物的粒度和表面性质
(Dp≤0.05
μm
)
积聚模 (0.05 μm <D <2 μm ) 降尘 >10 μm
爱根核模：

环境科学概论东北师范大学大气环境PPT教案

环境科学概论东北师范大学大气环境PPT教案

三、大气污染类型
①还原型(煤炭型)：主要污染物：SO2、CO和颗粒物，在低温、高温阴天、小风 、逆温情况下，在当地地形条件的影响下，被封盖在城市上空，造成对人体健康极大 的危害，致使上千人死亡。类似这样的事件发生过多起，最典型的当属1952年12月发 生在英国首都伦敦的SO2烟雾中毒事件。
②氧化型(汽车尾气型)：污染物主要来自于汽车排气、燃油锅炉以及石油化工生 产。一次污染物主要为NOX和HC、生成的二次污染物为O3、醛类、酮类、过气乙酸 硝酸脂。发生在光照强烈的热带、亚热带、8～9月中午或午后阳光强烈时。最典型的 当属1965年前后的洛杉矶光化学烟雾。
无线电波，对
电
离
高
无线电通讯有 重要作用
层
层
大
气
上冷下热 高空对流
气温初稳后升热 只因层中臭氧多 水平流动天气好 高空飞行很适合
平流层 对流层
第2页/共36页
对流旺盛近地面， 纬度不同厚度变； 高度增来温度减， 只因热源是地面； 天气复杂且多变，
风云雨雪较常见
第3页/共36页
二、大气的组成
大气是一个由多种气体组成的混合物。它是由干洁空气、水汽和杂质三部 分组成的。
第4页/共36页
0.05% 20.95%
%
大气各成分的作用
大气组成
干 主要 N2
洁 成分 O2
空 气
次要 CO2
成分 O3
水汽
固体杂质
主要作用
生物体的基本成分
维持生物活动的必要物质 植物光合作用的原料；对地面保温
吸收紫外线，使地球上的生 物免遭过量紫外线的伤害 成云致雨的必要条件；对地面保温
感谢您的观看。
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环境科学概论-大气环境_OK

环境科学概论-大气环境_OK
10-4 10-5-10-4 10-7-10-5 10-9-10-6
0.28 10-4
主要来源
生物活动
生物活动，光化学
生物
人类活动，光化学
光化学，雷电、人类活动
光化学
生物活动
光化学
光化学
人类活动、光化学，火山爆发
人类活动、生物活动、光化学
人类活动、生物活动
光化学
光化学
18
人类活动
人类活动
大气的组成
大气的结构
4、热层（Thermosphere）：
此外，在高纬度地区的晴夜，在热层中可以出现彩色
的极光。
这可能是由于太阳发出的高速带电粒子使高层稀薄的
空气分子或原子激发后发出的光。这些高速带电粒子在
地球磁场的作用下，向南北两极移动，所以极光常出现
在高纬度地区上空。
12
“极光”现象
13
14
大气的结构
37
二氧化硫
38
② 氮的氧化物
➢NOX是NO、NO2、N2O、NO3、N2O4、N2O5等的总称，造成大
气污染的NOX最主要是NO和NO2。
➢氮氧化物来源：主要来源于人类生产生活活动，以汽车尾3气9 排 放造成的污染最为严重。
氮氧化物危害：
1）氮氧化物可以转化为硝酸，是形成酸雨主要物质之一
2）是形成光化学烟雾的重要物质
• 轻雾或霭：是液体颗粒,水平能见度在1千米～20千米的
• 雨：100μm-6mm
• 水平能见度小于10千米，且是灰尘颗粒造成的，就是霾或 灰霾
• 水分含量达到90％以上的叫雾，水分含量低于80％的叫霾。 80％～90％之间的，是雾和霾的混合物
• 3) 化学粒子：大气中由于化学过程产生的固体或液态颗粒

大气颗粒物形态特征及来源识别分析

大气颗粒物形态特征及来源识别分析

大气颗粒物形态特征及来源识别分析大气颗粒物，简称PM（Particulate Matter），是一种常见的大气污染物。

它由空气中的颗粒物组成，包括固态和液态颗粒物。

大气颗粒物的形态特征及其来源的识别分析对于了解大气污染的成因和防治具有重要意义。

大气颗粒物的形态特征主要包括粒径和组成。

粒径是指颗粒物的大小，通常以直径来衡量。

根据粒径不同，大气颗粒物可以分为可吸入颗粒物（PM10）和可入肺颗粒物（PM2.5）。

PM10指直径小于等于10微米的颗粒物，PM2.5指直径小于等于2.5微米的颗粒物。

这两种颗粒物能够悬浮在空气中，并进入人体呼吸系统，对健康产生严重影响。

组成是指大气颗粒物的成分组成。

大气颗粒物主要包括无机物和有机物。

无机物由硫酸盐、硝酸盐、铵盐等组成，它们往往是大气污染的重要指标。

有机物则包括有机碳、多环芳烃等，它们是大气颗粒物中的有机分馏物，来源于汽车尾气、燃煤等。

大气颗粒物的来源识别分析有助于判断污染源以及采取相应的治理措施。

来源识别分析主要包括化学成分分析和元素富集因子分析。

化学成分分析通过检测大气颗粒物中的化学成分，如硫酸盐、硝酸盐等，来确定其来源。

例如，硝酸盐可能来源于汽车尾气或燃煤污染，而硫酸盐主要来自于燃煤污染。

通过对化学成分的分析，可以初步判断大气颗粒物的来源。

元素富集因子分析也是一种常用的来源识别方法。

它通过测定大气颗粒物中的元素含量，并与污染源元素的特征比较，来确定污染源。

例如，铅和锌元素含量升高，可能表示汽车尾气污染；钾、钙和镁的富集可能来自于土壤扬尘等。

通过对元素含量的分析，可以进一步确定大气颗粒物的具体来源。

大气颗粒物的来源识别分析需要借助先进的仪器设备和技术手段。

常用的分析方法包括原子吸收光谱法、质谱法、X射线荧光光谱法等。

这些方法能够准确、快速地测定大气颗粒物中的化学成分和元素含量，为源头识别提供了有力的支持。

大气颗粒物形态特征及来源识别分析对于改善空气质量、保护人民健康具有重要意义。

环境学概论 第5章 大气污染及防治

环境学概论 第5章 大气污染及防治
铁树、菊花、常春藤可以减少苯、二甲 苯的污染
龟背竹、一叶兰、虎尾兰能吸收室内80 ％以上的有害气体。
15:34
15:34
中国的大气环境化学
1973
兰州西固调查光化学烟雾现象，开发PAN测试技 术
1981-1983 综合研究，现场观测，模拟及模式。
1984-1987 北京光化学烟雾研究：化学模式，实验室模拟
3 在一定的气象条件下可形成以城市为中心的区域性大气 污染
4 复合大气污染具有明显的季节变化、日变化和空间变化
15:34
（三）首要空气污染物:颗粒污 染物（PM10/PM2.5）
首要污染物：空气质量指数AQI大于50时， 空气质量分指数IAQI最大的空气污染物。
（SO2、 NO2、 PM10、 CO、 PM2.5、 O3）
15:34
大气中典型二次污染物
光化学烟雾 硫酸烟雾
1、大气中光化学烟雾的形成
提问：光化学烟雾出现条件是什么？
O3、过氧乙酰硝酸酯（ PAN ）、 甲醛和酮类
光化学烟雾
hv(290 ~430nm
紫外线
光化学反应
汽车尾气：氮氧化物、碳氢化合物
静风 低湿度 高温度
光化学烟雾产 大气氧化能力不
中间层: 层顶高约80~85km， 有 强烈的垂直对流运动，气温随 高度增加而下降。
平流层: 顶界约50~65km, 进入 平流层的化学物质最大的危害 是破坏臭氧层。
对流层：大气层最下一层，约 6-18km,平均12km。 下部气温 高，向上气温降低，空气对流 强烈，出现各种复杂的气象现 象。是人类15活:34动最为密切的大 气层部分。（污染层）
第五章 大气污染及防治
本章内容

环境化学 大 气 颗 粒 物

环境化学 大 气 颗 粒 物
第三节典型环境问题
一、大 气 颗 粒 物
1、大气颗粒物的定义 2、大气颗粒物的来源及分类 3、大气颗粒物的化学组成 4、大气颗粒物的危害性 5、大气颗粒物的清除 6、大气颗粒物污染的防治
1、大气颗粒物的定义
大气颗粒物(aerlosal) 大气是由各种固体或液体微粒均匀的分 分散相 散在空气中形成的一个庞大的分散体系， 称为气溶胶体系。 气溶胶体系中分散的各种粒子称为大 气颗粒物。
Dp DgK
p 0
pP—忽略了浮力效 应的粒密度
ρ0—参考密度 （ρ0=1 g/ cm3）
2、大气颗粒物的来源及分类

大气颗粒物按其粒径大小可分为：
①总悬浮颗粒物<100μm
②飘尘< 10μm
③降尘> 10μm ④可吸入粒子< 10μm PM10为控制指标 细粒子PM2.5
⑶按其大小和形成原因
0.1 1 10 100
8×10-5 4×10-3 0.3 30
2~13年 13~98年 4~9小时 3~18分
5、大气颗粒物的清除
大 气 颗 粒 物 的 去 除
干 沉 降
两 种 机 制
重力作用 去除效率 半径小于1μm的颗粒物特别 80%—90% 是具有吸湿性和可溶解性 布朗运动扩散
对半径4μm以上的颗粒 物去除效率较高 雨除
固体
雾（Fog） 2-200μm 霭（Mist） 〉10μm介 于雾和霾
霾（Haze）~0.1μm 烟尘 (smoke) 0.01-5μm
液体 液体
固体 固体、液体
水蒸气冷凝生成的颗粒小水滴或冰晶水平视程小 于1Km 与雾相似，气象上规定称轻雾，水平视程在1— 2km之内,使大气呈灰色。
干的尘或盐粒悬浮于大气中形成，使大气混浊呈 浅蓝色或微黄色。水平视程小于2 km 含碳物质,如煤炭燃烧时产生的固体碳粒、水、焦 油状物质及不完全燃烧的灰分所形成的混合物， 如果煤烟中失去了液态颗粒，即成为烟炭(soot) 泛指各种妨碍视程(能见度低于3km)的大气污染现 象。

环境学概论大气污染及防治

环境学概论大气污染及防治

断增强 ？
NO2＋hv(290 ~430nm)
NO+O· 与工业革命前比较，
两千万吨二氧化硫进入平流层,二氧化硫减少了地球上 的10%的阳光， 地球进入了两年的火山冬天
森林火灾等
工业企业排放的废气 人工源农业活动排放的废气
汽车排放的废气等
17:39
17:39
三、大气污染的含义
国际标准化组织定义（ISO）定义： 指自然界中局部的职能变化和人类的 生产和生活活动改变大气圈中某些原 有成分和向大气中排放有毒害物质， 以致使大气质量恶化，影响原来有利 的生态平衡体系，严重威胁着人体健 康和正常工农业生产，以及对建筑物 和设备财产等的损坏.
和雨水增多，影响气候（阳伞效应） （3）使可见度降低，交通不便，航空和汽车事故增加 （4）可见度差，照明电耗增加，燃料随之增加，空气污
染加剧，形成恶性循环 （5）用四乙基铅作汽油的防爆剂时，排入空气中的铅微
粒危害大 （6）燃煤时产生的SO2 ， 加之微粒，对人体的呼吸系统
危害大
漫步在北京街头，土地的甜腥与工业排 放的碳香充分混合，再加上尾气的催化 和低气压的衬托，最后再经热源袅袅硫 烟的勾兑，使得京霾口感甘冽适口，吸 入后挂肺持久绵长，让品位者肺腑欲焚 ，欲罢不能。这是人类的辛劳与自然馈 赠共同作用的结晶，雾是帝都厚，霾是 北京醇！
❖平流层: 顶界约50~65km, 进入 平流层的化学物质最大的危害 是破坏臭氧层。
❖对流层：大气层最下一层，约 6-18km,平均12km。 下部气温 高，向上气温降低，空气对流 强烈，出现各种复杂的气象现 象。是人类17活:39动最为密切的大 气层部分。（污染层）
二 大气的组成及污染物来源
干洁空气 水蒸气 大气污染物

环境科学概论大气环境黄荣华

环境科学概论大气环境黄荣华
（2）人为原因造成的大气污染物及有毒气体，如煤烟、粉尘、氯化 氢、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物等。这是人类保护 大气和防治大气污染的主要对象。
大气成分的停留时间
惰性气体He、Ne、 Ar、Kr和Xe停留时间都在107 年以上，属于外循环气体。
其次是参与生物、水、岩石等循环的生物循环气体 N2(100万年)、O2(6000年)、H2(5年)、CO2(10年)、 CH4(2~5年)、N2O(8~15年)、CO(1年)。
特点： ①气温随高度递减，每上升100m，温度降低0.65℃。 ②近地高温气流膨胀上升，上部冷空气下沉，形成垂直 向上的强烈对流；大气现象复杂多变。 ③密度大，该层大气质量为空气总质量的75%以上和集 中了几乎全部的水蒸气、微尘杂质。
2.平流层（stratosphere) 对流层以上直至离地表55km的大气层为
水蒸气 （ 0.01％ ～ 4％ ）
主要成分
次要成分
氮 （ 78。 084％ ）
氧 （ 20。 946％ ）
氩 （ 0。 934％ ）
二氧化碳 （ 0。 0333％ ）
杂质 （自然过程、人类活动）
大气是由多种气体和水蒸气组成的混合物，可 分为恒定的、可变的和不定的三种组分。
恒定组分在地球上任何地方的体积分数几乎是 不变的；N2、O2、Ar及微量的He、Ne、Kr、Xe等 稀有气体。 N2、O2、Ar三种组分占大气总量的 99.97%。
环境科学概论 ——大气环境
武汉大学动力与机械学院
第一节 大气的结构和组成 第二节 大气污染和污染源 第三节 室内空气环境 第四节 大气环境中污染物的扩散 第五节 全球主要的环境问题 第六节 大气污染物展综合防治与管理
第一节 大气的结构和组成

环境科学概论考试试题(全)

环境科学概论考试试题(全)

环境科学概论考试试题(全)环境科学概论考试试题(全)名词解释1. 环境问题的概念广义：由自然力或人力引起生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在的问题。

狭义：由于人类的生产和生活活动，使自然生态系统失去平衡，反过来影响人类生存和发展的一切问题。

2. 大气恒定组分：在地球表面上任何地方（约90 km以下的低层大气）其组成几乎是可以看成不变的成分。

主要由氮（78.09％）、氧（20.94％）、氩（0.93％）组成，这三者共占大气总体积的99.96％。

此外，还有氖、氦、氪、氙、氡等少量的稀有气体。

3.大气污染：大气中一些物质的含量超过正常本底含量，以至破坏人和生态系统的正常生存和发展，对人、生态和材料造成危害的现象。

4.TSP：总悬浮颗粒物，悬浮于空中，粒径为0.02~100µm的颗粒物。

5.PM2.5：可入肺颗粒物，悬浮于空中，粒径小于等于2.5µm的颗粒物。

6．干洁空气：自然大气（不包括不定组分）中除去水汽、液体和固体杂质外的整个混合气体，即大气组成中的恒定组分和可变组分中的二氧化碳和臭氧，简称干空气7.光化学反应：一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子引起的反应。

8. 水体：地表水圈的重要组成部分，指的是以相对稳定的陆地为边界的天然水域，包括有一定流速的沟渠、江河和相对静止的塘堰、水库、湖泊、沼泽，以及受潮汐影响的三角洲与海洋。

9. 水体污染：污染物进入水体中，其含量超过水体的自然净化能力，使水质变坏，水的用途受到影响。

10．水体富营养化：通常是指湖泊、水库和海湾等封闭性或半封闭性水体，由于生物营养元素的增加，促进藻类等浮游生物的异常增殖，使水质恶化的现象，是一种生态异常现象。

这种现象在江河、湖泊中称为“水华”，在海洋上称为“赤潮”。

11.生物化学需氧量(BOD)定义：在好氧条件下，水中有机物由好氧微生物进行生物氧化，一定时间内单位体积水中有机污染物所消耗的氧量，测定结果以氧含量表示，单位为mg/L。

5第五章 大气颗粒物 2

5第五章 大气颗粒物 2

5.2 大气颗粒物的粒径分布、源和汇
1.粒径在100µm以上 2.粒径在10~100µm。 降尘 3.粒径在10µm一下。飘 尘，PM10
a、 大气颗粒物的来源
1.海盐粒子
小粒子粒径范围约为5一25µm，含海盐质量2—300pg; 小粒子则被吹送到大气中，水分很快蒸干，成为固态颗粒物
2. 扬尘
b、 大气颗粒物的去除
1）干沉降： 两种机制： a.沉降，重力作用，粗粒子 b.碰并；核粒子，凝聚成大颗粒 （2）湿沉降 降水去除过程。80-90％ 两种机制： 雨除——颗粒物作为凝结核， Dp < 0.1µm 冲刷——颗粒物与雨滴发生碰撞， Dp > 5µm
PM 2.5：因为Dp＜2．5µm的粒子不仅能进入人 体呼吸道，而且能到达呼吸道深处，甚至沉积在 肺泡上，危害十分严重。 PM1.0：称为超细粒子可随气体透过肺泡膜进入 血液中，危害更加严重
5.3 大气颗粒物的化学组成
5.3.1 无机组分 1. NH4HSO4和（NH4)2SO4
[O] (CH3)2S SO2 [O] NH3 H2SO4 (NH4)2SO4
硫酸铵颗粒物粒径在0.1~1µm之间的粒子直径 与可见光的波长(约为0.4~0.8µm)相近，这就是 硫酸盐气溶胶粒子对光散射贡献较大的一个主 要原因。
城市扬尘是许多研究者感兴趣的对象，除土壤组分外，城 市扬尘还含有植被颗粒，水泥、轮胎和制动衬面颗粒物及 汽车尾气巾的颗粒物
3. 燃烧产物
1.含碳燃料燃烧不完全，以黑烟的形式排放山来、 例如柴油发动机。 2.当木材、煤及其他含碳燃料在含氧过低和低温条 件燃烧时，还会生成多环芳烃，沉积在碳黑或其他 颗粒物的表面。
第五章 大气颗粒物
大气颗粒物及其对环境的影响 大气颗粒物的粒径分布、源和汇

环境科学与工程专业中大气颗粒物污染特征与控制分析

环境科学与工程专业中大气颗粒物污染特征与控制分析

环境科学与工程专业中大气颗粒物污染特征与控制分析大气颗粒物污染是当前全球环境问题中的重要一环。

随着工业化进程的加快和能源消耗的增加，大气颗粒物污染对人类健康和环境质量造成了严重影响。

环境科学与工程专业在研究大气颗粒物污染特征与控制方面起到了关键作用。

大气颗粒物是指漂浮在大气中的固体颗粒或液滴，由于在大气中的存在时间较长，对环境和人类健康产生重要影响。

根据颗粒物的直径大小，可分为可吸入颗粒物（PM10）、可入肺颗粒物（PM2.5）和细颗粒物（PM0.1）。

这些细颗粒物对人类呼吸系统的影响最为严重。

环境科学与工程专业通过研究大气颗粒物的来源、组成和污染特征，为大气颗粒物污染控制提供科学依据。

首先，大气颗粒物污染主要包括人为排放和自然来源两类。

人为排放主要来自工业、交通和能源消耗等活动，是当前大气颗粒物污染的主要来源。

自然来源包括风沙、火山喷发、森林火灾等，尤其在特定地理和气候条件下会造成严重的大气颗粒物污染。

其次，大气颗粒物的组成也对其控制具有重要意义。

大气颗粒物主要由碳、硫、氮和金属元素等组成。

其中，二次颗粒物是大气自身形成的颗粒物，由气态污染物光化和氧化过程生成。

这些颗粒物会对大气成分和颗粒物的化学反应产生影响，进而对大气环境质量和生态系统造成不良影响。

了解大气颗粒物的组成，可以制定相应的控制策略，减少其生成和排放。

环境科学与工程专业还致力于研究大气颗粒物的污染特征和影响。

大气颗粒物的污染特征包括浓度、直径分布、来源和时空分布等。

通过监测和实验研究，可以揭示大气颗粒物的时空特征，为大气颗粒物污染控制提供科学依据。

另外，大气颗粒物对人类健康和环境的影响也是环境科学与工程专业的关注重点。

细颗粒物（PM2.5）可以进入人体深部呼吸道，对人类健康造成危害，如导致呼吸系统疾病、心血管疾病和癌症。

同时，大气颗粒物还影响大气透明度、能见度和气象变化等，对生态系统和能源利用也产生不利影响。

为了控制大气颗粒物污染，环境科学与工程专业开展了一系列相关研究。

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5.2 大气颗粒物的粒径分布
大气颗粒物粒径分布 由于粒径对于了解大气颗粒物的化学和物
理作用以及环境健康效应具有非常重要的意 义，因此必须研究粒径分布情况。 数目、表面积及体积分布函数 典型的城市模型颗粒物的分布情况
大气颗粒物粒子可以区分为三种不同粒径特征的粒子组
三模态
大气颗粒物的三模态理论
目前国际标准化组织(ISO)建议将其定为Dp≤10 μm。 我国科学工作者已采用了这个建议。
大气颗粒物的粒度分布及表面性质
微粒的表面性质
微粒三种最重要的表面性质:成核作用、粘合和吸着。 成核是指过饱和蒸汽在微粒上凝结形成液滴的现象，雨滴的 形成也涉及成核作用。 粒子可以彼此互相粘合或在固体表面上粘合。粘合或凝聚是 小颗粒形成较大的凝聚体并最终达到很快沉降粒径的过程。 吸着是指分子为颗粒物吸着的现象。如果气体或蒸气溶解在 微粒中，这种现象称为吸收。 若吸着在颗粒物表面上，则定义为吸附。涉及特殊的化学相 互作用的吸着，定义为化学吸附作用。
二、有机颗粒物的来源及类型
大气颗粒有机污染物是指吸附和沉积在各种大气颗粒上的有机 物，大气中的另一类有机物为挥发性有机物。
按类别分为多环芳香族化合物、芳香族化合物，含氮、氧、硫、 磷类化合物，烃基化合物，脂肪族化合物，羰基化合物和卤代化合物。
U.S Environmental Protection Agency
2）颗粒物的人为来源
燃料燃烧过程中产生的固体颗粒物，如煤烟、飞灰等，各种工业生 产过程中排放的固体微粒，汽车尾气排出的卤化铅凝聚而形成的颗粒物 以及如人为排放SO2在一定条件下转化为硫酸盐粒子等的二次颗粒物。
大气颗粒物的源和汇
2、大气颗粒物的汇
干沉降 干沉降是指颗粒物通过重力作用或与其它物体碰撞后发生沉降。 干沉降消除过程存在着两种机制：
5.3 颗粒物的源和汇
1）颗粒物的天然来源
天然源可起因于地面扬尘(风吹灰尘)，和地壳、土壤的成分很相似， 海浪溅出的浪沫，火山爆发的喷出物，森林火灾的燃烧物，宇宙来源的 陨星尘及生物界产生的颗粒物如花粉、袍子等。
二次颗粒物的天然来源主要是森林中排出的碳氢化合物(主要是萜 烯类)，进入大气后经光化学反应，产生的微小颗粒，与自然界硫、氮、 碳循环有关的转化产物如由H2S、SO2经氧化生成的硫酸盐，由NH3、 NO和NO2氧化生成的硝酸等。
凝结而成的固体颗粒。如熔融金属、凝结的金属氧化物、汽车排气、 烟草燃烟、硫酸盐等。
大气颗粒物的分类
灰（Ash） 颗粒直径：1 ~ 200 m； 物态：固体； 生成机制、现象：燃烧过程中产生的不燃性微粒，如煤、木材
燃烧时产生的硅酸盐颗粒，粉煤燃烧时产生的飞灰等。 雾（Fog）
颗粒直径：2 ~ 200 m； 物态：液体； 生成机制、现象：水蒸气冷凝生成的颗粒小水滴或冰晶水平 视程小于1km。
一种是通过重力对颗粒物的作用，使它降落在土壤、水体的表面 或植物、建筑等物体上，沉降的速率与颗粒的粒径、密度、空气运 动粘滞系数等有关。
另一种沉降机制是粒径小于0.lm的颗粒，即艾根粒子，靠布朗 运动扩散、互相碰撞而凝集成较大的颗粒，通过大气湍流扩散到地 面或碰撞而消除。
大气颗粒物的源和汇
2、大气颗粒物的汇
大气颗粒物的粒径分类
总悬浮颗粒物(Total Suspended Particulate TSP)： 用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集的颗粒物的总质
量作为大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。 长期飘泊在大气中 颗粒直径小 于l0m的悬浮物称为 飘 尘
(Airborne particle)，大于l0m的微粒，由于自身的重力作用而 很快沉降下来的这部分微粒称为降尘（Dustfall）。
一级标准 二级标准 三级标准 浓度单位
年平均
0.08
0.20
0.30
日平均 年平均
0.12 0.04
0.30 0.10
0.50 0.15
mg/m3
日平均
0.05
0.15
0.25
中国雾霾发展图
韩国遭遇雾霾天 韩媒指称污染来自北京
焚烧
易挥 发有 机物
半易 挥发 有机 物
烷基
自觉禁烧秸杆光荣!---给全市农民朋友的 一封公开信 (my0511 09-05-18)
颗粒物的环境健康效应
1.对身体健康的危害： 呼吸系统，肺部。沉积，有毒颗粒。 PM2.5 2.对能见度的影响 3. 颗粒物对植被的影响
课后思考
1. 简述大气颗粒物的来源和分类。？ 2.大气颗粒物的粒径分类有哪些？ 3. 描述总悬浮颗粒物？ 4. 简述大气颗粒物的粒度的三个模?
大气颗粒物的分类
霭（Mist） 颗粒直径：大于10 m； 物态：液体； 生成机制、现象：与雾相似，气象上规定称轻雾，水平视程
在1 ~ 2km之内，使大气呈灰色。 霾（Haze）
颗粒直径：~ 0.1 m； 物态：固体； 生成机制、现象：干的尘或盐粒悬浮于大气中形成，使大气 混浊呈浅蓝色或微黄色。水平视程小于2km。
美国和欧洲TSP和EPA的执行标准
执行标准
美国TSP（<40um） 1971
美国PM10
年平均排放 浓度（ug/m3）
75
50
日平均排放 浓度（ug/m3）
260
150
美国PM2.5
15
65
欧洲PM2.5
20
40
中国颗粒物浓度限制
污染物 名称
总悬浮 颗粒 TSP
可吸入 颗粒物 PM10
取值时 间
浓度限制
5.2 大气颗粒物的粒径分布
大气颗粒物的粒径
大气颗粒物的粒径分类
飘尘：可在大气中长期漂浮的悬浮物称为飘尘。其粒
径主要是小于10 μm的颗粒物。
降尘：能用采样罐采集到的大气颗粒物。在总悬浮颗
粒物中一般直径大于10 μm的粒子由于自身的重力作 用会很快沉降下来。这部分颗粒物称为降尘。
可吸入粒子：易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子。
过程形成的，属于粗粒模。 主要是自然界及人类活动的一次污染物。
城市大气中颗粒物的分布多数属双模型，即积聚模和粗粒模。大气颗粒物的三模态理论大气颗粒物的三模态理论
粗、细粒子间不能转化 原因：1.形成机理不一样
2.化学组成不一样
大气颗粒物的源和汇
1、大气颗粒物的来源
大气颗粒物可分为天然源和人为源两类。 若按颗粒物形成机制，又可分为一次颗粒物和二次颗粒物。 一次颗粒物是由天然污染源和人为污染源释放到大气中直接造 成污染的颗粒物。 二次颗粒物是由大气中某些污染气体组分(如二氧化硫、氮氧 化物、碳氢化合物等)之间，或这些组分与大气中的正常组分(如氧 气)之间通过光化学氧化反应、催化氧化反应或其它化学反应转化 生成的颗粒物。
大气颗粒物的粒度有三个模：即艾根核模、积聚模和粗粒模 由蒸汽凝结或光化学反应使气体经成核作用而形成的颗粒，
粒度为0.005~0.05m，属于艾根核模型。 粒径在0.05~2m范围的颗粒物是由核模型颗粒凝聚或通过
蒸气凝结气而长大的，属于积聚模型。 以上这两种颗粒物合称为细粒(小于2m)。 粒径大于2m的颗粒物属粗粒，由机械粉碎、液滴蒸发等
大气颗粒物也称为大气气溶胶 (Aerosols)
作用： 1. 大气颗粒物是大气的一个组分； 2. 饱和水蒸气以大气颗粒物为核心而形成云、雾、雨、
雪等，它参与了大气降水过程； 3. 大气中的一些有毒物质绝大部分都存在于颗粒物中，
并可通过人的呼吸过程吸入体内而危害人体健康 4. 是大气中一些污染物的载体或反应床，因而对大气
环境科学概论
江苏大学材料学院
第五章 大气颗粒物
基本要求： 1. 掌握大气颗粒物的源和汇、颗粒物分布的基本特征； 2. 了解大气中放射性核素以及颗粒物对人体健康的影
响。
5.1 大气颗粒物概述
大气颗粒物（Atmospheric particulate matters)：大气中存在的各种固态和液态颗 粒状物质的总称
大气颗粒物的分类
烟尘(熏烟，Smoke)： 0.01~ 5 m；固体与液体；含碳物质，如煤炭燃烧时产生
的固体碳粒、水、焦油状物质及不完全燃烧的灰分所形成的混合 物，如果煤烟中失去了液态颗粒，即成为烟炭。
烟雾（Smog）： 0.001~ 2 m；固体；粒径在2m以下，现泛指各种妨碍视
程(能见度低于2km)的大气污染现象。光化学烟雾产生的颗粒物， 粒径常小于0.5m使大气呈淡蓝色。
中污染物的迁移转化过程有明显的影响。
清洁大气中，大气颗粒物很少，而且是无毒的， 在污染大气中，大气颗粒物也属污染物之列，并且 其中许多是有毒的。
大气颗粒物的分类
粉尘（微尘、Dust） 颗粒直径：1 ~ 100μm； 物态：固体； 生成机制、现象：机械粉碎的固体微粒，风吹扬尘，风沙。
烟(烟气，Fume) 颗粒直径：0.01 ~ 1μm； 物态：固体； 生成机制、现象：由升华、蒸馏、熔融及化学反应等产生的蒸气
大量的细颗粒物来自电厂(燃煤)、市政焚化、冶金过程、采矿 及地面交通运输等。其中最重要的是冶金过程，使大量的环境重要金 属进入大气，颗粒物直径小于2m的占46.6%。
大气颗粒物的化学组成
天然源 颗粒物的天然源一般大于人为源载带量。由于颗粒物是易消失的 粉尘和海浪溅沫，其中大颗粒占优势，沉降迅速，对环境影响不大， 除非在散发源附近如火山爆发将大量颗粒物散发达数公里之遥。
湿沉降 湿沉降是指降雨、下雪使颗粒物消除的过程。 湿沉降存在雨除(Rain out)和冲刷(Wash out)两种机制。
大气颗粒物的化学组成
一、无机颗粒物的来源
大于3 m (空气动力学相应的直径)的金属颗粒物，将不影响呼吸 或不参与大气间相互作用 。
重点研究小于2m的细颗粒物 飘尘的天然源来自风传粉尘，火山爆发烟气以及海浪引起的震霭， 其量可十倍于人为源。 人为源