雾霾形成原因及PM2.5检测方法
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PM2.51、雾霾(含PM2.5)国内外研究现状、水平2、研究方法:采样、分析测试(化学、电镜等)评价方法3、形成机理研究现状、研究方法4、光化学反应研究、实验方法PM2.5的化学物种采样与分析方法定义:PM2.5是指空气动力学直径小于或等于2.5μm 的大气颗粒物。
滤膜采样器的主要部件,包括粒径切割器、常用滤膜、滤膜支撑垫以及采样流量的测量与控制装置等。
气溶胶的物理化学性质(如总粒数浓度、云凝结核浓度、光学系数、密度和平衡态含水量等) 、特定粒径颗粒物的化学成分。
成分:PM2.5主要包括含碳组分、水溶性离子物种以及无机多元素,其中既有性质稳定的组分,也有半挥发性成分,包括硝酸铵、半挥发性有机物(SVOCs)和水蒸气(H2O)PM2.5中的许多无机物质(如水溶性组分2-4SO 、-3NO 、+4NH 和其它无机离子)以及部分有机物在大气中具有吸湿性。
虽然有一些研究尝试采用不同的技术与方法(如微波共振、热力学模拟等)对气溶胶中的含水量进行测量或计算,但目前尚无可靠的技术对大气颗粒物中的含水量进行直接(化学)测量,因此在采样中通常未对H2O 的含量变化加以考虑。
PM2.5中半挥发性无机组分(主要是硝酸铵) 在采样过程中的吸附与挥发问题得到成功解决,而在SVOCs 的采样误差问题上迄今尚未形成统一的认识,有关的采样技术仍在发展之中。
温度、压力和相对湿度等均对NH4NO3的热力学平衡有影响,其中温度的影响最大:当温度低于15℃时,NH4NO3主要以颗粒物的形式存在;当气温高于30℃时,NH4NO3主要以气态HNO3 和NH3的形式存在。
因此,采样过程中温度与压力的变化均可改变NH4NO3的分配平衡。
硝酸铵采样: 在采样器的切割器之后设置扩散溶蚀器(Diffusion denuder)吸收气流中的气态硝酸与NOx 以消除其与Teflon 滤膜上所捕集的颗粒物反应,同时在Teflon 滤膜之后设置一张尼龙滤膜以吸收从Teflon 膜的颗粒物中挥发的硝酸盐离子.有机碳( OC)的采样: 研究认为石英膜与所捕集的颗粒物对有机气体的吸附是主要的,如果不对收集在石英滤膜上的气相成分加以修正,则所测得的碳质颗粒物的含量存在正偏差. 通常在第一个石英膜后再串联一个后置石英膜或在另一个平行的端口设置一个Teflon 膜和一个后置石英膜来进行修正。
PM2.5知识简介及其检测技术化学系2012级摘要:PM2.5是环境污染的一项指标,随着近期在中国各地持续发生的严重的雾霾现象逐渐走进公众视眼,引起了人们的广泛关注。
本文主要是对PM2.5的相关知识做些科普性介绍并说明相关的检测原理,以增加普通人对PM2.5数据后的客观认识。
关键词:PM2.5 雾霾检测技术重量法微量振荡天平法Beta 射线法/β射线法一、什么是PM2.5?PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物。
它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。
虽然PM2.5只是大气成分中含量很少的组分,但它对空气质量和能见度等有重要的影响。
与较大的大气颗粒物相比,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。
2012年2月,国务院同意发布新修订的《环境空气质量标准》增加了PM2.5监测指标。
PM,英文全称为particulate matter(颗粒物)。
科学家用PM2.5表示每立方米空气中这种颗粒的含量,这个值越高,就代表空气污染越严重。
可吸入颗粒物又称为PM10,指直径大于2.5微米、等于或小于10微米,可以进入人的呼吸系统的颗粒物;总悬浮颗粒物也称为PM100,即直径小于或等于100微米的颗粒物二、PM2.5的来源PM2.5来源广泛、成因复杂,主要为人为排放,包括燃煤、烧秸秆、烧烤、机动车出行、餐饮油烟、建筑施工扬尘、喷涂喷漆装修等,都会为增加PM2.5做“贡献”,一些排放出的气体发生化学反应也会转化成PM2.5。
PM2.5还有自然来源,包括风扬尘土、火山灰、森林火灾等。
PM2.5相比PM10,二者来源基本相同,但PM2.5中二次颗粒物所占比例较大。
北京市环保局表示,发达国家发展过程中分阶段出现的煤烟污染、机动车尾气污染等问题,在北京近些年集中显现。
研究表明,北京PM2.5约60%来源于燃煤、机动车燃油、工业使用燃料等燃烧过程,23%来源于扬尘,17%来源于溶剂使用及其他。
pm2.5检测原理
PM2.5是指空气中直径小于或等于2.5微米的悬浮物颗粒,它
是空气污染中最关键的指标之一。
PM2.5的来源多种多样,包括工业废气、交通尾气、燃煤排放以及室内污染物等。
PM2.5检测的原理主要基于物理方法和化学方法。
物理方法主要采用激光散射原理。
该方法利用激光束照射到空气中的颗粒物上,被照射到的颗粒物会散射激光,散射的光信号经过光散射仪采集并分析,根据信号的强度和散射角度来确定颗粒物的大小和浓度。
这种方法的优点是实时性好,可以获取到连续的数据,并且对于不同直径的颗粒物都有较好的探测能力。
化学方法主要采用质谱或光学法。
质谱法通过对颗粒物进行溶解和离子化,然后通过质谱仪进行分析,可以得到不同的离子含量,从而计算得出PM2.5的浓度。
光学法主要是利用颗粒
物对特定波长的光的吸光度进行测量,通过光学仪器对吸光度进行分析,从而确定颗粒物的浓度。
除了物理和化学方法,还有一些其他方法用于PM2.5的检测,如重量法、比对法等。
这些方法主要是通过称重或与参考仪器进行比对,来确定PM2.5的浓度。
总的来说,不同的PM2.5检测方法有其各自的优缺点,综合
采用多种方法可以提高检测的准确性和可靠性,为保护环境和人们的健康提供更精确的数据支持。
雾霾特征污染物PM25监测和成分分析操作手册操作手册一、引言雾霾是指由颗粒物和气态污染物混合而形成的大气污染现象。
其中,PM2.5是指空气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,是雾霾污染的主要成分之一。
本操作手册旨在介绍雾霾特征污染物PM2.5的监测以及成分分析的具体操作流程和注意事项。
二、PM2.5监测操作流程1. 设备准备a. 检查监测设备是否正常工作,包括颗粒物采样器、穿透式检测器等;b. 确保监测设备与电源连接稳定;c. 校准监测设备,确保准确性和可靠性。
2. 定位监测点a. 选择监测点位,通常为城市中心、工业区等污染程度较高的地方;b. 确保监测点位周围环境稳定,避免影响数据准确性。
3. 采样a. 启动颗粒物采样器,使其开始采集空气样品;b. 采样时间一般为24小时,确保样品覆盖全天不同时间段。
4. 样品收集a. 关闭颗粒物采样器,取出采集好的滤纸样品;b. 将滤纸样品放入密封袋中,并标注好监测点位、日期等信息。
5. 实验室检测a. 将样品送至实验室进行PM2.5的质量测定;b. 遵循实验室所用方法和仪器的操作要求进行检测。
6. 数据分析与报告a. 根据实验室提供的数据,进行PM2.5浓度的计算;b. 生成监测报告,包括监测时间、地点、浓度等信息,并进行分析说明。
三、PM2.5成分分析操作流程1. 样品制备a. 将收集好的滤纸样品放置在干燥器中,去除水分;b. 将干燥后的样品粉碎,以获得可靠的测试样品。
2. 提取目标成分a. 样品提取通常采用溶剂提取法,选择适当的溶剂进行提取;b. 控制提取时间和温度,确保提取效果。
3. 仪器分析a. 将提取得到的样品注入仪器进行分析;b. 常用的分析方法包括质谱仪、红外光谱仪等,根据需要选择合适的分析方法。
4. 数据处理与解释a. 根据仪器提供的数据,分析目标成分的含量和分布规律;b. 结合其他数据和文献资料,对成分的来源和环境影响进行解释。
四、操作注意事项1. 操作人员应具备相关的实验室操作和安全知识,遵循实验室规范和操作流程;2. 监测设备应定期进行校准和维护,确保准确性和可靠性;3. 采样点应选择代表性的监测点,避免环境因素对监测结果的干扰;4. 操作过程中应注意个人防护,穿戴合适的防护装备,避免暴露于有害物质中。
PM2.5的检测及方法介绍摘要:本文阐述了PM2.5监测的国内外发展现状,指出存在的问题。
并基于PM2.5的监测和评价方法,对某些地区的PM2.5的监测和评价研究进行归纳总结。
为了更好的防治PM2.5造成的污染,及针对当前监测工作存在的问题,对做好PM2.5的监测工作提出一些有用积极的建议。
关键词:PM2.5;监测;质量浓度1 引言大气颗粒物质是大气中固体和液体颗粒物的总称。
粒径为0.01-100um的大气颗粒物,统称为总悬浮颗粒物(TSP)[1-2]。
而PM2.5和PM10分别指空气动力学直径小于或等于2.5um和10um的大气颗粒物。
PM10也称为可吸入颗粒物,PM2.5因其能够进入人体肺泡,故被定义为可入肺颗粒物。
近年来,PM2.5的物理化学行为、形成与污染机制以及人体健康效应等成为大气环境研究的热门主题。
PM2.5的主要来源为日常发电、工业生产、汽车尾气等过程中经过燃烧而排放的残留物,大多含有重金属等有毒物质。
虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分,但由于大部分有害元素和化合物都富集在细颗粒物上,而随着粒径的减小,细颗粒物在大气中的存留时间和呼吸系统对其的吸收率也随之增加,因此,相对于TSP、PM10,粒径较小的PM2.5对空气污染、大气能见度、人体健康以及大气能量平衡影响更大[3-4]。
目前,PM2.5已成为国内外城市大气的首要污染物,是大气气溶胶研究的热点和前沿。
2 PM2.5的危害上半年的那段时间困扰我国很多城市的雾霾天气给人们的生活、生产、交通运输等各个方面带来了严重的影响。
科学家们说,PM2.5是导致灰霾天气的罪魁祸首。
进入大气中的的灰霾,导致大气能见度降低,对地面交通安全和飞机的起飞、下降,都构成了巨大的威胁。
大气能见度的降低,主要是颗粒物对光的吸收和散射造成的。
粒径为0.1-1.0微米的固体或液体离子,对于能见度的影响最大。
大气中的硫酸盐粒子的粒径大多在0.2-0.9微米之间。
雾霾如何形成的雾霾天气是一种大气污染状态,是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述。
不过雾霾是怎么形成的呢?以下就是店铺做的整理,一起看看吧。
雾霾形成的原因:一、PM2.5、PM10、二氧化硫等主要污染物的排放(罪魁祸首)除了气象和地形条件,空气中悬浮颗粒物(包括PM2.5、PM10等)的增加是雾霾产生最关键的因素。
PM2.5的排放分为一次污染源和二次污染源。
一次污染源主要是由石化燃料(石油、煤炭等)、生物质燃料(秸秆、木材)的燃烧、扬尘等直接产生的PM2.5颗粒。
二次污染源主要是由化石、生物质燃料燃烧产生的挥发性有机物(VOCs)、氮氧化合物、二氧化硫、碳氢有机物、硝酸盐等通过化学反应与大气中的微粒结合而产生的PM2.5颗粒。
1、采暖期燃煤取暖冬季,北方地区气温偏低,多采用煤炭取暖,燃煤量显著升高,排放的煤烟粉尘及氮氧化物、硫氧化物等在逆温层天气下蓄积不散,并通过大气反应形成大量颗粒物。
这也是冬季PM2.5浓度居高不下的重要原因之一。
2、机动车尾气排放增加机动车燃料燃烧不充分,尾气排放增加,从而导致PM2.5及其前体物(二氧化硫、氮氧化物、VOCs等)的排放量增加。
3、工业污染比如冶金、窑炉与锅炉、机电制造业,还有大量汽修喷漆、建材生产窑炉燃烧排放的废气。
4、扬尘建筑工地和道路交通产生的扬尘也是部分城市PM2.5、PM10颗粒物的主要来源。
5、秸秆燃烧华北、东北春秋季节,西南、长江中下游地区夏秋季节,正是农作物收获时期,此时焚烧秸秆就成为污染各地空气质量的最大威胁。
秸秆焚烧时,大气中二氧化硫、二氧化氮和PM2.5指数将达到高峰值。
这些有害颗粒物极易下沉,加上当地地面湿度大,水汽充分,下沉到地面形成了雾霾。
此外,餐饮油烟、沙尘暴、畜禽养殖、建筑涂装及海盐粒子等其它排放对PM2.5也有一定贡献。
二、逆温、静风等天气条件的影响(推波助澜)在污染源相对稳定的情况下,气象条件对雾霾的形成可谓起到了推波助澜的“作用”。
雾霾形成原因及检测方法雾霾是指空气中悬浮的颗粒物和污染物形成的一种现象。
近年来,雾霾问题日益严重,给人们的身体健康和生活环境造成了巨大的危害。
本文将对雾霾形成的原因和检测方法进行较为详细的介绍。
一、雾霾形成原因1. 大气颗粒物排放工业生产、交通运输、农业燃烧等活动会释放大量的颗粒物,这些颗粒物会漂浮在空气中并逐渐凝结成为雾霾。
这些排放源主要包括工厂的燃煤排放、机动车尾气、农村的秸秆焚烧等。
2. 污染物氧化反应空气中的氮氧化物和挥发性有机物在光照条件下会发生反应产生臭氧等氧化物,这些氧化物与颗粒物结合形成雾霾。
3. 气象条件雾霾的形成还与气象条件有关。
干燥的空气、低风速、静稳天气等都会使雾霾的形成更加严重。
这些条件会导致颗粒物在空气中聚集和滞留的现象,使得雾霾更加持久。
二、雾霾检测方法1. PM2.5监测PM2.5是指直径小于或等于2.5微米的颗粒物,它是雾霾的主要成分之一。
目前,PM2.5监测已成为评价空气质量的重要指标。
PM2.5监测仪器可以通过激光散射原理来检测空气中的细颗粒物的浓度,并即时反馈结果。
2. 民众参与式监测民众参与式监测是指通过公众提供的观测数据来监测雾霾情况。
通过大规模地搜集公众提供的雾霾观测数据,可以更好地掌握雾霾的分布和演变趋势。
这种监测方式能够增加公众的参与感,同时也提升了监测的覆盖范围。
3. 遥感技术遥感技术是通过卫星或无人机等远距离手段来监测并获取雾霾的信息。
这种技术可以实时地获取大范围的雾霾分布情况,并且具有高精度和高时效性。
利用遥感技术可以更好地掌握雾霾的形成和演变规律,为应对雾霾问题提供科学依据。
4. 空气质量指数(AQI)空气质量指数是一种用来评估空气污染程度的综合指标。
该指数可以综合考虑多项污染物的浓度,通过对PM2.5、PM10、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和一氧化碳等多种污染物的浓度进行测量和计算,从而得出空气质量指数。
AQI是一种直观的评估方式,广泛用于雾霾监测和通报。
雾霾的详细介绍雾霾,是近年来备受关注的环境问题之一,它给人们的生活和健康带来了严重威胁。
本文将详细介绍雾霾的形成原因、影响以及应对措施,以期帮助读者更好地了解和应对这一问题。
一、雾霾的形成原因雾霾是指空气中颗粒物(PM2.5和PM10)浓度升高,导致能见度下降的天气现象。
其主要形成原因包括:1. 工业排放:工业生产中的废气排放,包括颗粒物和有害气体,是雾霾的主要来源之一。
2. 交通排放:机动车辆尾气排放中的有害物质也会加剧雾霾的形成,尤其在城市交通拥堵时更为明显。
3. 农业活动:农药和化肥的使用,以及畜牧业排放的氨气,都可能导致雾霾的恶化。
4. 天气条件:气象条件如高压天气、风速不足、逆温层的存在等都会影响雾霾的扩散和消散。
二、雾霾的影响雾霾对人类健康和环境产生广泛而深远的影响,包括:1. 健康影响:雾霾中的微小颗粒物可以深入呼吸道,引发呼吸系统疾病,如哮喘、慢性阻塞性肺病和心血管疾病。
2. 经济影响:雾霾不仅增加医疗支出,还对旅游业、农业和城市建设等领域产生不利影响,导致经济损失。
3. 生态影响:雾霾对植被、水域和野生动植物造成危害,破坏生态平衡。
4. 社会影响:雾霾天气下,人们的出行受限,生活质量下降,心理压力增加。
三、应对雾霾的措施为了减轻雾霾带来的负面影响,各国政府和社会组织采取了一系列措施,包括:1. 确立空气质量标准:设定PM2.5和PM10的浓度标准,以监测和预警雾霾天气。
2. 降低工业和交通排放:加强工业废气处理和汽车尾气净化技术,推广清洁能源和交通工具。
3. 推广绿色农业:鼓励有机农业和环保农业实践,减少农业对雾霾的贡献。
4. 提高公众意识:通过教育和媒体宣传,增强公众对雾霾问题的认识,促使个人采取减少污染的行动。
5. 国际合作:雾霾问题跨越国界,国际合作是解决问题的关键,包括共同减排和技术交流。
结语雾霾是一个复杂的环境问题,它不仅危害人类健康,还对经济和生态产生负面影响。
因此,采取综合措施减少雾霾的形成至关重要。
关于PM2.5来源和测量方法的报告国家环保部于2011年12月5日24时结束了对公众的征求意见,正式将PM2.5作为一般评价标准纳入环境空气质量标准,并建议根据不同地区的实际情况分步实施,部分污染重有条件的地区应在2016年1月1日前提前实施。
2011年年末,PM2.5这一名词迅速进入公众视野,PM2.5 成为热点关键词,受到各级环保部门的高度关注。
据统计PM2.5的含量占到霾总量的2/3,而在非浮尘霾天时,比例高达80%-90%,是造成灰霾天气的罪魁祸。
1PM2.5介绍1.1PM2.5定义PM2.5 (Particulate matter)是对空气中直径小于或等于2.5 μm 的固体颗粒或液滴的总称,又叫细颗粒物或入肺颗粒物。
它的成分很复杂,主要是有机碳化合物硫酸盐、硝酸盐、铵盐,其它常见的成分包括各种金属元素,既有钠镁钙铝铁等地壳中含量丰富的元素,也有铅锌砷镉铜等主要源自人类污染的重金属元素。
这些颗粒粒径小,质量轻,悬浮于空气的时间长,传播距离远,并富含大量有毒有害物质,造成严重的空气污染,从而影响人类的身体健康。
1.2 PM2.5的来源PM2.5的来源主要有自然来源和人为来源两种,虽然自然过程也会产生,如风扬尘土、火山灰森林火灾、漂浮的海盐、花粉真菌孢子、细菌等,但其主要来源还是人类在生产生活过程中的排放物,并且其危害相对较大。
人类既可以直接排放,也可以通过排放某些气体污染物,然后在空气中转变为PM2.5。
直接排放主要来自燃烧过程,比如化石燃料、生物质、垃圾焚烧等。
在空气中转化成的气体污染物主要来自各种机动车的尾气排放,其成分包含有二氧化硫、氮氧化合物、氨气挥发性有机物等。
除此之外,其它的人为来源还包括:道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、厨房烟气室内装修等。
2 PM2.5的测量方法空气中漂浮着的颗粒物大小不同,PM2.5是其中较细小的那部分。
测定PM2.5的浓度一般分为两步:(1)把PM2.5与较大的颗粒物分离,几乎所有的测定方法都需要这一步;(2)测定分离出来的PM2.5的重量。
雾霾及PM2.5的形成、危害及控防作者:学号:进入2013年12月以来,“雾霾”这个词几乎是火速闯入我们的关注范围。
25省遭雾霾袭击,南京紧急停课,全国百余城市遭重度霾污染,口罩成了出门必需品,呆在室内则门窗须紧闭。
如此严重的空气污染情况,让我们突然警醒,原来雾霾并不是北京、上海一线城市的“专利”。
很多人惊呼,这不就是我们小时候见的雾么?怎么突然就成有毒的了呢?其实,雾和霾表面上看起来很相似,实际上是不同的。
雾和霾的区别主要在于水分含量的大小: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,但主要成分是霾。
据国家气候中心气候评估室高级工程师赵珊珊介绍,秋冬季为雾霾多发季节。
国家气候中心分析表明,特定的气象条件是导致近期雾霾天气多发的重要原因。
自2013年9月以来,影响我国中东部地区的冷空气活动偏少,且强度偏弱,地面风速小,有利于水汽在大气低层积聚,对雾霾的形成较为有利;另外,青藏高原南侧暖湿空气活动偏强,使得来自印度洋的西南暖湿气流输送极其活跃,这股暖湿气流沿西南路径将丰沛的水汽输送到我国中东部地区,并且能到达北京附近,使这些地区湿度明显增加,同时也有利于形成低层逆温,非常有利于雾霾天气形成。
然而,需要我们注意的是,虽然气象条件对雾霾天气的形成起到重要作用,但是追根溯源,过量的大气颗粒物才是雾霾的根源,即除了气象条件,工业生产、机动车尾气排放、冬季取暖烧煤等导致的大气中颗粒物(包括粗颗粒物PM10和细颗粒物PM2.5)浓度增加,是雾霾产生的重要因素。
而对于雾霾形成起主要作用的大气颗粒物则是PM2.5。
可以说,PM2.5是雾霾形成的罪魁祸首。
那么,什么是PM2.5呢?PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物。
它的英文名字叫Particulate Matter2.5,简称为PM2.5。
它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。
雾霾形成原因及检测方法一、雾霾形成原因雾霾作为近年来全球范围内的严重环境问题,给人们的生活和健康带来了严重的威胁。
那么,雾霾是如何形成的呢?主要原因包括以下几个方面:1. 工业排放:工业生产过程中释放的大量废气,包括二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等,对大气质量造成了很大的污染。
2. 机动车尾气排放:城市交通密集,机动车尾气排放成为雾霾的重要来源。
车辆燃烧时释放的废气中含有大量的颗粒物、硫化物和氮氧化物等有害物质。
3. 燃煤污染:以燃煤为主要能源的地区,燃烧过程中排放的二氧化硫、氮氧化物以及煤灰颗粒等,直接导致大气质量恶化。
4. 化学反应:大气中的氮氧化物和揮发性有机物在特定条件下发生化学反应,形成臭氧。
而臭氧不仅是一种重要的空气污染物,还是雾霾天气背后的主要成分之一。
二、雾霾检测方法为了及早发现和解决雾霾问题,科学家们开发出了一系列的雾霾检测方法。
下面列举几种常见的方法:1. 空气质量指数(AQI):这是一种常用的检测方法,通过监测大气中的颗粒物(PM2.5和PM10)、二氧化硫、臭氧、一氧化碳和氮氧化物等污染物的浓度,综合计算得到一个代表大气质量的指数。
2. 雾霾监测站:雾霾监测站是专门用于监测大气污染的设施。
它们通常配备有一系列的空气质量监测仪器,能够实时检测大气中各种污染物的浓度,并根据监测结果及时发布雾霾预警。
3. 遥感技术:遥感技术通过卫星或飞机上的仪器,可以对大气中的颗粒物浓度、臭氧水平等进行监测。
这种方法可以快速获得大范围的数据,有助于及时掌握雾霾的变化趋势。
4. 气象条件分析:雾霾的形成与气象条件密切相关,通过分析气象因素如风速、温度、湿度等,可以预测雾霾的发生和演变过程。
这种方法在制定应对雾霾的措施时具有重要参考价值。
综上所述,雾霾的形成主要与工业排放、机动车尾气排放、燃煤污染以及化学反应等因素有关。
为了及早发现和解决雾霾问题,我们可以借助空气质量指数、雾霾监测站、遥感技术以及气象条件分析等方法进行检测。
一种雾霾二次颗粒物的直接测定方法
一、概述
1.PM
2.5的测定方法:PM2.5即细微颗粒物,是指直径小于或等于2.5
微米粒子,主要包括悬浮在空气中的气态污染物或粒状污染物,是影
响大气环境质量的最主要污染物之一。
目前,对PM2.5的测定方法有
很多,其中最为常用的是捕集法。
2.捕集法的原理:捕集法是利用捕集剂将空气中的微粒沉积到设备内,沉积时间为24小时,经过专家实验发现,若采用装有历经验证的活性
炭滤纸的捕集器,可以精确的捕集空气中的PM2.5,通过仪器分析捕
集到的PM2.5,进而测定PM2.5的数量。
二、实验方法
1.装备准备:实验中需要准备装有验证过的活性炭滤纸捕集器,仪器分析装置,实验室标准纯空气,水洗滴定瓶集样瓶等。
2.测量步骤:(1)找好要测量空气取样点,防尘、待集,然后用配有
夹钳和接口管的除尘器将捕集器放置在选定的空气取样点上,固定;(2)将捕集器中的活性炭滤纸接在电源上使其充电;(3)在规定的
时间内,用室内标准纯空气充盈集样瓶,然后把集样瓶放在捕集器上,空气取样开始;(4)完成24小时的空气取样后,把捕集器拆下,拆
开活性炭滤纸,取CM24滤纸50.0mg,用水洗涤滤纸,然后用称量管定
量采集,加入滴定瓶,滴定剂溶解,恒温滴定,冷却滴定。
三、实验结果
通过上述步骤,完成雾霾中PM2.5的测定,实验数据显示,PM2.5的浓度为xxmg/m3。
四、结论
本文介绍的是对雾霾中PM2.5的直接测定方法。
该方法易于操作,可以准确测定出雾霾中PM2.5的浓度,为把握当地空气质量提供了有效数据。
PM2.5及雾霾天气的产生与防治03A石XX摘要:本文阐述有关PM2.5的概念,产生,来源及危害,并简述雾霾天气与PM2.5的关系,最后从社会和个人家庭的角度提出一些PM2.5的防治方案。
如果是初次接触,“PM2.5”这一串字符也许会让你看得云里雾里,不知所云。
其实它有一个容易理解的中文名——细颗粒物,是对空气中直径小于或等于2.5微米的固体颗粒或液滴的总称。
这些颗粒如此细小,肉眼是看不到的,它们可以在空气中漂浮数天。
人类纤细的头发直径大约是70微米,这就比最大的PM2.5还大了近三十倍。
PM是英文particulate matter(颗粒物)的首字母缩写。
准确的PM2.5定义要在“直径”之前加一个修饰语“空气动力学”,这可不是故作高深。
空气中的颗粒物并非是规则的球形,那怎么定义又怎么测量其直径呢?在实际操作中,如果颗粒物在通过检测仪器时所表现出的空气动力学特征与直径小于或等于2.5微米且密度为1克/立方厘米的球形颗粒一致,那就称其为PM2.5。
这样的定义也就决定了在测定PM2.5时,需要利用空气动力学原理把PM2.5与更大的颗粒物分开,而不是用孔径为2.5微米的滤膜来分离。
知道了PM2.5的定义,就很容易得出PM10的定义了——将定义中的2.5换成10即可,PM10也被称为可吸入颗粒物。
在PM10中,直径在2.5至10微米之间的颗粒物被称为粗颗粒物,与细颗粒物相对。
虽然自然过程也会产生PM2.5,但其主要来源还是人为排放。
人类既直接排放PM2.5,也排放某些气体污染物,在空气中转变成PM2.5。
直接排放主要来自燃烧过程,比如化石燃料(煤、汽油、柴油)的燃烧、生物质(秸秆、木柴)的燃烧、垃圾焚烧。
在空气中转化成PM2.5的气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物。
其它的人为来源包括:道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、厨房烟气。
自然来源则包括:风扬尘土、火山灰、森林火灾、漂浮的海盐、花粉、真菌孢子、细菌。
一、PM2.5浓度激增与雾霾爆发2013年冬天,雾霾天气突然大规模爆发并持续蔓延。
其实自2013年1月起,全国范围内就陆陆续续发生了四次较严重的雾霾,共覆盖三十个省(区、市),伴随着雾霾发生的是雾霾城市的PM 2.5数值的激增,其中中东部地区不少省份出现了发生时间最长、强度最高、影响最严重的雾霾天气。
这些地区的多数空气检测站点检测到的PM 2.5浓度超标日数超过了25天,甚至部分地区的PM 2.5达到今年峰值。
根据山东气象学会发布的上世纪六十年代至2013年的雾霾发生天数课题报告,2004年以前,雾霾天数总体呈现线性式增长,自2004年开始雾霾发生天数增长加快并逐渐开始呈指数式增长,到2012年,雾霾的发生天数已经是2005年发生天数的两倍多。
这段时间内雾霾发生天数的增速虽然加快,但并没有呈爆发之势,其中2011年至2012年还发生了一定的下降。
但到了2013年开始,1月份持续的静稳或逆温天气,最终导致了雾霾天气的突然爆发,雾霾发生天数是2012年同期的1.5倍,从数理上来说,这构成了突然增长,也就是说2013年的雾霾天气出现是突发事件。
人群聚集地的社会活动和经济生产会产生大量可吸入细颗粒物(PM2.5),只要排放数量超过大气循环能力,这些细颗粒物将持续积聚,而PM2.5又是雾霾的主要组成分和诱使雾霾发生的重要原因,在静稳天气的条件下,PM2.5数值的极具上升意味着会最早形成了大范围的严重雾霾。
2013年雾霾天气突然爆发伴随的正是PM2.5数值的激增,因此我们只要能够找到使PM2.5激增的原因,就能够确认2013年来雾霾天气爆发的来源。
二、探究PM2.5来源及雾霾成因想找到诱使PM2.5数值激增的主要原因,关键在于锁定主要能源,这样也能间接找到雾霾的成因。
根据过去的研究,学界及业界达成共识:PM2.5来自烟气排放,烟气排放催生雾霾。
国家电网数据表明,中国发电量超过80%来自于火力发电,毫无疑问,火力发电是我国目前的主要发电方式及能源出处。
PM2.5成因及演变中央气象台首席预报员马学款表示,近期中东部地区出现的雾在气象学上称为辐射雾,其形成的原因主要有三点:一是这些地区近地面空气相对湿度比较大;二是没有明显冷空气活动,风力较小,大气层比较稳定;三是天空晴朗少云,有利于夜间的辐射降温,使得近地面原本湿度比较高的空气饱和凝结形成雾。
认为产生的,由煤炭、石油及其他矿物燃烧产生的工业废气;机动车产生的尾气;散播到空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子,经过一系列光化学反应形成的二次污染物。
PM2.5的形成方式有三种:1、直接以固态形式排出的一次粒子;2、在高温状态下以气体形式排出、在烟羽的稀释和冷却过程中凝结成固态的一次可凝结粒子(尾气排放);3、由气态前体污染物通过大气化学反应而生成的二次粒子。
PM2.5 中的一次粒子主要产生于化石燃料(主要是石油和煤炭)和生物质燃料的燃烧,但在一些地区某些工业过程也能产生大量的一次PM2.5一次粒子的源包括从铺装路面和未铺装路面扬起的无组织排放以及矿物质的加工和精炼过程等,其它的一些源如来自建筑、农田耕作、风蚀等的地表尘对环境PM2.5的贡献则相对较小。
可凝结粒子主要由可在环境温度凝结而形成颗粒物的半挥发性有机物组成。
二次PM2.5由多相(气-粒)化学反应而形成,普通的气态污染物通过该反应可转化为极细小的粒子。
在大多数地区,硫和氮为所观察到的二次PM2.5的主要组分,而二次有机气溶胶在一些地区也可能是重要的组成部分。
二次颗粒物的形成机制大气中二次颗粒物是通过物理过程和化学过程形成的。
气体经过化学反应,向粒子转化的过程从动力学的角度可分为四个阶段:1、均向成核和非均向成核,形成细粒子分散在空气中;2、在细粒子的表面经过多相气体反应,使得粒子长大;3、由布朗凝聚和熵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(雨降或冲刷)清除。
大气PM2.5的各化学组分的污染特征研究是二十世纪六十年代以来大气环境领域进行的最多的研究之一。
雾霾的检测方法雾霾是指大气中悬浮颗粒物质、灰尘和污染物受湿度、风力等因素的影响,形成聚集并堆积在大气中的气溶胶状物质,导致空气污染现象。
雾霾对人类健康和环境带来了严重的影响,因此准确检测雾霾程度和组成成分的方法具有重要意义。
下面将介绍几种常用的雾霾检测方法。
一、大气悬浮颗粒物的PM2.5和PM10检测PM2.5和PM10是常用来描述大气颗粒物大小的指标,其中PM2.5指直径小于2.5微米的颗粒物,PM10指直径小于10微米的颗粒物。
这两个指标可以用来衡量雾霾对空气质量的影响程度。
目前,世界上常用的大气颗粒物检测仪器主要有激光散射式颗粒物测定仪、β(β射线散射)式颗粒物测定仪和电子显微镜等。
这些仪器可以准确地测定空气中不同直径范围内的颗粒物浓度和组成。
二、气体成分的检测雾霾中的气体成分主要包括二氧化硫、二氧化氮、臭氧等。
这些气体成分不仅对人体健康有害,而且对大气环境造成严重污染。
常用的气体成分检测方法包括光吸收法、化学分析法和质谱分析法等。
光吸收法通过测量气体吸收光的强度来确定其浓度,化学分析法利用化学反应将待测气体转化为易分析的物质,质谱分析法则利用气体分子的质量和电荷比差异来判断成分。
三、能见度的检测能见度是衡量雾霾程度的重要指标,能见度越低代表雾霾越严重。
目前,常用的能见度检测方法有人工观测法、传感器监测法和光电测量法等。
人工观测法是通过肉眼观测离目标物体可见范围内的距离来确定能见度,传感器监测法则是通过安装在地面上的传感器来实时监测能见度的变化,光电测量法是利用光的传播特性以及光的散射、反射等现象来测量能见度。
四、遥感技术的应用遥感技术是指利用航空摄影、卫星图像等手段对地球表面进行长距离、非接触式的观测和测量。
在雾霾监测中,遥感技术可以通过卫星图像判断雾霾的范围和分布情况。
利用多光谱遥感影像图可以对大气中颗粒物的浓度进行反演,从而揭示雾霾的强度和空间分布。
此外,利用热红外卫星图像也可以监测出雾霾发生前后的地表温度变化,为防范雾霾提供预警。
雾霾雾霾,顾名思义是雾和霾。
但是雾是雾,霾是霾,雾和霾的区别很大。
二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物这三项是雾霾主要组成,前两者为气态污染物,最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。
它们与雾气结合在一起,让天空瞬间变得灰蒙蒙的。
颗粒物的英文缩写为PM,北京监测的是PM10,也就是直径小于10微米的污染物颗粒。
城市有毒颗粒物来源:首先是汽车尾气。
使用柴油的大型车是排放PM10的“重犯”,包括大公交、各单位的班车,以及大型运输卡车等。
第二:北方到了冬季烧煤供暖所产生的废气。
第三:工业生产排放的废气。
比如冶金、窑炉与锅炉、机电制造业,还有大量汽修喷漆、建材生产窑炉燃烧排放的废气。
第四:建筑工地和道路交通产生的扬尘。
雾——雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统。
霾——霾(mái),也称灰霾(烟霞)空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子也能使大气混浊。
近些年来,随着空气质量逐渐恶化,雾霾天气现象出现频率越来越高,它们在人们毫无防范的时候侵入人体呼吸道和肺叶中,从而引起呼吸系统疾病、心血管系统疾病、血液系统、生殖系统等疾病,诸如咽喉炎、肺气肿、哮喘、鼻炎、支气管炎等炎症,长期处于这种环境还会诱发肺癌、心肌缺血及损伤。
(一)自然环境的原因。
一方面,2012年入冬以来,影响我国的冷空气活动较常年偏弱,风速小,风力弱,大气层比较稳定,大部地区稳定类天气出现频率明显偏多,尤其是华北地区高达64.5%,出现为近10年最高,频繁出现的稳定天气造成污染物在近地面层积聚,从而导致雾霾天气多发;另一方面,因我国冬季气溶胶背景浓度高,地区近地面空气相对湿度比较大,在冷空气较弱和水汽条件较好的大尺度大气环流形势下,近地面低空为静风或微风,受大范围静稳天气的原因,沙尘的叠加,偏南气流,湿度大,水汽使干细的粒子迅速膨胀,也催生了雾霾形成。
(二)环境污染的原因。
PM2.5是形成雾霾天气的主要原凶,使用柴油的大型车是排放PM2.5的“重犯”,包括大公交、各单位的班车,以及大型运输卡车等。
使用汽油的小型车虽然排放的是气态污染物,比如氮氧化物等,但碰上雾天,也很容易转化为颗粒污染物,加重雾霾,进一步催化雾霾天气的形成,加剧雾霾发展。
雾霾形成的另一个原凶,是冬季燃煤产生的二氧化硫及有机物、工业生产排放的废气、大量汽修喷漆、建材生产窑炉燃烧排放的废气、建筑工地和道路交通产生的扬尘,这些悬浮污染物在静稳空气中产生化学反应,转变成大的粒子,也促进了雾霾天气的形成。
(三)地理环境的原因。
现在城市里大楼越建越高,阻挡和摩擦作用使风流经城区时明显减弱,促使静风现象增多,导致在垂直方向上出现高空的气温比低空气温更高的逆温现象,逆温层好比一个锅盖覆盖在城市上空,使得大气层低空的空气垂直运动受到限制,空气在水平和垂直方向流动性均非常小,大气扩散条件非常差,受近地面静稳天气控制,扬尘基源和运动差过程中形成空气中的悬浮微粒,难以向高空飘散而被阻滞在低空和近地面,受其控制,城市无论规模大小,其局地交通、生活、生产所需的能源消耗的污染物排放均在低空不断积累,最终集聚在一定空间范围内,与水分子结核集聚成霾。
与此同时,由于雾霾天气的湿度较高,水汽较大,雾滴提供了吸附和反应场所加速反应性气态污染物向液态颗粒物成分的转化,同时颗粒物也容易作为凝结核加速雾霾的生成,两者相互作用,迅速形成污染。
(四)追求经济发展的原因。
在发展就是硬道理的思想指导下,我国以经济建设为中心,长期把国内生产总值(GDP)作为衡量一切的标准。
追求GDP本身没有错,错在盲目上。
西方国家用了几百年才能完成的事,我们非要几十年就完成,殊不知我们同时也是在用几十年的时间制造了几百年的污染。
另外对于引进外资各国都有规定,而像我国这样来者不拒,多多益善的没有第二家,其结果是中国变成了世界工厂,给全世界的知名企业打工,然后把利润送给人家,把污染留给自己,既浪费了宝贵的资源又污染了生存的环境。
同时,为扩大内需,没有考虑我国人口众多的国情,道路承载的能力,大力发展汽车产业,鼓励国人购置,忽略这么多汽车尾气对大气污染的后果,据专家介绍汽车尾气排放已占到PM2.5的20%—25%。
国人为图方便,企业为了赚钱,国家为了GDP,当然污染的后果不仅催生了雾霾的产生,还导致了环境的恶化。
PM2.5的检测方法空气中漂浮着各种大小的颗粒物,PM2.5是其中较细小的那部分。
要想测定PM2.5的浓度,需要分两步走:第一步:把PM2.5与较大的颗粒物分离;第二步:测定分离出来的PM2.5的重量。
目前,各国环保部门广泛采用的PM2.5测定方法有三种:重量法、β射线吸收法和微量振荡天平法。
这三种方法的第一步是一样的,区别在于第二步。
1.重量法将PM2.5直接截留到滤膜上,然后用天平称重,这就是重量法。
值得一提的是,滤膜并不能把所有的PM2.5都收集到,一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜。
只要滤膜对于0.3微米以上的颗粒有大于99%的截留效率,就算是合格的。
损失部分极细小的颗粒物对结果影响并不大,因为那部分颗粒对PM2.5的重量贡献很小。
式中:C——PM2.5的质量浓度,mg/m3 ;W2——采样后滤膜质量,mg;W1——采样前滤膜质量,mg;F——换算成标准状况下的采样流量,L/min;t——采样时间,min。
重量法是最直接、最可靠的方法,是验证其它方法是否准确的标杆。
然而重量法需人工称重,程序繁琐费时。
如果要实现自动监测,就需要用到另外两种方法。
2.β射线吸收法将PM2.5收集到滤纸上,然后照射一束beta射线,射线穿过滤纸和颗粒物时由于被散射而衰减,衰减的程度和PM2.5的重量成正比。
根据射线的衰减就可以计算出PM2.5的重量。
β射线吸收原理:原子核在发生β衰变时,放出β粒子。
β粒子实际上是一种快速带电粒子,它的穿透能力较强,当它穿过一定厚度的吸收物质时,其强度随吸收层厚度增加而逐渐减弱的现象叫做β吸收。
当吸收物质的厚度比β粒子的射程小很多时,β射线在物质中的吸收,近似为:式中:I0——滤纸没有吸附吸收物质时的β粒子记数值;I——是β射线穿过吸收物质厚度为tm的滤纸的β粒子记数值;μm——称为质量吸收系数或质量衰减系数,单位为cm2/mg,对于同一吸收物质,μm与放射能量有关;tm——称为质量厚度,单位为mg/cm2。
β射线源采用放射源14 C,放射能量在100μCi以下,半衰期为5730年,安全可靠。
β射线吸收原理测量PM2.5普遍采用国际上流行的β射线吸收原理自动监测仪,仪器利用抽气泵对大气进行恒流采样,经PM2.5切割器切割后,大气中的PM2.5颗粒物吸附在β源和盖革计数管之间的滤纸表面,采样前后盖革计数管计数值的变化反映了滤纸上吸附灰尘的质量变化,由此可以得到采样空气中PM2.5的浓度。
首先,盖革计数管电路记录下β射线通过空白滤纸时的强度I1,由式(2)得:第二步:恒流抽气系统通过PM2.5切割器抽入一定体积的样气,PM2.5颗粒被阻留在仪器滤纸表面上;第三步:探测器记录下此时β射线的强度,设为I2,由式(2)得:式中:Δm——PM2.5的质量厚度,单位为mg/cm2。
假设I0在整个测量过程中保持不变。
综合(3)和(4),得:第四步:根据滤纸被探测面积、采样流量和采样时间,计算出PM2.5的质量浓度。
得:式中:C——PM2.5的质量浓度,mg/m3 ;S——探测面积,cm2;F——换算成标准状况下的采样流量,L/min;t——采样时间,min。
3.微量振荡天平法一头粗一头细的空心玻璃管,粗头固定,细头装有滤芯。
空气从粗头进,细头出,PM2.5就被截留在滤芯上。
在电场的作用下,细头以一定频率振荡,该频率和细头重量的平方根成反比。
于是,根据振荡频率的变化,就可以算出收集到的PM2.5的重量4.优缺点4.1 重量法重量法大流量采样器测量PM10的缺点是要求人工工作量大,滤膜采样前后需实验室烘干称重,人工换纸和取样,手工计算PM10的浓度,自动化程度低,不适合进行远距离监测,且取日均值时需连续采样12小时以上,不能反映PM10浓度的短时间变化情况,不能对沙尘暴等恶劣天气的变化进行实时反映。
其优点是成本较低。
4.2 β射线吸收原理β射线吸收原理自动监测仪测量PM10的优点是要求样品量很少,根据实际需要,采样时间1~99min可调,可每小时自动得出一个监测数据,实时反映空气中PM10浓度的变化情况,并可进行数据传输,有利于远程监测和自动控制,并极大的减少了人工工作量。
其缺点是相对成本较高。
5.适用范围5.1 重量法重量法大流量采样器适用于近郊或经济条件相对落后的小城市,也可用于PM10污染变化较小的城市,在国内外环境质量评估中应用比较广泛。
5.2 β射线吸收原理β射线吸收原理自动监测仪适用范围较广,在24小时空气质量连续自动监测中应用广泛。
在污染较重或地理位置重要的地方,β射线吸收原理自动监测仪可有效的反映出空气中PM10污染浓度的变化情况,为环保部门进行空气质量评估和政府决策提供准确、可靠的数据依据。
6.结论β射线吸收原理PM2.5自动监测仪完全可以替代传统的重量法大流量采样器进行空气中PM2.5浓度的连续自动监测,并能实时、准确反映空气中PM2.5浓度的变化情况,在PM2.5污染浓度变化较大或地理位置重要的地区作用突出,重量法大流量采样器可作为β射线吸收原理PM2.5自动监测仪24小时连续自动监测的必要补充。