气溶胶知识讲解
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气溶胶的概念
气溶胶呀,这可真是个神奇的东西呢!你知道吗,它就像是空气中的小魔术师,无处不在却又常常被我们忽略。
气溶胶其实就是悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。
哎呀,这么说可能有点太专业啦,简单来讲呢,就是空气中那些小小的颗粒。
这些颗粒小到我们的肉眼根本看不见,但它们却实实在在地存在着。
你想想看,我们每天呼吸的空气中,就有无数这样的气溶胶呢!它们可能是灰尘,可能是花粉,可能是汽车尾气中的微小颗粒,甚至可能是我们说话、打喷嚏时喷出的飞沫。
这就好像是空气中有无数个小小的“精灵”在飞舞。
气溶胶的作用可不小呢!比如在大自然中,它们可以帮助水汽凝结形成云、雾,让我们看到美丽的天空景色。
但有时候,它们也会带来一些麻烦。
比如说在一些污染严重的地方,气溶胶可能会包含一些有害物质,对我们的健康造成威胁。
就好像我们走在路上,有时候会觉得空气不太清新,这可能就是气溶胶在作祟呀!那我们能拿气溶胶怎么办呢?其实我们可以从自己做起呀,爱护环境,减少污染,这样就能减少有害气溶胶的产生啦。
而且,科学家们还在不断研究气溶胶呢!他们想搞清楚气溶胶是如何影响气候变化的,这可不是一件简单的事情哦,就像在黑暗中摸索一样,但他们一直在努力呢。
难道我们不应该对这些小小的气溶胶多一些关注和了解吗?它们虽然微小,但却对我们的生活有着如此重要的影响。
我们不能再忽视它们啦,要像对待朋友一样去认识它们,和它们和谐相处。
总之,气溶胶是个既有趣又重要的存在呀!。
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。
气溶胶预防与控制1. 气溶胶的定义和特点气溶胶是指在气体中悬浮的弱小颗粒物质,其大小通常在0.001至100微米之间。
气溶胶可以由自然来源(如火山喷发、沙尘暴)或者人为活动(如工业排放、交通尾气)产生。
气溶胶的特点是具有悬浮性、可扩散性和可沉降性。
2. 气溶胶传播途径气溶胶可以通过空气传播,其传播途径主要包括直接接触、飞沫传播和空气传播。
直接接触是指人与气溶胶源之间的物理接触,如触摸、握手等。
飞沫传播是指气溶胶通过咳嗽、打喷嚏等方式进入空气中,并被他人吸入。
空气传播是指气溶胶通过空气悬浮传播,可在空气中长期停留并传播到较远距离。
3. 气溶胶预防措施为了有效预防和控制气溶胶传播,以下措施可以采取:3.1 增强个人防护意识个人应加强对气溶胶传播的认识,注意保持良好的个人卫生习惯,如勤洗手、咳嗽时用纸巾或者肘部遮挡口鼻等。
此外,应尽量避免前往人员密集场所,减少与他人的近距离接触。
3.2 加强通风措施通风是有效控制气溶胶传播的重要手段之一。
在封闭的室内空间中,应及时开窗通风,增加新鲜空气的流动。
对于公共场所和办公场所,可以考虑安装空气净化设备,如空气净化器或者新风系统。
3.3 戴口罩戴口罩是有效防止气溶胶传播的重要措施之一。
口罩可以过滤空气中的弱小颗粒物质,减少气溶胶的吸入。
选择合适的口罩类型,如医用口罩或者N95口罩,并正确佩戴、使用和处理口罩。
3.4 加强卫生清洁保持室内环境的清洁和卫生是预防气溶胶传播的关键。
定期清洁和消毒公共场所、办公场所以及个人生活空间,特殊是时常接触的物体表面,如门把手、电梯按钮等。
4. 气溶胶监测和管理为了及时了解气溶胶的浓度和传播情况,可以进行气溶胶监测。
通过监测数据,可以评估风险和制定相应的管理措施。
监测结果可以用于改进通风系统、调整工作和生活场所的布局,以减少气溶胶传播的可能性。
5. 气溶胶预防与控制的重要性气溶胶传播是一种常见的疾病传播途径,如流感、肺结核等。
有效预防和控制气溶胶传播,可以降低疾病传播的风险,保护人民的健康和安全。
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。
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。
气溶胶化学知识点总结在气溶胶化学研究中,人们通常关注的问题有很多,例如:气溶胶的来源、形成机制、影响环境与气候等方面的作用、气溶胶对人类健康的影响等。
气溶胶化学的研究对象包括大气中的颗粒物,例如可吸入微粒、臭氧、硫酸盐等,以及一些气体分子,例如挥发性有机物(VOCs)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)等。
气溶胶化学既包括气溶胶本身的化学性质,例如成分、反应性、气溶胶颗粒表面的化学性质等,也包括气相与气溶胶之间的化学作用。
气溶胶的来源非常广泛,可以分为自然来源和人为来源。
自然来源的气溶胶主要包括海洋喷海浪所形成的气溶胶、火山活动所排放的气溶胶等;人为来源的气溶胶主要包括机动车尾气所排放的气溶胶、工业排放的气溶胶、建筑工地扬尘等。
这些气溶胶的来源不同,其形成机制和化学成分也具有显著的差异。
通过研究气溶胶的来源和形成机制,可以更好地认识大气中气溶胶的组成和分布规律,为减少环境污染、改善空气质量提供科学依据。
气溶胶的化学成分主要包括盐类、硫酸盐、硝酸盐、有机物等。
这些化学成分来源于大气中的气体分子,通过一系列化学反应而形成。
例如,硫酸盐的形成主要是由硫氧化物(SOx)的氧化和水合反应形成硫酸,然后与水蒸气结合形成硫酸水溶液,最终形成硫酸盐颗粒。
氮氧化物也能通过一系列反应形成硝酸盐。
有机物一般来源于机动车尾气、工业排放气体和生物质燃烧等,具有多样的结构和成分。
气溶胶的化学成分不仅受到其来源的影响,还受到气相中的氧化剂(例如OH、O3等)和光照等环境条件的影响。
通过对气溶胶成分的研究,可以更深入地认识大气污染的来源和生物地球化学循环的特点。
气溶胶对大气和气候的影响是一个重要的问题。
气溶胶颗粒具有吸光和散射的特性,因此对太阳辐射和地球辐射的传播都有显著的影响。
气溶胶的散射作用反射出部分太阳辐射,降低了地球表面的受辐射量,从而使地球表面温度降低。
气溶胶的吸光作用在气候变暖中也起到了重要作用。
此外,气溶胶还参与了云的形成过程,并对云的物理和化学性质产生影响。
气溶胶详细资料大全气溶胶(aerosol)由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系,又称气体分散体系。
其分散相为固体或液体小质点,其大小为0.001~100μm,分散介质为气体。
液体气溶胶通常称为雾,固体气溶胶通常称为雾烟。
天空中的云、雾、尘埃,工业上和运输业上用的锅炉和各种发动机里未燃尽的燃料所形成的烟,采矿、采石场磨材和粮食加工时所形成的固体粉尘,人造的掩蔽烟幕和毒烟等都是气溶胶的具体实例。
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。
基本介绍•中文名:气溶胶•外文名:aerosol•大小:0.001~100μm•消除方法:降水、粒子碰并、聚合、沉降等•别称:胶体分散体系,气体分散体系•颗粒形状:近球形、片状、针状、不规则状等简介,物理性质,特性,粒度,分类,自然产生,人类产生,研究历史,浓度分布,化学组成,制备方法,物质影响,全球变暖,环境污染,农业影响,套用举例,学术研究,研究进展,MODIS影像,简介悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。
这些固态或液态颗粒的密度与气体介质的密度可以相差微小,也可以悬殊很大。
颗粒的大小一般从0.001~100μm。
颗粒的形状多种多样,可以是近乎球形,诸如液态雾珠,也可以是片状、针状及其它不规则形状。
在工程技术中,特别是劳动保护和环境保护工程中,为区别于洁净空气,常通俗地使用含尘气体或污染气体来称呼气溶胶。
从流体力学角度,气溶胶实质上是气态为连续相,固、液态为分散相的多相流体。
气溶胶分为烟、雾和灰尘,可自然产生或人工形成。
用物理或化学凝结法获得的小于10μm固体微粒构成的气溶胶称为烟。
在蒸气凝结或液体分散过程液体微粒构成的气溶胶称为雾。
固体物质分散时由大于10μm固体微粒构成的气溶胶叫做灰尘。
气溶胶在多数情况下是粗分散物系,所以在引力场中它们迅速沉降于表面气溶胶中不断进行能导致本身破坏的自发过程:微粒的附着(凝聚)、汽滴的汇合(聚结)、沉积(沉降)、蒸发、等温升华。
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0.002〜100卩m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o.ooi〜ioo卩m大于io ym的颗粒能够依其自身重力作用降落到地面,称为降尘;小于1oym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:⑴固态气溶胶--烟和尘;⑵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1卩m (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10^m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10卩m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DPC 10艸的粒子,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2^m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 ym范围。
表2-14气溶胶全球排放量及来源分配(Dp<20 y m)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 X 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咸粒子的总体积(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0.01卩m表面积主要决定于0.2 pm的颗粒; 体积或质量浓度分布呈双峰型,其中一个峰在0.3 ym左右,另一个峰在10 ^m附近,也就是说,大气中0.3 ym和10 ^m 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0.05ym的粒子称为爱根(aitken)核模,0.05卩me Dp < 2ym的粒子称为积聚模(accumulation mode),粒径大于2 ym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(0.005〜0.05卩m)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(0.05〜2卩m)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(0.005〜2卩m)o 二次颗粒物多在细粒子范围。
粗粒子直径大于2卩m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S02,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%勺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0.1〜1.0ym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+HNO aNH4NO3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 organicmartter , POM ),其粒径一般在0〜10 ^m之间,其中大部分是2 ym 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400〜500C 时进行高温合成,形成多环芳烃化合物,如芘、蒽、菲、苯并⑻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。