環(huán)境化學(xué) 大 氣 顆 粒 物

1、 第三節(jié)典型環(huán)境問題第三節(jié)典型環(huán)境問題 1、大氣顆粒物的定義、大氣顆粒物的定義 2、大氣顆粒物的來源及分類、大氣顆粒物的來源及分類 3、大氣顆粒物的化學(xué)組成、大氣顆粒物的化學(xué)組成 4、大氣顆粒物的危害性、大氣顆粒物的危害性 5、大氣顆粒物的清除、大氣顆粒物的清除 6、大氣顆粒物污染的防治大氣顆粒物污染的防治 一、大一、大 氣氣 顆顆 粒粒 物物 1、大氣顆粒物的定義、大氣顆粒物的定義 大氣顆粒物大氣顆粒物(aerlosal) 大氣是由各種固體或液體微粒均勻的分大氣是由各種固體或液體微粒均勻的分 散在空氣中形成的一個龐大的分散體系，散在空氣中形成的一個龐大的分散體系， 稱為氣溶膠體系。稱為氣溶膠

2、體系。 氣溶膠體系中分散的各種粒子稱為大氣溶膠體系中分散的各種粒子稱為大 氣顆粒物。氣顆粒物。 分散相分散相 懸浮顆粒物懸浮顆粒物 (suspended particles ,SP) 2、大氣顆粒物的來源及分類、大氣顆粒物的來源及分類 大氣顆粒物大氣顆粒物 一次顆粒物一次顆粒物 (2m以上以上) 二次顆粒二次顆粒 物物 (0.01-1m) 直接由污染直接由污染 物排放出來物排放出來 的顆粒物的顆粒物 大氣中某些污染組分之大氣中某些污染組分之 間，或這些組分與大氣間，或這些組分與大氣 成分之間發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)成分之間發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn) 生的顆粒物生的顆粒物 來源來源 天然來源天然來源: 地面的揚塵、海浪地

3、面的揚塵、海浪 的浪沫、火山的迸發(fā)物、的浪沫、火山的迸發(fā)物、 森林火災(zāi)的燃燒物、生森林火災(zāi)的燃燒物、生 物界的花粉等。物界的花粉等。 森林放出的硫氫化森林放出的硫氫化 合物，進(jìn)入大氣后經(jīng)光合物，進(jìn)入大氣后經(jīng)光 化反應(yīng)產(chǎn)生的微粒?；磻?yīng)產(chǎn)生的微粒。 人為源：人為源： 燃料燃燒產(chǎn)生的固體顆粒燃料燃燒產(chǎn)生的固體顆粒 物物 各種工業(yè)生產(chǎn)過程中排放各種工業(yè)生產(chǎn)過程中排放 的固體微粒的固體微粒 汽車排氣汽車排放出來的汽車排氣汽車排放出來的 含鉛化合物含鉛化合物 SO2轉(zhuǎn)化的硫酸鹽粒子轉(zhuǎn)化的硫酸鹽粒子 2、大氣顆粒物的來源及分類、大氣顆粒物的來源及分類 按其粒徑大小按其粒徑大小 粒徑通常指顆粒物的直徑。粒徑

4、通常指顆粒物的直徑。 空氣動力學(xué)直徑（空氣動力學(xué)直徑（Dp） 與所研究粒子有與所研究粒子有 相同終端降落速相同終端降落速 度的密度為度的密度為1的的 球體直徑球體直徑。 0 DgK Dp p 幾何直徑 形狀系數(shù)，當(dāng)粒子為球 狀時，K=1.0 0參考密度 （0=1 g/ cm3） pP忽略了浮力效 應(yīng)的粒密度 v大氣顆粒物按其粒徑大小可分為：大氣顆粒物按其粒徑大小可分為： 總懸浮顆粒物總懸浮顆粒物100m 飄塵飄塵 10m 可吸入粒子可吸入粒子 10m PM10為控制指標(biāo)為控制指標(biāo) 2、大氣顆粒物的來源及分類、大氣顆粒物的來源及分類 細(xì)粒子細(xì)粒子PM2.5 名稱名稱顆粒直徑顆粒直徑物態(tài)物態(tài)生成機

5、制、現(xiàn)象生成機制、現(xiàn)象 粉塵（微粉塵（微 塵、塵、Dust） 1-100m固體固體機械粉碎的固體微粒，風(fēng)吹揚塵，風(fēng)沙機械粉碎的固體微粒，風(fēng)吹揚塵，風(fēng)沙 煙煙 （Fume） 0.01-1m固體固體由升華、蒸餾、熔融及化學(xué)反應(yīng)等產(chǎn)生的蒸汽凝由升華、蒸餾、熔融及化學(xué)反應(yīng)等產(chǎn)生的蒸汽凝 結(jié)而成的固體顆粒。如熔融金屬、凝結(jié)的金屬氧結(jié)而成的固體顆粒。如熔融金屬、凝結(jié)的金屬氧 化物、汽車排氣、煙草燃煙、硫酸鹽等。化物、汽車排氣、煙草燃煙、硫酸鹽等。 灰（灰（Ash） 1-200m固體固體燃燒過程中產(chǎn)生的不燃性微粒，如煤、木材燃燒燃燒過程中產(chǎn)生的不燃性微粒，如煤、木材燃燒 時產(chǎn)生的硅酸鹽顆粒，粉煤燃燒時產(chǎn)生的

6、飛灰等時產(chǎn)生的硅酸鹽顆粒，粉煤燃燒時產(chǎn)生的飛灰等 霧（霧（Fog） 2-200m液體液體水蒸氣冷凝生成的顆粒小水滴或冰晶水平視程小水蒸氣冷凝生成的顆粒小水滴或冰晶水平視程小 于于1Km 靄（靄（Mist）10m介介 于霧和霾于霧和霾 液體液體與霧相似，氣象上規(guī)定稱輕霧，水平視程在與霧相似，氣象上規(guī)定稱輕霧，水平視程在1 2km之內(nèi)之內(nèi),使大氣呈灰色。使大氣呈灰色。 霾（霾（Haze）0.1m固體固體干的塵或鹽粒懸浮于大氣中形成，使大氣混濁呈干的塵或鹽粒懸浮于大氣中形成，使大氣混濁呈 淺藍(lán)色或微黃色。水平視程小于淺藍(lán)色或微黃色。水平視程小于2 km 煙塵煙塵 (smoke) 0.01-5m固體、

7、液體固體、液體含碳物質(zhì)含碳物質(zhì),如煤炭燃燒時產(chǎn)生的固體碳粒、水、焦如煤炭燃燒時產(chǎn)生的固體碳粒、水、焦 油狀物質(zhì)及不完全燃燒的灰分所形成的混合物，油狀物質(zhì)及不完全燃燒的灰分所形成的混合物， 如果煤煙中失去了液態(tài)顆粒，即成為煙炭如果煤煙中失去了液態(tài)顆粒，即成為煙炭(soot) 煙霧煙霧 （smog） 0.001-2m固體、液體固體、液體泛指各種妨礙視程泛指各種妨礙視程(能見度低于能見度低于3km)的大氣污染現(xiàn)的大氣污染現(xiàn) 象。象。 按其大小和形成原因按其大小和形成原因 v大氣顆粒物的三模態(tài)大氣顆粒物的三模態(tài) 2、大氣顆粒物的來源及分類、大氣顆粒物的來源及分類 大大 氣氣 顆顆 粒粒 物物 的的 三

8、三 模模 態(tài)態(tài) 愛根核模愛根核模 積聚模積聚模 粗粒子模粗粒子模 Dp 0.05m 0.05mDp 2m Dp 2m 燃燒過程所產(chǎn)生的一次顆粒物燃燒過程所產(chǎn)生的一次顆粒物 分子反應(yīng)生成的二次顆粒物分子反應(yīng)生成的二次顆粒物 核模凝聚或通過熱蒸汽冷凝再凝聚而成，核模凝聚或通過熱蒸汽冷凝再凝聚而成， 多為二次污染物多為二次污染物 多由機械過程所產(chǎn)生的揚塵、液滴蒸發(fā)、多由機械過程所產(chǎn)生的揚塵、液滴蒸發(fā)、 海鹽濺沫、火山爆發(fā)和風(fēng)沙等一次顆粒物海鹽濺沫、火山爆發(fā)和風(fēng)沙等一次顆粒物 在粗顆粒和細(xì)顆粒中化學(xué)形態(tài)分布圖在粗顆粒和細(xì)顆粒中化學(xué)形態(tài)分布圖 2、大氣顆粒物的來源及分類、大氣顆粒物的來源及分類 質(zhì)量濃度

9、質(zhì)量濃度 直徑直徑/m 0.1110 SO4 2- NH4 + NO3 - Pb C Fe Ca Si Na Cl Al 3、大氣顆粒物的化學(xué)組成、大氣顆粒物的化學(xué)組成 v 無機顆粒物無機顆粒物 v 有機顆粒物有機顆粒物 通常為二次污染物通常為二次污染物 3、大氣顆粒物的化學(xué)組成、大氣顆粒物的化學(xué)組成 多環(huán)芳烴（多環(huán)芳烴（PAH） 多環(huán)芳烴是指兩個以上苯環(huán)連在一起的化合物。多環(huán)芳烴是指兩個以上苯環(huán)連在一起的化合物。 v成因：煤、柴油、汽油、煤氣和天然氣等的燃成因：煤、柴油、汽油、煤氣和天然氣等的燃 燒都排放大量的多環(huán)芳烴。燒都排放大量的多環(huán)芳烴。 v形態(tài)：環(huán)少的形態(tài)：環(huán)少的PAH由于蒸汽壓高，

10、以氣態(tài)形式由于蒸汽壓高，以氣態(tài)形式 存在，環(huán)多的則在固相顆粒物中，其中以苯并存在，環(huán)多的則在固相顆粒物中，其中以苯并 芘為主芘為主 v危害：環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)是誘發(fā)癌癥的主要因危害：環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)是誘發(fā)癌癥的主要因 素，多環(huán)芳烴是引起人和動物癌癥重要的致癌素，多環(huán)芳烴是引起人和動物癌癥重要的致癌 物質(zhì)之一。物質(zhì)之一。 4、大氣顆粒物的危害性、大氣顆粒物的危害性 v 引起地面或物體表面積塵；引起地面或物體表面積塵； v降落在金屬器件上的塵粒成降落在金屬器件上的塵粒成 為強蝕點，加速器件腐蝕；為強蝕點，加速器件腐蝕； v形成酸霧或酸性沉降物；形成酸霧或酸性沉降物； v影響大氣能見度影響大氣能見度

11、v引發(fā)感冒、支氣管炎等人體引發(fā)感冒、支氣管炎等人體 疾病；疾病； 5、大氣顆粒物的清除、大氣顆粒物的清除 大大 氣氣 顆顆 粒粒 物物 的的 去去 除除 干干 沉沉 降降 濕濕 沉沉 降降 重力作用重力作用 布朗運動擴散布朗運動擴散 去除效率去除效率 80%90% 兩兩 種種 機機 制制 不同粒徑顆粒物的沉降速率 不同粒徑顆粒物的沉降速率表不同粒徑顆粒物的沉降速率表 顆粒粒徑（顆粒粒徑（Dpm） 沉降速率（沉降速率（cm.s-1）到達(dá)地面所需時間到達(dá)地面所需時間 0.1 1 10 100 810-5 410-3 0.3 30 213年年 1398年年 49小時小時 318分分 5、大氣顆粒物的

12、清除、大氣顆粒物的清除 大大 氣氣 顆顆 粒粒 物物 的的 去去 除除 干干 沉沉 降降 濕濕 沉沉 降降 重力作用重力作用 布朗運動擴散布朗運動擴散 去除效率去除效率 80%90% 兩兩 種種 機機 制制 沖刷沖刷 （洗脫（洗脫washout） 雨除雨除 （雨洗（雨洗rainout） 兩兩 種種 機機 制制 去除效率去除效率 10%20% 半徑小于半徑小于1m的顆粒物特別的顆粒物特別 是具有吸濕性和可溶解性是具有吸濕性和可溶解性 對半徑對半徑4m以上的顆粒以上的顆粒 物去除效率較高物去除效率較高 6、大氣顆粒物污染的防治大氣顆粒物污染的防治 v消除工業(yè)煙塵消除工業(yè)煙塵改造鍋爐、提高燃燒改造鍋爐、提高燃燒 效率和安裝有效的除塵設(shè)備等效率和安裝有效的除塵設(shè)備等 v減少揚塵減少揚塵保持路面清潔，減少裸露保持路面清潔，減少裸露 面積，拆房作業(yè)時紗網(wǎng)防塵、水霧