大氣顆粒物 張永舉

1、環(huán)境化學(xué) 之 大氣顆粒物報(bào)告人：張永舉內(nèi)容提要大氣顆粒物的概念大氣顆粒物的組成和分類大氣顆粒物的表面性質(zhì)大氣顆粒物的來源和遷移大氣顆粒物的濃度測定大氣顆粒物的危害和消除環(huán)境空氣的質(zhì)量 大氣顆粒物的概念顆粒物（particulate matter）又稱塵，是指大氣中的固體或液體顆粒狀物質(zhì)。顆粒物可分為一次顆粒物和二次顆粒物。一次顆粒物是由天然污染源和人為污染源釋放到大氣中直接造成污染的顆粒物，例如土壤粒子、海鹽粒子、燃燒煙塵等等。二次顆粒物是由大氣中某些污染氣體組分（如二氧化硫、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏龋┲g，或這些組分與大氣中的正常組分（如氧氣）之間通過光化學(xué)氧化反應(yīng)、催化氧化反應(yīng)或其他化學(xué)反應(yīng)

2、轉(zhuǎn)化生成的顆粒物，例如二氧化硫轉(zhuǎn)化生成硫酸鹽。大氣顆粒物組成顆粒物的組成十分復(fù)雜，而且變動很大。大致可分為三類：有機(jī)成分、水溶性成分和水不溶性成分，后兩類主要是無機(jī)成分。大氣顆粒物的透射電子顯微鏡有機(jī)成分含量可高達(dá)50%（重量），其中大部分是不溶于苯、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)碳化合物?？扇苡诒降挠袡C(jī)物通常只占10%以下。可溶于水的成分主要有硫酸鹽、硝酸鹽、氯化物等，顆粒物中不溶于水的成分主要來源于地殼,它能反映土壤中成土母質(zhì)的特征,大氣顆粒物分類對顆粒物目前尚無統(tǒng)一的分類方法，按塵在重力作用下的沉降特性可分為飄塵和降塵。習(xí)慣上分為： 粉塵（微塵、粉塵（微塵、Dust） 顆粒直徑：1 100 m； 物態(tài)：

3、固體； 生成機(jī)制、現(xiàn)象：機(jī)械粉碎的固體微粒，風(fēng)吹揚(yáng)塵，風(fēng)沙。 煙煙(煙氣，煙氣，F(xiàn)ume) 顆粒直徑：0.01 1 m； 物態(tài)：固體； 生成機(jī)制、現(xiàn)象：由升華、蒸餾、熔融及化學(xué)反應(yīng)等產(chǎn)生的蒸氣凝結(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。 灰（灰（Ash） 顆粒直徑：1 200 m； 物態(tài)：固體； 生成機(jī)制、現(xiàn)象：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)生的飛灰等。霧（霧（Fog） 顆粒直徑：2 200 m； 物態(tài)：液體； 生成機(jī)制、現(xiàn)象：水蒸氣冷凝生成的顆粒小水滴或冰晶水平視程小于1km。靄（靄（Mist） 顆粒直徑：大于1

4、0 m； 物態(tài)：液體； 生成機(jī)制、現(xiàn)象：與霧相似，氣象上規(guī)定稱輕霧，水平視程在1 2km之內(nèi)，使大氣呈灰色。 霾（霾（Haze） 顆粒直徑： 0.1 m； 物態(tài)：固體； 生成機(jī)制、現(xiàn)象：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2km。煙塵煙塵(熏煙，熏煙，Smoke)： 0.01 5 m；固體與液體；含碳物質(zhì)，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，如果煤煙中失去了液態(tài)顆粒，即成為煙炭。煙霧（煙霧（Smog）：）： 0.001 2 m；固體；粒徑在2m以下，現(xiàn)泛指各種妨礙視程(能見度低于2km)的大氣污染現(xiàn)象。光化學(xué)煙霧產(chǎn)生的顆

5、粒物，粒徑常小于0.5m使大氣呈淡褐色。 總懸浮顆粒物總懸浮顆粒物(Total Suspended Particulate TSP)： 用標(biāo)準(zhǔn)大容量顆粒采樣器在濾膜上所收集的顆粒物的總質(zhì)量作為大氣質(zhì)量評價中的一個通用的重要污染指標(biāo)。 長期飄泊在大氣中顆粒直徑小于l0m的懸浮物稱為飄塵(Airborne particle)，大于l0m的微粒，由于自身的重力作用而很快沉降下來的這部分微粒稱為降塵（Dustfall）。大氣顆粒物的表面性質(zhì) 微粒三種最重要的表面性質(zhì):成核作用、粘合和吸著。成核是指過飽和蒸汽在微粒上凝結(jié)形成液滴的現(xiàn)象，雨滴的形成也涉及成核作用。 粒子可以彼此互相緊緊的粘合或在固體表面上

6、粘合。粘合或凝聚是小顆粒形成較大的凝聚體并最終達(dá)到很快沉降粒徑的過程。吸著是指分子為顆粒物吸著的現(xiàn)象。如果氣體或蒸氣溶解在微粒中，這種現(xiàn)象稱為吸收。若吸著在顆粒物表面上，則定義為吸附。涉及特殊的化學(xué)相互作用的吸著，定義為化學(xué)吸附作用。大氣顆粒物的來源大氣顆粒物的來源 大氣顆粒物可分為天然源和人為源兩類。 若按顆粒物形成機(jī)制，又可分為一次顆粒物和二次顆粒物。 一次顆粒物是由天然污染源和人為污染源釋放到大氣中直接造成污染的顆粒物。 二次顆粒物是由大氣中某些污染氣體組分之間，或這些組分與大氣中的正常組分(如氧氣)之間通過光化學(xué)氧化反應(yīng)、催化氧化反應(yīng)或其它化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化生成的顆粒物。 顆粒物的天然來源顆

7、粒物的天然來源: 地面揚(yáng)塵，海浪濺出的浪沫，火山爆發(fā)的噴出物，森林火災(zāi)的燃燒物，宇宙來源的隕星塵及生物界產(chǎn)生的顆粒物如花粉、袍子等。 二次顆粒物的天然來源主要是森林中排出的碳?xì)浠衔?主要是萜烯類)，進(jìn)入大氣后經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的微小顆粒，與自然界硫、氮、碳循環(huán)有關(guān)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。顆粒物的人為來源：顆粒物的人為來源： 工業(yè)生產(chǎn)排放的固體微粒，大量的細(xì)顆粒物來自電廠(燃煤)、市政焚化、冶金過程、采礦及地面交通運(yùn)輸?shù)?。大氣顆粒物的遷移方式？大氣顆粒物中國區(qū)域分布圖大氣顆粒物的濃度測定在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（即壓力760毫米汞柱,溫度為273K）氣體每單位體積含塵重量（克或毫克）數(shù)稱為含塵濃度。測定方法主要有：

8、重量法、濃度規(guī)格表比較法、光度測定法、粒子計(jì)算法光度測定法用一定強(qiáng)度的光線通過受測氣體，或用水洗滌一定量的受測氣體，使氣體中的塵粒進(jìn)入水中，然后用一定強(qiáng)度的光線通過含塵水，氣體或水中的塵粒就對光線產(chǎn)生反射和散射現(xiàn)象，用光電器件測定透射光或散射光的強(qiáng)度，并與標(biāo)準(zhǔn)的光度比較，即可換算成含塵濃度。 重量法又叫重量濃度法，采用過濾器或其他分離器收集粉塵并稱重的方法，是測定含塵量的可靠方法。過濾器可用濾紙、聚苯乙烯的微濾膜等。有多種測定儀器，如靜電降塵重量分析儀可測出低達(dá)每標(biāo)準(zhǔn)立方米含塵10微克的濃度。若將已知有效表面積的集塵裝置放在露天的適當(dāng)位置，收集足夠量的塵粒進(jìn)行稱重，可測定降塵量。 大氣顆粒物的

9、危害降低大氣能見度、影響植物生長、沾污和腐蝕建筑物和衣服、能被吸入人的支氣管和肺泡中并沉積下來，引起或加重呼吸系統(tǒng)的疾病、干擾太陽和地面的輻射，影響地區(qū)性甚至全球性氣候。 大氣顆粒物的危害和消除濕沉降濕沉降 濕沉降是指降雨、下雪使顆粒物消除的過程。 濕沉降存在雨除(Rain out)和沖刷(Wash out)兩種機(jī)制。大氣顆粒物的消除主要有：濕沉降、干沉降、沉積干沉降干沉降 干沉降是指顆粒物通過重力作用或與其它物體碰撞后發(fā)生沉降。干沉降消除過程存在著兩種機(jī)制干沉降消除過程存在著兩種機(jī)制：一種是通過重力對顆粒物的作用，使它降落在土壤、水體的表面或植物、建筑等物體上，沉降的速率與顆粒的粒徑、密度、

10、空氣運(yùn)動粘滯系數(shù)等有關(guān)。 另一種是粒徑小于0.lm的顆粒，即艾根粒子，靠布朗運(yùn)動擴(kuò)散、互相碰撞而凝集成較大的顆粒，通過大氣湍流擴(kuò)散到地面或碰撞而消除。沉積主要通過三種作用：(1)碰撞作用：530m粒徑的顆粒 (2)沉降作用：15m 粒徑的顆粒 (3)擴(kuò)散作用：粒徑小于0.1m的顆粒 環(huán)境空氣的質(zhì)量 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 國家環(huán)境保護(hù)局于1996年發(fā)布了環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095一1996)。一級標(biāo)準(zhǔn)一級標(biāo)準(zhǔn) 一類質(zhì)量功能區(qū)：自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要特殊保護(hù)的地區(qū)。二級標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)二類質(zhì)量功能區(qū)：城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。三極標(biāo)準(zhǔn)三極標(biāo)準(zhǔn): 三類質(zhì)量功能區(qū)：各特定工業(yè)區(qū)。 空氣污染指數(shù)空氣污染指數(shù) 空氣污染指數(shù)(AP