大氣顆粒物大氣氣溶膠課件

2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷1第二章大氣環(huán)境化學(xué)大氣顆粒物(大氣氣溶膠)環(huán)境空氣的質(zhì)量及監(jiān)測(cè)方法簡(jiǎn)介2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷12022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷2大氣顆粒物氣溶膠的定義 大氣與懸浮在其中的固體和液體微粒共同組成的多相體系氣溶膠體系中分散的各種粒子稱為大氣顆粒物。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷2大2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷3一、大氣顆粒物的來(lái)源和消除1、大氣顆粒物的來(lái)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(如二氧化硫、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏?之間，或這些組分與大氣中的正常組分(如氧氣)之間通過(guò)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。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷3一2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷4一、大氣顆粒物的來(lái)源和消除1）顆粒物的天然來(lái)源天然源可起因于地面揚(yáng)塵(風(fēng)吹灰塵)，和地殼、土壤的成分很相似，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(lái)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(lái)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)物如由H2S、SO2經(jīng)氧化生成的硫酸鹽，由NH3、NO和NO2氧化生成的硝酸等。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷4一2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷5一、大氣顆粒物的來(lái)源和消除2）顆粒物的人為來(lái)源燃料燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的固體顆粒物，如煤煙、飛灰等，各種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的固體微粒，汽車尾氣排出的鹵化鉛凝聚而形成的顆粒物以及如人為排放SO2在一定條件下轉(zhuǎn)化為硫酸鹽粒子等的二次顆粒物。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷5一2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷6一、大氣顆粒物的來(lái)源和消除2、大氣顆粒物的消除干沉降干沉降是指顆粒物通過(guò)重力作用或與其它物體碰撞后發(fā)生沉降。

干沉降消除過(guò)程存在著兩種機(jī)制：一種是通過(guò)重力對(duì)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、空氣運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)等有關(guān)。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷6一2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷7一、大氣顆粒物的來(lái)源和消除

粒子的沉降速度可應(yīng)用斯托克斯定律求出：V=gd2（1-2）/1.8V表示沉降速度，cm/s；g為重力加速度，cm/s2；d為粒子直徑，cm；

1

，2為顆粒及空氣的密度，g/cm3；

空氣的粘度，以泊表示。粒徑愈大，則擴(kuò)散系數(shù)和沉降速率也愈大。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷7一2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷8表：不同粒徑顆粒物的沉降速度

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷8表2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷9一、大氣顆粒物的來(lái)源和消除

另一種沉降機(jī)制是粒徑小于0.lm的顆粒，即艾根粒子，靠布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散、互相碰撞而凝集成較大的顆粒，通過(guò)大氣湍流擴(kuò)散到地面或碰撞而消除。濕沉降濕沉降是指降雨、下雪使顆粒物消除的過(guò)程。濕沉降存在雨除(Rainout)和沖刷(Washout)兩種機(jī)制。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷9一2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷10二、大氣顆粒物的粒徑分布

1、大氣顆粒物的粒徑

粒度是指顆粒物粒子直徑的大小。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷102022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷111、大氣顆粒物的粒徑

粉塵（微塵、Dust）

顆粒直徑：1~100m；物態(tài)：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(煙氣，F(xiàn)ume)

顆粒直徑：0.01~1m；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。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷112022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷12

1、大氣顆粒物的粒徑灰（Ash）顆粒直徑：1~200m；物態(tài)：固體；生成機(jī)制、現(xiàn)象：燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的不燃性微粒，如煤、木材燃燒時(shí)產(chǎn)生的硅酸鹽顆粒，粉煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的飛灰等。霧（Fog）顆粒直徑：2~200m；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。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷122022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷131、大氣顆粒物的粒徑

靄（Mist）顆粒直徑：大于10m；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（Haze）顆粒直徑：~0.1m；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。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷132022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷141、大氣顆粒物的粒徑煙塵(熏煙，Smoke)：

0.01~5m；固體與液體；含碳物質(zhì)，如煤炭燃燒時(shí)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（Smog）：0.001~2m；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)生的顆粒物，粒徑常小于0.5m使大氣呈淡褐色。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷142022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷151、大氣顆粒物的粒徑總懸浮顆粒物(TotalSuspendedParticulateTSP)：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(píng)價(jià)中的一個(gè)通用的重要污染指標(biāo)。長(zhǎng)期飄泊在大氣中顆粒直徑小于l0m的懸浮物稱為飄塵(Airborneparticle)，大于l0m的微粒，由于自身的重力作用而很快沉降下來(lái)的這部分微粒稱為（Dustfall）。可吸入粒子易于通過(guò)呼吸過(guò)程而進(jìn)入呼吸道的粒子。目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)建議將其定為Dp≤10μm。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷152022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷16二、大氣顆粒物的粒徑分布2、大氣顆粒物的三模態(tài)

大氣顆粒物的粒度有三個(gè)模：即艾根核模、積聚模和粗粒模（Whitby1978）。由蒸汽凝結(jié)或光化學(xué)反應(yīng)使氣體經(jīng)成核作用而形成的顆粒，粒度為0.005~0.05m，屬于核模型。粒徑在0.05~2m范圍的顆粒物是由核模型顆粒凝聚或通過(guò)蒸氣凝結(jié)氣而長(zhǎng)大的，屬于積聚模型。以上這兩種顆粒物合稱為細(xì)粒(小于2m)。粒徑大于2m的顆粒物屬粗粒，由機(jī)械粉碎、液滴蒸發(fā)等過(guò)程形成的，屬于粗粒模。主要是自然界及人類活動(dòng)的一次污染物。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷162022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷17圖2-48

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷172022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷18二、大氣顆粒物的粒徑分布

細(xì)顆粒主要化學(xué)組分為SO42—、NH4+、NO3—、Pb和含有煙炱和凝聚有機(jī)物的碳，粗顆?；瘜W(xué)組分為Fe、Ca、Si、Na、Cl、Al等。

城市大氣中顆粒物的分布多數(shù)屬雙模型，即積聚模和粗粒模。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷182022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷19圖2-49

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷192022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷203、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(guò)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。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷202022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷21二、大氣顆粒物的粒徑分布

粒子可以彼此互相緊緊的粘合或在固體表面上粘合。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(guò)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。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷212022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷22三、大氣中的化學(xué)組成1、無(wú)機(jī)顆粒物大于3m(空氣動(dòng)力學(xué)相應(yīng)的直徑)的金屬顆粒物，將不影響呼吸或不參與大氣間相互作用。重點(diǎn)研究小于2m的細(xì)顆粒物飄塵的天然源來(lái)自風(fēng)傳粉塵，火山爆發(fā)煙氣以及海浪引起的霧靄，其量可十倍于人為源。

人為源

大量的細(xì)顆粒物來(lái)自電廠(燃煤)、市政焚化、冶金過(guò)程、采礦及地面交通運(yùn)輸?shù)?。其中最重要的是冶金過(guò)程，使大量的環(huán)境重要金屬進(jìn)入大氣，顆粒物直徑小于2m的占46.6%。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷222022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷23三、大氣中的化學(xué)組成

天然源顆粒物的天然源一般大于人為源載帶量。由于顆粒物是易消失的粉塵和海浪濺沫，其中大顆粒占優(yōu)勢(shì)，沉降迅速，對(duì)環(huán)境影響不大，除非在散發(fā)源附近如火山爆發(fā)將大量顆粒物散發(fā)達(dá)數(shù)公里之遙。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷232022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷24三、大氣中的化學(xué)組成2、有機(jī)顆粒物大氣顆粒有機(jī)污染物是指吸附和沉積在各種大氣顆粒上的有機(jī)物，大氣中的另一類有機(jī)物為揮發(fā)性有機(jī)物。根據(jù)1979年以前公開發(fā)表的文獻(xiàn)報(bào)告統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)確證的顆粒有機(jī)污染物，由于燃燒所產(chǎn)生的有109種，因廢物焚燒所產(chǎn)生的235種，煤/油燃燒所產(chǎn)生的69種。按類別分為多環(huán)芳香族化合物、芳香族化合物，含氮、氧、硫、磷類化合物，烴基化合物，脂肪族化合物，羰基化合物和鹵代化合物。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷242022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷25表：城市顆粒物中已檢出的各類有機(jī)化合物2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷252022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷262022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷262022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷27四、大氣顆粒物中的PM2.5

顆粒物通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體，較大的粒子可能停留在鼻腔及鼻咽部，很小的顆粒可以進(jìn)入并停留在肺部。目前，世界上對(duì)可吸入粒子的粒徑大小有兩種意見，一種定為l0m以下，一種定為l5m以下。目前側(cè)重研究PM2.5

沉積主要通過(guò)三種作用：(1)碰撞作用：5~30m粒徑的顆粒(2)沉降作用：1~5m粒徑的顆粒(3)擴(kuò)散作用：粒徑小于0.1m的顆粒

自學(xué)課本P142-1452022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷272022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷28環(huán)境空氣的質(zhì)量

1、環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)國(guó)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)適用于一類質(zhì)量功能區(qū)，包括自然保護(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(jí)標(biāo)準(zhǔn)適用于二類質(zhì)量功能區(qū)，包括城鎮(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)適用于三類質(zhì)量功能區(qū)，包括各特定工業(yè)區(qū)。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷282022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷29環(huán)境空氣的質(zhì)量2、空氣污染指數(shù)

空氣污染指數(shù)(API)就是定時(shí)通過(guò)新聞媒體向社會(huì)公眾報(bào)告的一種定量反映和評(píng)定空氣質(zhì)量狀況的尺度，即把常規(guī)監(jiān)測(cè)的幾種空氣污染物濃度簡(jiǎn)化成單一的數(shù)值形式，并分級(jí)表示空氣受污染程度和空氣質(zhì)量狀況，具有簡(jiǎn)明、直觀、通俗易懂的特點(diǎn)。

由于中國(guó)城市空氣污染以煤煙型污染為主，目前計(jì)入空氣污染指數(shù)的項(xiàng)目暫定為二氧化硫、氮氧化物和總懸浮顆粒物(TSP)。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷292022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷30環(huán)境空氣的質(zhì)量2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷302022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷31大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)1、污染調(diào)查（1）方案的制定：污染物排放入大氣后，受到諸多因素的影響，其中污染物在大氣中的時(shí)間分布和空間分布十分復(fù)雜且多變，監(jiān)測(cè)前必須掌握它們的變化規(guī)律。a.污染物的時(shí)間分布：大氣的湍流運(yùn)動(dòng)對(duì)大氣中的污染物擴(kuò)散起著重要的作用。由于具有不同能量和體積的氣團(tuán)在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)空間上某點(diǎn)作來(lái)回的周期性運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致污染物也產(chǎn)生相同的周期變化。b.污染物得空間分布：根據(jù)監(jiān)測(cè)目標(biāo)和污染的空間范圍，可確定其空間代表性尺度。如小尺度是指一個(gè)相當(dāng)小的氣團(tuán)，它能使地面空氣污染濃度產(chǎn)生較大變化；大尺度是指空氣污染的“區(qū)域背景”濃度在幾十到幾百千米的直線上，污染濃度相當(dāng)均勻。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷312022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷32大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)(2)、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：根據(jù)污染調(diào)查結(jié)果所具備的條件，由監(jiān)測(cè)目的確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。大氣中污染物繁多，不可能一一測(cè)定，目前根據(jù)有關(guān)的大氣標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范決定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。a、大氣環(huán)境污染必測(cè)項(xiàng)目：二氧化硫、氮氧化物、總懸浮顆粒物（TSP）、硫氧化物（硫酸鹽化速率），灰塵自然沉降量。b、選測(cè)項(xiàng)目：一氧化碳、可吸入顆粒物（IP，10微米以下的顆粒物）、光化學(xué)氧化劑、氟化物、鉛、汞、苯并[a]芘、總烴及非甲烷烴。c、污染源監(jiān)測(cè)：選擇具有代表性、污染嚴(yán)重的污染物為測(cè)定項(xiàng)目。如汽車尾氣中的一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏取?022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷322022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷33大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)3、選擇分析方法：儀器分析是主要方法。常用的有分光光度法、原子吸收光譜法、色譜法、離子選擇電極法、陽(yáng)極溶出伏安法等。4、監(jiān)測(cè)布點(diǎn)：不同類型的污染源，其污染物的排放遷移和擴(kuò)散特性不同。（1）小尺度體系監(jiān)測(cè)：污染濃度取決于大氣擴(kuò)散的具體過(guò)程，受風(fēng)向、風(fēng)速湍流影響，濃度變化很大。應(yīng)采用數(shù)學(xué)擴(kuò)散模式來(lái)幫助確定最佳采樣點(diǎn)的位置。（2）中尺度體系監(jiān)測(cè)：在各均勻區(qū)內(nèi)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，若受人力物力限制，可在預(yù)計(jì)的最高濃度位置設(shè)點(diǎn)。（3）大尺度體系監(jiān)測(cè)：應(yīng)在遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)污染源數(shù)十千米的農(nóng)村、在地形地貌比較一致的區(qū)域設(shè)點(diǎn)。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷332022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷34

討論題大氣環(huán)境中臭氧的化學(xué)過(guò)程。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷342022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷35第二章大氣環(huán)境化學(xué)大氣顆粒物(大氣氣溶膠)環(huán)境空氣的質(zhì)量及監(jiān)測(cè)方法簡(jiǎn)介2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷12022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷36大氣顆粒物氣溶膠的定義 大氣與懸浮在其中的固體和液體微粒共同組成的多相體系氣溶膠體系中分散的各種粒子稱為大氣顆粒物。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷2大2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷37一、大氣顆粒物的來(lái)源和消除1、大氣顆粒物的來(lái)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(如二氧化硫、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏?之間，或這些組分與大氣中的正常組分(如氧氣)之間通過(guò)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。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷3一2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷38一、大氣顆粒物的來(lái)源和消除1）顆粒物的天然來(lái)源天然源可起因于地面揚(yáng)塵(風(fēng)吹灰塵)，和地殼、土壤的成分很相似，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(lái)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(lái)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)物如由H2S、SO2經(jīng)氧化生成的硫酸鹽，由NH3、NO和NO2氧化生成的硝酸等。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷4一2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷39一、大氣顆粒物的來(lái)源和消除2）顆粒物的人為來(lái)源燃料燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的固體顆粒物，如煤煙、飛灰等，各種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的固體微粒，汽車尾氣排出的鹵化鉛凝聚而形成的顆粒物以及如人為排放SO2在一定條件下轉(zhuǎn)化為硫酸鹽粒子等的二次顆粒物。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷5一2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷40一、大氣顆粒物的來(lái)源和消除2、大氣顆粒物的消除干沉降干沉降是指顆粒物通過(guò)重力作用或與其它物體碰撞后發(fā)生沉降。

干沉降消除過(guò)程存在著兩種機(jī)制：一種是通過(guò)重力對(duì)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、空氣運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)等有關(guān)。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷6一2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷41一、大氣顆粒物的來(lái)源和消除

粒子的沉降速度可應(yīng)用斯托克斯定律求出：V=gd2（1-2）/1.8V表示沉降速度，cm/s；g為重力加速度，cm/s2；d為粒子直徑，cm；

1

，2為顆粒及空氣的密度，g/cm3；

空氣的粘度，以泊表示。粒徑愈大，則擴(kuò)散系數(shù)和沉降速率也愈大。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷7一2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷42表：不同粒徑顆粒物的沉降速度

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷8表2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷43一、大氣顆粒物的來(lái)源和消除

另一種沉降機(jī)制是粒徑小于0.lm的顆粒，即艾根粒子，靠布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散、互相碰撞而凝集成較大的顆粒，通過(guò)大氣湍流擴(kuò)散到地面或碰撞而消除。濕沉降濕沉降是指降雨、下雪使顆粒物消除的過(guò)程。濕沉降存在雨除(Rainout)和沖刷(Washout)兩種機(jī)制。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷9一2022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷44二、大氣顆粒物的粒徑分布

1、大氣顆粒物的粒徑

粒度是指顆粒物粒子直徑的大小。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷102022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷451、大氣顆粒物的粒徑

粉塵（微塵、Dust）

顆粒直徑：1~100m；物態(tài)：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(煙氣，F(xiàn)ume)

顆粒直徑：0.01~1m；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。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷112022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷46

1、大氣顆粒物的粒徑灰（Ash）顆粒直徑：1~200m；物態(tài)：固體；生成機(jī)制、現(xiàn)象：燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的不燃性微粒，如煤、木材燃燒時(shí)產(chǎn)生的硅酸鹽顆粒，粉煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的飛灰等。霧（Fog）顆粒直徑：2~200m；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。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷122022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷471、大氣顆粒物的粒徑

靄（Mist）顆粒直徑：大于10m；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（Haze）顆粒直徑：~0.1m；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。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷132022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷481、大氣顆粒物的粒徑煙塵(熏煙，Smoke)：

0.01~5m；固體與液體；含碳物質(zhì)，如煤炭燃燒時(shí)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（Smog）：0.001~2m；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)生的顆粒物，粒徑常小于0.5m使大氣呈淡褐色。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷142022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷491、大氣顆粒物的粒徑總懸浮顆粒物(TotalSuspendedParticulateTSP)：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(píng)價(jià)中的一個(gè)通用的重要污染指標(biāo)。長(zhǎng)期飄泊在大氣中顆粒直徑小于l0m的懸浮物稱為飄塵(Airborneparticle)，大于l0m的微粒，由于自身的重力作用而很快沉降下來(lái)的這部分微粒稱為（Dustfall）?？晌肓Ｗ右子谕ㄟ^(guò)呼吸過(guò)程而進(jìn)入呼吸道的粒子。目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)建議將其定為Dp≤10μm。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷152022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷50二、大氣顆粒物的粒徑分布2、大氣顆粒物的三模態(tài)

大氣顆粒物的粒度有三個(gè)模：即艾根核模、積聚模和粗粒模（Whitby1978）。由蒸汽凝結(jié)或光化學(xué)反應(yīng)使氣體經(jīng)成核作用而形成的顆粒，粒度為0.005~0.05m，屬于核模型。粒徑在0.05~2m范圍的顆粒物是由核模型顆粒凝聚或通過(guò)蒸氣凝結(jié)氣而長(zhǎng)大的，屬于積聚模型。以上這兩種顆粒物合稱為細(xì)粒(小于2m)。粒徑大于2m的顆粒物屬粗粒，由機(jī)械粉碎、液滴蒸發(fā)等過(guò)程形成的，屬于粗粒模。主要是自然界及人類活動(dòng)的一次污染物。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷162022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷51圖2-48

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷172022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷52二、大氣顆粒物的粒徑分布

細(xì)顆粒主要化學(xué)組分為SO42—、NH4+、NO3—、Pb和含有煙炱和凝聚有機(jī)物的碳，粗顆?；瘜W(xué)組分為Fe、Ca、Si、Na、Cl、Al等。

城市大氣中顆粒物的分布多數(shù)屬雙模型，即積聚模和粗粒模。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷182022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷53圖2-49

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷192022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷543、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(guò)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。2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷202022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷55二、大氣顆粒物的粒徑分布

粒子可以彼此互相緊緊的粘合或在固體表面上粘合。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(guò)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。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷212022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷56三、大氣中的化學(xué)組成1、無(wú)機(jī)顆粒物大于3m(空氣動(dòng)力學(xué)相應(yīng)的直徑)的金屬顆粒物，將不影響呼吸或不參與大氣間相互作用。重點(diǎn)研究小于2m的細(xì)顆粒物飄塵的天然源來(lái)自風(fēng)傳粉塵，火山爆發(fā)煙氣以及海浪引起的霧靄，其量可十倍于人為源。

人為源

大量的細(xì)顆粒物來(lái)自電廠(燃煤)、市政焚化、冶金過(guò)程、采礦及地面交通運(yùn)輸?shù)取Ｆ渲凶钪匾氖且苯疬^(guò)程，使大量的環(huán)境重要金屬進(jìn)入大氣，顆粒物直徑小于2m的占46.6%。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷222022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷57三、大氣中的化學(xué)組成

天然源顆粒物的天然源一般大于人為源載帶量。由于顆粒物是易消失的粉塵和海浪濺沫，其中大顆粒占優(yōu)勢(shì)，沉降迅速，對(duì)環(huán)境影響不大，除非在散發(fā)源附近如火山爆發(fā)將大量顆粒物散發(fā)達(dá)數(shù)公里之遙。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷232022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷58三、大氣中的化學(xué)組成2、有機(jī)顆粒物大氣顆粒有機(jī)污染物是指吸附和沉積在各種大氣顆粒上的有機(jī)物，大氣中的另一類有機(jī)物為揮發(fā)性有機(jī)物。根據(jù)1979年以前公開發(fā)表的文獻(xiàn)報(bào)告統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)確證的顆粒有機(jī)污染物，由于燃燒所產(chǎn)生的有109種，因廢物焚燒所產(chǎn)生的235種，煤/油燃燒所產(chǎn)生的69種。按類別分為多環(huán)芳香族化合物、芳香族化合物，含氮、氧、硫、磷類化合物，烴基化合物，脂肪族化合物，羰基化合物和鹵代化合物。

2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷242022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷59表：城市顆粒物中已檢出的各類有機(jī)化合物2022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷252022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷602022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷262022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷61四、大氣顆粒物中的PM2.5

顆粒物通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體，較大的粒子可能停留在鼻腔及鼻咽部，很小的顆?？梢赃M(jìn)入并停留在肺部。目前，世界上對(duì)可吸入粒子的粒徑大小有兩種意見，一種定為l0m以下，一種定為l5m以下。目前側(cè)重研究PM2.5

沉積主要通過(guò)三種作用：(1)碰撞作用：5~30m粒徑的顆粒(2)沉降作用：1~5m粒徑的顆粒(3)擴(kuò)散作用：粒徑小于0.1m的顆粒

自學(xué)課本P142-1452022/12/11玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷272022/12/12玉溪師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系楊艷62環(huán)境空氣的質(zhì)量

1、環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)國(guó)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)適用于一類質(zhì)量功能區(qū)，包括自然保護(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(jí)標(biāo)準(zhǔn)適