第三篇-大氣環(huán)境化學(xué)-第4章-大氣顆粒物課件

1第四章大氣顆粒物（大氣氣溶膠）

懸浮在大氣中的微粒（氣溶膠）----有害物質(zhì)，如致癌、致畸、致突變的物質(zhì)。----有毒物質(zhì)的運(yùn)載體或反應(yīng)床基本要求1.掌握大氣顆粒物的源和匯、顆粒物分布的基本特征。2.了解大氣中放射性核素以及顆粒物對(duì)人體健康的影響。2大氣顆粒物分類(lèi)

粉塵（微塵、Dust）

顆粒直徑：1

100

m；

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：0.01~1

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。

3大氣顆粒物分類(lèi)

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(guò)程中產(chǎn)生微粒，如煤、木材燃燒時(shí)產(chǎn)生硅酸鹽顆粒，粉煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的飛灰等。霧（Fog）

顆粒直徑：2~200

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。4大氣顆粒物分類(lèi)靄（Mist）

顆粒直徑：大于10

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（Haze）

顆粒直徑：~0.1

m；

物態(tài)：固體；

生成機(jī)制、現(xiàn)象：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。5大氣顆粒物分類(lèi)煙塵（熏煙，Smoke）

0.01~5

m；固體與液體；含碳物質(zhì)。煙霧（Smog）0.001~2

m；固體；粒徑在2

m以下，現(xiàn)泛指各種妨礙視程（能見(jiàn)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0.5

m使大氣呈淡褐色。

6大氣顆粒物分類(lèi)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)。大氣中顆粒直徑小于l0

m的懸浮物稱為飄塵(Airborneparticle)，大于l0

m的懸浮物，由于重力作用而沉降的微粒稱為降塵（Dustfall）。7大氣顆粒物源和匯

--大氣顆粒物來(lái)源

天然源、人為源（按顆粒物形成機(jī)制）大氣顆粒物

一次顆粒物、二次顆粒物一次顆粒物天然污染源和人為污染源釋放。二次顆粒物大氣污染氣體組分(如二氧化硫、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏?之間，或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。

8大氣顆粒物源和匯--顆粒物天然來(lái)源一次顆粒物天然源

地面揚(yáng)塵（風(fēng)吹灰塵）、海浪浪沫、火山爆發(fā)噴出物、森林火災(zāi)燃燒物、隕星塵及生物界產(chǎn)生的顆粒物，如花粉、袍子等。二次顆粒物天然源森林排出碳?xì)浠衔铮ㄖ饕禽葡╊?lèi)）--光化學(xué)反應(yīng)--產(chǎn)生微小顆粒；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。9大氣顆粒物源和匯--顆粒物人為源顆粒物人為源燃料燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的固體顆粒物，如煤煙、飛灰等工業(yè)生產(chǎn)排放的固體微粒汽車(chē)尾氣排出的鹵化鉛凝聚而形成的顆粒物人為排放SO2（一定條件下）-----硫酸鹽粒子大氣顆粒物消除（匯）

干、濕沉降

10大氣顆粒物粒度分布及表面性質(zhì)

城市大氣直徑小于0.1

m顆粒（居多）

體積或質(zhì)量分布（峰值）0.5

m，10

m細(xì)顆粒--蒸汽凝結(jié)粗顆粒---灰塵、飄塵及小粒徑氣溶膠長(zhǎng)大而成的顆粒

表面積分布曲線（峰值）0.25

m（平均）11大氣顆粒物粒度分布及表面性質(zhì)大氣顆粒物的粒度：即艾根核模、積聚模和粗粒模由蒸汽凝結(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0.005~0.05

m，屬于核模型。粒徑在0.05~2

m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。

以上顆粒物合稱為細(xì)粒(小于2

m)粒徑大于2

m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。12大氣顆粒物粒度分布及表面性質(zhì)細(xì)顆?；瘜W(xué)組分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，即積聚模和粗粒模微粒的表面性質(zhì)

成核作用、粘合和吸著（吸收、吸附）氣體或蒸氣溶解于微粒---吸收

氣體或蒸氣吸著于顆粒物表面---吸附

13顆粒物--無(wú)機(jī)化合物

重點(diǎn)小于2

m的細(xì)顆粒物

天然源風(fēng)傳粉塵，火山爆發(fā)煙氣以及海浪。人為源

細(xì)顆粒物→

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Ｒ苯?----顆粒物直徑小于2

m，占46.6%。鎘、鉻、銅和錳飄塵-----冶煉廠、冶金工業(yè)。鈹、鎳和釩----動(dòng)力發(fā)電廠(燃煤及燃油)。飄塵鎘----焚燒。14顆粒物--有機(jī)化合物

吸附和沉積于大氣顆粒（揮發(fā)性有機(jī)物）

一次污染物，二次污染物

1979年

--燃燒（109種）、廢物焚燒（235種）、煤/油燃燒（69種）

多環(huán)芳香族化合物、芳香族化合物，含氮、氧、硫、磷類(lèi)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。

15放射性核素

天然放射性

陸生氣體放射性核素巖石和土壤---鈾-238、釷-232和鈾-235等宇宙射線太陽(yáng)和外層宇宙空間高能粒子流（大氣天然放射性主要來(lái)源）。宇宙射線與大氣中原子核相互作用產(chǎn)生許多放射性核素。

降水去除

16放射性核素人工產(chǎn)生的放射性核素（1）核武器（2）核電站（3）燃煤的排放物放射性核素對(duì)健康的效應(yīng)具中等半衰期的放射性核素危害最大

17顆粒物對(duì)人體健康影響

顆粒物---呼吸道---人體，大粒子可能停留在鼻腔及鼻咽部，小顆粒可以進(jìn)入并停留在肺部。可吸入粒子的粒徑規(guī)定：l0

m以下或l5

m以下。

PM2.5

、PM10國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)的肺動(dòng)力特性試驗(yàn)工作組：

粒子在呼吸道中準(zhǔn)確的吸收模式

呼吸道：鼻咽區(qū)、支氣管區(qū)和肺區(qū)。

沉積作用（1）碰撞作用：5~30

m粒徑的顆粒---鼻咽部和支氣管上部沉降（2）沉降作用：1~5

m粒徑的顆粒---支氣管部位沉降（3）擴(kuò)散作用：粒徑小于0.1

m的顆粒---肺區(qū)沉積

18環(huán)境空氣質(zhì)量國(guó)家環(huán)境保護(hù)局（1996年）《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095－1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一類(lèi)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)二類(lèi)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)）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三類(lèi)質(zhì)量功能區(qū)（各特定工業(yè)區(qū)）

19環(huán)境空氣的質(zhì)量空氣污染指數(shù)（API）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)。

中國(guó)城市空氣污染以煤煙型污染為主（最早）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)。

（后來(lái)）修改為PM10、二氧化硫、氮氧化物（以二氧化氮記）、一氧化碳、臭氧五項(xiàng)（現(xiàn)在）又增加了PM2.5指標(biāo)，同時(shí)改稱為空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）各種污染物各具一個(gè)分指數(shù)，并以分段線性函數(shù)形式將該分指數(shù)與其濃度相關(guān)聯(lián)。

20環(huán)境空氣的質(zhì)量21環(huán)境空氣的質(zhì)量例:

南方某城市某周的監(jiān)測(cè)結(jié)果：TSP、SO2、NOx全市的平均濃度分別為0.156mg/m3、0.211mg/m3、0.400mg/m3,

NOx實(shí)測(cè)濃度0.400mg/m3介于0.150～0.565mg/m3之間,按照表1,此處濃度限值C3.3=0.150mg/m3,C