大气颗粒物及大气专题(课堂PPT)

1、大气颗粒物,主讲教师：焦坤灵,内蒙古科技大学,1.3 大气颗粒物,1. 大气颗粒物的来源与消除,（1）颗粒物及作用 颗粒物：指大气中的各种微粒（固、液态；有机、无机物；有无生命） 气溶胶：大气中的各种固体或液体微粒均匀地分散在空气中形成一个庞大的气溶胶 (aerosol) 体系。,颗粒物作用： 形成大气降水：作为降水的凝结核，形成降水； 降低大气能见度：由于颗粒物的散光效应及某些组分对光的强烈吸收，能使大气能见度降低； 影响地表温度：据等人估计,全球本底不透明度增加四倍时,将使全球温度降低3.5之多； 吸附有毒物：能够吸附多环芳烃多种有毒物质。,3,（2）颗粒物分类 来源分类：天然来源、认为来

2、源 形成过程分类：一次颗粒物、二次颗粒物,1.3 大气颗粒物,（3）颗粒物清除 大气颗粒物的清除与颗粒物的粒度、化学组成与性质密切相关。 1） 干沉降: 颗粒物在重力作用下沉降，或与其它物体碰撞后发生的沉降。 重力作用沉降速率与颗粒物的粒径、密度、空气运动黏滞系数等有关。,Stokes定律,另一种机制是粒径小于0.1微米的颗粒，即Aitken粒子靠Brown运动扩散，相互碰撞而凝聚成较大的颗粒，通过大气湍流扩散到地面或碰撞而去除。,2） 湿沉降: 通过降雨、降雪使颗粒物从大气中去除的过程。是去除大气颗粒物和 痕量气态污染物的有效方法。 雨除：主要去除半径小于1 m的颗粒物。颗粒物作为形成云的凝

3、结核，通过凝 结过程和碰撞过程使其增大为雨滴。（吸湿性、可溶性颗粒物更明显） 冲刷：主要去除半径大于4 m的颗粒物。降雨时在云下面的颗粒物与降下来的 雨滴发生惯性碰撞或扩散、吸附过程。 一般通过是沉降过程去除大气中颗粒物的量约占总量的80%-90%，而干沉降只有 10%-20%。对半径为2m左右的颗粒物没有明显去除作用。 2m左右的颗粒物随风而散，可随气流被输送到几百公里甚至上千公里以外的 地方。,1.3 大气颗粒物,5,2. 大气颗粒物的粒径分布,1.3 大气颗粒物,（1） 大气颗粒物的有效粒径：空气动力学直径（Dp),Dp是指在通常温度、压力和相对湿度下，在静止的空气中,与实际颗粒物具有相

4、同重力末速度的密度为1g/cm3的球体直径。 Dp是一种假想的球体颗粒直径，与实际颗粒物粒径不同。实际颗粒物粒径与颗粒物的组成、相对密度和颗粒物形状有关。, 总悬浮颗粒物（TSP,Total Suspended Particulates）小于100m。 飘尘（可吸入颗粒物）（Inhalabte Particulates ，IP） 小于10m， 用PM10表示 降尘粒径大于10m，可由于重力作用而自然沉降。,1.3 大气颗粒物,（2） 大气颗粒物的三模态,Whitby等依据大气颗粒物的表面积与粒径分布的关系得到了三种模结构： 爱根核模（ Dp 0.05m ） 积聚模 （ 0.05mDp 2m ）

5、 粗粒子模（ Dp0.05m ）,（3） 大气颗粒物的表面性质,成核作用：促进降水的形成； 降低大气能见度； 阻挡部分能量，减缓温室效应； 减缓酸雨的形成。 粘合作用：促进颗粒物从大气中消除。 吸着作用：使颗粒物吸附有害物质，增加其毒害作用。,1.3 大气颗粒物,3. 大气颗粒物的化学组成,（1）无机颗粒物 其成分与颗粒物的形成过程、粒径大小有关。 粗粒子：金属元素。 细粒子：硫酸盐、硝酸盐、铵盐、痕量金属、炭黑等。,（2）有机颗粒物 来源于矿物燃料燃烧、废弃物焚化等高温燃烧过程。 已经检测到的有机颗粒物主要有烷烃、烯烃、芳烃和多环芳烃等烃类,还有少量的亚硝胺、酚类和有机酸等。,4. 大气颗粒

6、物的来源识别,富集因子（EF）法、 化学质量平衡法（CMB）、 相关分析法、 因子分析法、相对浓度法,PM2.5, 十面“霾”伏的士兵,主讲教师：焦坤灵,内蒙古科技大学,认识PM2.5,1998年北京市蓝天工程项目中实验验证： 霾主要由PM2.5组成,掌 握,了 解,分析归纳,1.PM2.5特点及生成 2.PM2.5与复合型大气污染,主要内容,PM2.5带来的危害 1.生活环境 2.生存权利,1 PM2.5的特点及生成,主要成分,地壳中含量丰富的各种金属元素： 钠、镁、钙、铝、铁等,元素碳、挥发性有机物（VOCS）、铵盐、,常见成分,主要源自人类污染的重金属元素：,各种金属元素,硫酸盐、硝酸盐

7、,铅、锌、砷、镉、铜等,二次生成,来源：人类生产和生活活动 工业、交通,PM2.5：细颗粒物（ fine particulate matter ），也叫可入肺颗粒物，是对空气中空气动力学直径小于或等于2.5微米的固体颗粒或液滴的总称，是TSP（total suspended particulate）中的一种。,一、二次复合污染： TSP、SO2 、PM10、 O3 NO2、VOCs 、PM2.5,一次污染 TSP SO2,关键 污染物,重要 污染源,2 PM2.5与复合型大气污染,从形成（过程）划分pm2.5的组成,一次生成物,二次生成物,无机物（离子、化合物、EC、BC）,有机物（OC）,区

8、分OC和EC很难，现在常用OC/EC比值清单法,无机离子（硫酸盐、硝酸盐和铵盐、金属离子富集）,有机气溶胶（多存在于2 细颗粒中）,前体物,二次无机离子前体物：NOX、SO2、NH3（主要） 参与反应过程的物质：OH、OH2、O3、H2O2等,二次有机气溶胶前体物：芳香族化合物-苯、甲苯、二甲苯；烯烃；烷烃；环烷烃；萜烯；生物排放非饱和氧化物等；天然源碳氢化合物 参与反应过程的物质： O3、 OH-、NO3-等,参考文献：中国特大城市气溶胶的理化特性、来源及其形成机制复旦大学徐昶博士论文，导师：庄国顺 有机气溶胶的来源与形成研究现状谢绍东，北京大学环境科学系，环境科学学报,2 PM2.5与复合型大气污染,主要 环境问题,关键 污染物,重点 污染源,面源 (民用炉灶、天然源等),移动源 (交通工具),工业源 (电力、水泥、钢铁),2 PM2.5与复合型大气污染,PM,SO2,NH3,NOX,VOC,烟雾,能见度,/,灰霾,臭氧,酸沉降,复合型大气污染,新闻联播2013年1月13日公布,1 生活环境恶化加剧,