15大气颗粒物-简化版

1、1马马 双双 忱忱Aerosol Chemistry 2v 气溶胶化学的环境意义气溶胶化学的环境意义v 大气颗粒物大气颗粒物介绍介绍v 大气大气颗粒物的粒度及表面性质颗粒物的粒度及表面性质v 大气颗粒物的化学组成大气颗粒物的化学组成v 大气颗粒物的去除过程大气颗粒物的去除过程v 大气颗粒物的危害大气颗粒物的危害3气溶胶化学气溶胶化学 气溶胶化学气溶胶化学又称大气气溶胶化学大气气溶胶化学或大气颗粒物化学大气颗粒物化学，是大气环境化学的重要分支。 主要研究大气中气溶胶（颗粒物）的来源、形成、分布、运输、消除过程中的物理化学行为，化学组成的变化，存在状态的特性、粒度谱的演变及其与大气现象的关系等。许

2、多大气污染现象都直接或间接与气溶胶（颗粒物）的物理化学特性和行为有关。 大气气溶胶：各种固体或液体均匀地分散在空气中形成大气气溶胶：各种固体或液体均匀地分散在空气中形成的一个庞大的分散体系，叫做气溶胶的一个庞大的分散体系，叫做气溶胶体系。其分体系。其分散相为固体或液体小质点，其大小为散相为固体或液体小质点，其大小为10-5mm10-9mm，分散介质为气体。分散介质为气体。4大气气溶胶的环境学意义大气气溶胶作为分散在大气中的固态或液态颗粒而形成的一种大大气气溶胶作为分散在大气中的固态或液态颗粒而形成的一种大气物质，早被环境学家所关注。气物质，早被环境学家所关注。随着环境污染问题的发展，已认识到大

3、气气溶胶的污染特性与其随着环境污染问题的发展，已认识到大气气溶胶的污染特性与其物理化学性质，以及在大气中的非均相化学反应，有着密切的关物理化学性质，以及在大气中的非均相化学反应，有着密切的关系，并造成一系列的环境问题，如臭氧层的破坏、酸雨的形成、系，并造成一系列的环境问题，如臭氧层的破坏、酸雨的形成、全球气候变化、烟雾事件的发生等。全球气候变化、烟雾事件的发生等。气溶胶对人体健康、生物效应也有其特有的生理作用；气溶胶对人体健康、生物效应也有其特有的生理作用；因此，大气气溶胶是当今大气化学研究中最前沿的领域。在今后因此，大气气溶胶是当今大气化学研究中最前沿的领域。在今后的十多年里，的十多年里，了

4、解气溶胶对全球气候的影响及其作用机制、在地了解气溶胶对全球气候的影响及其作用机制、在地圈生物圈中的过程将是最突出的研究对象圈生物圈中的过程将是最突出的研究对象，这包括物理和化学，这包括物理和化学的性质、来源和形成、时空分布和全球气候变化、健康效应和大的性质、来源和形成、时空分布和全球气候变化、健康效应和大气化学过程等多方面、多层次的综合研究。气化学过程等多方面、多层次的综合研究。5大气颗粒物大气颗粒物组成成分组成成分有机物有机物无机物无机物状态状态有生命有生命无生命无生命固态固态液态液态 大气颗粒物大气颗粒物大气颗粒物（大气颗粒物（Particulate Matter, PM)的分类的分类 气

5、溶胶体系中分散的各种粒子称为气溶胶体系中分散的各种粒子称为大气颗粒物大气颗粒物。6大气颗粒物的来源大气颗粒物的来源天然来源天然来源：地面扬尘、海浪溅出的浪沫、火山灰、森林地面扬尘、海浪溅出的浪沫、火山灰、森林火灾、宇宙陨星尘埃、花粉、孢子火灾、宇宙陨星尘埃、花粉、孢子人为来源人为来源：一次颗粒物（一次颗粒物（Primary PM)：直接由污染源排放的；直接由污染源排放的；二次颗粒物二次颗粒物(Secondary PM)：大气中的某些污染组分之间大气中的某些污染组分之间或这些组分与大气成分之间发生反应而产生的或这些组分与大气成分之间发生反应而产生的颗粒物；颗粒物；燃料燃烧煤烟燃料燃烧煤烟(Soo

6、t)、飞灰、飞灰(Fly Ash)、气态污染物、气态污染物 大气颗粒物大气颗粒物生成机制：生成机制：7各种大气颗粒物形成与效应各种大气颗粒物形成与效应8 粒度粒度：粒径粒径(直径直径)的大小；的大小；空气动力学直径空气动力学直径(Dp)：与所研究粒子有相同终端降落速度的、与所研究粒子有相同终端降落速度的、密度为密度为1的球体直径。也就是将实际的颗粒粒径换成具有相的球体直径。也就是将实际的颗粒粒径换成具有相同空气动力学特性的等效直径（或同空气动力学特性的等效直径（或等当量直径等当量直径）。）。 ；状时，形状系数，当粒子为球）参考密度（密度；忽略了浮力效应的颗粒几何直径；0 . 1;g/cm130

7、0pg0pgpKKDKDD 大气颗粒物粒度和表面性质大气颗粒物粒度和表面性质从上式可见，对于球状从上式可见，对于球状粒子，粒子，p对对Dp是有影响是有影响的。当的。当p较大时，较大时，Dp会会比比Dg大，由于大多数大大，由于大多数大气粒子满足气粒子满足p10，因，因此此DP和和Dg的差值因子的差值因子必定小于必定小于39大气颗粒物的三模态大气颗粒物的三模态：Whitby 根据大气颗粒物表面积与粒根据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系径分布的关系, 建立了三种不同类型的粒度模建立了三种不同类型的粒度模,并用它来解释大气颗粒物的来源和并用它来解释大气颗粒物的来源和归宿。归宿。 爱根核模爱根核模 （

8、0.005 m Dp0.05m)积聚模积聚模 （0.05 m Dp 2 m)爱根核模(Aitken nuclei mode)范围(0.0050.0 5m)的粒子是由高温过程或化学反应产生的蒸汽凝结而成的；积聚模(Accumulation mode)范围(0.052m)的粒子是由蒸汽凝结或核模中的粒子凝聚长大而形成的，两者合称为细粒子(0.0052m)。二次大气颗粒物多在细粒子范围;粗粒子模(Coarse particle mode)直径大于2 m，是由液滴蒸发、机械粉碎等过程形成的，也称粗模。10大气中的颗粒物来源和归宿分析111. 总悬浮颗粒物（总悬浮颗粒物（Total suspended

9、particulate，TSP）：）：用标准大容量用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒颗粒采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒物。其粒径多在物。其粒径多在100 m以下，尤以以下，尤以10 m以下的为最多。以下的为最多。2. 飘尘（飘尘（suspended dust）：）：可在大气中长期漂浮的悬浮物称为飘尘。可在大气中长期漂浮的悬浮物称为飘尘。其粒径主要是小于其粒径主要是小于10 m的颗粒物。的颗粒物。3. 降尘（降尘（fall dust）：能用采样罐采集到的大气颗粒物。在总悬浮颗粒能用采样罐采集到的大气颗粒物。在总悬浮颗粒物中一般直

10、径大于物中一般直径大于10 m的粒子由于自身的重力作用会很快沉降下来。的粒子由于自身的重力作用会很快沉降下来。这部分颗粒物称为降尘。这部分颗粒物称为降尘。4. 可吸入粒子（可吸入粒子（Respirable suspended particulate，RSP或Inhalable particulate，IP）：易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子，目前国际易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子，目前国际标准化组织标准化组织(ISO)建议将其定为建议将其定为Dp10 m。我国也采用了这个建议。我国也采用了这个建议。5、PM10: Particulate matter of less than 10 m;

11、 equivalent to RSP or IP.6、PM2.5: Particulate matter of less than 2.5 m 大气颗粒物的粒径分类大气颗粒物的粒径分类12大气气溶胶粒子质量浓度分布规律 质量浓度分布:在可吸入性颗粒物粒径范围内, 大气中气溶胶粒子质量浓度分布为双峰型，其中一个峰在0.3m左右，另一个峰在10m附近，也就是说，大气中0.3m和10m的颗粒物居多数。目前国内的研究结果表明,PM10与TSP的质量比约为60-80%，比前10年高出10-20%，说明我国空气中的细颗粒物的比例在上升。 颗粒数分布：大多数颗粒的粒径约为0.01m； 表面积分布：表面积主要

12、决定于0.2m的颗粒； 下图是某城市大气颗粒物的粒子数浓度、表面积浓度和质量或体积浓度分布曲线。由图可见，显然这三种表示的结果是不同的。1302468100.010.1110PM10 PM2.5 TSPPM0.11415大气颗粒物的表面积特性大气颗粒物的表面积特性 大气颗粒物有三种重要的表面积性质，即成核作用、粘大气颗粒物有三种重要的表面积性质，即成核作用、粘合、吸着。合、吸着。 成核作用（成核作用（Nucleation)是指过饱和蒸汽在颗粒物表面上是指过饱和蒸汽在颗粒物表面上形成液滴的现象。雨滴的形成就属于成核作用。形成液滴的现象。雨滴的形成就属于成核作用。 气溶胶作为云凝结核或改变云的光学

13、性质和生存时间而对气溶胶作为云凝结核或改变云的光学性质和生存时间而对气候变化产生间接影响。气候变化产生间接影响。16 粘合或凝聚粘合或凝聚(Coagulation)是小颗粒形成较大的凝聚体并是小颗粒形成较大的凝聚体并最终达到很快沉降粒径的过程。最终达到很快沉降粒径的过程。粒子可以被相互紧紧地粘粒子可以被相互紧紧地粘合或在固体表面上粘合。合或在固体表面上粘合。 相同组成的液滴在它们相互碰撞时可能凝聚，固体粒子相相同组成的液滴在它们相互碰撞时可能凝聚，固体粒子相互粘合的可能性随粒径的降低而增大，颗粒物的粘合程度互粘合的可能性随粒径的降低而增大，颗粒物的粘合程度与颗粒物及表面的组成、电荷、表面模组成

14、及表面的粗糙与颗粒物及表面的组成、电荷、表面模组成及表面的粗糙度有关。度有关。 17吸着吸着(Sorption)是指气态分子为颗粒物吸着的现象。是指气态分子为颗粒物吸着的现象。如果气体或蒸汽溶解在微粒中，这种现象称为吸收如果气体或蒸汽溶解在微粒中，这种现象称为吸收(Absorption)。若气体或蒸汽吸着在颗粒物表面上，则定义为吸附若气体或蒸汽吸着在颗粒物表面上，则定义为吸附(Adsorption) 。涉及特殊的化学相互作用的吸着，定义为化学吸附作用。涉及特殊的化学相互作用的吸着，定义为化学吸附作用。如大气中如大气中CO2和和SO2与与Ca(OH)2的颗粒反应：的颗粒反应： Ca(OH)2（s

15、）+CO2CaCO3+H2O Ca(OH)2（s）+SO2CaSO3+H2O 化学吸着的其他例子，如化学吸着的其他例子，如SO2与氧化铁气溶胶的反应，硫酸气溶胶与与氧化铁气溶胶的反应，硫酸气溶胶与NH3的反的反应等，受到颗粒物表面限制。应等，受到颗粒物表面限制。 在大气颗粒物上的电荷可以是正的，也可以是负的。基于颗粒物容易带有电在大气颗粒物上的电荷可以是正的，也可以是负的。基于颗粒物容易带有电荷这一性质，可利用静电除尘器使颗粒荷电从而在电场力作用下去除烟道气荷这一性质，可利用静电除尘器使颗粒荷电从而在电场力作用下去除烟道气中的颗粒物。中的颗粒物。18大颗粒对小颗粒的物理吸附作用19u 无机颗粒

16、物无机颗粒物u 有机颗粒物有机颗粒物u 多环芳烃（多环芳烃（PAH）20无机颗粒物无机颗粒物 无机颗粒物的成分是由颗粒物形成过程决定的。无机颗粒物的成分是由颗粒物形成过程决定的。 天然源：天然源：p 扬尘的成分主要是该地区的土壤粒子。扬尘的成分主要是该地区的土壤粒子。p 火山爆发所喷出的火山灰，除主要由硅和氧组成的岩石粉末外，还含有一些火山爆发所喷出的火山灰，除主要由硅和氧组成的岩石粉末外，还含有一些如锌、锑、硒、锰和铁等金属元素的化合物。如锌、锑、硒、锰和铁等金属元素的化合物。p 海洋溅沫所释放出来的颗粒物，其成分主要有氯化钠粒子，硫酸盐粒子，还海洋溅沫所释放出来的颗粒物，其成分主要有氯化钠

17、粒子，硫酸盐粒子，还会有一些镁化合物。会有一些镁化合物。 人为源：人为源：p 火力发电厂由于燃煤及石油而排放出来的颗粒物，其成分除大量的烟尘外，火力发电厂由于燃煤及石油而排放出来的颗粒物，其成分除大量的烟尘外，还含有铍、镍、钒等的化合物。还含有铍、镍、钒等的化合物。p 市政焚烧炉会排放出砷、铍、镉、铜、铁、汞、镁、锰、镍、铅、锑、钛、市政焚烧炉会排放出砷、铍、镉、铜、铁、汞、镁、锰、镍、铅、锑、钛、钒和锌等的化合物。钒和锌等的化合物。p 燃用含铅汽油的汽车尾气中则含有大量的铅。燃用含铅汽油的汽车尾气中则含有大量的铅。21 不同粒径的颗粒物其化学组成差异很大。不同粒径的颗粒物其化学组成差异很大。

18、 一般来讲，粗粒子主要是土壤及污染源排放出来的尘粒，一般来讲，粗粒子主要是土壤及污染源排放出来的尘粒，大多是一次颗粒物。土壤粒子大都属于粗模，为粗粒子，大多是一次颗粒物。土壤粒子大都属于粗模，为粗粒子，其成分与地壳组成元素十分相近。这种粗粒子主要由硅、其成分与地壳组成元素十分相近。这种粗粒子主要由硅、铁、铝、钠、钙、镁、钛等铁、铝、钠、钙、镁、钛等3030余种元素组成。余种元素组成。 细粒子主要是硫酸盐、硝酸盐、铵盐、痕量金属和碳黑细粒子主要是硫酸盐、硝酸盐、铵盐、痕量金属和碳黑等。如硫酸盐粒子，其粒径属于积聚模，为细粒子，主要等。如硫酸盐粒子，其粒径属于积聚模，为细粒子，主要是二次污染物。是

19、二次污染物。 22 典型无机颗粒物：典型无机颗粒物： 硫酸硫酸主要是由污染源排放出来的主要是由污染源排放出来的SOSO2 2氧化后溶于水而生成的。硫氧化后溶于水而生成的。硫酸再与大气中的酸再与大气中的NHNH3 3化合而生成化合而生成(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4颗粒物。硫酸也可以与颗粒物。硫酸也可以与大气中其他金属反应或生成各种硫酸盐颗粒物。大气中其他金属反应或生成各种硫酸盐颗粒物。 硫酸盐粒子硫酸盐粒子对光吸收和散射能力较强，从而降低大气的能见对光吸收和散射能力较强，从而降低大气的能见度并影响气候。因此，对硫酸盐气溶胶的研究越来越受到重视。度并影响气候。因此，对硫酸盐气溶胶的

20、研究越来越受到重视。在正常的大气条件下，尽管所形成的硫酸盐颗粒物是属于核模在正常的大气条件下，尽管所形成的硫酸盐颗粒物是属于核模(D(DP P0.05m)0.05m)范围，而核模粒子之间能迅速凝聚，从而进入积范围，而核模粒子之间能迅速凝聚，从而进入积聚模聚模(0.05m D(0.05m DP P2.0m)2.0m)2.0m)之间是相互独立的，因此硫酸盐粒子大多都维持在之间是相互独立的，因此硫酸盐粒子大多都维持在积聚模中。积聚模中。 在细粒子中，硫主要是以在细粒子中，硫主要是以SOSO4 42 2形式存在，而且形式存在，而且SOSO4 42 2与与NHNH4 4+ +是是高度相关的，即硫酸盐颗粒

21、物主要是硫酸铵盐。高度相关的，即硫酸盐颗粒物主要是硫酸铵盐。23 硝酸盐颗粒物硝酸盐颗粒物不如对硫酸盐颗粒物研究得深入。不如对硫酸盐颗粒物研究得深入。 由于由于HNOHNO3 3比比H H2 2SOSO4 4更容易挥发，所以在通常情况下，在相对湿度更容易挥发，所以在通常情况下，在相对湿度不太大时，不太大时，HNOHNO3 3多以气态形式存在于大气中，除在硝酸污染源多以气态形式存在于大气中，除在硝酸污染源附近外，几乎不以附近外，几乎不以HNOHNO3 3颗粒物形式存在。颗粒物形式存在。 与硫酸盐颗粒物相类似，如果与硫酸盐颗粒物相类似，如果HNOHNO3 3一开始就能形成爱根核，并一开始就能形成爱

22、根核，并能迅速长大时，则硝酸及其盐的粒子也可能存在于积聚模中，能迅速长大时，则硝酸及其盐的粒子也可能存在于积聚模中，此时可能发生的反应是：此时可能发生的反应是： NHNH3 3+HNO+HNO3 3NHNH4 4NONO3 3(s)(s) H H2 2SOSO4 4(l)+NH(l)+NH4 4NONO3 3(s)NH(s)NH4 4HSOHSO4 4(s)+HNO(s)+HNO3 3(g)(g)24有机颗粒物有机颗粒物 有机颗粒物（有机颗粒物（Particulates Organic Matter， POM）是指大气中的有机物凝聚而形成的颗粒物，或有机物质吸附是指大气中的有机物凝聚而形成的颗

23、粒物，或有机物质吸附在其他颗粒物上面而形成的颗粒物。大气颗粒物污染主要是在其他颗粒物上面而形成的颗粒物。大气颗粒物污染主要是这些有毒或有害的有机颗粒物。这些有毒或有害的有机颗粒物。 有机颗粒污染物种类繁多，结构也极其复杂。已检测到的有机颗粒污染物种类繁多，结构也极其复杂。已检测到的主要有烷烃、烯烃、芳烃和多环芳烃等多种烃类。另外还有主要有烷烃、烯烃、芳烃和多环芳烃等多种烃类。另外还有少量的亚硝胺、杂氮环化合物、环酮、醌类、和有机酸等。少量的亚硝胺、杂氮环化合物、环酮、醌类、和有机酸等。这些有机颗粒物主要是由矿物燃料燃烧、废弃物焚化等各种这些有机颗粒物主要是由矿物燃料燃烧、废弃物焚化等各种高温燃

24、烧过程所形成的。在各类燃烧过程中已鉴定出来的化高温燃烧过程所形成的。在各类燃烧过程中已鉴定出来的化合物有合物有300300多种。按类别分为多环芳香族化合物、脂肪族化合多种。按类别分为多环芳香族化合物、脂肪族化合物、羰基化合物和卤化物等。物、羰基化合物和卤化物等。25 POMPOM多数是由气态一次污染物通过凝聚过程转化而来的。多数是由气态一次污染物通过凝聚过程转化而来的。转化速率比转化速率比SOSO2 2转化为硫酸盐颗粒物要小。一次污染物转化转化为硫酸盐颗粒物要小。一次污染物转化为二次污染物时，通常都含有为二次污染物时，通常都含有COOHCOOH（羧基）（羧基）、CHOCHO（醛（醛基）基）、C

25、HCH2 2ONOONO、C(O)SOC(O)SO2 2、C(O)OSOC(O)OSO2 2等基团，这是由等基团，这是由于转化反应过程中有于转化反应过程中有HOHO、HOHO2 2和和CHCH3 3O O等自由基参与的结果。等自由基参与的结果。 POMPOM能同大气中的臭氧、氮氧化物等相互作用而形成二次能同大气中的臭氧、氮氧化物等相互作用而形成二次污染物污染物。近年来，遗传毒理学进一步证明了这些二次污染。近年来，遗传毒理学进一步证明了这些二次污染物有直接致癌和致突变作用。物有直接致癌和致突变作用。260 00.050.050.10.10.150.150.20.20.250.250.30.30.

26、350.350.40.40.450.4510u10u4.7-10u4.7-10u1.1-1.1-4.7u4.7u1.1u1.1u颗粒粒径颗粒粒径含量( u g/g)含量( u g/g)BaPCl-PAHs五氯酚五氯酚012345678BaPCl-PAHs五氯酚五氯酚ESP前前ESPESP后后烟道漂尘烟道漂尘燃煤发电厂排放的有机污染物燃煤发电厂排放的有机污染物 阳宗海阳宗海 电厂不同粒径飞灰中电厂不同粒径飞灰中PAHs的含量的含量 贵阳电厂烟道沉积飞灰中贵阳电厂烟道沉积飞灰中PAHs的含量的含量 0%20%40%60%80%100%12345比例(%)PAHsNon-PAHs 1-贵阳 2-宣威

27、 3-重庆 4-宜宾 5-咯璜发电厂 西南几个燃煤发西南几个燃煤发 电厂电厂ESP沉积沉积飞飞灰中灰中PAHs和和non-PAHs的比例的比例 27多环芳烃多环芳烃（Polycyclic Aromatic HydrocarbonsPolycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHsPAHs） 在有机颗粒物所包含的各种有机化合物中，毒性较大的是在有机颗粒物所包含的各种有机化合物中，毒性较大的是PAHPAH。PAHPAH是由是由若干个苯环彼此稠合在一起或是若干个苯环和戊二烯稠合在一起的化合物。若干个苯环彼此稠合在一起或是若干个苯环和戊二烯稠合在一起的化合物。它们的蒸汽压由分子

28、中环的多少决定，环多的蒸汽压低，环少的蒸汽压高。它们的蒸汽压由分子中环的多少决定，环多的蒸汽压低，环少的蒸汽压高。因而环少的易于以气态形式存在，环多的则在固相颗粒物中。因而环少的易于以气态形式存在，环多的则在固相颗粒物中。 大气颗粒物中含量较多，并已证实有较强的致癌性的大气颗粒物中含量较多，并已证实有较强的致癌性的PAHPAH为苯并（为苯并（a a）芘）芘 （BaPBaP），其他活化致癌的），其他活化致癌的PAHPAH有苯并（有苯并（a a）蒽、苯并（）蒽、苯并（e e）芘、苯并（）芘、苯并（e e）苊、）苊、苯并（苯并（j j）荧蒽和茚并（）荧蒽和茚并（1 1，2 2，3 3cdcd）芘等。

29、）芘等。 PAH大多数出现在大气中，其中代表性的致癌大多数出现在大气中，其中代表性的致癌PAH含量大约为含量大约为20g/m3,有些特殊的大气和废气中有些特殊的大气和废气中PAH含量更高。煤炉排放废气中含量更高。煤炉排放废气中PAH可超过可超过1000g/m3,香烟的烟气中也可达香烟的烟气中也可达100g/m3。28 大气中的大气中的PAHPAH是由存在于燃料或植物中较高级的烷烃在是由存在于燃料或植物中较高级的烷烃在高温下分解而形成的。这些高级烃可裂解为较小的不稳定的高温下分解而形成的。这些高级烃可裂解为较小的不稳定的分子和残渣，它们再进一步反应便可生成分子和残渣，它们再进一步反应便可生成PA

30、HPAH。PAHPAH几乎只在几乎只在固体中出现，测定丙烷进行不完全燃烧其产物在气、固体中固体中出现，测定丙烷进行不完全燃烧其产物在气、固体中PAHPAH的含量实验表明，所生成的的含量实验表明，所生成的PAHPAH在气体中还不到在气体中还不到4%4%，而绝，而绝大部分在固相中。烟尘本身就是一种多环芳烃的高聚物，经大部分在固相中。烟尘本身就是一种多环芳烃的高聚物，经X X射线结构分析表明，烟尘微粒是由互相结合在一起的微晶射线结构分析表明，烟尘微粒是由互相结合在一起的微晶构成的，而每一个微晶由若干个石墨片组成，每个片晶又是构成的，而每一个微晶由若干个石墨片组成，每个片晶又是由约由约100100个缩

31、合在一起的芳环构成的。个缩合在一起的芳环构成的。29大气颗粒物的去除过程大气颗粒物的去除过程 大气颗粒物的去除与颗粒物的粒度、化学组成及性质密切相关。大气颗粒物的去除与颗粒物的粒度、化学组成及性质密切相关。通常有两种清除方式：通常有两种清除方式： （1）干降尘：干降尘是指颗粒物在重力作用下的降尘，或与其他物体）干降尘：干降尘是指颗粒物在重力作用下的降尘，或与其他物体碰撞后发生的降尘。碰撞后发生的降尘。 这种降尘存在着两种机制：这种降尘存在着两种机制： 一种是通过重力对颗粒物的作用，使其降落在土壤、水体的表面或植一种是通过重力对颗粒物的作用，使其降落在土壤、水体的表面或植物、建筑物等物体上。降尘

32、的速度与颗粒物的粒径、密度、空气运动物、建筑物等物体上。降尘的速度与颗粒物的粒径、密度、空气运动粘滞系数有关。粘滞系数有关。重力沉降是去除大气污染物，尤其对粒径大于重力沉降是去除大气污染物，尤其对粒径大于20m的颗粒最重要的自然机理之一的颗粒最重要的自然机理之一。 另一种沉降机制是另一种沉降机制是小于小于0.1m的颗粒的颗粒，他们靠布朗运动扩散，相互碰，他们靠布朗运动扩散，相互碰撞而凝聚成较大的絮集颗粒，通过大气湍流扩散到地面或碰撞而去除。撞而凝聚成较大的絮集颗粒，通过大气湍流扩散到地面或碰撞而去除。30粒子的沉降速度可应用斯托克斯定律（粒子的沉降速度可应用斯托克斯定律（Stokeslaw）求

33、出：）求出：式中，式中， u沉降速度，沉降速度，cm/s; g重力加速度，重力加速度，cm/s2; d粒径，粒径，cm; 1、2分别为颗粒物分别为颗粒物 和空气的密度，和空气的密度，g/cm3; 空气粘度，空气粘度，Pas8 . 1)(212gdu颗 粒 直 径颗 粒 直 径（m） 沉降速率（沉降速率（cm/s） 到达地面所需到达地面所需时间时间 0.1 8105 213a 1 4103 1398d 10 0.3 49d 100 30 318min 不同粒径颗粒物的沉降速率不同粒径颗粒物的沉降速率31 （2）湿沉降：湿沉降是指通过降雨、降雪等使颗粒物从大气中去）湿沉降：湿沉降是指通过降雨、降雪

34、等使颗粒物从大气中去除的过程。除的过程。它是去除大气颗粒物和痕量气态污染物的有效方法。它是去除大气颗粒物和痕量气态污染物的有效方法。 湿沉降也可分为雨除湿沉降也可分为雨除(rainout)和冲刷和冲刷(washout)两种机制。两种机制。 雨除雨除是指云内清除，一些颗粒物可作为形成云的凝聚核，成为云滴是指云内清除，一些颗粒物可作为形成云的凝聚核，成为云滴的中心，通过凝结过程和碰撞过程使其增大为雨滴，进一步长大的中心，通过凝结过程和碰撞过程使其增大为雨滴，进一步长大而形成雨降落到地面，颗粒也就随之从大气中被去除。而形成雨降落到地面，颗粒也就随之从大气中被去除。雨除对半雨除对半径小于径小于1m的颗

35、粒物的去除效率较高，的颗粒物的去除效率较高，特别是具有吸湿性和可溶性特别是具有吸湿性和可溶性的颗粒物更明显。的颗粒物更明显。 冲刷冲刷是指云下洗脱，是降雨时在云下面的颗粒物与降下来的雨滴是指云下洗脱，是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，从而使颗粒物去除。发生惯性碰撞或扩散、吸附过程，从而使颗粒物去除。冲刷对半冲刷对半径为径为4m以上的颗粒物效率较高。以上的颗粒物效率较高。32 一般通过湿沉降过程去除大气中颗粒物的量约占总量的一般通过湿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，而干沉降只有10%20%。 没有沉降的颗粒可随气流被输送到几百公

36、里甚至上千公里没有沉降的颗粒可随气流被输送到几百公里甚至上千公里以外的地方去，造成大范围的污染。以外的地方去，造成大范围的污染。33大气中颗粒物的去大气中颗粒物的去除机理除机理34气溶胶的粒径分布及来源和汇气溶胶的粒径分布及来源和汇35Inhalable PM includes both fine and coarse particles. These particles can accumulate in the respiratory system and are associated with numerous health effects. Exposure to coarse par

37、ticles is primarily associated with the aggravation of respiratory conditions, such as asthma. Fine particles are most closely associated with such health effects as increased in heart and lung disease, increased respiratory symptoms and disease, decreased lung function. Sensitive groups that appear

38、 to be at greatest risk to such effects include the elderly, individuals with cardiopulmonary disease, such as asthma, and children. In addition to health problems, PM is the major cause of reduced visibility. Airborne particles also can cause damage to paints and building materials.ashman.(医医)哮喘哮喘s

39、ymptomn.(医医) 症状，征兆症状，征兆respiratoryadj.呼吸的呼吸的aggravationn.加重加重(病情病情)更恶化、恼怒更恶化、恼怒 大气颗粒物危害大气颗粒物危害Health and Environmental Effectscardiopulmonary adj.(医医)心肺的心肺的36 大气颗粒物尤其是空气动力学直径大气颗粒物尤其是空气动力学直径10m的颗粒物，与人类健康关系密切：的颗粒物，与人类健康关系密切： 使慢性病和重病患者死亡率增加使慢性病和重病患者死亡率增加 使肺功能和结构发生改变使肺功能和结构发生改变 使免疫系统功能下降使免疫系统功能下降 导致心血管系

40、统发病率和死亡率增加等，易感导致心血管系统发病率和死亡率增加等，易感人群更为明显人群更为明显 37 颗粒物进入人体的途径：颗粒物进入人体的途径： 粒径大于粒径大于10m10m的，吸入后绝大部分阻留在鼻腔和鼻咽喉部，只的，吸入后绝大部分阻留在鼻腔和鼻咽喉部，只有很少部分进入气管和肺内。粒径大的颗粒，在通过鼻腔和上呼吸有很少部分进入气管和肺内。粒径大的颗粒，在通过鼻腔和上呼吸道时，则被鼻腔中鼻毛和气管壁粘液滞留和粘着。据研究，鼻腔滤道时，则被鼻腔中鼻毛和气管壁粘液滞留和粘着。据研究，鼻腔滤尘机能可滤掉约为吸气中颗粒物总量的尘机能可滤掉约为吸气中颗粒物总量的30305050。由于颗粒对上呼。由于颗粒

41、对上呼吸道粘膜的刺激，使鼻腔粘膜机能亢进，腔内毛细血管扩张，引起吸道粘膜的刺激，使鼻腔粘膜机能亢进，腔内毛细血管扩张，引起大量分泌液，以直接阻留更多的颗粒物，这是机体的一种保护性反大量分泌液，以直接阻留更多的颗粒物，这是机体的一种保护性反应。应。 若长期吸入含有颗粒状物质的空气，鼻腔粘膜持续亢进，致使粘若长期吸入含有颗粒状物质的空气，鼻腔粘膜持续亢进，致使粘膜肿胀，发生肥大性鼻炎。此后由于粘膜细胞营养供应不足，使粘膜肿胀，发生肥大性鼻炎。此后由于粘膜细胞营养供应不足，使粘膜萎缩，逐渐形成萎缩性鼻炎。在这种情况下鼻腔滤尘机能显著下膜萎缩，逐渐形成萎缩性鼻炎。在这种情况下鼻腔滤尘机能显著下降，进而

42、引起咽炎、喉炎、气管炎和支气管炎等。降，进而引起咽炎、喉炎、气管炎和支气管炎等。38 直径直径10 10 mm或以下的可吸入颗粒物能直达并沉积于肺部，而引发不或以下的可吸入颗粒物能直达并沉积于肺部，而引发不良的健康反应。其对健康的危害性包括两个方面：良的健康反应。其对健康的危害性包括两个方面： 一是将细小的颗粒物吸入肺内可产生刺激作用，出现粘液，从而引一是将细小的颗粒物吸入肺内可产生刺激作用，出现粘液，从而引起肺部疾患。当有些患心脏病的人呼吸困难时，可导致心脏损害，严重起肺部疾患。当有些患心脏病的人呼吸困难时，可导致心脏损害，严重者还有生命危险。者还有生命危险。 二是微粒上附着的许多有害物质，

43、吸入肺内会影响身体健康。微粒二是微粒上附着的许多有害物质，吸入肺内会影响身体健康。微粒越小，所含的多环芳烃和杂环化合物越多，危害也越大，甚至可导致肺越小，所含的多环芳烃和杂环化合物越多，危害也越大，甚至可导致肺癌等疾患。癌等疾患。 最易受总悬浮颗粒物影响的人士包括慢性肺部及心脏病、感冒或哮最易受总悬浮颗粒物影响的人士包括慢性肺部及心脏病、感冒或哮喘病患者，老年人及儿童。长期生活在飘尘浓度高的环境中，呼吸系统喘病患者，老年人及儿童。长期生活在飘尘浓度高的环境中，呼吸系统发病率增高。特别是慢性阻塞性呼吸道疾病如气管炎、支气管炎、支气发病率增高。特别是慢性阻塞性呼吸道疾病如气管炎、支气管炎、支气管哮

44、喘、肺气肿、肺心病等发病率显著增高，且又可促进这些病人病情管哮喘、肺气肿、肺心病等发病率显著增高，且又可促进这些病人病情恶化，提前死亡。恶化，提前死亡。 39总沉积量总沉积量扩散沉积扩散沉积撞击沉积撞击沉积鼻腔沉积鼻腔沉积肺泡沉积肺泡沉积支气管沉积支气管沉积可吸入颗粒物可吸入颗粒物 PM2.540 在颗粒物表面还能浓缩和富集某些化学物质如多环芳烃类化合物等，这在颗粒物表面还能浓缩和富集某些化学物质如多环芳烃类化合物等，这些物质常常浓缩在颗粒物表面，成为该类物质的载体，随呼吸进入人体成些物质常常浓缩在颗粒物表面，成为该类物质的载体，随呼吸进入人体成为肺癌的致病因子。为肺癌的致病因子。 许多重金属

45、如铁、铍、铝、锰、铅、镉等的化合物附着在颗粒表面上，许多重金属如铁、铍、铝、锰、铅、镉等的化合物附着在颗粒表面上，也可对人体造成危害。也可对人体造成危害。 在作业环境中长期吸入含有二氧化硅的粉尘，可以使人得矽肺病。这类在作业环境中长期吸入含有二氧化硅的粉尘，可以使人得矽肺病。这类疾病往往发生于翻砂、水泥、煤矿开凿等工作中。另外石棉矿开采及其加疾病往往发生于翻砂、水泥、煤矿开凿等工作中。另外石棉矿开采及其加工中石棉尘被人吸入也可成为致癌因子。工中石棉尘被人吸入也可成为致癌因子。 总之，颗粒物特别是总之，颗粒物特别是1010mm以下的飘尘以下的飘尘(PM5(PM5或或PM2.5)PM2.5)是影响人体健康的主是影响人体健康的主要污染物之一。要污染物之一。河南新密市人张海超被多家医院诊断出患有河南新密市人张海超被多家医院诊断出患有“尘肺尘肺”，但由于这些医院不是法，但由于这些医院不是法定职业病诊断机构，所以诊断定职业病诊断机构，所以诊断“无用无用”。而由于原单位拒开证明，他无法。而由于原单位拒开证明，他无法拿