大气颗粒物科学技术基础0930第1堂

大气颗粒物科学技术基础吴琳2015.09.3012考核方式：出勤(20%)

课堂演讲（30%）

期末论文(50%)联系邮箱：wulin@3Chapter1绪论1.1概述Who

theyare···1.2来源Wheretheycomefrom···1.3危害Why

theyarefocused···1.4对策whatwecando···4

“颗粒物”与“气溶胶”颗粒物——指固态物质粒子（分散相）气溶胶——指固、液态物质粒子（分散相）组成的整

个物质体系空气颗粒物(PM)是分散在空气中的固态或液态颗粒状物质。尘埃、烟粒、微生物、植物的孢子和花粉，以及由水和冰组成的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子。粒径范围0.001~500m。1.1.1定义Who5粒径的定义球形颗粒——直径非球形颗粒—投影直径、物理当量直径、几何当量直径空气动力学直径：在空气中颗粒运动处于层流区，与颗粒的自由沉降速度相同的单位密度的圆球的直径粒径范围0.001～500m。投影直径几何当量直径物理当量直径6Science307:1857-1861,NewsFocus,March20057颗粒物质量浓度体系8颗粒物多不规则，有片状、柱状、雪花状、针状等等。北京市典型烟尘集合体的扫描电镜图像（a.链状;b.簇状)1.1.2形态Who9表面光滑的飞灰表面吸附超细颗粒的飞灰

矿物颗粒石英硫酸盐10按粒径大小：①总悬浮颗粒物(TSP)：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。Dp<100m。②降尘：能用采样罐采集到的大气颗粒物。在TSP中Dp

>30m的粒子由于自身的重力作用很快发生沉降。③可吸入粒子(PM10)：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(ISO)建议将其定为Dp≤10m（飘尘：能在大气中长期飘浮的悬浮物质，如煤烟、烟气、雾等。Dp<10m）。④细粒子(PM2.5)：Dp<2.5m。⑤超细粒子(PM1)：Dp<1.0m。1.1.3分类Who11按颗粒物的物理(凝聚)状态分:固态：烟、尘液态：雾固液混合：霾、烟雾12

化学组分

元素(镉、铅等)

离子(SO42-、NO3-等)

碳组分(OC、EC)

有机物(多环芳烃等)

1.1.4组分特征WhoAlVNO3-CaPbSO42-Ni多环芳烃VOCPbSO42-NO3-ECCd13大气颗粒物来源天然源海盐粒子植物花粉二次颗粒物燃煤飞灰生物质燃烧——动植物焚烧工业粉尘燃油飞灰人为源钢铁冶炼尘

一次和/或二次颗粒物沉降到露天表面，并且可以再次扬起，形成混合尘源。包括城市扬尘、道路尘等土壤尘风沙尘工业燃油飞灰民用燃油飞灰建筑水泥尘其他工业尘硫酸盐硝酸盐氯化物铵盐二次有机碳一次颗粒物1.2来源Where机动车尾气尘工业燃煤飞灰民用燃煤飞灰14开放源固定源移动源指露天环境中具有无组织排放的源类成为开放源类，开放源类又可以分为：裸土风蚀型，包括裸土的荒地、农田、山体、道路等；堆场型，包括工业料堆、煤堆、灰场、建材场、垃圾场等；建筑铺装型，包括已经铺装的道路和建筑物的各种平台等；道路施工型，包括正在施工的道、桥以及各种工、民建筑物等。指固定于某一位置而不能够移动的排放源，归为固定源类。固定源又分为有组织排放源和无组织排放源两种。

指沿着一定路线移动的排放源，归为流动源类，也被称为线源类。

地面流动源类：机动车排放源类包括大、中、小型客车，大、中、小型货车、特种车和摩托车。火车排放源类包括蒸汽机车、内燃机车、电气火车。空中流动源类：空中流动源类包括大、中、小型客机，货机、军用机等。15污染源类CoalcombustiondustEmissionfromindustrialandhouseholdcoalcombustion,andfugitiveemission.16CoalcombustiondustSoildustDustfromdistantareas,andtheopenareasaroundand/orinthecitiesSourcetypes（源类）煤烟尘17CoalcombustiondustSoildustConstructiondustSourcetypes（源类）煤烟尘Cementmanufacturesandconstructionfields土壤风沙尘18CoalcombustiondustSoildustConstructiondustSmelterdustMetalsmeltingandprocessingSourcetypes（源类）土壤风沙尘煤烟尘建筑尘TakenonApril8,2005,inFusun19CoalcombustiondustSoildustConstructiondustSmelterdustVehiclesexhaustsExhaustsfromvariousmotorvehiclesSourcetypes（源类）土壤风沙尘煤烟尘建筑尘钢铁尘20CoalcombustiondustSoildustConstructiondustSmelterdustVehiclesexhaustsUrbanresuspendeddustMixedprimaryPMaresuspendedagain.Sourcetypes（源类）土壤风沙尘煤烟尘建筑尘钢铁尘汽车尾气Fusun,TakeninApril8,200521SourcetypesCoalcombustiondustSoildustConstructiondustSmelterdustVehiclesexhaustsSecondaryparticlesMainlysulfateandnitratewhichweretransformedfromgaseouspollutants(precursors)inatmosphereUrbanresuspendeddustSourcetypes（源类）土壤风沙尘煤烟尘建筑尘钢铁尘汽车尾气城市扬尘二次颗粒物22231.3.1环境空气质量的影响1.3.2气候效应1.3.3健康效应1.3危害Why24对大气能见度的影响1.3.1环境空气质量的影响2526气溶胶通过直接和间接方式影响大气辐射传输和地-气系统辐射收支平衡，对气候变化、云降水等影响巨大。1.悬浮在大气中的气溶胶粒子能吸收和反射太阳辐射，特别是减少紫外光的透射，结果使到达地表的太阳辐射减弱。2.大气中气溶胶的增加提供了丰富的水汽凝结核，使云量、降水量、雾的频率增多，这些因素对地表同样能起冷却作用。3.粒子的吸收却又可能具有加热作用4.气溶胶粒子可能能引起能量重新分配的作用。1.3.2气候效应27JExpSciEnvironEpidemiol(2010)体外喉部

气管

支气管

肺泡

气管、支气管肺泡>10mm<2.5mm<10mm>2.5mm

总悬浮颗粒物(粒径≤100μm)

可吸入颗粒物(PM10,

粒径≤10m)

细颗粒物(PM2.5,粒径≤2.5m)

极细颗粒物(PM0.1,粒径≤0.1m)特征：颗粒物粒径越小，比表面积越大，吸附有害物越多，侵入机体越深，健康危害越大1.3.3健康效应28PM2.5每增加10mg/m3，心血管疾病发病和死亡分别增加24%和76%（NEJM2007）空气颗粒物导致严重心肺健康危害新英格兰医学杂志(NEJM,影响因子53)等报道欧美空气颗粒物危害健康的环境流行病学(队列)研究成果:PM2.5每增加10mg/m3，肺癌死亡率增加8%（JAMA2002）

PM2.5每增加10mg/m3,美国人预期寿命缩短0.6年（NEJM2009）29基于GIS的综合管理平台污染源综合监管空气质量预报空气质量分级评价控制对象识别评估健康风险预警灰霾预测PM10PM2.5TSP固定源流动源开放源污染源监控空气质量监控环境动态监控气象与遥感观测区域基础信息降尘1.4污染防控对策what综合防治措施调整能源结构、升级产业结构和优化城市功能监测预警与应急预警平台，应急预案，个人防护建议工业污染防治清洁生产，生产管理，无组织排放移动源污染防治油品、老旧车辆、尾气净化、新能源扬尘污染防治减少裸地，加强施工工地、渣土运输车辆管理生活源污染防治公众参与、清洁能源农业污染防治保护性耕作、加强管理303131未来国家大气环境保护重大战略需求与科研建设一、引子專題08年以前传统三项08年以后现代五项SO2、Nox、PM10SO2、Nox、PM10、PM2.5、O3AQIAPI重大活动后污染反弹，质量高低起伏细粒子和臭氧是当前面临的突出问题经济飞速增长、原材料的快速消耗公众健康、生态安全受到威胁城市化、工业化、机动化的高速推进32二、当前大气污染基本形势33全球PM2.5平均值高于撒哈拉沙漠2013年中国史上最严重空气污染中国500个大型城市中，仅<1%城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准；2013年世界上污染最严重的10个城市有7个在中国清单不清各城市排放量到底是多少？来源不明哪些源排放？措施难定措施有没有效果？效果难料效果有多大？34三、造成前期大气污染的主要成因35环保部重大部署与取得成效清单不清来源不明措施难定效果难料清单编制指南颗粒物来源解析淘汰落后产能等措施效果评估未来空气质量发展目标2017年：京津冀地区PM2.5浓度降低25%长三角PM2.5浓度降低20%珠三角PM2.5浓度降低15%2020年：珠三角达标2025年：长三角达标2030年：京津冀地区达标36四、未来空气质量的变化及环境管理特征空气质量特征颗粒物污染呈波动下降O3污染问题日益突出源排放特征高架源与低架源并存固定源与流动源并存工业与交通污染并存粗粒子与细粒子并存煤烟型与石油型并存37四、未来空气质量的变化及环境管理特征未来环境管理特征环境空气质量目标导向更加清晰环境空气目标逐步向保护人群健康的方向发展粗放式管理向精细化管理的转变环境管理更加倚重科学研