第三篇-大气环境化学-第4章-大气颗粒物课件

1第四章大气颗粒物（大气气溶胶）

悬浮在大气中的微粒（气溶胶）----有害物质，如致癌、致畸、致突变的物质。----有毒物质的运载体或反应床基本要求1.掌握大气颗粒物的源和汇、颗粒物分布的基本特征。2.了解大气中放射性核素以及颗粒物对人体健康的影响。2大气颗粒物分类

粉尘（微尘、Dust）

颗粒直径：1

100

m；

物态：固体；

生成机制、现象：机械粉碎的固体微粒，风吹扬尘，风沙。

烟（烟气，Fume）

颗粒直径：0.01~1

m；

物态：固体；

生成机制、现象：由升华、蒸馏、熔融及化学反应等产生的蒸气凝结而成的固体颗粒。

3大气颗粒物分类

灰（Ash）

颗粒直径：1~200

m；

物态：固体；

生成机制、现象：燃烧过程中产生微粒，如煤、木材燃烧时产生硅酸盐颗粒，粉煤燃烧时产生的飞灰等。雾（Fog）

颗粒直径：2~200

m；

物态：液体；

生成机制、现象：水蒸气冷凝生成的颗粒小水滴或冰晶。4大气颗粒物分类霭（Mist）

颗粒直径：大于10

m；

物态：液体；

生成机制、现象：与雾相似，气象上规定称轻雾，水平视程在1~2km之内，使大气呈灰色。

霾（Haze）

颗粒直径：~0.1

m；

物态：固体；

生成机制、现象：尘或盐粒悬浮于大气中形成，使大气混浊呈浅蓝色或微黄色。水平视程小于2km。5大气颗粒物分类烟尘（熏烟，Smoke）

0.01~5

m；固体与液体；含碳物质。烟雾（Smog）0.001~2

m；固体；粒径在2

m以下，现泛指各种妨碍视程（能见度低于2km）的大气污染现象。光化学烟雾产生的颗粒物，粒径常小于0.5

m使大气呈淡褐色。

6大气颗粒物分类总悬浮颗粒物(TotalSuspendedParticulateTSP)：用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集的颗粒物的总质量作为大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。大气中颗粒直径小于l0

m的悬浮物称为飘尘(Airborneparticle)，大于l0

m的悬浮物，由于重力作用而沉降的微粒称为降尘（Dustfall）。7大气颗粒物源和汇

--大气颗粒物来源

天然源、人为源（按颗粒物形成机制）大气颗粒物

一次颗粒物、二次颗粒物一次颗粒物天然污染源和人为污染源释放。二次颗粒物大气污染气体组分(如二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等)之间，或与大气中的正常组分(如氧气)之间通过光化学氧化反应、催化氧化反应或其它化学反应转化生成的颗粒物。

8大气颗粒物源和汇--颗粒物天然来源一次颗粒物天然源

地面扬尘（风吹灰尘）、海浪浪沫、火山爆发喷出物、森林火灾燃烧物、陨星尘及生物界产生的颗粒物，如花粉、袍子等。二次颗粒物天然源森林排出碳氢化合物（主要是萜烯类）--光化学反应--产生微小颗粒；与自然界硫、氮、碳循环有关的转化产物如由H2S、SO2经氧化生成的硫酸盐；由NH3、NO和NO2氧化生成的硝酸等。9大气颗粒物源和汇--颗粒物人为源颗粒物人为源燃料燃烧过程中产生的固体颗粒物，如煤烟、飞灰等工业生产排放的固体微粒汽车尾气排出的卤化铅凝聚而形成的颗粒物人为排放SO2（一定条件下）-----硫酸盐粒子大气颗粒物消除（汇）

干、湿沉降

10大气颗粒物粒度分布及表面性质

城市大气直径小于0.1

m颗粒（居多）

体积或质量分布（峰值）0.5

m，10

m细颗粒--蒸汽凝结粗颗粒---灰尘、飘尘及小粒径气溶胶长大而成的颗粒

表面积分布曲线（峰值）0.25

m（平均）11大气颗粒物粒度分布及表面性质大气颗粒物的粒度：即艾根核模、积聚模和粗粒模由蒸汽凝结或光化学反应使气体经成核作用而形成的颗粒，粒度为0.005~0.05

m，属于核模型。粒径在0.05~2

m范围的颗粒物是由核模型颗粒凝聚或通过蒸气凝结气而长大的，属于积聚模型。

以上颗粒物合称为细粒(小于2

m)粒径大于2

m的颗粒物属粗粒，由机械粉碎、液滴蒸发等过程形成的，属于粗粒模。12大气颗粒物粒度分布及表面性质细颗粒化学组分SO42－、NH4+、NO3－、Pb和含有烟炱和凝聚有机物的碳粗颗粒化学组分Fe、Ca、Si、Na、Cl－、Al等。

城市大气中颗粒物的分布多数属双模型，即积聚模和粗粒模微粒的表面性质

成核作用、粘合和吸着（吸收、吸附）气体或蒸气溶解于微粒---吸收

气体或蒸气吸着于颗粒物表面---吸附

13颗粒物--无机化合物

重点小于2

m的细颗粒物

天然源风传粉尘，火山爆发烟气以及海浪。人为源

细颗粒物→

电厂（燃煤）、市政焚化、冶金过程、采矿及地面交通运输等。冶金-----颗粒物直径小于2

m，占46.6%。镉、铬、铜和锰飘尘-----冶炼厂、冶金工业。铍、镍和钒----动力发电厂(燃煤及燃油)。飘尘镉----焚烧。14颗粒物--有机化合物

吸附和沉积于大气颗粒（挥发性有机物）

一次污染物，二次污染物

1979年

--燃烧（109种）、废物焚烧（235种）、煤/油燃烧（69种）

多环芳香族化合物、芳香族化合物，含氮、氧、硫、磷类化合物，烃基化合物，脂肪族化合物，羰基化合物和卤代化合物。

15放射性核素

天然放射性

陆生气体放射性核素岩石和土壤---铀-238、钍-232和铀-235等宇宙射线太阳和外层宇宙空间高能粒子流（大气天然放射性主要来源）。宇宙射线与大气中原子核相互作用产生许多放射性核素。

降水去除

16放射性核素人工产生的放射性核素（1）核武器（2）核电站（3）燃煤的排放物放射性核素对健康的效应具中等半衰期的放射性核素危害最大

17颗粒物对人体健康影响

颗粒物---呼吸道---人体，大粒子可能停留在鼻腔及鼻咽部，小颗粒可以进入并停留在肺部。可吸入粒子的粒径规定：l0

m以下或l5

m以下。

PM2.5

、PM10国际辐射防护委员会(ICRP)的肺动力特性试验工作组：

粒子在呼吸道中准确的吸收模式

呼吸道：鼻咽区、支气管区和肺区。

沉积作用（1）碰撞作用：5~30

m粒径的颗粒---鼻咽部和支气管上部沉降（2）沉降作用：1~5

m粒径的颗粒---支气管部位沉降（3）扩散作用：粒径小于0.1

m的颗粒---肺区沉积

18环境空气质量国家环境保护局（1996年）《环境空气质量标准》(GB3095－1996)一级标准一类质量功能区（自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区）。二级标准二类质量功能区（城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区）三级标准三类质量功能区（各特定工业区）

19环境空气的质量空气污染指数（API）定时通过新闻媒体向社会公众报告的一种定量反映和评定空气质量状况的尺度，即把常规监测的几种空气污染物浓度简化成单一的数值形式，并分级表示空气受污染程度和空气质量状况，具有简明、直观、通俗易懂的特点。

中国城市空气污染以煤烟型污染为主（最早）计入空气污染指数的项目暂定为二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物(TSP)。

（后来）修改为PM10、二氧化硫、氮氧化物（以二氧化氮记）、一氧化碳、臭氧五项（现在）又增加了PM2.5指标，同时改称为空气质量指数（AQI）各种污染物各具一个分指数，并以分段线性函数形式将该分指数与其浓度相关联。

20环境空气的质量21环境空气的质量例:

南方某城市某周的监测结果：TSP、SO2、NOx全市的平均浓度分别为0.156mg/m3、0.211mg/m3、0.400mg/m3,

NOx实测浓度0.400mg/m3介于0.150～0.565mg/m3之间,按照表1,此处浓度限值C3.3=0.150mg/m3,C