宋第五章 大气颗粒物.ppt

第五章 大气颗粒物 5.1颗粒物的种类及分类 5.2颗粒物的粒度及表面性质 5.3气溶胶粒子的三模态及其特性 5.4大气颗粒物的源和汇 5.5大气颗粒物的化学组成 5.6颗粒物的环境效应 大气颗粒物的分类 1）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。 2）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。如熔融金属、凝结的金属氧化物、汽车排气、烟草燃烟、硫酸盐等。 3）灰（Ash） 颗粒直径：1 ~ 200 ?m； 物态：固体； 生成机制、现象：燃烧过程中产生的不燃性微粒，如煤、木材燃烧时产生的硅酸盐颗粒，粉煤燃烧时产生的飞灰等。 4）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水平视程小于1km。 5）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。 6）霾（Haze） 颗粒直径：~ 0.1 ?m； 物态：固体； 生成机制、现象：干的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。 7）烟尘(熏烟，Smoke)： 0.01~ 5 ?m；固体与液体；含碳物质，如煤炭燃烧时产生的固体碳粒、水、焦油状物质及不完全燃烧的灰分所形成的混合物，如果煤烟中失去了液态颗粒，即成为烟炭。 8）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。 按粒径大小将大气颗粒物分为： TSP 100μm 飘尘 10 μm 降尘 10 μm 可吸入粒子 Dp≤10 μm 粗粒子 2.5μmDp≤10 μm 细粒子 Dp ≤ 2.5μm 典型城市模型气溶胶的分布情况 5.3气溶胶粒子的三模态及其特性 Whitby 等人依据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模，用以区分三种不同类型的粒子组。 爱根核模 (Dp0.05 μm ) 积聚模 (0.05 μm ≤ Dp ≤ 2μm ) 粗粒子模 (Dp2 μm ) 爱根核模： 主要来源于燃烧过程所产生的一次颗粒物，以及气体分 子通过化学反应均相成核而生成的二次颗粒物。粒径 小，数量多，表面积大而很不稳定，易相互碰撞结成大 粒子而转入积聚模。也可在大气湍流扩散过程中很快被 其他物质或地面吸收而去除。 积聚模 主要由核模凝聚或通过热蒸汽冷凝再凝聚长大。多为二 次污染物，硫酸盐占80%以上。在大气中不易被干、湿 沉降去除（凝聚后可以）。主要的去除途径是扩散。 以上两种模的颗粒物合称为细粒子。 粗粒子 粗粒子模的粒子称为粗粒子，多由机械过程所产生的扬尘、液滴蒸发、海盐溅沫、火山爆发和风沙等一次颗粒物所构成，组成与地面土壤十分相近，这些粒子主要靠干沉降和湿沉降过程而去除。 大气颗粒物的表面性质 老化作用对不同粒子的影响 老化作用对粗、细粒子的影响很不相同。 可以看出，由于气溶胶老化使积聚模的体积浓度有很大增长，对粗粒子体积的影响却很小。 各种粒子模相互作用的凝聚速率 各种粒子模相互作用的凝聚速率 爱根核模之间或爱根核模与小的积聚模之间作用都能使爱根核模长大从而进入积聚模粒径范围。 从表1—21可以看出，核模与积聚模之间的凝聚作用超过核模之间的凝聚作用；粗模与粗模之间的凝聚作用以及积聚模与粗模之间的凝聚作用均可忽略。 这进一步证明了粗粒子和细粒子(核模十积聚模)可以认为是彼此相互独立的。 5.4 大气颗粒物的源和汇 大气颗粒物的来源 1）颗粒物的天然来源 天然源可起因于地面扬尘(风吹灰尘)，和地壳、土壤的成分很相似，海浪溅出的浪沫，火山爆发的喷出物，森林火灾的燃烧物，宇宙来源的陨星尘及生物界产生的颗粒物如花粉、孢子等。 二次颗粒物的天然来源主要是森林中排出的碳氢化合物(主要是萜烯类)，进入大气后经光化学反应，产生的微小颗粒，与自然