气溶胶的基本特征.ppt

气溶胶的基本特征 大气气溶胶的定义 基本特征 主要内容 大气气溶胶的粒径 分类 大气气溶胶的表面性质及来源 定义 液体或固体微粒均匀地分散在气体中形成相对稳定的悬浮体系 液体或固体微粒 即颗粒物或粒子 是指空气动力学直径为0 002 100 m的液滴或固态粒子 形状 很复杂液体颗粒物近似于球形 固体颗粒物多不规则 有片状 柱状 雪花状 针状等等 大气气溶胶的定义 基本特征 北京市典型烟尘集合体的TEM图像 a 链状 b 簇状 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 6 大气颗粒物的粒度分布及表面性质 粒度是指颗粒物粒子直径的大小 城市大气中的典型情况是直径小于0 1 m的颗粒居多数 按体积或质量分布出现两个峰值 前一个峰约在0 5 m处 后一个峰约在10 m处 这两个峰是两种不同的气溶胶形成过程所造成的 表面积分布曲线在0 25 m处有一峰值 粒径 1 光学等效直径 与直径为Dp的球形粒子具有相同的光散色能力的不规则粒子 定义Dp为所研究粒子的光学等效直径 粒子的光散射能力与光波波长有关 一般以0 55微米绿光作为标准2 体积等效直径或几何直径 与直径Dp球形粒子具有相同体积的不规则粒子 定义Dp为所研究粒子的体积等效直径 3 空气动力学等效直径 与直径Dp且密度为1g cm 3的球形粒子具有相同终端降落速度的不规则粒子 定义Dp为所研究粒子的等效空动力学直径 各种等效直径描绘的不是单个粒子的粒径 二是粒子群的统计特征 按颗粒物成因分 分散性气溶胶 指固态或液态物质经粉碎 喷射形成微小粒子分散在大气中形成的气溶胶 如海浪分溅 农药喷洒等 凝聚性气溶胶 由气体或蒸汽遇冷凝聚成液态或固态微粒而形成的气溶胶 气溶胶分类 按颗粒物的物理 凝聚 状态分 固态气溶胶 烟 尘液态气溶胶 雾固液混合态气溶胶 霾 烟雾按粒径大小分 环境部门大气科学 云降水物理 气溶胶分类 气溶胶分类 按粒径的大小 环境部门 总悬浮颗粒物 TSP 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物 Dp 粒径 在100 m以下 其中多数在10 m以下 是分散在大气中的各种粒子的总称 飘尘 Dp 10 m能在大气中长期飘浮的悬浮物质 如煤烟 烟气 雾等 降尘 能用采样罐采集到的大气颗粒物 在TSP中直径大于30 m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 可吸入粒子 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 10 m 记为 PM10 细粒子 能悬浮在空气中 空气动力学直径 2 5 m的所有粒子 记为 PM2 5 中国环境空气质量标准中PM10 Dp 10 m 的相关标准 美国环保局1997年提出 2003年通过了PM2 5国家环境空气质量标准 规定PM2 5的年均浓度和日均浓度限值分别为15和65 g m3 不同地区PM2 5的平均质量浓度 g m3 按大气科学分为 爱根核 爱根核模 Dp2 m粗粒子 2 m 细粒子 2 m 14 大气颗粒物的粒度分布及表面性质 大气颗粒物的粒度有三个模 即爱根核模 积聚模和粗粒模 Whitby1978 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 二次气溶胶粒子 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以及化学反应所产生的各种气体分子转化成的二次气溶胶粒子 属于积聚模型 以上这两种颗粒物合称为细粒 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 主要是自然界及人类活动的一次污染物 15 大气颗粒物的粒度分布及表面性质 细颗粒主要化学组分为SO42 NH4 NO3 Pb和含有烟炱和凝聚有机物的碳 粗颗粒化学组分为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 二 微粒的表面性质微粒三种最重要的表面性质 成核作用 粘合和吸着 成核是指过饱和蒸汽在微粒上凝结形成液滴的现象 雨滴的形成也涉及成核作用 16 大气颗粒物的粒度分布及表面性质 粒子可以彼此互相紧紧的粘合或在固体表面上粘合 粘合或凝聚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 吸着是指分子为颗粒物吸着的现象 如果气体或蒸气溶解在微粒中 这种现象称为吸收 若吸着在颗粒物表面上 则定义为吸附 涉及特殊的化学相互作用的吸着 定义为化学吸附作用 气溶胶的表面性质 相关概念一次气溶胶 由排放源直接排放到大气中的颗粒物 二次气溶胶 通过与气体组分的化学反应生成的颗粒物 均质气溶胶 所有颗粒物的化学组成相同 单谱气溶胶 所有的颗粒物粒径大小相同 多谱气溶胶 多种粒径大小的颗粒物 大气气溶胶的浓度表示方法 数浓度 个 cm3表面积浓度 m2 cm 3体积浓度 m3 cm 3质量浓度 mg m 3 g m 3 气溶胶的来源 大气气溶胶的来源复杂 按照产生的过程分为自然源和人为源 自然源主要来自于洋面气泡的破裂 土壤的风蚀 生物的孢子花粉以及火山爆发 森林火灾等 人为源主要来自化石燃料燃烧 工农业生产活动等 人为排放气态污染物在一定条件下的气 粒转化过程也是大气气溶胶的一个重要来源 大气气溶胶主要是通过干 湿沉降的方式去除 1 干沉降 重力作用或与地面其他物体碰撞后沉降 2 湿沉降 雨除 气溶胶的颗粒物作为凝结核 成为云滴中心 通过凝结和碰并 云滴增长为雨滴 若T 0 即雪 形成降雨 雪 冲刷 在降雨 雪过程中 雨滴将大气中的微粒挟带或冲刷下来 气溶胶的去除 汇 重要性 1 化学 干湿沉降 光化学烟雾 多相反应界面等 2 气候效应 直接气候效应及间接气候效应 3 环境质量 能见度 4 健康效应 对大气能见度的影响 气候效应 气溶胶通过直接或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 气溶胶对气候系统的影响分为直接辐射强迫和间接辐射强迫 直接辐射强迫是指颗粒物通过吸收和散射长波和短波辐射 从而改变地球