大气和废气监测.颗粒物大气污染指数

1、 知识点知识点4 4 大气颗粒物大气颗粒物大气颗粒物大气颗粒物由各种固体或液体微粒均匀地分散在空气中形成的一个庞大的分散体系，称为气溶胶体系。气溶胶体系中分散的各种粒子称为大气颗粒物。 一、大气颗粒物的分类一、大气颗粒物的分类（一）按粒径、状态及来源划分（一）按粒径、状态及来源划分（8种）种）1、粉尘（微尘、粉尘（微尘、Dust） 颗粒直径：1100m，固体。机械粉碎机械粉碎的固体微粒，风吹扬尘扬尘，风沙风沙。 2、 烟烟(烟气，烟气，Fume) 颗粒直径：0.01 1m ，固体。生成、现象：由升华升华、蒸馏蒸馏、熔融熔融及化学反应化学反应等产生的蒸气凝结蒸气凝结而成的固体颗粒。如熔融金属、凝

2、结的金属氧化物、汽车排气、烟草燃烟、硫酸盐等。3、灰（、灰（Ash）颗粒直径：1 200 m；物态：固体固体；生成、现象：燃烧过程中产生的不燃性微粒不燃性微粒，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（、雾（Fog）颗粒直径：2 200 m ； 物态：液体液体；生成、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、霭i （Mist）颗粒直径：大于大于10 m ； 物态：液体液体；生成、现象：与雾相似，气象上规定称轻雾，水平视程在12km之内，使大气呈灰色。6、霾、霾mi （Haze）颗粒直径0.1 m左右左右 ，固体固体。生成、现象：干的尘或盐粒尘或

3、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、烟尘(熏烟，熏烟，Smoke)包含0.015 m的固体或液体固体或液体。一般为含碳物质含碳物质，如煤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（、烟雾（Smog）0.0012 m的固体的固体。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。（二）按监测和粒径划分（二）按监测和粒径划分1、总悬浮颗粒物、总悬浮颗粒物(Total Suspended Particulate， TSP

4、)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，是大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。2、飘尘和降尘、飘尘和降尘长期飘泊在大气中颗粒直径小于小于l0m的悬浮物称为飘尘(Airborne particle)；大于大于l0m的微粒，由于自身的重力作用而很快沉降下来的这部分微粒称为降尘（Dustfall）。（二）按监测和粒径划分（二）按监测和粒径划分3、可吸入颗粒物（、可吸入颗粒物（Inhalable Particulate，IP）易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子，小于10微米。PM10：空气动力学当量直径小于或等于空气动力学当量直径小于或等于10微米的微米的 颗粒物；颗粒物；PM1

5、0（二）按监测和粒径划分（二）按监测和粒径划分P PM10 测定测定 利用二段冲击式小流量采样器，在采样器规定流量下利用二段冲击式小流量采样器，在采样器规定流量下采样，空气中的颗粒物经惯性冲击分离，采样，空气中的颗粒物经惯性冲击分离，将空气动力将空气动力学当量直径小于学当量直径小于10um的颗粒收集于已恒重的滤料上的颗粒收集于已恒重的滤料上。取下，称量，根据采样前后滤料的质量差及采样体积取下，称量，根据采样前后滤料的质量差及采样体积计算空气中可吸入颗粒物的浓度。计算空气中可吸入颗粒物的浓度。（二）按监测和粒径划分（二）按监测和粒径划分4、可入肺颗粒物（、可入肺颗粒物（Inhalable Par

6、ticulate，IP）易于通过呼吸过程而进入肺部的粒子，小于5微米。PM5：空气动力学当量直径小于或等于空气动力学当量直径小于或等于5微米的微米的 颗粒物；颗粒物；PM5（二）按监测和粒径划分（二）按监测和粒径划分5、细颗粒物、细颗粒物（Inhalable Particulate，IP）PM2.5指悬浮在空气中，空气动力学当量直径指悬浮在空气中，空气动力学当量直径2.5 um的颗粒物。大多数的颗粒物。大多数PM2.5能进入呼吸道，由于表面积大能进入呼吸道，由于表面积大，容易吸附许多空气中的有毒物质。因此，容易吸附许多空气中的有毒物质。因此，PM2.5对人对人体健康的危害非常大，越来越受到人们

7、的重视。美国体健康的危害非常大，越来越受到人们的重视。美国在在1996年制定了年制定了PM2.5颗粒物的环境空气质量标准。颗粒物的环境空气质量标准。12PM2.5对健康有什么影响？nPM2.5的浓度过高，主要会对呼吸系统和心血管系统造成伤害，包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困难、降低肺功能、加重哮喘、导致慢性支气管炎、心律失常、非致命性的心脏病、心肺病患者的过早死。老人、小孩以及心肺疾病患者是PM2.5污染的敏感人群。n如果空气中PM2.5的浓度长期高于10微克/立方米，死亡风险就开始上升。浓度每增加10微克/立方米，总的死亡风险就上升4%，得心肺疾病的死亡风险上升6%，得肺癌的死亡风险上升8%。

8、n13n从全社会的角度出发，降低PM2.5这些看似不大的风险，收益却是很大的。美国环保局在2003年做了一个估算：“如果PM2.5达标，全美国每年可以避免数万人早死、数万人上医院就诊、上百万次的误工、上百万儿童得呼吸系统疾病”。相比当前的中国，美国当时的空气质量已经相当不错，只有很少的地区略微超标。如果中国的PM2.5能够达标，社会收益无疑将会是巨大的。上述关于PM2.5死亡风险的数据源自2002年发表于美国医学会杂志的一篇论文。 二、大气颗粒物的源和汇二、大气颗粒物的源和汇 （一）大气颗粒物的来源（一）大气颗粒物的来源1、天然来源、天然来源 1）一次颗粒物）一次颗粒物可起因于地面扬尘(风吹灰

9、尘)，与地壳、土壤的成分相似；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，生物界产生的颗粒物如花粉、孢子等。2）二次颗粒物）二次颗粒物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；与自然界硫、氮、碳循环有关的转化产物，如由H2S、SO2氧化生成的硫酸盐，由NH3、NO和NO2氧化生成的硝酸等。 2、人为来源、人为来源燃料燃烧过程中产生的固体颗粒物，如煤烟、飞灰等。 各种工业生产过程中排放的固体微粒，汽车尾气排出的卤化铅凝聚而形成的颗粒物。 人为排放SO2在一定条件下转化为硫酸盐粒子等的二次颗粒物。(二二)大气颗粒物的汇（汇集大气颗粒物的

10、汇（汇集干沉降和湿沉降）干沉降和湿沉降）1、干沉降：干沉降是指颗粒物通过、干沉降：干沉降是指颗粒物通过重力作用重力作用或与或与其它物体其它物体碰撞后碰撞后发生发生沉降沉降。沉降机制沉降机制1：一种通过重力对颗粒物的作用。沉降的速率与颗粒的粒径、密度、空气运动粘滞系数等有关。 粒子的沉降速度可应用斯托克斯定律求出： v=(-0)gd2/ 1.8 其中，v表示沉降速度；g为重力加速度；d为粒子直径；和0分别为颗粒及空气的密度；空气的粘度，以泊(Pas)表示。结论：粒径和密度愈大，则沉降速率也愈大。粒径和密度愈大，则沉降速率也愈大。沉降机制沉降机制2：另一种是粒径小于0.lm的颗粒，靠布朗运动扩散、

11、互相碰撞而凝集成较大的颗粒，通过大气湍流扩散到地面或碰撞而消除。干沉降对粒径小于1m的颗粒物去除效率较高。2、湿沉降：指降雨、下雪使颗粒物消除的过程。、湿沉降：指降雨、下雪使颗粒物消除的过程。 存在雨除和冲刷两种机制；对粒径为4m5 m的颗粒物去除效率较高。18（1 1）气溶胶对全球气候的影响：）气溶胶对全球气候的影响：吸收、散射太阳辐射和地面长波辐射，影响地-气辐射平衡，从而直接影响全球气候；气溶胶还可以作为云凝结核，通过改变云的光学特征和寿命，来间接影响气候；三、颗粒物对环境及人体健康的影响三、颗粒物对环境及人体健康的影响19（2 2）对人体健康的危害 颗粒物通过呼吸道进入人体，较大的粒子

12、可能停留在鼻腔及鼻咽部，很小的颗粒可以进入并停留在肺部。 20不同粒径的颗粒物可到达呼吸系统的部位 （2 2）对人体健康的危害）对人体健康的危害： 气溶胶对人体健康有很大的危害，其中有机物是危害最大的气溶胶组分，它对生物和人体的危害主要是参与机体的新陈代谢作用，具有“致癌、致畸和致基因突变”作用。5101520100200300400 大气中的PM10日浓度变化（ug/m3) 哮喘综合症进医院的人数死亡率健康效应指数变化百分率 最大空气吸入量的 降低可吸入颗粒物对人体的危害据英国环境部(1995)统计结果，随着PM10在空气中的含量上升，哮喘病患病率、住院人数以及死亡人数都会上升。PMPM10

13、10每增加每增加5050g/mg/m3 3，那么那么哮喘病患病率会上升哮喘病患病率会上升20%20%，住院人数上升，住院人数上升10%10%，死，死亡率增加亡率增加5%5%。（3 3）对气象和环境的影响）对气象和环境的影响：随着气溶胶增加，致使大气能见度降低；使空气质量恶化，造成大气污染，对局部环境的影响很大。产生酸沉降，对生态环境危害很大。24气溶胶对气溶胶对大气能见度、大气光化学烟雾大气能见度、大气光化学烟雾、酸沉降、酸沉降有极大的影响。有极大的影响。60601501501801802032030 05050100100150150200200250250天数天数50年代50年代70年代7

14、0年代80年代80年代1994年1994年北京市区全年能见度低于4公里的天数 知识点知识点5 5 大气污染物监测大气污染物监测我国空气中的污染物主要是什么？我国空气中的污染物主要是什么？我国空气中的污染物：二氧化硫、二氧化氮我国空气中的污染物：二氧化硫、二氧化氮及可吸入颗粒物及可吸入颗粒物26环境空气质量标准新增环境空气质量标准新增PM2.5和和O3指标指标n据新华社北京2012年2月29日电国务院总理温家宝29日主持召开国务院常务会议，同意发布新修订的环境空气质量标准，部署加强大气污染综合防治重点工作。n为使环境空气质量评价结果更加符合实际状况，更加接近人民群众切身感受，会议同意发布新修订的

15、环境空气质量标准。新标准增加了细颗粒物（增加了细颗粒物（PM2.5）和臭氧（和臭氧（O3）8小时浓度限值监测指标。小时浓度限值监测指标。会议要求2012年在京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市开展细颗粒物与臭氧等项目监测，2013年在113个环境保护重点城市和国家环境保护模范城市开展监测，2015年覆盖所有地级以上城市。2728 我国不同地区的空气污染特征、经济发展水平和环境管理要求差异较大，新增指标监测需要开展仪器设备安装、数据质量控制、专业人员培训等一系列准备工作。为确保各地有仪器、有人员、有资金，做到测得出、测得准，决定在全国分期实施新标准。2.2.空气污染指数空气污染指

16、数API（Air Pollution Index）空气污染指数空气污染指数(API)是一种向社会公众公布的是一种向社会公众公布的反映和评价空气质量状况的指标。反映和评价空气质量状况的指标。它将常规监测的几种主要空气污染物浓度经它将常规监测的几种主要空气污染物浓度经过处理简化为单一的数值形式，分级表示空气过处理简化为单一的数值形式，分级表示空气质量和污染程度，具有简明、直观和使用方便质量和污染程度，具有简明、直观和使用方便的优点。的优点。 空气污染指数计算根据我国城市空气污染的特点，开始是以SO2、NO2和PM10作为计算API的暂定项目。 我国的大气污染指数是借鉴了美国的污染物标准指数而提出的

17、。根据我国空气污染的特点和污染防治重点，目前计入大气污染指数地污染物有SO2、NO2、PM10、CO和O3，其中SO2、NO2、PM10三项以日均值计，CO和O3两项以1小时均值计。 空气污染指数范围及相应的空气质量级别空气污染指数范围及相应的空气质量级别污染指污染指数数质量级质量级别别质量描质量描述述对健康的影响对健康的影响对应空气质量的适对应空气质量的适用范围用范围050优优可正常活动可正常活动自然保护区、风景名自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊胜区和其他需要特殊保护的地区保护的地区51100良良可正常活动可正常活动为城镇规划中确定的为城镇规划中确定的居住区、商业交通居居住区、商业交通居

18、民混合区、文化区、民混合区、文化区、一般工业区和农村一般工业区和农村101200轻污染轻污染长期接触，易感人群症状有轻度长期接触，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状加剧，健康人群出现刺激症状特定工业区特定工业区201300中污染中污染一定时间接触后，心脏病和肺病一定时间接触后，心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群普遍出现症状降低，健康人群普遍出现症状300重污染重污染健康人明显强烈症状，降低运动健康人明显强烈症状，降低运动耐受力，提前出现某些疾病耐受力，提前出现某些疾病32空气污染指数的确定空气污染指数的确定测定空气中各种污染物测定空气中

19、各种污染物根据污染物的浓度换算成污染指数根据污染物的浓度换算成污染指数选取污染指数最大的为首要污染物选取污染指数最大的为首要污染物首要污染物的指数为该地区的空气污首要污染物的指数为该地区的空气污染指数染指数根据空气污染指数确定空气等级根据空气污染指数确定空气等级,1,1Iii jii jijiji jijCCIIICC例题：浙江省瑞安市例题：浙江省瑞安市*工业区工业区2008年年9月月4日空气各种日空气各种污染物的污染指数分别为：污染物的污染指数分别为：二氧化硫二氧化硫66，二氧化氮，二氧化氮185，可吸入颗粒，可吸入颗粒145请你宣读该地区的空气质量报告请你宣读该地区的空气质量报告空气污染指

20、数为空气污染指数为185，空气质量等级为轻度污染，空气质量等级为轻度污染，首要污染物为二氧化氮。首要污染物为二氧化氮。221000.2100.150160200 1000.2500.150SOSOII222000.2000.150212.052123002000.5650.150NONOII1000.4530.300176.5177200 1000.5000.300TSPTSPII2.2.空气质量指数空气质量指数AQI（Air Quality Index）空气质量指数空气质量指数3940第一步：计算各污染物的空气质量分指数IAQIAQI的计算与评价方法的计算与评价方法42第二步：选出最大的IA

21、QI作为空气质量指数（AQI），并确定首要污染物 AQI大于大于50时，时，IAQI最大的污染物为首要污染物。最大的污染物为首要污染物。若若IAQI最大的污染物为两项或两项以上时，并列为首要最大的污染物为两项或两项以上时，并列为首要污染物。污染物。IAQI大于大于100的污染物为超标污染物。的污染物为超标污染物。第三步：对照 AQI分级标准，确定空气质量级别AQI的计算与评价方法的计算与评价方法43 根据全国城市空气质量实时发布平台，查出2013.11.23日0:00的各污染物实时监测数据如下表。以上兰站点为例，计算实时AQI。SO2的IAQI=（相邻高指数-相邻低指数）/(相邻高值-相邻高值）（监测值-相邻低值） +相邻低指数 =(150-100)/(475-150)(174-150)+100=104NO2的IAQI=(100-50)/(80-40)(57-40)+50=72CO的IAQI=(100-50)/(4-2)(3.7-2)+50=93O3-1h的IAQI=(50-0)/(160-0)(5-0)+0=2O3-8h的IAQI=(50-0)/(100-0)(7-0)