大气颗粒物科学技术基础0930第1堂

1、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：3Chapter 1 绪论1.1 概述 1.2 来源 1.3 危害 1.4 对策 4 “颗粒物颗粒物”与与“气溶胶气溶胶” 颗粒物颗粒物指指固态固态物质物质粒子（分散相）粒子（分散相） 气溶胶气溶胶指固、液态指固、液态物质物质粒子（分散相粒子（分散相）组成）组成的的整整 个个物质物质体系体系 空气颗粒物空气颗粒物(PM)是分散在空气中的固态或液态颗粒状物质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，以及由水和冰尘埃、烟粒、微生物、植物的孢

2、子和花粉，以及由水和冰组成的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子。组成的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子。 粒径范围粒径范围 0.001500 m。1.1.1 定义5粒径的定义粒径的定义 球形颗粒球形颗粒直径直径 非球形颗粒非球形颗粒投影直径、物理当量直径、几何当量直径投影直径、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的自由沉降速度相同的单位密度的圆球的直径粒径范围粒径范围 0.001500 m。投影直径投影直径几何当量直径几何当量直径物理当量直径物理当量直径6Science 307:18

3、57-1861, News Focus, March 20057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。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北京市典型烟尘集合体的扫描电镜图像 （a.链状链状;b.簇状簇状)1.1.2 形态9表面表面光滑光滑的飞的飞灰灰表面表面吸附吸附超细超细颗粒颗粒的飞的飞灰灰 矿物矿物颗粒颗粒石英石英硫硫酸酸盐盐10按粒径大小：按粒径大小： 总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物(TSP)：标准大容量颗粒采样器在滤膜上：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。所收集到的颗粒物的总质量。 Dp30 m

4、的粒子由于自身的重力作用很快发生沉降。的粒子由于自身的重力作用很快发生沉降。 可吸入粒子可吸入粒子(PM10) ：易于通过呼吸过程而进入呼吸道：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的粒子。目前国际标准化组织(ISO)建议将其定为建议将其定为Dp10 m （飘尘：（飘尘： 能在大气中长期飘浮的悬浮物质，如煤烟、能在大气中长期飘浮的悬浮物质，如煤烟、烟气、雾等。烟气、雾等。 Dp10 m）。）。 细粒子细粒子(PM2.5) ：Dp2.5 m。 超细粒子超细粒子(PM1) ：Dp10m2.5m2.5m 总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物(粒径粒径100 m) 可吸入颗粒物可吸入颗粒物(PM1

5、0, 粒径粒径10 m) 细颗粒物细颗粒物(PM2.5,粒径粒径2.5 m) 极细颗粒物极细颗粒物(PM0.1,粒径粒径0.1 m)特征：颗粒物粒径越小，比表特征：颗粒物粒径越小，比表面积越大，吸附有害物面积越大，吸附有害物越多，侵入机体越深，越多，侵入机体越深，健康危害越大健康危害越大1.3.3 健康效应28PMPM2.52.5每增加每增加10 10 g/mg/m3 3，心血心血管疾病管疾病 发病和死亡发病和死亡分别增加分别增加 24% 24% 和和 76% 76% （NEJM 2007NEJM 2007）空气颗粒物导致严重心肺健康危害空气颗粒物导致严重心肺健康危害新英格兰医学杂志新英格兰医

6、学杂志(NEJM(NEJM, , 影响因子影响因子53)53)等报道等报道欧美欧美空气颗粒物危害健康的空气颗粒物危害健康的环境流行病学环境流行病学( (队列队列) )研究成果研究成果: :PMPM2.52.5每增加每增加10 10 g/mg/m3 3，肺癌肺癌死亡率死亡率增加增加 8%8%（JAMA JAMA 20022002） PMPM2.52.5每增加每增加10 10 g/mg/m3 3, ,美国美国人人预期寿命预期寿命缩短缩短 0.6年（年（NEJM NEJM 20092009）29基于基于GIS的的综合管理平台综合管理平台污染源综污染源综合监管合监管空气质量空气质量预报预报空气质量空气

7、质量分级评价分级评价控制对象控制对象识别评估识别评估健康风健康风险预警险预警灰霾灰霾预测预测PM10PM2.5TSP固定源固定源流动源流动源开放源开放源污染源监控污染源监控空气质量监控空气质量监控环境动态监控环境动态监控气象与遥感观测气象与遥感观测区域基础信息区域基础信息降尘降尘1.4 污染防控对策调整能源结构、升级产业结构和优化城市功能综合防治措施预警平台，应急预案，个人防护建议监测预警与应急清洁生产，生产管理，无组织排放工业污染防治油品、老旧车辆、尾气净化、新能源移动源污染防治减少裸地，加强施工工地、渣土运输车辆管理扬尘污染防治公众参与、清洁能源生活源污染防治保护性耕作、加强管理农业污染防

8、治303131未来国家大气环境保护重大战略需求未来国家大气环境保护重大战略需求与科研建设与科研建设一、引子一、引子传统三项08年以前现代五项08年以后SO2、Nox、PM10SO2、Nox、PM10、PM2.5 、O3AQIAPI重大活动后污染反弹，质量高低起伏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二、当前大气污染基本形势33高于撒哈拉沙漠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

9、污染的主要成因三、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36四四、未来空气质量的变化及环境管理特征、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37四四、未来空气质量的变化及环境管理特征、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究38四四、未来大气环境科研的主要任务、未来大气环境科研的主要任务未来环境科研特征 观测研究、实验研究、数值模拟观测研究、实验研究、数值模拟将成为领跑现代科研的三驾马车；团队、人才、基地团队、人才、基地将成为现代环境科学的最重要的三大要素；标准、指南、规划标准、指南、规划将是现代科学研究成果的基本表达。39四四、未来大气环境科研的主要任务