1、1第四章第四章 大氣顆粒物大氣顆粒物（大氣氣溶膠大氣氣溶膠） 懸浮在大氣中的微粒（氣溶膠懸浮在大氣中的微粒（氣溶膠 ） -有害物質，如致癌、致畸、致突變的物質。 -有毒物質的運載體或反應床 基本要求基本要求1. 掌握大氣顆粒物的源和匯、顆粒物分布的基本特征。掌握大氣顆粒物的源和匯、顆粒物分布的基本特征。2. 了解大氣中放射性核素以及顆粒物對人體健康的影響。了解大氣中放射性核素以及顆粒物對人體健康的影響。2大氣顆粒物分類大氣顆粒物分類 粉塵（微塵、粉塵（微塵、DustDust） 顆粒直徑：1 100 m； 物態：固體； 生成機制、現象：機械粉碎的固體微粒，風吹揚塵，風沙。 煙（煙氣，煙（煙氣，F

2、umeFume） 顆粒直徑：0.01 1 m； 物態：固體； 生成機制、現象：由升華、蒸餾、熔融及化學反應等產生的蒸氣凝結 而成的固體顆粒。 3大氣顆粒物分類大氣顆粒物分類 灰（灰（Ash） 顆粒直徑：1 200 m； 物態：固體； 生成機制、現象： 燃燒過程中產生微粒，如煤、木材燃燒時產生 硅酸鹽顆粒，粉煤燃燒時產生的飛灰等。霧（霧（Fog） 顆粒直徑：2 200 m； 物態：液體； 生成機制、現象： 水蒸氣冷凝生成的顆粒小水滴或冰晶。4大氣顆粒物分類大氣顆粒物分類靄（靄（MistMist） 顆粒直徑：大于10 m； 物態：液體； 生成機制、現象：與霧相似，氣象上規定稱輕霧，水平視程在1 2

3、km之內，使大氣呈灰色。 霾（霾（HazeHaze） 顆粒直徑： 0.1 m； 物態：固體； 生成機制、現象：塵或鹽粒懸浮于大氣中形成，使大氣混濁呈淺藍 色或微黃色。水平視程小于2km。5大氣顆粒物分類大氣顆粒物分類煙塵（熏煙，煙塵（熏煙，SmokeSmoke） 0.01 5 m；固體與液體；含碳物質。煙霧（煙霧（SmogSmog） 0.001 2 m；固體；粒徑在2m以下，現泛指各種妨礙視程（能見度低于2km）的大氣污染現象。 光化學煙霧產生的顆粒物，粒徑常小于0.5m使大氣呈淡褐色。 6大氣顆粒物分類大氣顆粒物分類總懸浮顆粒物總懸浮顆粒物( (Total Suspended Particu

4、late TSP)Total Suspended Particulate TSP)： 用標準大容量顆粒采樣器在濾膜上所收集的顆粒物的總質量作為大氣質量評價中的一個通用的重要污染指標。 大氣中顆粒直徑小于l0m的懸浮物稱為飄塵飄塵(Airborne particle)， 大于l0m的懸浮物，由于重力作用而沉降的微粒稱為降塵降塵（Dustfall）。7大氣顆粒物源和匯大氣顆粒物源和匯 - -大氣顆粒物來源 天然源、人為源天然源、人為源 （按顆粒物形成機制）大氣顆粒物 一次顆粒物、二次顆粒物一次顆粒物、二次顆粒物一次顆粒物一次顆粒物 天然污染源和人為污染源釋放。二次顆粒物二次顆粒物 大氣污染氣體組分

5、(如二氧化硫、氮氧化物、碳氫化合物等)之間，或與大氣中的正常組分(如氧氣)之間通過光化學氧化反應、催化氧化反應或其它化學反應轉化生成的顆粒物。 8大氣顆粒物源和匯大氣顆粒物源和匯- -顆粒物天然來源顆粒物天然來源一次顆粒物天然源一次顆粒物天然源 地面揚塵（風吹灰塵）、海浪浪沫、火山爆發噴出物、森林火災燃燒物、隕星塵及生物界產生的顆粒物，如花粉、袍子等。二次顆粒物天然源二次顆粒物天然源 森林排出碳氫化合物（主要是萜烯類）-光化學反應-產生微小顆粒；與自然界硫、氮、碳循環有關的轉化產物如由H2S、SO2經氧化生成的硫酸鹽；由NH3、NO和NO2氧化生成的硝酸等。9大氣顆粒物源和匯大氣顆粒物源和匯-

6、 -顆粒物人為源顆粒物人為源顆粒物人為源顆粒物人為源 燃料燃燒過程中產生的固體顆粒物，如煤煙、飛灰等 工業生產排放的固體微粒 汽車尾氣排出的鹵化鉛凝聚而形成的顆粒物 人為排放SO2（一定條件下）-硫酸鹽粒子大氣顆粒物消除（大氣顆粒物消除（匯匯） 干干、濕沉降濕沉降 10大氣顆粒物粒度分布及表面性質大氣顆粒物粒度分布及表面性質 城市大氣城市大氣 直徑小于0.1m顆粒（居多居多 ） 體積或質量體積或質量分布（峰值峰值 ） 0.5m，10m 細顆粒-蒸汽凝結 粗顆粒-灰塵、飄塵及小粒徑氣溶膠長大而成的顆粒 表面積表面積分布曲線（峰值峰值 ） 0.25m（平均）11大氣顆粒物粒度分布及表面性質大氣顆粒

7、物粒度分布及表面性質 大氣顆粒物的粒度：即艾根核模、積聚模和粗粒模大氣顆粒物的粒度：即艾根核模、積聚模和粗粒模 由蒸汽凝結或光化學反應使氣體經成核作用而形成的顆粒，粒度為0.0050.05m，屬于核模型核模型。 粒徑在0.052m范圍的顆粒物是由核模型顆粒凝聚或通過蒸氣凝結氣而長大的，屬于積聚模型積聚模型。 以上顆粒物合稱為細粒以上顆粒物合稱為細粒( (小于小于2 2 m)m) 粒徑大于2m的顆粒物屬粗粒，由機械粉碎、液滴蒸發等過程形成的，屬于粗粒模粗粒模。12大氣顆粒物粒度分布及表面性質大氣顆粒物粒度分布及表面性質細顆粒化學組分細顆粒化學組分 SO42、NH4+、NO3、Pb和含有煙炱和凝聚

8、有機物的碳粗顆粒化學組分粗顆粒化學組分 Fe、Ca、 Si、Na、Cl、Al等。 城市大氣中顆粒物的分布多數屬雙模型，即積聚模和粗粒模微粒的表面性質微粒的表面性質 成核作用、粘合和吸著（吸收吸收 、吸附吸附 ） 氣體或蒸氣溶解于微粒-吸收吸收 氣體或蒸氣吸著于顆粒物表面-吸附吸附 13顆粒物顆粒物- -無機化合物無機化合物 重點重點 小于2m的細顆粒物 天然源天然源 風傳粉塵，火山爆發煙氣以及海浪。人為源人為源 細顆粒物細顆粒物 電廠（燃煤）、市政焚化、冶金過程、采礦及地面交通運輸等。 冶金-顆粒物直徑小于2m，占46.6%。l 鎘、鉻、銅和錳飄塵-冶煉廠、冶金工業。l 鈹、鎳和釩-動力發電廠

9、(燃煤及燃油)。l 飄塵鎘-焚燒。14顆粒物顆粒物- -有機化合物有機化合物 吸附和沉積于大氣顆粒吸附和沉積于大氣顆粒 （揮發性有機物） 一次污染物，二次污染物一次污染物，二次污染物 1979年 -燃燒（109種）、廢物焚燒（235種）、煤/油燃燒（69種） 多環芳香族化合物、芳香族化合物，含氮、氧、硫、磷類化合物，烴基化合物，脂肪族化合物，羰基化合物和鹵代化合物。 15放射性核素放射性核素 天然放射性天然放射性 陸生氣體放射性核素陸生氣體放射性核素 巖石和土壤-鈾-238、釷-232和鈾-235等 宇宙射線宇宙射線 太陽和外層宇宙空間高能粒子流（大氣天然放射性主要來源大氣天然放射性主要來源）

10、。 宇宙射線與大氣中原子核相互作用產生許多放射性核素。 降水去除降水去除 16放射性核素放射性核素 人工產生的放射性核素人工產生的放射性核素 （1 1）核武器）核武器 （2 2）核電站）核電站 （3 3）燃煤的排放物）燃煤的排放物放射性核素對健康的效應放射性核素對健康的效應 具中等半衰期的放射性核素危害最大 17顆粒物對人體健康影響顆粒物對人體健康影響 顆粒物-呼吸道-人體，大粒子可能停留在鼻腔及鼻咽部，小顆粒可以進入并停留在肺部。 可吸入粒子的粒徑規定：l0m以下或l5m以下。 PM2.5 、PM10國際輻射防護委員會國際輻射防護委員會( (ICRP)ICRP)的肺動力特性試驗工作組：的肺動

11、力特性試驗工作組： 粒子在呼吸道中準確的吸收模式粒子在呼吸道中準確的吸收模式 呼吸道：鼻咽區、支氣管區和肺區。 沉積作用沉積作用（1）碰撞作用：530m粒徑的顆粒-鼻咽部和支氣管上部沉降鼻咽部和支氣管上部沉降（2）沉降作用：15m 粒徑的顆粒-支氣管部位沉降支氣管部位沉降（3）擴散作用：粒徑小于0.1m的顆粒-肺區沉積肺區沉積 18環境空氣質量環境空氣質量 國家環境保護局（1996年） 環境空氣質量標準(GB30951996)一級標準一級標準 一類質量功能區 （自然保護區、風景名勝區和其他需要特殊保護的地區）。二級標準二級標準 二類質量功能區 （城鎮規劃中確定的居住區、商業交通居民混合區、文化

12、區、一般工業區和農村地區）三級標準三級標準 三類質量功能區（各特定工業區） 19環境空氣的質量環境空氣的質量空氣污染指數空氣污染指數 （API） 定時通過新聞媒體向社會公眾報告的一種定量反映和評定空氣質量狀況的尺度，即把常規監測的幾種空氣污染物濃度簡化成單一的數值形式，并分級表示空氣受污染程度和空氣質量狀況，具有簡明、直觀、通俗易懂的特點。 中國城市空氣污染以煤煙型污染煤煙型污染為主 （最早最早）計入空氣污染指數的項目暫定為二氧化硫、氮氧化物和總二氧化硫、氮氧化物和總懸浮顆粒物懸浮顆粒物(TSP)。 （后來后來）修改為PM10、二氧化硫、氮氧化物（以二氧化氮記）、一氧化碳、臭氧五項 （現在現在

13、）又增加了PM2.5指標，同時改稱為空氣質量指數（AQIAQI） 各種污染物各具一個分指數，并以分段線性函數形式將該分指數與其濃度相關聯。 20環境空氣的質量環境空氣的質量21環境空氣的質量環境空氣的質量例例: : 南方某城市某周的監測結果：TSP、SO2、NOx全市的平均濃度分別為0.156mg/m3、0.211mg/m3、0.400mg/m3, NOx實測濃度0.400mg/m3介于0.1500.565mg/m3之間,按照表1,此處濃度限值C3.3 = 0.150 mg/m3, C3.4 = 0.565mg/m3而相應的分指數值I3.3 = 200， I3.4 = 300（表1 ），則NOx的污染分指數為:,1,1,()ii jii ji jC