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2-* 第四节 大气颗粒物 (2.4 Particulate Matter in the Atmosphere) 一、大气颗粒物的来源与消除 (Source and Elimination of Particulate Matter) 二、颗粒物的粒度和表面性质 (Particle Size and Surface Properties) 三、大气颗粒物的化学组成 (Chemical Compositions of Particulate Matters) 四、大气颗粒物来源的识别 (Source Apportionment of Particulate Matters) 五、大气颗粒物中的PM2.5 (PM2.5 in Particulate Matters) 2-* 无机颗粒物的成分是由颗粒物形成过程决定的。天然来源的无机颗粒物,如扬尘的成分主要是该地区的土壤粒子、火山爆发所喷出的火山灰,除主要由硅和氧组成的岩石粉末外,还含有一些如锌、锑、锰和铁等金属元素的化合物。海洋溅沫所释放出来的颗粒物,其成分主要有氯化钠粒子、硫酸盐粒子,还含一些镁化合物。 人为来源释放出来的无机颗粒物,如动力发电厂由于燃煤及石油而排放出来的颗粒物,其成分除大量烟尘外,还含铍、镍、钒等的化合物。市政焚烧炉会排放出砷、铍、镉、铬、铜、铁、汞、镁、锰、镍、铅、锑、钛、钒和锌等化合物。汽车尾气中则含有大量的铅。 一般来讲,粗粒子主要是土壤及污染源排放出来的尘粒,大多是一次颗粒物。这种粗粒子主要是由硅、铁、铝、钠、钙、镁、钛等30余种元素组成。细粒子主要是硫酸盐、硝酸盐、铵盐、痕量金属和炭黑等。 三、大气颗粒物的化学组成(Chemical Compositions of Particulate Matters)1. 无机颗粒物 (Inorganic Materials) 2-* Inorganic Materials and their Origins in Particles 2-* Origins of Some Atmospheric Particle Constituents ? Al, Fe, Ca, Si: Soil erosion, rock dust, coal combustion ? C: Incomplete combustion of carbonaceous fuels ? Na, Cl: Marine aerosols, chloride from combustion of organonic halide polymers ? Sb, Se: Volatile elements from combustion of oil, coal, refuse ? V : Combustion of some kinds of residual petroleum ? Zn: Combustion sources ? Pb: Combustion of lead-contaminated materials Fly ash from mineral matter in fuels Toxic metals ? Lead formerly in leaded fuels ? Cadmium and mercury in batteries that are burned Radioactive particles ? Largely polonium from decay of radium gas From Environmental Chemistry, Manahan S E, CRC Press, 2004 2-* 硫酸及硫酸盐颗粒物 硫酸主要是由污染源排放出来的SO2氧化后溶于水而生成的。硫酸再与大气中的NH3化合而生成(NH4)2SO4颗粒物。硫酸也可以与大气中其他金属离子化合生成各种硫酸盐颗粒物。 硫酸盐颗粒物对光吸收和散射的能力较强,从而降低大气的能见度。因此,对硫酸盐气溶胶的研究越来越受到重视。 在正常的大气条件下,尽管所形成的硫酸盐颗粒物是属于核模范围,而核模粒子之间能迅速凝聚,从而进入积聚模粒径范围。积聚模是十分稳定的,在沉降过程中,半寿期可达数月。 2-* 硝酸及硝酸盐颗粒物 由于HNO3比H2SO4更容易挥发,所以在通常情况下,在相对湿度不太大时, HNO3多以气态形式存在于大气中。与硫酸盐颗粒物相类似,如果HNO3 一开始就能形成爱根核,并能迅速长大时,则硝酸及其盐的粒子也可能存在于积聚模中。 NH3 + HNO3 → NH4NO3(s) H2SO4(l) + NH4NO3(s) → NH4HSO4(s) + H
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