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精品文档 气溶胶 本节内容要点：气溶胶的定义、分类、源、汇、粒径分 布、气溶胶粒子的化学组成、气溶胶的危害、气溶胶污染源 的推断等 1）气溶胶的定义和分类 气溶胶(aerosol)是指液体或固体微粒均匀地分散在气 体中形成的相对稳定的悬浮体系。微粒的动力学直径为 0.002～100μm。由于粒子比气态分子大而比粗尘颗粒小，因 而它们不象气态分子那样服从气体分子运动规律，但也不会 受地心引力作用而沉降，具有胶体的性质，故称为气溶胶。 实际上大气中颗粒物质的直径一般为0.001～100μm； 大于10μm的颗粒能够依其自身重力作用降落到地面，称为 降尘；小于10 μm的颗粒，在大气中可较长时间飘游，称为飘尘。按照颗 粒物成因不同，可将气溶胶分为分散性气溶胶和凝聚性气溶 胶两类。分散性气溶胶 是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。凝聚性气溶胶 则是由气体或蒸汽(其中包括固态物升华而成的蒸汽)遇冷凝 聚成液态或固态微粒，而形成的气溶胶。例如二氧化硫转化 成硫酸或硫酸盐气溶胶的过程如下： ● 精品文档 精品文档 二氧化硫气体的氧化过程● 气相中的成核过程 (液相硫酸雾核) 在过饱和的 H2SO4 蒸气中，由于分子热运动碰撞而 使分子(n 个)互相合并成核，形成液相的硫酸雾核。它的粒径 大约是几个埃。硫酸雾核的生成速度，决定于硫酸的蒸气压 和相对湿度的大小。 ● 粒子成长过程 硫酸粒子通过布朗运动逐渐凝集长大。如果与其他污 染气体(如氨、有机蒸气、农药等)碰撞，或被吸附在空中固 体颗粒物的表面，与颗粒物中的碱性物质发生化学变化，生 成硫酸盐气溶胶。 根据颗粒物的物理状态不同，可将气溶胶分为以下三 类：(1)固态气溶胶--烟和尘；(2)液态气溶胶--雾；(3)固液混 合态气溶胶--烟雾(smog)。烟雾微粒的粒径一般小于 1 μm (见表 2-13)。 气溶胶按粒径大小又可分为：(1)总悬浮颗粒物(total suspended particulates 或 TSP) ，用标准大容量颗粒采样器(流 量在 1.1 ～1.7m3/min)在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量， 精品文档 精品文档 通常 称为总悬浮颗粒物，它是分散在大气中各种粒子的总 称。(2)飘尘，可在大气中长期飘浮的悬浮物称为飘尘，其粒 径小于10μm的微粒，飘尘是最引人注目的研究对象之一。 (3)降尘，降尘是指粒径大于10μm，由于自身的重力作用会 很快沉降下来的微粒。单位面积的降尘量可作为评价大气污 染程度的指标之一。(4)可吸入粒子(inhalable particles或IP)，易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子。国 际标准化组织(ISO)建议将IP定为粒径DP≤10μm的粒子， 这里的DP是空气动力学直径，其定义为与所研究粒子有相 同终端降落速率的，密度为1的球体直径。它反映出粒子的 大小与沉降速率的关系。所以可以直接表达出粒子的性质和 行为，如粒子在空中的停留时间，不同大小粒子在呼吸道中 沉积的不同部位等。气溶胶的物理特征和成因可参见表 2-13。 表2-13 气溶胶形态及其主要形成特征 注：引自唐孝炎《大气环境 化学》，1991。 2）气溶胶的源与汇 气溶胶粒子的来源有天然源和人为源两种。气溶胶粒 子可分为一次气溶胶粒子和二次气溶胶粒子。一次气溶胶是 由污染源释放到大气中直接造成污染的颗粒物，如土壤粒 子、海盐粒子、燃烧烟尘等，大部分粒径在2μm 以上。二次 精品文档 精品文档 气溶胶粒子是由大气中某些污染气体组分(如二氧化硫、氮氧 化物、碳氢化合物)之间，或它们与大气正常组分(如氧气)之 间通过光化学氧化或其他化学反应转化成的颗粒物，如二氧 化硫转化成硫酸盐。二次颗粒物粒径一般在 0.01 ～1 μm范围。 表 2-14 气溶胶全球排放量及来源分配（Dplt;20μm） 气溶胶的排放量很大(见表 2-14)。天然排放量是人为 排放量的两倍多。随着工业的不断发展，人类的各种活动越 来越占主导地位，以致在气溶胶粒子的来源中，人为源所占 比例逐年增加。另一方面，由天然源和人为源排出的 H2、 NH3、SO2 、NOx、HC 等气体污染物转化成二次气溶胶粒子 每年达 5.2 ～14.35×108t，约占全球每年排放气溶胶总量的 54