大气颗粒物的基本概念课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大气颗粒物的形成与控制,大气颗粒物的基本概念,南京理工大学环境与生物工程学院,2012-8-24,1,大气颗粒物的形成与控制大气颗粒物的基本概念南京理,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,二、大气颗粒物的,源和汇,三、大气颗粒物的,物理和化学性质,2,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,一、大气颗粒物的分类,（一）按粒径、状态及来源划分（,8,种）,1,、粉尘（微尘、,Dust,）,颗粒直径：,1100,m,，固体。,机械粉碎,的固体微粒，风吹,扬尘,，,风沙,。,2,、烟,(,烟气，,Fume),颗粒直径：,0.01,1,m,，固体。,生成、现象：由,升华,、,蒸馏,、,熔融,及,化学反应,等产生的,蒸气凝结,而成的固体颗粒。,如熔融金属、凝结的金属氧化物、汽车排气、烟草燃烟、硫酸盐等。,3,一、大气颗粒物的分类（一）按粒径、状态及来源划分（8种）3,3,、灰（,Ash,）,颗粒直径：,1 200,m,；物态：,固体,；,生成、现象：燃烧过程中产生的,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（,Fog,）,颗粒直径：,2,200,m,；物态：,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,i,（,Mist,）,颗粒直径：,大于,10,m,；物态：,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。,4,3、灰（Ash）4,6,、霾,mi,（,Haze,）,颗粒直径,0.1,m,左右,，,固体,。,生成、现象：干的,尘或盐粒,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,(,熏烟，,Smoke),包含,0.015,m,的,固体或液体,。,一般为,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（,Smog,）,0.0012,m,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。,注意与第,2,点中烟气,Fume(,固体，蒸气凝结,),的区别,5,6、霾mi（Haze）注意与第2点中烟气Fume(,（二）按监测和粒径划分,1,、总悬浮颗粒物,(,Total Suspended Particulate,，,TSP),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,长期飘泊在大气中颗粒直径,小于,l0,m,的悬浮物称为飘尘,(Airborne particle),；,大于,l0,m,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,）。,3,、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,。,PM10,6,（二）按监测和粒径划分1、总悬浮颗粒物(Total Susp,二、大气颗粒物的源和汇,（一）大气颗粒物的来源,1,、天然来源,1,）一次颗粒物,可起因于地面,扬尘,(,风吹灰尘,),，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,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,H,2,S,、,SO,2,氧化生成的,硫酸盐,，由,NH,3,、,NO,和,NO,2,氧化生成的,硝酸,等。,7,二、大气颗粒物的源和汇（一）大气颗粒物的来源7,2,、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,SO,2,在一定条件下转化为,硫酸盐,粒子等的二次颗粒物。,8,2、人为来源8,(,二,),大气颗粒物的汇（汇集,干沉降和湿沉降）,1,、干沉降：干沉降是指颗粒物通过,重力作用,或与其它物体,碰撞后,发生,沉降,。,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,)g,d,2,/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。,？,9,(二)大气颗粒物的汇（汇集干沉降和湿沉降）1、干沉降：干,沉降机制,2,：另一种是粒径,小于,0.l,m,的颗粒，靠布朗运动扩散、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,1,m,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。,存在,雨除,和,冲刷,两种机制；,对粒径为,4,m5,m,的颗粒物去除效率较高。,10,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,三、大气颗粒物的物理和化学性质,（一）物理性质,1,、大气颗粒物的粒度分布,用有效直径 来表示，即,空气动力学直径,（,D,p,）,D,p,表示与所研究的粒子有相同终端降落速度的密度为,1,的球体直径。,D,g,几何直径；,K,形状系数,(,球形,K=1.0),；,p,忽略了浮力效应的粒密度；,0,参考密度（,1.0 g/cm,3,）。,11,三、大气颗粒物的物理和化学性质（一）物理性质11,2,、大气颗粒物的四模态,I.,成核模态,2,m,12,2、大气颗粒物的四模态12,1,）艾根核模,(,成核模,+,艾根模,),：,由蒸汽凝结或光化学反应使气体形成核作用而形成的颗粒，粒度为,0.005,0.1,m,（,0.05,）。,2,）积聚模：,粒径在,0.1,2,m,范围的颗粒物是由艾根核模型颗粒凝聚或通过蒸气凝结气体而长大的。,以上两种合称为,细粒,(2,m),，靠冷凝和凝聚形成。,3,）粗粒模：,粒径大于,2,m,的颗粒物。,由机械粉碎、液滴蒸发等过程形成；,由自然界,(,表面崩解和风化,),及人类活动的一次污染物。,PM2.5,13,1）艾根核模(成核模+艾根模)：PM2.513,城市大气中颗粒物的分布多数属双模型，即（,2,）积聚模和（,3,）粗粒模。,14,城市大气中颗粒物的分布多数属双模型，即（2）积聚模和（3）,3,、微粒的表面性质,三种,:,成核作用、粘合和吸着,1,）成核,指,过饱和蒸汽,在微粒上,凝结,形成液滴的现象，雨滴的形成也涉及成核作用。,2,）粘合,粒子间,可以彼此,互相,紧紧的,粘合,或在固体表面上粘合，是小颗粒形成较大的,凝聚体,并最终达到很快沉降粒径的过程。,3,）吸着（吸附）,指,气体分子被颗粒物吸着,的现象。,如果气体或蒸气溶解在微粒中（化学反应），这种现象称为,吸收,。,15,3、微粒的表面性质三种:成核作用、粘合和吸着15,（二）大气颗粒物的化学组成,1,、大气中的无机颗粒物,重点研究小于,2,m,的细颗粒物；,飘尘的天然源来自,风传粉尘,，,火山爆发烟气,以及,海浪,引起的雾霭；,其量可十倍于人为源，与其来源有关。,16,（二）大气颗粒物的化学组成1、大气中的无机颗粒物 1,1,）来源：,人为源：,电厂,(,燃煤,),、市政焚化、冶金过程、采矿及地面交通运输,(,铅,),等，其中最重要的是冶金过程。,天然源：,由于颗粒物是易消失的粉尘（可自然降解或转化）和海浪溅沫，其中,大颗粒占优势,，沉降迅速，对环境影响不大。,17,1）来源：17,2,）按粒径分,粗粒子,主要是,土壤,及污染物排出来的尘粒，化学组分为,Fe,、,Ca,、,Si,、,Na,、,Cl,、,Al,，大多是一次粒子。,细粒子,主要是,硫酸盐,、,硝酸盐,、铵盐、痕量金属和,炭黑（黑碳）,等。,在粗颗粒和细颗粒,中，物质化学组成,分布情况。,18,2）按粒径分18,2,、有机颗粒物,是指大气中的,有机物质凝聚,而形成的颗粒物，或,有机物质吸附,于其他颗粒。,是,主要,的大气颗粒污染物。,1),种类：,主要是,烃类,，还有少量的亚硝胺、杂氮环化合物、环酮、醌类、酚类和有机酸等。,2),来源：,来源于矿物染料,燃烧,、废弃,物,焚化,等各种高温燃烧过程。,19,2、有机颗粒物19,思考题,1,、解释大气颗粒物的粒度三模态：即艾根核模、积聚模和粗粒模以及各种模上吸附污染物的主要种类？,2,、简述微粒三种最重要的表面性质？,3,、大气颗粒物的粒度计算公式。,20,思考题1、解释大气颗粒物的粒度三模态：即艾根核模、积聚模和粗,