气溶胶化学
气溶胶
影响人体健康
凝聚过程、化学反应 湿度小的时后有吸水性， 其它方面与烟效应相同
三、气溶胶源和汇 --气溶胶来源
天然源、人为源
（按颗粒物形成机制）气溶胶
一次气溶胶粒子、二次气溶胶粒子 一次气溶胶粒子
天然污染源和人为污染源释放。
二次气溶胶粒子
大气污染气体组分(如二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等)之间， 或与大气中的正常组分(如氧气)之间通过光化学氧化反应、催化氧化 反应或其它化学反应转化生成的颗粒物。
表面积分布曲线（峰值 ） 0.25m
大气颗粒物的粒度：即艾根核模、积聚模和粗粒模。
由蒸汽凝结或光化学反应使气体经成核作用而形成的颗粒，粒 度为0.005~0.05m，属于核模型。
粒径在0.05~2m范围的颗粒物是由核模型颗粒凝聚或通过蒸气 凝结气而长大的，属于积聚模型。
以上颗粒物合称为细粒(小于2m)
10
气溶胶源和汇—气溶胶天然来源
一次气溶胶粒子天然源 地面扬尘（风吹灰尘）、海浪浪沫、火山爆发喷出物、
森林火灾燃烧物、陨星尘及生物界产生的颗粒物，如花粉、 袍子等。
二次气溶胶粒子天然源
森林排出碳氢化合物（主要是萜烯类）--光化学反应--产生微小 颗粒；与自然界硫、氮、碳循环有关的转化产物如由H2S、SO2经氧 化生成的硫酸盐；由NH3、NO和NO2氧化生成的硝酸等。
一 气溶胶粒子成核过程
SO2转化成硫酸或硫酸盐气溶胶的过程如下： 1. SO2气体的氧化g) mH 2SO4 nH2O
3.粒子成长过程
mH 2SO4 nH2O H 2SO4 其它气体、固体微粒 硫酸盐粒子
（液相硫酸雾核）
粒子（液体）
（固体）
二、气溶胶的分类
根据颗粒物的物理状态不同，可将气溶胶分为以下三类： ✓ 固态气溶胶——烟和尘； ✓ 液态气溶胶——雾；
002.6大气环境化学 -气溶胶化学.大气颗粒物
空气动力学等效直径（Dp） 在气流中，如果所研究的颗粒物（任意密度
和形状）与一个单位密度的球形颗粒物的空气 动力学效应相同，则这个球形颗粒物的直径就 定义为所研究颗粒物的Dp。
Dp DgK p o
Dp表示所研究的粒子有相同终端降落 速度的密度为1的球体。
气溶胶粒子的成核是通过物理和化学过程形成的。 气体经过化学反应，向粒子转化过 程从动力学角度 上分为四个阶段
均相成核或非均相成核，形成细粒子分散在空气中 在细粒子表面，经过多相气体反应，使粒子长大 由布朗凝聚和湍流凝聚，粒子继续长大 通过干沉降(重力沉降或与地面碰撞后沉降)和湿沉
降(雨除和冲刷)过程而清除
nm
PM2.5 PM10 100 m m 1 m m 10 m m
Whitby的三模态模型
<0.05μm, 爱根核模(aitken) 0.05μm≤Dp≤2μm, 积聚模(accumulation mode) >2μm，粗粒子模(coarse particle mode)
热蒸汽 冷凝
风沙
0.5~2.5
天 森林火灾
然 海盐粒子
来 火山灰
源
H2S、NH3、NOx、HC 转化
0.01~0.5 3.0
0.25~1.5 3.45~11.0
小计
7.21~18.5
沙石（农业活动）
人 露天燃烧
为
直接排放 来
源
SO2、NOx、HC 转化
小计
总计
0.5~2.5 0.02~1.0 0.1~0.9 1.75~3.35 2.37~7.55 9.58~26.05
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≤10 μm的粒子
大气环境中气溶胶的化学反应动力学模拟
大气环境中气溶胶的化学反应动力学模拟在大气环境中，气溶胶起着至关重要的作用。
由于其微小的颗粒大小和大量存在的特点，气溶胶对气候变化、空气质量和生态系统健康产生着重要影响。
为了更好地理解气溶胶的化学反应动力学，科学家们进行了数值模拟研究，以揭示气溶胶的形成、变化和传输过程。
一、气溶胶的化学反应动力学模拟概述气溶胶的化学反应动力学模拟是利用计算机模型和化学反应动力学理论相结合的方法，对气溶胶的形成、转化和消失等反应过程进行模拟和预测。
它可以帮助我们了解气溶胶与大气中其他物质的相互作用过程，从而更好地预测和控制大气中的污染物。
二、模拟气溶胶的化学反应动力学的方法1.模型选择：根据研究目标和数据要求，选择合适的数学模型和计算方法，如传输模型、化学模型和降解模型等。
2.参数设定：将实验观测数据和已知的物理化学参数输入到模拟模型中，包括大气条件（温度、湿度、气体成分等）、气溶胶特性和反应物质的性质等。
3.模拟运算：通过计算机模型对气溶胶的化学反应进行数值模拟，在不同环境条件下预测气溶胶的演化过程。
4.模型验证：根据实测数据，对模拟结果进行验证和修正，提高模型的准确性和可靠性。
三、气溶胶的化学反应动力学模拟研究内容1.气溶胶的形成与转化：模拟气溶胶的核生成、凝聚和湿化过程，研究气溶胶颗粒的形成、增长和变化机制。
2.气溶胶的化学性质：模拟气溶胶与大气中其他气体和化合物的相互作用，研究气溶胶对大气化学反应的影响。
3.大气污染控制：通过模拟不同控制策略和措施，评估其对气溶胶浓度和组成的影响，为大气污染治理提供决策支持。
4.环境健康效应：模拟气溶胶的化学反应动力学，研究气溶胶对空气质量和健康影响的机制，为环境保护和健康风险评估提供科学依据。
四、气溶胶化学反应动力学模拟的应用前景与挑战气溶胶化学反应动力学模拟在大气环境研究中具有重要的应用前景。
它可以帮助我们更好地理解气溶胶的形成和变化机制，揭示气溶胶对大气化学反应和环境健康的影响，为大气污染治理和空气质量改善提供科学依据。
气溶胶化学知识点总结
气溶胶化学知识点总结在气溶胶化学研究中，人们通常关注的问题有很多，例如：气溶胶的来源、形成机制、影响环境与气候等方面的作用、气溶胶对人类健康的影响等。
气溶胶化学的研究对象包括大气中的颗粒物，例如可吸入微粒、臭氧、硫酸盐等，以及一些气体分子，例如挥发性有机物（VOCs）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）等。
气溶胶化学既包括气溶胶本身的化学性质，例如成分、反应性、气溶胶颗粒表面的化学性质等，也包括气相与气溶胶之间的化学作用。
气溶胶的来源非常广泛，可以分为自然来源和人为来源。
自然来源的气溶胶主要包括海洋喷海浪所形成的气溶胶、火山活动所排放的气溶胶等；人为来源的气溶胶主要包括机动车尾气所排放的气溶胶、工业排放的气溶胶、建筑工地扬尘等。
这些气溶胶的来源不同，其形成机制和化学成分也具有显著的差异。
通过研究气溶胶的来源和形成机制，可以更好地认识大气中气溶胶的组成和分布规律，为减少环境污染、改善空气质量提供科学依据。
气溶胶的化学成分主要包括盐类、硫酸盐、硝酸盐、有机物等。
这些化学成分来源于大气中的气体分子，通过一系列化学反应而形成。
例如，硫酸盐的形成主要是由硫氧化物（SOx）的氧化和水合反应形成硫酸，然后与水蒸气结合形成硫酸水溶液，最终形成硫酸盐颗粒。
氮氧化物也能通过一系列反应形成硝酸盐。
有机物一般来源于机动车尾气、工业排放气体和生物质燃烧等，具有多样的结构和成分。
气溶胶的化学成分不仅受到其来源的影响，还受到气相中的氧化剂（例如OH、O3等）和光照等环境条件的影响。
通过对气溶胶成分的研究，可以更深入地认识大气污染的来源和生物地球化学循环的特点。
气溶胶对大气和气候的影响是一个重要的问题。
气溶胶颗粒具有吸光和散射的特性，因此对太阳辐射和地球辐射的传播都有显著的影响。
气溶胶的散射作用反射出部分太阳辐射，降低了地球表面的受辐射量，从而使地球表面温度降低。
气溶胶的吸光作用在气候变暖中也起到了重要作用。
此外，气溶胶还参与了云的形成过程，并对云的物理和化学性质产生影响。
气溶胶的概念定义
气溶胶来源于土壤的各种元素（如铕、钠、钾、钡、铷、镧、铈、硅、钐、钛、钍、铝等），其含量在地区之间差别不大；而来源于工业区的各种元素（如氯、钨、银、锰、镉、锌、锑、镍、砷、铬等），就有较大的地区差别。
霾是大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10公里的空气普遍混浊现象，这里的干尘粒指的是干气溶胶粒子。一般情况下，当能见度在1~10公里时可能既有干气溶胶的影响（即霾的影响），也可能有水滴的贡献（即轻雾的贡献），且不易区分，所以就被称为“雾-霾”现象。由于在实际的大气中没有气溶胶粒子作为云雾的凝结核（或冰核），无法形成雾，所以雾和霾的背后都与气溶胶粒子有关。
?对天气及气候的影响
?对全球变暖的影响
?不良影响及危害
?9研究进展
?10研究单位
1基本介绍
编辑
液态或固态微粒在空气中的悬浮体系。它们能作为水滴和冰晶的凝结核（见大气凝结核、大气冰核）、太阳辐射的吸收体和散射体，并参与各种化学循环，是大气的重要组成部分。雾、烟、霾、轻雾(霭)、微尘和烟雾等,都是天然的或人为的原因造成的大气气溶胶。
6特性体现
编辑
科学发明莱尔·达维·古德休美国气溶胶：凡分散介质为气体的胶体物系成为气溶胶。它们的粒子大小约在100~10000纳米之间，属于粗分散物系。气溶胶粒子是悬浮在大气中的多种固体微粒和液体微小颗粒，有的来源于自然界，如火山喷发的烟尘、被风吹起的土壤微粒、海水飞溅扬入大气后而被蒸发的盐粒、细菌、微生物、植物的孢子花粉、流星燃烧所产生的细小微粒和宇宙尘埃等：有的是由于人类活动，如煤、油及其他矿物燃料的燃烧物质，以及车辆产生的废气排放至空气中的大量烟粒等。当气溶胶的浓度达到足够高时，将对人类健康造成威胁，尤其是对哮喘病人及其他有呼吸进疾病的人群。空气中的气溶胶还能传播真菌和病毒，这可能会导致一些地区疾病的流行和爆发。
大气化学-10-大气气溶胶
交通、矿山开发以及其他工业活动：借助其它外力 将粒子与地表分离并将它们举离贴地层，然后由湍流扩 散力和风力将它们输送到大气中。也有一些活动是在大 气中直接将固体物破碎使之成大气悬浮颗粒.
液体破碎过程产生大气气溶胶粒子：海浪溅沫。波浪 撞击、浪击海岸都会将大量的溅沫水滴抛向大气。
海水的运动以及海洋生物活动可产生大量的气泡，这 些气泡会在海水表面发生炸裂，从而将粒子带到空中。 火山爆发将大量的其他粒子喷射到自由对流层，甚至直 接送入到平流层。
此外，还有各种燃烧过程：产生一次气溶胶粒子。除了 产生飞灰外（>1m)，还会产生超细粒子，这些细粒子 会发生碰并而成较大粒子。
5
5.2.2 气-粒转化过程 气-粒转化过程是大气气溶胶的一种重要来源，也
是大气化学中的一类重要的化学-物理过程,该过程导 致质量浓度增加。它是许多重要大气化学过程的最后 一步，对许多大气微量成分构成了清除机制。
Secondary Organic Aerosol
Evaporation upon dilution
Surface / multiphase reactions
POA
Direct Emission
Hodzic, ACP,2009
Forest
Traffic Industries
Biomass Biological Burning Debris
与气-粒转化过程相反，大气中也会发生颗粒态 固相或液相物质转化成气相物质的过程。除了通常 所见的液体蒸发和固体升华过程外，大气中的某些 化学过程也能将粒子转化成气体。
20
（二）非均相成核 当有外来粒子作为核心时，蒸汽分子凝结在该核 心表面的过程称为非均相成核。
在有各种水溶性物质存在或有现成的亲水性 粒子存在时，比纯水更易成核、形成胚芽。
气溶胶物理学中的重要参数研究
气溶胶物理学中的重要参数研究第一章引言气溶胶是指在空气中悬浮的液态或固态细小颗粒物质，具有很大的表面积和活性，在大气环境和人类健康等方面都具有重要影响。
气溶胶物理学是研究气溶胶的基本物理过程，包括气溶胶的形成、演化和变化等。
气溶胶的特性和参数是气溶胶物理学研究的核心，其中一些参数的研究在大气环境、工业生产和医疗卫生等领域具有重要应用价值。
第二章气溶胶的重要参数2.1 粒径大小气溶胶的粒径大小是气溶胶的一个重要参数，它决定了气溶胶的吸收和散射特性以及对人体健康的影响程度。
粒径大小一般使用单位为微米（μm）或纳米（nm）来表示，通常根据其粒径大小可以将气溶胶分为超细颗粒（小于0.1μm）、细颗粒（小于2.5μm）和粗颗粒（小于10μm）。
研究气溶胶的粒径大小，可以帮助我们更好地了解气溶胶对环境和人类健康的影响。
2.2 光学参数气溶胶的光学参数是指气溶胶在光学波段内，如紫外线、可见光和红外线等波段内对光线的吸收和散射等。
光学参数通常包括消光系数、散射系数和吸收系数等。
这些参数的测定可以帮助我们研究气溶胶对光学效应的影响，为我们了解大气环境中的光强和透射率等提供参考。
2.3 化学成分化学成分是气溶胶的一个重要参数，它关系到气溶胶的来源、组成和变化等，同时也决定了气溶胶的生态手段和生化过程。
气溶胶的化学成分一般包括有机物、无机物、微生物和放射性核素等。
通过研究气溶胶的化学成分，可以帮助我们了解气溶胶在环境中的形成和演化过程及其对人类健康和自然环境的影响。
2.4 形态和结构特征气溶胶的形态和结构特征是另一个重要参数，它决定了气溶胶的附着属性和过滤效率等。
气溶胶的形态和结构特征通常可以通过电子显微镜和扫描电子显微镜等科学仪器进行观察和分析。
通过研究气溶胶的形态和结构特征，可以帮助我们了解气溶胶粒子在环境中的分布和物理特性，从而提高精确控制和过滤的效率。
第三章气溶胶重要参数的测定方法3.1 气溶胶粒径大小的测定气溶胶粒径大小的测定方法较多，常用的包括激光粒度分析法、电阻法和光学显微镜观察法等。
气溶胶化学
3）气溶胶的粒径分布
气溶胶粒子的成核是通过物理和化学过程形成 的。气体经过化学反应，向粒子转化的过 程 从动力学角度上可以分为以下四个阶段： (1)均相成核或非均相成核，形成细粒子分 散在空气中。 (2)在细粒子表面，经过多相气体反应，使 粒子长大。 (3)由布朗凝聚和湍流凝聚，粒子继续长大。 (4)通过干沉降(重力沉降或与地面碰撞后 沉降)和湿沉降(雨除和冲刷)清除。
气溶胶按粒径大小又可分为： (1)总悬浮颗粒物 (2)飘尘 (3)降尘 (4)可吸入粒子
2）气溶胶的源与汇
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： 二次气溶胶粒子：
2）气溶胶的源与汇
气溶胶的排放量很大(见表 2-14)。
表2-14 气溶胶全球排放量 及来源分配（Dp<20μm）
第二章：大气环境化学
Chapter 2 Atmospheric Environmental Chemistry
第十一节
气溶胶化学
本节要点：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。 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。
4）气溶胶粒子的化学组成－气溶胶粒子中的有机物
气溶胶粒子中的有机物 （particulates organic martter， POM）：其粒径一般在 0～10μm之间，其中大部分是 2μm以下的细粒子。
气溶胶知识讲解
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10μm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：●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1μm (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，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。
第5章 气溶胶化学
第三节 气溶胶粒子的成核作用
气溶胶粒子的成核是通过物理过程和化学过程形成的， 气体经过化学反应，向粒子转化的过程从动力学角度可以 分为4步：
1.
2.
3. 4.
均相成核或非均相成核，形成细粒子分散在空气中； 在细粒子表面，经过多相气体反应，使粒子长大； 由布朗凝聚和湍流凝聚，粒子继续长大； 经过干沉降（重力沉降或与地面碰撞后沉降）和湿沉降 （雨除和冲刷）清除。
3. 半挥发性有机物在气相和颗粒相的分配 大气中的有机物按其饱和蒸汽压的大小分为挥发性有机 物（VOC）、半挥发性有机物（SVOC)、和非挥发性有机 物 (NVOC). 半挥发性有机物来源于燃烧源的一次排放和大气光化学 的二次转化。一般认为，半挥发性有机物存在于气态，直到 其浓度达到某个临界值时，吸附到合适的颗粒物表面或通过 均相成核进入颗粒态，此时半挥发性有机物的气相与颗粒相 之间达到热力学平衡。
2. 气溶胶中的水溶性有机物 水溶性有机物（WSOC),即用水能够提取下来的颗粒物中的 有机物，可占POM的20~70%。因为吸湿性和作为云凝结核 （CNN) 的能力，环境效应十分重要。在一些背景地区，浓 度可相当或高于无机离子组分。 WSOC占颗粒物中有机物的50~80%，占颗粒物水溶性部分 的20~50%。
一、气溶胶粒子中的离子成分
水溶性离子是气溶胶的重要化学组分，在乡村大陆地区， 气溶胶中的水溶性组分随着粒径的减小而增加，在0.1~0.3μm 的范围内可达80%。在海洋大气中，即使是粗粒子也主要由 水溶性物质组成（海盐）。 水溶性离子组分中阴离子主要以硫酸盐、硝酸盐、卤素离 子存在，而阳离子主要是铵根离子及碱金属和碱土金属离子。
多环芳烃（PAHs）具有显著毒性，具有冬高夏低的季节 变化规律，早晨和下午交通高峰期浓度出现高值，白天由于 混合层高度上升PAHs浓度下降。 苯并芘（B[a]P) 被人为是PAHs中毒性最强的化合物，海 洋大气浓度为1~10pg/m3, 自然保护区空气中0.1ng/m3
气溶胶
浓度分布
化学组成
8特性
9应用
10全球变暖
11最新研究进展
12研究单位
1定义
气溶胶（aerosol）由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分散体系。其分散相为固体或液体小质点，其大小为0.001～100微米，分散介质为气体。天空中的云、雾、尘埃，工业上和运输业上用的锅炉和各种发动机里未燃尽的燃料所形成的烟，采矿、采石场磨材和粮食加工时所形成的固体粉尘，人造的掩蔽烟幕和毒烟等都是气溶胶的具体实例。
9应用
气溶胶在工业、农业、国防和其他方面都已得到广泛的应用，如加快燃烧速率和充分利用燃料。喷雾干燥可提高产品质量，已广泛用于医药工业与洗衣粉的生产。农业上，农药的喷洒可提高药效、降低药品的消耗；利用气溶胶进行人工降雨，可大大改善旱情。国防上，用来制造信号弹和遮蔽烟幕。
工业城市上空的烟雾和工厂、矿井中的烟尘对人体健康危害极大(如硅肺)，还有破坏大自然的酸雨以及易引起爆炸的粉尘，都和气溶胶有关。
8特性
由于气溶胶的分散介质是气体，气体的粘度小，分散相与分散介质的密度差很大，质点相碰时极易粘结以及液体质点的挥发，使气溶胶有其独特的规律性。气溶胶质点有相当大的比表面和表面能，可以使一些在普通情况下相当缓慢的化学反应进行得非常迅速，甚至可以引起爆炸，如磨细的糖、淀粉和煤等。
气溶胶质点能发生光的散射，这是使天空成为蓝色，太阳落山时成为红色的原因。在动力性质方面，其布朗运动非常剧烈，当质点小时具有扩散性质；当质点大时，由于与介质的密度差大，沉降显著。因介质是气体，这些动力性质与气体分子自由路程有关。在电学性质方面，气溶胶粒子没有扩散双电层存在，但可以带电，其电荷来源于与大气中气体离子的碰撞或与介质的摩擦，所带电荷量不等，且随时间变化；质点既可带正电也可带负电，说明其电性决定于外界条件。在稳定性方面，气溶胶粒子没有溶胶粒子那样的溶剂化层和扩散双电层，相碰时即发生聚结，生成大液滴(雾)或聚集体(烟)，此过程进展极其迅速，所以气溶胶是极不稳定的胶体分散体系，但由于布朗运动的存在，也具有一定的相对稳定性。
大气气溶胶的化学成分和源解析
大气气溶胶的化学成分和源解析大气气溶胶是指悬浮在大气中的微小固体或液态粒子，它们是大气污染的重要组成部分，也是影响气候变化和空气质量的关键因素之一。
气溶胶的化学成分和来源对其影响有重要作用，因此本文将重点探讨气溶胶的化学成分和来源的解析。
一、气溶胶化学成分气溶胶的化学成分十分复杂，包括了无机物、有机物、元素和化合物等多种成分。
其中，无机物主要包括了硫酸盐、硝酸盐、铵盐等，有机物主要包括了碳氧类化合物、氮氧类化合物、海盐气溶胶等。
1.硫酸盐硫酸盐是气溶胶中最常见的无机物之一，它们通常由大气中的硫化氢、二氧化硫和硫酸等化学物质转化而来。
硫酸盐既可以通过自然来源如火山喷发、风沙和海洋等产生，也可以通过人类活动如化石燃料燃烧和工业生产等产生。
硫酸盐不仅与酸雨形成有关，还可能造成健康问题和大气污染。
它们可以刺激眼睛和呼吸系统，引发肺炎和其他疾病。
同时，硫酸盐还被认为是全球气候变化的重要因素之一。
2.硝酸盐硝酸盐是气溶胶中另一种常见的无机物，通常由大气中的氮氧类化合物和水蒸气反应而成。
它们也可以通过自然来源如闪电和生物降解等产生，也可以通过人类活动如机动车尾气和工业生产等产生。
硝酸盐可能对人类健康和环境造成负面影响。
它们可以导致臭氧污染和光化学烟雾的形成，使人们更容易受到呼吸系统感染的影响。
同时，硝酸盐还可以对森林生长和动植物健康造成影响。
3.有机物气溶胶中的有机物通常是来自人类活动和自然来源的化合物，包括了挥发性有机物、二次有机气溶胶等。
挥发性有机物通常来自于摩托车和汽车尾气的排放，还包括了燃气和涂料等工业产品的挥发物质。
二次有机气溶胶则是由挥发性有机物和大气中其他化学物质的反应而来的。
它们可以导致人类健康和环境问题，包括气喘、心脏病和大气污染。
二、气溶胶来源解析气溶胶主要来源于自然和人类活动。
这些活动可以是地面运动、运输、建筑和工业生产等。
不同来源的气溶胶化学成分和粒子尺寸不同，对人类健康和环境造成的影响也不同。
环境化学中的气溶胶研究
环境化学中的气溶胶研究近年来，环境污染成为了一个备受关注的话题。
其中，气溶胶是环境污染的一个重要组成部分。
气溶胶的研究对于理解环境污染的成因与危害具有重要意义。
因此，气溶胶研究成为了环境化学领域中一个重要的研究方向。
气溶胶是指悬浮在空气中的固体或液体微粒。
气溶胶来自于人类活动、自然来源、气象事件等多种因素。
气溶胶具有极小的颗粒大小，其对人群健康和环境的危害不容忽视。
目前的科学研究表明，气溶胶的存在与形成与环境污染的程度存在着中高度的相关性。
因此，研究气溶胶对于理解环境污染成因与危害，以及为环境污染治理提供科学依据具有重要意义。
气溶胶的研究方法多样，通常通过气溶胶化学、理论模型、机理研究三个方面进行。
在气溶胶化学的研究中，通过分析气态和固态物质以及化学反应机制来揭示气溶胶的来源与成分。
理论模型方面的研究则主要是构建数学模型，预测气溶胶的形成和分布情况。
机理研究主要是通过实验和分析来证明和解释气溶胶形成的机制和规律。
气溶胶的研究领域涉及范围广泛，其中重要的研究方向包括：气溶胶形成机理、气溶胶的来源与成分、气溶胶对环境和人类健康的影响等。
气溶胶的形成机制与有效控制是气溶胶研究的重要方向。
研究表明，气溶胶的形成可分为物理和化学两个过程。
在化学方面，气相物质的氧化和硫化等化学反应是气溶胶形成的重要过程。
气溶胶的来源和成分则涉及到多种气相物质和化学反应，例如硫酸雾、硝酸雾、挥发性有机物（VOCs）等。
气溶胶对环境和人类健康的影响则涉及到多个方面，例如气溶胶通过人体呼吸进入身体，引起呼吸系统疾病。
此外，气溶胶对环境的影响也不可忽视，例如气溶胶对大气透明度和降雨的影响，也会引起多种环境问题。
气溶胶研究的进展主要包括仪器、方法和模型三个方面。
仪器方面，随着科技的不断发展，气溶胶仪器不断升级和完善，例如质谱仪、光谱仪、电喷雾质谱等。
随着仪器的发展，气溶胶成分和来源的研究得到了更深入的探讨。
方法方面则主要是通过多种观测手段如现场采样、模拟实验等进行研究。
气溶胶的化学组成与来源认识
气溶胶的化学组成与来源认识气溶胶，即悬浮在空气中的固体或液体颗粒，它对空气质量及人类健康影响重大。
气溶胶的化学组成及来源非常多样化，了解它的成分及来源对控制空气质量，减少污染对人体健康的影响有着重要意义。
一、气溶胶的化学组成气溶胶的化学组成与其来源密切相关，它们可能包含有机或无机物质。
在城市内，气溶胶主要来源于交通排放、工业排放和燃煤等活动。
此外，自然现象如沙尘暴也会释放大量的气溶胶。
以下是常见的气溶胶成分及来源。
1.颗粒物(PM)颗粒物是气溶胶中最常见的成分，它们的来源包括交通排放、工业排放、燃煤、建筑物的灰尘以及天然来源，如植物花粉、海盐和沙尘等。
颗粒物主要分为细颗粒物（PM2.5，直径小于2.5微米）和粗颗粒物（PM10，直径小于10微米）两类。
它们都可能对人类健康造成不良影响。
2.挥发性有机物(VOCs)挥发性有机物是由各种物质挥发而成的有机化合物，它们存在于汽车尾气、工业废气和室内装修等源中，可通过光化学反应和氧化作用转化为臭氧等病源气体。
挥发性有机物对空气质量和人体健康都有着重要的影响。
3.氮氧化物(NOx)氮氧化物主要来自于机动车尾气和工业废气排放，它们也会造成空气质量污染，尤其是在城市中心地带。
4.二氧化硫(SO2)二氧化硫主要来自于燃煤、石油和天然气等燃料的燃烧，它会对人体的呼吸系统造成严重的影响。
5.一氧化碳(CO)一氧化碳主要来自于交通工具的排放，也会对人体造成较大伤害。
一氧化碳可以降低血液中的氧气含量，最终导致窒息和死亡。
二、气溶胶的来源气溶胶的来源多种多样，如前所述，通常分为自然和人为两种来源。
下面我们来分别探讨一下这两种来源。
1.自然来源自然来源的气溶胶包括花粉、生物颗粒、水蒸汽等。
花粉和生物颗粒主要来自于植物和动物的生物过程，水蒸汽则来自于自然界的水循环。
风暴和沙尘暴等气象事件也会产生大量的气溶胶，对天气和空气质量都会造成影响。
2.人为来源人为产生的气溶胶主要来自于工业和交通排放。
气溶胶化学
（二）有机物
1.多环芳烃(PAHs)：
PAHs指两个或两个以上苯环连在一起的碳氢 化合物。其性质稳定，数量多，种类多，广 泛存在于大气环境中。
来源： 自然源：火山爆发、森林火灾和生物合成。 人为源：煤、石油、木材以及有机高分子化合 物的不完全燃烧和裂解产生。多数来 自化学工业、交通运输和日常生活等。
（一）离子成分
阳离子：NH4+、Mg2+、Na+ 、K+等金属离子； 阴离子： SO42- 、NO3- 及Cl- 、Br-等卤素离子存在；
这些离子成分通常是气溶胶理化特性研究的必测项目。 它们对太阳光产生散射和吸收作用，使能见度降低，为大 气污染的标志之一。除影响气候变化，还可以控制气溶胶 粒子的酸化。所以研究离子的浓度、时空分布、粒径分布 等有利于研究气溶胶形成机制，并预测气溶胶的来源。
Sources：沥青、燃煤的烟气、油脂类食物 的熏烤过程、香烟的烟气、汽车尾气等。
类型 TSP
地点 沈阳
沈阳
PM2.5
广州 香港 贵屿 Tokyo Tokyo Seoul 贵屿 南京 香港 长岛 大连
东亚地区大气气溶胶中PAHs的浓度（ng/m3）
Flur BbF Pyr BaA Chr BaP
BP 观测时间
液体颗粒物近似于球形，固体颗粒物多不规则，有片 状、柱状、雪花状、针状等等。
北京市典型烟尘集合体的TEM图像 （a.链状;b.簇状)
表面光滑的飞灰
表面吸附超细 颗粒的飞灰
矿物颗粒石英
硫酸盐
气溶பைடு நூலகம்分类：
▪ 按粒径的大小：
❖ ①总悬浮颗粒物(TSP)：用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，通常称为总悬浮颗粒物。 Dp(粒径)在100m以 下，其中多数在10 m以下，是分散在大气中的各种粒子的总称。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.3.4 粒 径 分 布 与 气 溶 胶 的 物 理 、 化 学 性 质 之 间 的 关 系 3.3.4.1 光学性质
dI be x I I：光强；x：光程；be：消光系数，由气体、气溶胶引起；
be = bs（光散射）+ ba（光吸收） = bsp（粒子） + bsg（气体） + bap + bag
+ CO2 +
H2O
（3）H2SO4、SO42-、NO3-、NH4+
(NH4)2SO 4(s) H2SO 4(l) + NH3(g) H2SO 4 + NH4NO3(s) NH4HSO 4 + HNO3(g) HNO3(g) + NH3(g) NH4NO3(s) HNO3(g) + NaCl(s) NaNO3(s) + HCl 3 NO + H O + 2 NaCl 2 NaNO (s) + 2 HCl(g) + NO 2 2 3 SO 2
3.3 气溶胶化学 3.3.1 定义与含义
总悬浮颗粒物（total suspended particulates，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，是分散在大气中的各种粒子的总称。
是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。其粒径大小，绝大 多数在100 m以下，其中多数在10m以下。
拍卖预展 龙威
ln 0.02 视程：日光下水平方向上能区分黑色目标物与背景的最远距离 V be
对可见光
对城市大气 bsp bsp>>bsg be = bsp
V
be 3.9 = bs V=3.9/bs
====
光散射效率与粒径分布关系 图
实验证明：气体分子一旦成核， 开始阶段生长速度较快，后来逐 渐变慢，甚至在几小时内仍属于 核模范围。由于核模与核模之间 的作用引起的体积增加并不明显， 粒子直径只增大2~3倍，最多也不 会超过积聚模的粒径大小范围。
一般情况下得到的气溶胶粒径谱 分布图都是单峰型（新鲜的，核 模为特征）或双峰型（老化的， 细粒子和粗粒子为特征）的。在 排放源附近的新鲜气溶胶粒子的 表面积分布和体积分布，有可能 看到三峰型，例如带催化装置的 汽车尾气中的硫酸气溶胶，但需 要用不同的仪器才能观测到 （ EAA- 电子气溶胶分析仪、光学 颗粒计数器Royco220和250等）。
根据气溶胶粒子的组成及来源随着粒径大小而明显不同的特点，也可将 气溶胶粒子分为细粒子（fine particle, Dp＜2.5m或Dp＜3.5m）和粗 粒子（coarse particle, Dp＞2.5m 或Dp＞3.5m）两大类。
细粒子主要来自人为源如燃烧过程的烟尘，也包括火山喷发和森林火灾产生的颗 粒物，重金属毒物和有机致癌物、二次污染物等都集中在细粒子中。 粗粒子主要来自天然源，如扬尘、海洋浪花等。
（2）积聚模 主要来源于爱根核模的凝聚，燃烧过程产生的蒸气冷凝、凝聚， 以及由大气化学反应所产生的各种气体分子转化成的二次气溶胶 等。硫酸盐粒子在积聚模中的量占总硫酸盐量的 95%，铵盐在积 聚模中的量占总铵盐量的 96.5%。积聚模粒子不易被干、湿沉降 去除，主要是扩散去除。
（3）粗粒子模
源 煤、石油 木柴燃烧 工业尘 垃圾焚烧 农业废弃物 其他 海盐 土壤 火山 山林火灾 总量
源 H2S→SO42SO2→SO42NOx→NO3NH3→NO3HC→POM
3.3.3 气 溶 胶 3.3.3.1 气溶胶的粒径
的
粒径ຫໍສະໝຸດ 分布大气颗粒物的大小或称粒径是粒子的最重要的性质。它反映了粒 子来源的本质，并可影响光的散射性质和气候效应，许多重要的 性质如体积、质量和沉降速度都和粒子大小有关。 粒子的大小一般用诸如当量直径或有效直径来表示，最常用的就 是空气动力学直径（Dp）。Dp的定义是：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。目前大气化学文献中所用 的粒径值，除特别说明外，都是空气动力学直径。
飘尘（suspended particulate matters，SPM）：可在大气中长 期漂浮的悬浮物称为飘尘，又称为悬浮颗粒物。其粒径主要是小 于 10 m 的微粒。由于飘尘粒径小，能被人直接吸入呼吸道造成危 害，同时可以在大气中长期漂浮，易被污染物带到很远的地方， 使污染范围扩大，还可以为化学反应提供反应床。因此，飘尘是 最引人注目的研究对象之一。
总悬浮颗粒物可分为一次颗粒物和二次颗粒物。
一次颗粒物是由天然污染源和人为污染源释放到大气中直接造成污染的 物质，如：风扬起的灰尘、燃烧和工业烟尘。 二次颗粒物是通过某些大气化学过程所产生的微粒，如：二氧化硫转化 生成硫酸盐。
总悬浮颗粒物可按粒径大小和化学成分分类。
颗粒物沉积在呼吸道中的位置，取决于粒径大小；
Dp（m） 0.001 0.01 0.1 1.0 10 100
表 气溶胶传输距离与粒径关系 水平（km） 8 800 8000 8000 800 8 v = 8m/s
垂直（m） 20 2000 20000 20000 2000 20 v = 2m/s
3.3.4.3 化学组成 粗粒子：与土壤有关的元素，Si、Al、 Mg、Fe、Ti、Ca、Mn
降尘（ dustfall ）是指用降尘罐采集到的大气颗粒物。在总悬浮 颗粒物中一般直径大于 30 m 的粒子，由于其自身的重力作用回很 快沉降下来，所以将这部分的微粒称为降尘。单位面积的降尘量 可作为评价大气污染程度的指标之一。
可吸入粒子（ inhalable particles ， IP ）：国际标准化组织 （ISO）建议，将可吸入呼吸道的粒径范围内（Dp≤10m）的粒子 称为可吸入粒子。粒子附着在呼吸道上，甚至进入肺部沉积下来， 直接影响人的呼吸，危害人体健康。因此 IP 是最引人瞩目的一类 粒子。
一次气溶胶 a. 扬尘 风蚀尘、生物微粒；Dp> 2m，与土壤化学成分相近 b. 海盐 Dp> 2m，主要是 NaCl、MgCl2、SO42c. 火山尘 Dp> 2m，与土壤相近 d. 山林火灾尘 Dp< 2m，主要是有机物质 e. 宇宙尘 Dp> 2m，主要是金属微粒 a. 植物排放 Dp< 2m b. 与自然界 N、S 循环有关的化学转化 H2S→H2SO4、SO42-；NOx→NO3-
3.3.3.2 粒径分布函数表示方法 dN Cr b Junge于1963年首先提出数分布函数，是以“幂指数定律”来表 dr 示的，表达式为
其中
b为幂指数；r为粒子半径；C是常数。
上式表明粒子的数目（ 1cm 3 空气中的）随粒子半径的增加而急剧
后来Junge等人又发现，对r>0.1m 的粒子，相应于 lgr 的数分布可表 示为： dN C r 3 1 d lg r 粒子直径在 0.1 m ~10 m 范围内， 用对数形式作图时得到其中间的一 段与幂指数分布吻合得很好，直线 方程为 lg(dN / d lg Dp ) lg C2 3.06lg Dp
二次气溶胶
3.3.2.3 源强
表 气溶胶全球排放量及来源分配（106t/y，美，EPA） 一次气溶胶 二次气溶胶 天然源 人为源 天然源 人为源 46.0 202.0 26.0 147.0 4.0 430.0 30.0 10.0 269.0 6.0 198.0 27.0 92.0 1000.00 200.00 4.00 200.00 1404.00 1099.0 204.0
降雨对粒径三模态分布影响图
3.3.4.2 去除和传输过程
表 沉降速率和沉降时间随粒径的变化（干沉降） 2 4 6 8 10 15 0.10 0.38 0.88 1.6 2.7 6.0 58 15 6.6 3.6 2.1 0.96
粒径/m v（cm/s） t（天）
1 0.026 222
20 10 0.58
DN，数密度，数目/cm3；DS，表面积密度，m2/cm3； DV（DM），体积密度，m3/cm3；
3.3.3.3 气溶胶粒径三模态分布
Whitby概括提出了气溶胶粒子的三模态模型。按照这种模型，气 溶胶粒子可以表示为三种模结构：粒径小于0.05m的粒子称为爱 根核模（ Aitken nuclei mode ）， 0.05~2 m 的粒子称为积聚模 （accumulation mode）：粒径>2m的粒子称为粗粒子模 （coarse particle mode）。爱根核模和积聚模合起来称为细粒 子，主要靠冷凝和凝聚作用形成；粗粒子多数由表面解离和风化 作用形成。粗、细粒子间存在一些根本的差别，而且粗、细粒子 在化学组成上不同，来源也不同，分别产生、传输和去除。粗细 粒子的分界线也有定为2.5m或3.5m的。
Cr 19 3.4 5.6
Pb
5.0
3.3.5.2 化 合 （ 1 ） 无 机 SiO2、Fe2O3、Al2O3、TiO2、CaO、MgO
FeS CaCO3
氧
化
物 物
D
Fe3O4 V2O5 CaO
（2）卤化物（尾气排放，在<1m高度分布）
Pb(C2H5)4 O2 卤 代净 化 剂 C2H4Cl2(Br2) PbCl2 PbBr2 PbClBr
（1）爱根核模 主要来源于燃烧过程产生的一次气溶胶粒子和通过化学反应均相 成核转换成的二次气溶胶粒子，又称为成核型。多在燃烧源附近 新产生的一次气溶胶和二次气溶胶的面积分布或体积分布图中发 现。粒径小、数量多、表面积（或体积）总量大，随着时间的推 移，易由小粒子的相互碰撞合并成为大粒子，当其进入积聚模时