大气溶胶
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空气中空气动力学直径小于或等于2.5微米的固体颗粒或液滴的总称。
大气颗粒物的分类
粉尘(微尘、Dust)颗粒直径:1 ~ 100 m;物态:固体;
生成机制、现象:机械粉碎的固体微粒,风吹扬尘,风沙。
烟(烟气,Fume)颗粒直径:0.01 ~ 1 m;物态:固体;
生成机制、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。
灰(Ash)颗粒直径:1 ~ 200 m;物态:固体;
生成机制、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。
雾(Fog)颗粒直径:2 ~ 200 m;物态:液体;
生成机制、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。
霭(Mist)颗粒直径:大于10 m;物态:液体;
生成机制、现象:与雾相似,气象上规定称轻雾,水平视程在1 ~ 2km之内,使大气呈灰色。
霾(Haze)颗粒直径:~ 0.1 m;物态:固体;
生成机制、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。
烟尘(熏烟,Smoke):0.01~ 5 m;固体与液体;含碳物质,如煤炭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。
烟雾(Smog):0.001~ 2 m;固体;粒径在2m以下,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0.5m使大气呈淡褐色。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作为大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。
长期飘泊在大气中颗粒直径小于l0m的悬浮物称为飘尘(Airborne particle),大于l0m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)。大气颗粒物的源和汇
1、大气颗粒物的来源
大气颗粒物可分为天然源和人为源两类。
若按颗粒物形成机制,又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颗粒物。
二次颗粒物是由大气中某些污染气体组分(如二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等)之间,或这些组分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。
1)颗粒物的天然来源
天然源可起因于地面扬尘(风吹灰尘),和地壳、土壤的成分很相似,海浪溅出的浪沫,火山爆发的喷出物,森林火灾的燃烧物,宇宙来源的陨星尘及生物界产生的颗粒物如花粉、袍子等。
二次颗粒物的天然来源主要是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H2S、SO2经氧化生成的硫酸盐,由NH3、NO和NO2氧化生成的硝酸等。
2)颗粒物的人为来源
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以及如人为排放SO2在一定条件下转化为硫酸盐粒子等的二次颗粒物。
2、大气颗粒物的汇
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。
干沉降消除过程存在着两种机制:
一种是通过重力对颗粒物的作用,使它降落在土壤、水体的表面或植物、建筑等物体上,沉降的速率与颗粒的粒径、密度、空气运动粘滞系数等有关。
另一种沉降机制是粒径小于0.l m的颗粒,即艾根粒子,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。
湿沉降
湿沉降是指降雨、下雪使颗粒物消除的过程。
湿沉降存在雨除(Rain out)和冲刷(Wash out)两种机制。
气溶胶光学厚度大值出现在春季,由于春季会受到来自中国北方地区沙尘暴天气的影响,在气候干燥、风速较大的状况下,污染物的区域间输送导致了杭州各地区春季气溶胶光学厚度普遍较大。
夏季情况由于气温和湿度都比较高,有利于“气-粒”转化过程气溶胶的生成,因而混合层发展较高,直接导致MODIS卫星反演的柱气溶胶浓度较大,已接近春季的值。
秋冬季相差不大,但此时地形对气溶胶的分布却有较大影响。距海较远的临安与千岛湖地区处于山区,由于地形较为封闭,风力对气溶胶的影响较弱,大气污染不易扩散,加上特殊的地形导致的季节性的逆温现象的存在,导致临安与千岛湖地区秋冬季的光学厚度高于夏季。现代信息技术及生态学应用
遥感技术(Remote sensing,RS)、地理信息系统(Geography information systems,GIS)、全球定位系统(Global positioning systems,GPS)
多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
1、地理信息系统(GIS)
从计算机实现的技术角度看,地理信息系统是一个用于对地理数据进行采集、管理、查询、计算、分析与可视表现的计算机技术系统。
功能:
1)地理数据采集:遥感
2)地理数据管理
3)空间分析与属性分析
4)地理信息的可视化表现
简要的说,GIS在“3S”技术中具有采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球上与空间和地理分布有关的数据的作用。
2、全球定位系统(GPS)
美国国防部控制的空间定位系统,其它还有欧洲加利略系统、俄罗斯GLONASS系统,我国的北斗系统。
空间定位系统是利用多颗导航卫星的无线电信号,对地球表面某地点进行定位、报时或对地表移动物体进行导航的技术系统。
功能:
1)精确的定位能力