大气气溶胶1-绪论
大气物理大气气溶胶-PPT精选文档
2.6.1 气溶胶粒子的谱分布
气溶胶粒子的谱分布是指对应于不同半径的 气溶胶粒子浓度的分布。
一、气溶胶粒子的分类
◇按尺度大小对气溶胶粒子的分类：（空气动力学等效半径）
爱根核（半径r<0.1μm） 大粒子（0.1μm <r< 1μm ） 巨粒子（半径r>1μm） 小离子（半径r<0.005μm） 大离子（半径r>0.005μm）
2.6 大气气溶胶
气溶胶原意是指悬浮在气体中的固体和 （或）液体微粒与气体载体组成的多相体系。
大气中含有悬浮着的各种固体和液体粒子，例如 尘埃、烟粒、微生物、植物的孢子和花粉，以及由 水和冰组成的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子。
所以可以把空气看成是一种气溶胶。
习惯上大气气溶胶是指大气中悬浮着 的各种固态和液态粒子。
2.6.2 气溶胶粒子的来源
气溶胶粒子的来源很广，有自然的，也有人为的。
一、土壤、岩石风化及火山喷发的尘埃 如1991.6非律宾皮纳图博强火山爆发
二、烟尘及工业粉尘
人类活动产生的气溶胶粒子的浓度有明 显的日变化：
◇清晨，浓度最大； ◇中午前后，浓度最小 ◇黄昏，浓度又增加； ◇夜间，浓度再次减小。
包括霾、飘尘、烟雾、冰晶、云雾滴、 雨滴、 雪花、霰、冰雹等。
空气中这些粒子的浓度很低，它们的存在并不影响空气 的动力学特征，同时粒子又具有独立于空气的物理化学特性， 这些都是我们所需关注和研究的。
云雾滴、 雨滴、雪花、霰、冰雹等水质物的粒子将在 《大气物理学》中详细叙述，本节只简单介绍其他固体大气 气溶胶粒子的基本状态。
◇按在空中停留时间对气溶胶粒子的分类： 降尘：(直径D>10μm) 飘尘：(直径D<10μm)
气溶胶在大气环境中的形成机理及影响因素研究
气溶胶在大气环境中的形成机理及影响因素研究随着人们生活水平的提高，大气环境污染问题也越来越严重。
其中，气溶胶是导致大气污染的主要因素之一。
气溶胶与大气环境息息相关，其形成机理和影响因素也备受关注。
本篇文章将从气溶胶的基本概念、形成机理与影响因素、减少气溶胶对大气污染的重要性三个方面进行论述。
一、气溶胶的基本概念气溶胶是指大气中悬浮的固体或液体微粒。
其主要成分包括碳、硫、氮、钾、钙、铝、镁、铁等元素，其中颗粒的直径介于0.001微米至100微米之间。
气溶胶可以通过自然和人为的途径进入大气中，形成源非常广泛。
二、气溶胶的形成机理与影响因素气溶胶的形成机理十分复杂，一般来说，气溶胶的形成受到多种因素的影响。
其中，气象因素、生物因素、人为因素、化学因素等是影响气溶胶的主要因素。
在气象因素中，如大气湿度和气温等是影响气溶胶形成的主要因素。
当湿度较高，气温较低时，气溶胶的生成将会更加频繁。
在生物因素中，植物叶面积、季节变化和生态系统的变化等也会影响气溶胶的形成。
人类活动也会对气溶胶的数量产生影响，例如工业污染和交通排放等就是常见的使气溶胶数量增加的因素。
在化学因素中，如大气中的硫化物、氧化物等与水蒸气参与的气溶胶形成反应也是主要因素之一。
另外，气溶胶对气候变化也有一定的影响，它们可以反射太阳的辐射并让地球表面的温度更加低。
而气溶胶对健康和环境的影响也不可小觑，因此减少气溶胶对大气环境的污染具有极其重要的意义。
三、减少气溶胶对大气污染的重要性减少气溶胶对大气污染的重要性在于，它对人们的生命健康、环境和社会各方面产生的不良影响。
而减少气溶胶的方法主要有以下几个：1. 加强监测措施。
可以通过对大气中气溶胶颗粒数量和组分的监测，及时掌握气溶胶的形成和分布情况，并作出针对性的防范和应对。
2. 减少污染排放。
对于工业污染和交通排放等，应适时采取减排等措施，以减少气溶胶的排放。
3. 发展新技术。
推广新型清洁能源、减少粉尘排放、发展绿色交通等，也可以有效地降低气溶胶的数量，从而减少它对大气环境的污染。
大气气溶胶PPT课件
气溶胶分类（大气科学按粒径）
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气溶胶的源和汇
6
气溶胶粒子对人体的危害
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大气气溶胶的浓度
粒子浓度是表征大气气溶胶特性的一个重要的物理量 数浓度、质量浓度、化学成分的质量浓度、面积浓度和体
积浓度 数浓度指单位体积空气中悬浮的粒子数，通常用个/cm3为
单位。质量浓度指单位体积空气中悬浮粒子的质量，用 mg/m3或ug/m3为单位 气溶胶粒子的浓度变化范围很大，受地理、气象和地域经 济结构不同的影响有很大差异。通常认为气溶胶本底的质 量浓度约为10ug/m3，数密度约为300个/cm3
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大气气溶胶的浓度
气溶胶浓度有明显的季节变化和日变化。 春季高于夏季，采暖季高于非采暖季。 日变化与近地面有大气逆温层的生消有关。
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大气气溶胶浓度随粒径的分布
大气气溶胶的浓度是 随其粒径不同而变化 的，就数浓度而言， 通常随尺度增加而减 小
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浓度分布函数
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粒子浓度随尺度分布的经验关系
次生气溶胶是指由微量气体通过成核与凝结转化为粒子。
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气溶胶粒子的成核作用
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气溶胶粒子的均相成核
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气溶胶粒子的非均相成核
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
水溶性物质存在，或有现成的亲水性粒子存在时，常比纯 水更加容易成核、形成胚芽
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大气气溶胶
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。
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。
4）气溶胶粒子的化学组成－ 气溶胶粒子中的微量元素
大气： 粗模： 细粒子：
5） 气溶胶的危害
图2-20 人体呼吸道吸入颗粒 物的粒径及份额
5） 气溶胶的危害
根据大气中颗粒物的化学组成进行污染来源的判别及 其贡献率的研究，已成为近10年来大气颗粒物表征的 重要内容。
人们希望能从大量观测到的数据中经过处理和分析得 到有关各种有害成分的来源及其贡献的有用信息，以 便为制定控制人为污染源的策略提供科学依据。
气溶胶粒子污染来源的常用推断方法有相对浓度法、 富集因子（EF）法、相关分析法、化学质量平衡法 （CMB）和因子分析法（又可分主因子分析PFA和目标 转移因子分析法TTFA）。
富集因子法。
6） 大气气溶胶研究动向
●大气气溶胶的表征研究
●气溶胶的大气化学过程研究 ●气溶胶与气候变化的研究 ●气溶胶与健康效应的研究
大气气溶胶综述
大气气溶胶综述一、定义及类型大气是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，该体系中分散的各种粒子称为大气气溶胶。
对我们气候有影响的气溶胶主要有三种类型：火山气溶胶、沙漠尘埃、人造气溶胶。
火山气溶胶在火山等主要火山爆发后形成于平流层，主要由二氧化硫气体形成，在火山喷发后一周至几个月内，二氧化硫气体在平流层中转化为硫酸液滴。
平流层的风将气溶胶扩散到几乎覆盖全球。
这些气溶胶一旦形成，就会在平流层中停留大约两年。
它们反射阳光，减少到达较低大气层和地球表面的能量。
可能对气候有重大影响的第二类气溶胶是沙漠尘埃，这些尘埃羽流中的微粒是从沙漠表面吹来的微小的污垢，对于大气气溶胶来说，它们相对较大，如果没有被强烈的沙尘暴吹到相对较高的高度（15000英尺及以上），通常会在短时间飞行后从大气中脱落。
因为尘埃是由矿物质组成的，所以微粒吸收阳光，也散射太阳光。
通过吸收阳光，尘埃粒子温暖了他们居住的大气层。
这种较暖的空气被认为能抑制风暴云的形成。
通过对风暴云和随之而来的雨水的压制，人们相信沙尘会进一步扩展沙漠。
第三类气溶胶来自人类活动。
虽然很大一部分人为气溶胶来自燃烧热带雨林的烟雾，但主要成分是煤和石油燃烧所产生的硫酸盐气溶胶。
硫酸盐气溶胶没有吸收阳光，但它们反射阳光，从而减少了到达地球表面的阳光量。
硫酸盐气溶胶也进入云层，使云滴数量增加，但使雾滴尺寸变小。
其净效果是使云层比没有硫酸盐气溶胶时反射更多的阳光，除此之外，人们还认为，额外的气溶胶会使受污染的云持续时间更长，并且比未受污染的云反射更多的阳光。
二、来源大部分气溶胶有天然来源。
例如，火山向空气中喷射巨大的火山灰柱，以及二氧化硫和其他气体，产生硫酸盐。
森林大火将部分燃烧的有机碳排放到高空。
某些植物产生气体，与空气中的其他物质发生反应，产生气溶胶。
同样地，在海洋中，某些类型的微藻会产生一种叫做二甲基硫醚的含硫气体，这种气体可以在大气中转化为硫酸盐。
大气污染复习
第一章绪论1.大气组成干洁空气（N2、O2、Ar、CO2、臭氧）水汽（0.02％～6％）杂质：悬浮颗粒和气态物质2.干洁空气物理性质：分子量：29密度：1.293kg/m3 (标准状态, 273 K， 101.3 kPa )假设空气只有氮气和氧气组成，N2：O2=3.78:1几种常见元素的物质的量：N:14 O:16 H:1 C:12 Ca:40 S:323.大气污染的定义：由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了生态环境的现象。
气溶胶粒子系：沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或固液混合粒子。
4.大气污染物分类：气溶胶态污染物：（1）粉尘（2）烟（3）飞灰（4）黑烟（5）霾（6）雾气态污染物一次污染物：直接从污染源排到大气中的原始污染物质。
二次污染物：由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物。
二次污染物中比较重要的是硫酸烟雾和光化学烟雾。
5.大气污染分类（了解）①煤烟型（还原型）污染：主要污染源是燃煤。
主要污染物是煤炭燃烧时放出的烟尘、SO2等一次污染物，以及由这些污染物发生化学反应而产生的硫酸、硫酸盐类二次污染物。
它们遇上低温、高湿的阴天，且风速很小并伴有逆温存在的情况时，一次污染物扩散受阻，易在低空聚积，生成还原型烟雾。
②石油型（交通型或氧化型）污染 :(光化学烟雾形成的原因:污染源主要是机动车（汽油车和柴油车）和机动船。
主要污染物是CO、NOX和HC。
在相对湿度较低的夏季睛天，交通污染严重的地区可能会出现典型的二次污染——光化学烟雾。
)③混合型污染：包括以煤炭为主要污染源而排出的烟气、粉尘、二氧化硫及其它氧化物所形成的气溶胶；以石油为污染源而排出的烯烃和二氧化氮为主的污染物。
此类污染，其反应更为复杂。
6.我国大气污染的特点：以煤烟型为主,主要污染物为颗粒物和SO27.全球性大气污染问题(定义):温室效应:大气中的二氧化碳和其他微量气体如甲烷、一氧化二氮、臭氧、氟氯烃、水蒸汽等，可以使太阳短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气温升高的现象，称为“温室效应”。
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来源； 另一方面，随着工业的不断发展，人类各种活动越来
越占主导地位，以至在气溶胶粒子中人为源所占比例逐年 增加。
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二．汇
1．干沉降：
颗粒物在重力作用下或与地面及其它物体碰撞后，
发生沉降而被除去。粒径越大，沉降速度越快（v∝d 2） 沉降速度为v的粒子，从该粒子密度最大的高
5
二．粒径
大气颗粒物的大小或称粒径是粒子的最重要的性质， 一般用半径或直径表示，这就意味着将它们看成球体。大 气气溶胶的粒子形状是很复杂的，有接近球形的液体微粒， 有片状、柱状、针状晶体微粒，有雪花状晶体微粒，还有 形状及不规则固体微粒。
空气动力学等效直径
若不规则气溶胶粒子沉降速率与密度=1的球形粒 子沉降速率相同，则这个球形粒子的直径就被定义为所 研究粒子的空气动力学等效直径。
胶体分散法
胶体溶液 气溶胶 （空气介质）
分子分散系 凝聚法
真溶液
分子形式存在
4
大气气溶胶的作用
❖ 当太阳光通过大气时，气溶胶粒子能够散射 太阳光，使大气能见度降低，减弱了太阳的辐 射。 ❖ 由于气溶胶粒径特别小，表面积大，因此为 大气中的许多化学反应提供了良好的反应床； ❖ 某些化学成分（如微量金属离子）对许多化 学反应都有催化作用。
② 液态气溶胶——雾 由液滴分散在空气中形成的液态气溶胶，称为雾。
③固液混合态气溶胶——烟雾
由固液两种微粒分散在空气中形成的固液混合态气溶胶叫
烟雾。
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四．气溶胶的浓度
质量浓度(mg/m3 ), 数浓度（个/cm3）。
通常认为气溶胶本底的质量浓度约为 10 ug/m3 ，数浓度约为300个/cm3；
大气的环境化学第五章 气溶胶化学-41页精选文档
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nV e lnDpdlnDp
二、大气气溶胶谱分布的经验描述
用平均粒径和谱分布范围的方差来描述气溶胶分布 假设一个离散分布由M组粒径为Dk、数浓度为Nk(k=1,2.。。M）的 气溶胶粒子组成
形态 分散质 轻雾 水滴
浓雾 液滴
气溶胶形态及其主要形成特征
粒径/μm
形成过程
主要效应
>40 雾化、冷凝
净化空气
<10
雾化、蒸发、凝结和 降低能见度，有时影响人
凝聚
体健康
粉尘 固体粒子
>1
机械粉碎、粉尘、煤 燃烧
能形成水核
烟尘 固、液微粒 烟 固粒微粒 烟雾 液滴、固粒 烟炱 固粒微粒
0.01~1 <1 <1 ~0.5
1 N
0 D P n N D P dD
p
2
0
DP
D
2 P
n N D P dD
0 n N D P dD p
p
1 N
0
DP
D
2 P
nN
DP
dD p
1.对数分布函数
nN e lnDp
dN dlnDP
c
c
1
Dm
b Bc
c
三、气溶胶Leabharlann 子的三模态及其特性爱根核模：小于0.05μm 燃烧过程产生的一次气溶胶和气 体转化生成 积聚模：0.02~2 μm 爱根核膜的凝聚 粗模态 ：大于2 μm 机械过程造成的一次气溶胶
大气气溶胶化学成分及对气候的影响
大气气溶胶化学成分及对气候的影响第一章：引言大气气溶胶（aerosol）是由气体或溶液中悬浮的固体或液体微粒所组成的复杂混合物。
它们的来源包括天然源（如火山喷发、植被等）和人类活动（如工业生产、交通等），并且在全球范围内广泛存在。
由于它们对大气光学和气候具有显著的影响，因此对其化学成分的研究已经成为了大气科学的重要分支之一。
第二章：大气气溶胶的化学成分大气气溶胶的化学成分包括无机离子、有机物和元素碳等。
其中无机离子主要包括硫酸盐、硝酸盐、氯化物、铵盐等；有机物主要包括多环芳烃、脂肪酸、醛类、酯类、羧酸等；元素碳主要包括黑碳、有机碳和碳酸盐。
第三章：大气气溶胶的来源大气气溶胶的来源非常丰富。
其中，天然源主要包括火山喷发、植被的生长和衰退等；人类活动源主要包括工业生产、能源使用、交通活动等。
第四章：大气气溶胶的对气候的影响大气气溶胶的重要性在于其对气候的影响。
它们对气候的影响主要体现在以下几个方面：1. 光学效应：大气气溶胶对太阳辐射和地球辐射的散射和吸收能力非常强，因此能够影响大气的辐射平衡，进而对气候变化产生影响。
2. 云的形成和降水：大气气溶胶对云的形成和降水也有显著的影响。
它们可以作为云凝结核促进云的形成，也可以作为云水的凝结核促进降水量的增加。
3. 对温室气体的影响：大气气溶胶对大气中的温室气体的光学性质也有影响。
它们可以吸收大气中的辐射，进而对温室效应产生影响。
第五章：总结与展望大气气溶胶的化学成分和其对气候的影响已经成为大气科学领域中的重要研究课题。
未来的研究需要更加深入地探究大气气溶胶的化学成分和来源，并进一步研究它们对气候的影响机制。
同时，还需要结合气象、大气化学和能源领域的研究成果，发展出更加全面的控制大气气溶胶污染的策略。
环境科学中的大气气溶胶研究
环境科学中的大气气溶胶研究现代社会随着工业的快速发展，不可避免地出现了大量的污染物排放，其中包括大气气溶胶。
大气气溶胶是指由液体和固体颗粒形成的天然或人造微粒子，它们悬浮在大气中，对空气质量和全球气候变化产生着重要的影响。
因此，近年来对大气气溶胶的研究越来越受到重视。
本文将探讨环境科学中的大气气溶胶研究。
一、大气气溶胶的来源及组成大气气溶胶是由人类活动和自然因素共同产生的，包括沙尘暴、火山喷发、森林火灾、工业生产和交通运输等。
根据颗粒物的来源和组成，大气气溶胶可以分为自然气溶胶和人造气溶胶两种类型。
自然气溶胶主要由海洋、植物、土壤和生物等自然源释放而来。
如海盐颗粒物、花粉、细菌、病毒等。
这些气溶胶颗粒具有复杂的形态和成分，它们的生命期较短，一般不会对全球气候产生显著影响。
人造气溶胶主要是由人类活动产生的颗粒物，包括燃烧排放物、交通尾气、生产工艺等。
这些人类活动所释放出的气溶胶颗粒在大气中停留时间较长，会对环境和健康产生重要的影响，如PM2.5、PM10等。
二、大气气溶胶的影响大气气溶胶对空气质量和气候变化都产生着重要的影响。
具体来说，大气气溶胶会对以下方面产生影响。
1.对空气质量的影响大气气溶胶通过与其他污染物相互作用，导致空气质量下降。
细小的颗粒物会进入人体呼吸道，导致疾病和健康问题。
如PM2.5颗粒物具有很强的致癌性和毒性，长期暴露于此类颗粒物中会增加患上心脑血管疾病、呼吸道疾病等疾病的风险。
2.对气候变化的影响大气气溶胶对气候产生的影响比较复杂，大气气溶胶的存在会对太阳辐射的吸收和散射产生较大的影响，同时在云和降水过程中也会发挥积极的作用。
因此，虽然大气气溶胶对气候变化有着很大的影响，但这种影响的大小和方向仍然存在争议。
三、大气气溶胶的分析方法为了更好地研究大气气溶胶的组成和来源，科学家们不断探索新的研究方法。
其中最常用的方法包括：现场采样分析法、化学分析法、物理性质分析法、光学分析法和模型计算法等。
大气气溶胶
3
O3, H2O2
NOx
VOCs Virus
PAH, PCB
讨论：简述沙尘气溶胶、海盐气 溶胶、碳气溶胶和硫酸盐 气溶胶的形成及影响和作 用？
3.按凝聚状态
①固态气溶胶——烟和尘 由矿物粉碎加工和燃料燃烧产生的固体颗粒物形 成 的固态气溶胶,即为烟和尘。由于烟多由高温升华、 挥发的蒸气凝结或不完全燃烧过程形成，故颗粒 较 ②液态气溶胶——雾 小。而粉尘则多由机械过程产生，粒径较大。 由液滴分散在空气中形成的液态气溶胶，称为雾。 ③固液混合态气溶胶——烟雾 由固液两种微粒分散在空气中形成的固液混合态气 溶胶叫烟雾。
硫酸盐气溶胶 硝酸盐气溶胶 铵盐气溶胶 海盐气溶胶
三、气溶胶粒子分类
1.按形成过程
①一次气溶胶： 以固体或液体微粒的形式直接由源排出，包括饱和 蒸汽冷凝的固体或液体微粒。 ②二次气溶胶： 由源排入大气的气体，经过光化学反应或化学转化 等过程形成的固、液体微粒。
2.按粒径大小分
① 总悬浮颗粒物（TSP）： Dp 100m ，其中多数在10m 以下。 ② 飘尘：Dp 10m可在大气中长期飘浮的悬浮颗 粒物称为飘尘。 ③ 降尘：Dp 10m，由于自身重力可很快沉降下 来（有些书中为30m）。 ④ 可吸入颗粒物IP： Dp 10m易通过呼吸过程进入呼吸道， Dp≤10m，对人体危害最大。
天然源
排放量×108吨/年
人为源
排放量×108吨/年
风沙
海盐粒子 森林火灾 火山尘 H2S等转化 总量
0.5-2.5
0.01-0.5 3.0 0.25-1.5 3.45-11.0 7.21～15.5
第七讲 大气气溶胶
环境空气质量标准分为三级 一类区执行一级标准 二类区执行二级标准 三类区执行三级标准
环境空气质量标准 GB 3095-1996
3
• 凝结核
7.2.5 其它
• 能见度
• 辐射
• 提供多相反应的表面
• 光化学烟雾
• 酸雨
2010-1-7
Fbdown
反射率/ reflectance 吸收率/ absorptivity 透过率/ transmittance
气溶胶光学特性 Optical properties of atmospheric aerosols
大气层/ atmospheric layer
z2
* 光学厚度： τ = ∫ ke(z)dz z1
卫星遥感 satellite-borne radiometer/spectrometer
I0
I(λ) = I0(λ) exp(- τ)
τ = τm+τg+τa
τm Rayleigh scattering
I(λ)
τg Gas absorption
τa Aerosol optical depth
7.3.2 气溶胶气候效应
can be calculated with Mie theory.
气溶胶光学特性 Optical properties of atmospheric aerosols
单个粒子 / Single particle
单次散射反照率/ single scattering albedo
ω = σs /σe (散射)相函数/ phase function
内容提要
大气气溶胶
大气气溶胶什么是大气气溶胶？大气气溶胶是指在大气中悬浮的微观颗粒物质，其粒径通常在几纳米到几十微米之间。
这些颗粒可以起源于自然界，也可以是人类活动的产物。
大气气溶胶可以是液态、固态或混合态，包括颗粒状、颗粒状凝聚体、液滴和晶体等。
大气气溶胶的来源广泛，包括自然源和人为源。
自然源包括火山喷发、沙尘暴、森林火灾等；人为源则涵盖了工业排放、交通尾气、燃烧排放、农村柴火烟尘等。
人为活动的不断增加导致大气中的气溶胶浓度不断上升。
大气气溶胶的组成大气气溶胶的组成非常复杂，可能包含有机物、无机物和水。
有机物主要来自于生物质燃烧、汽车尾气以及工业废气等，而无机物则包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐等。
水在大气气溶胶中起到重要的作用，可以溶解或吸附其他物质。
大气气溶胶的组成也会因地理位置和季节等因素的不同而有所变化。
例如，在城市地区，交通尾气和工业废气中的颗粒物可能是主要来源；而在农村地区，柴火烟尘和土壤颗粒物则可能更为常见。
大气气溶胶的影响大气气溶胶对环境和人类健康都有重要影响。
首先，大气气溶胶对辐射平衡具有直接和间接作用。
它们可以散射和吸收太阳光，影响地球表面的能量平衡，从而对气候产生影响。
其次，大气气溶胶对空气质量和能见度也有显著影响。
空气中的颗粒物会与其他气体发生反应，产生二次污染物，例如光化学烟雾、酸雨等。
同时，大气气溶胶也会降低空气中的能见度，影响远景的清晰度。
此外，大气气溶胶还可能对人类健康产生危害。
细小的颗粒物可以被呼吸道吸入，进入肺部。
长期暴露于高浓度的大气气溶胶中可能导致呼吸系统疾病、心血管疾病以及其他健康问题。
大气气溶胶的监测和控制为了监测大气气溶胶的浓度和组成，科学家们开发了多种监测手段。
例如，可以使用激光雷达、气象球、半连续样品分析仪等设备来测量大气气溶胶的颗粒数目、粒径分布和化学组成等参数。
这些监测数据对于研究大气气溶胶的来源、传输和影响非常重要。
为了控制大气气溶胶的浓度和减少其对环境和人类健康的影响，有必要采取相应的措施。
大气环境化学课件：大气气溶胶
数值同化
环境数值预报模式 现状 CUACE
Gas Phase Chemistry
Aerosol Module
ISORROPIA
Aerosol Equilibrium
R••3(CpNJ62p(DALhaxa6h1o)D-la-VarcSPHMessa12uphneer22(lcoexaiOcss,Mct1tohtixtee9ebcaoei)8snshcTmtmB，6heeotiam1ich)rn(5o：naxgiiemcilfSasarxcmNiObnezl)oaerAiHcecm(；tHa4thai(cope-xetSn)ioforsOosyon；loli4sos)tT，w-oiOoNiln11n(Oig4Hn1a(3fxun)-gnCdacylsot-)io n
细
粗
超细
硫酸盐 硝酸盐 氨 碳黑 重金属 有机物
土壤 尘 硅 盐 花粉 轮胎橡胶
0.1 um
1 um 2.5 um
颗粒物粒径与成分
10 um
沉积在呼吸道中的粒子作为粒径函数 颗粒物健康效应
4）大气化学模式
Regional air-quality model (WRF-Chem)
(1) Meteorology: On-line calculated from the WRF model
大 气 气 溶 胶 粒 子 尺 度 特 征
大气气溶胶的浓度
数浓度、质量浓度：个/cm3，mg/m3，g/m3
表5.1 大气气溶胶浓度
地区
埃尘核
体积浓度
个 /cm3
(D<1μm)μg/cm3
背景值
海洋
100~1400
1~4
遥远大陆 50~1000
气溶胶Word完整版指南
绪论气溶胶概念：气溶胶是指长时刻悬浮在气体环境中、能观察或测量到的液体或固体粒子的集合。
粒径范围～500μm，这些颗粒物粒径比气态分子大，比降尘粒径小。
（空气动力学直径D，与颗粒的密度和形状有关系。
）气溶胶与气候转变：气溶胶粒子增加的直接效应是影响大气水循环和辐射平衡，这两种进程都会引发气候转变。
气溶胶颗粒具有各类粒度，决定了它对光的不同效应，如吸收、散射或反射作用，从而对气候产生直接或间接的效应。
其直接效应是吸收或反射太阳的辐射，使地球的热平衡受到影响；其间接效应是对云的成核作用，使云的凝聚核增多，而增强云的反射。
常见特殊天气现象：沙尘暴、灰霾。
沙尘暴的影响：使生态环境恶化，生产生活受影响，生命财产损失，交通安全（飞机、汽车等交通事故）。
另外，气溶胶对中国北方酸雨的中和作用，对硫酸盐气溶胶的形成及其散布，对海洋中微量成份循环进程的影响也是不容轻忽的。
灰霾是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒的集合体，使空气浑浊，水平能见度减低到10千米以下的一种天气现象。
我国的部份区域存在着４个明显的大气棕色云区，即灰霾严峻地域：北部的黄、淮、海地域；东部的长江三角洲；四川盆地；珠江三角洲。
正常呼吸状态下不同粒径的颗粒物在人体呼吸系统的沉积状况纵观气溶胶研究的进展，能够看出其趋势，已从人为源逐渐向天然源、生物地球化学源进展；从整体颗粒物的表征向单个颗粒物；由微米级向亚微米，乃至纳米级的粒度进展；从一般无机元素组分向元素碳、有机碳、酸硷性基团、有机分子进展；从室外环境向室内环境、区域环境、全世界环境进展；从平流层向对流层进展；并将气溶胶的特性与环境效应（如气候效应）、生态效应（如健康效应）和大气化学进程紧密结合起来，向更深的层次和更广的范围开拓。
气溶胶测量的大体原理和方式： 运用惯性、热力和静电引力加速粒子的沉积，或利用有效的过滤系统。
经典时期气溶胶采样方式 ：计尘器（konimeters ） 串级冲击式采样器（cascade impactors ） 采尘器（impingers ） 沉降器（Precipitators ）。
大气气溶胶综述
大气气溶胶综述大气气溶胶综述一、定义及类型大气是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，该体系中分散的各种粒子称为大气气溶胶。
对我们气候有影响的气溶胶主要有三种类型：火山气溶胶、沙漠尘埃、人造气溶胶。
火山气溶胶在火山等主要火山爆发后形成于平流层，主要由二氧化硫气体形成，在火山喷发后一周至几个月内，二氧化硫气体在平流层中转化为硫酸液滴。
平流层的风将气溶胶扩散到几乎覆盖全球。
这些气溶胶一旦形成，就会在平流层中停留大约两年。
它们反射阳光，减少到达较低大气层和地球表面的能量。
可能对气候有重大影响的第二类气溶胶是沙漠尘埃，这些尘埃羽流中的微粒是从沙漠表面吹来的微小的污垢，对于大气气溶胶来说，它们相对较大，如果没有被强烈的沙尘暴吹到相对较高的高度（15000英尺及以上），通常会在短时间飞行后从大气中脱落。
因为尘埃是由矿物质组成的，所以微粒吸收阳光，也散射太阳光。
通过吸收阳光，尘埃粒子温暖了他们居住的大气层。
这种较暖的空气被认为能抑制风暴云的形成。
通过对风暴云和随之而来的雨水的压制，人们相信沙尘会进一步扩展沙漠。
第三类气溶胶来自人类活动。
虽然很大一部分人为气溶胶来自燃烧热带雨林的烟雾，但主要成分是煤和石油燃烧所产生的硫酸盐气溶胶。
硫酸盐气溶胶没有吸收阳光，但它们反射阳光，从而减少了到达地球表面的阳光量。
硫酸盐气溶胶也进入云层，使云滴数量增加，但使雾滴尺寸变小。
其净效果是使云层比没有硫酸盐气溶胶时反射更多的阳光，除此之外，人们还认为，额外的气溶胶会使受污染的云持续时间更长，并且比未受污染的云反射更多的阳光。
二、来源大部分气溶胶有天然来源。
例如，火山向空气中喷射巨大的火山灰柱，以及二氧化硫和其他气体，产生硫酸盐。
森林大火将部分燃烧的有机碳排放到高空。
某些植物产生气体，与空气中的其他物质发生反应，产生气溶胶。
同样地，在海洋中，某些类型的微藻会产生一种叫做二甲基硫醚的含硫气体，这种气体可以在大气中转化为硫酸盐。
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推荐阅读数目：
1.William C. Hinds, Aerosol Technology: Properties, Behavior, and Measurement of Airborne Particles, 2nd Edition, 1999. 2.Pramod Kulkarni, Paul A. Baron, and Klaus Willeke. Aerosol Measurement: Principles, Techniques, and Applications, 3rd Edition, 2011, Wiley.
2013年上海雾霾天日落
2013年无锡霾，200μg/m3.
2013年青岛雾霾天
大气过程中的作用
——对云雾降水的影响
Figure 5. Pollution changes cloud properties. (a) Clouds in polluted environments tend to have smaller water drops and ice crystals than those in cleaner environments. As a result, dirty clouds are less likely to generate rainfall and are generally brighter than clean clouds. (b) Data from the Aura and Aqua satellites, in conjunction with rainfall observations from the Tropical Rainfall Measuring Mission, demonstrate that for a given ice content, clouds in polluted environments produce less intense rainfall. (Adapted from ref. 13.)
气候变化。
气溶胶研究现状：
云与气溶胶的相互作用;
气溶胶的辐射特性;
生物质燃烧产生的气溶胶对辐射平衡和 气候的影响; 气溶胶与气候关系的模型研究; 火山爆发对大气的影响; 平流层气溶胶辐射强迫的实验观测; 大气气溶胶中的生物成分;
四、研究方法
观测
在线观测 实验室分析 遥感观测
大气过程中的作用
——酸雨
大气过程中的作用
——大气辐射
Direct Radiative Forcing
Indirect Radiative Forcing
Nucleation
H2SO4, HNO3, Organic aerosol
Activation
Oxidation
Terpenes
Hydrocarbons, NOx, SO2, NH3, POA Soot
J.Aitken(1875年)，发明粒子计数器。 C.T.R Wilson(1890年)，云室（云雾膨胀仓。
19世纪60年代，气溶胶光学实验；光的散射理论（Rayleigh,1871a）
19世纪80年代，气溶胶采集器，微观观测。
采集了细菌 气溶胶
20世纪前、中期
20世纪初，物理学前沿（微观物质）。 布朗运动和布朗扩散。 Millikan电子电量测量。
人民网：截至 29 日上午 10 时，在过去的 24 小时内，我国中东部地区受雾霾天气影响 逐渐扩大，北京、天津、石家庄、济南等城市空气质量为六级，属严重污染；郑州、武汉、 西安、合肥、南京、沈阳、长春等城市空气质量为五级，属重度污染。 1 月 29 日 10 时，过去 24 小时北京市细颗粒物（PM2.5）平均浓度值为 354 微克/立方 米，空气质量为六级，属严重污染级别。
3.Atmospheric aerosols，Claudio Tomasi, Sandro Fuzzi,2017.
什么是大气气溶胶？ 为什么学习？
学习什么内容？
未来我们能做些什么？
一、什么是大气气溶胶？
Atmospheric aerosols are suspensions of any substance existing in the solid and/or liquid phase in the atmosphere (except pure water) under normal conditions and having a minimum stability in air assuring an atmospheric lifetime of at least 1h.(Claudio Tomasi,2017).
+++++++++++++++
正 离 子 负 离 子
晴天大气
----------- ----------------地面
三、发展历史与现状
空气污染；物理学家、化学家、气象学家
20世纪之前
J.P.Espy (1841年)， 测云器，实验室条件 下可观测水汽形成。
H.Becquerel(1847年)， 提出凝结核，Coulier 证实。
——降低大气能见度
Science, 2009, 323, 1468-1470.
中新网报道：1月份29天中，已有24天为雾霾天，1954年以来同期最多 。 人民网报道：2013年1月，京津冀共发生5次强霾污染过程。据悉，今年
1月，天津遭遇了自1990年以来同期最为严重的雾霾天，其中能见度 在1公里以内的大雾天数达15天，全市平均雾日为6.8天。
Forest Fires
Resuspension
H2SO4, MSA Oxidation
Dust
Sea-salt
Dimethylsulfide
Phytoplankton
大气过程中的作用
——大气化学影响
大气过程中的作用
——大气光学影响
大气过程中的作用
——对大气电学Leabharlann 性的影响气溶胶粒子捕获小离子而成为大离子，由于大离子 迁移率小，故大气电场中的传导电流减小,大气电场 达到极大值。
绪论
大气气溶胶
Atmospheric Aerosols
主讲人：邱玉珺 （qyj@）
大气物理学院 大气物理系
参考书目：
1.大气气溶胶教程：章澄昌、周文贤编著，气象出版社，1995. 2.大气气溶胶污染化学基础，李尉卿，黄河水利出版社，2010. 3.John H. Seinfeld and Spyros Pandis, Atmospheric Chemistry and Physics: From Air pollution to Climate Change, 2nd Edition, 2006, John Wiley & Sons Inc.
July 2010 Physics Today,P36-41
大气过程中的作用
——长距离输送引起区域性甚至全球污染
2000年 4月 5～ 7日袭击我国西北地区 北部、华北、东北南部、黄淮地区的沙 尘暴或扬沙波及到长春市，带来了大量 的降尘。据长春市西部 4 个采样点测定， 4 月 7 日伴随降雪的降尘量最高可达 13.0 ｇ / ｍ 2 ，市区总降尘量超过 3000 ｔ。泥 雪样品在室温条件下自然融化后，经实 验室 48 ｈ细菌培养，其细菌含量为每毫 升 8.9 ～ 10.5 万个，每平方米泥雪的细 菌侵入量达6.4亿个左右。
模式模拟
理论研究
来源：各种自然源和人为活动产生。
二、为什么学习大气气溶胶？
是大气的重要 组成部分！
影响大气环境
影响大气物理、 化学过程
大气过程中的作用
——危害人体健康
John H. Seinfeld and Spyros Pandis, Atmospheric Chemistry and Physics.
大气过程中的作用
1955，前苏联，Fuchs，《气溶胶力学》。 气溶胶测量技术开始使用和普及。
20世界后期——
微电子、激光、计算机技术及现代分析化学和分析电镜 的发展，各种观测自动化。
二次大战后，特别地1970s和1980s, 环境污染严重， 迅速发展。 1982年美国成立气溶胶学会（AAAR)。
1990s后，将研究扩展到超细粒子（<0.1um）