气溶胶测量笔记

1.4.5 总悬浮颗粒物（TSP）

能悬浮在空气中

空气动力学当量直径≤100微米

是大气质量评价中的一个通用的重要污染指标

总悬浮颗粒物的浓度以m3空气中总悬浮颗粒物的毫克数表示，用标准大容量

颗粒采样器在采样效率接近100％滤膜上采集已知体积的颗粒物，恒温恒湿条件下，称量采样前后采样膜质量来确定采集到的颗粒物质量，再除以采样体积，得到颗粒物的质量浓度。

在一般大气压条件下，热迁移力或热迁移速度取决于粒度，即意味着较小的粒子会先沉降下来。所以当粒度超过2微米时，热沉降器的收集效率受到影响。

过滤采样：

使气体通过一种介质使其中的粉尘与气溶胶分开。

方法：Soxhlet过滤器可溶性采样滤膜糖滤膜萘滤膜（采样后加热时萘挥发）四氯酚酞结晶可溶性滤膜

1.4.6 样品分离

淘析器和气溶胶离心机

前者：利用重力，根据粒子沉降速度与气流速度的差异，依据粒度将其分离。

后者利用离心力

1.4.7 CNC

凝结核子计数器：即膨胀技术器的前身，后来人们开始使用光电膨胀型仪器。以至于后来在综合电学实验室内研发自动光电凝结核子技术器。

1.4.8 超显微镜光学粒子计数器

由丁达尔现象受到启发，即在可见先以下的粒子是可以被观察、计数和测量的。除了超倍显微镜以外，浊度计、丁达尔仪和光学粒子计数器的发明也基于此。利用粒子散射出的光进行观察。

1.4.9 矿物和化学气溶胶的分析

矿物粉尘：成分是石英和其它硅酸盐类以及重金属。

方法：比重计、滴定法、色度计、光度计、极谱记录仪和X射线衍射。X成为国际标准方法。

1.5 纤维气溶胶的测定

石棉，是第一个纤维气溶胶的来源，它可以扩散进入工作场所空气和大气环境中。20世纪60年代确定了它与肺癌之间的效应关系，吸入到人体的石棉粉尘可以致癌。

最早的测量方法：样品停留在滤膜上，在真空条件下镀金使其具有导电性，在扫描电镜（SEM）下可以测量直径大于等于0.1微米的纤维。后来的TEM（透射电子显微镜）是唯

一能给出细小石棉纤维清晰图像的仪器。

但人们对纤维气溶胶测量方法的研究不仅限于此，从20世纪70年代中期起，开始对直读测量方法有了兴趣。

2 桥联科学及其在气溶胶测量中的应用

2.1绪论

本书旨在详尽介绍气溶胶测量的基本原理，使科学家和从业者能够根据这些原理确定需要测量的气溶胶特性，并对其结果进行解释。在科学与应用上起到桥梁的作用。

2.2 与气溶胶研究最接近的领域是：粉末和喷雾研究。

2.4 计算机语言

现在的电子表格如Excel和Quattro Pro (CRL)都有广泛的库功能，使用者可在短时间内执行复杂的计算。

气溶胶的行为在很大程度上取决于空气运动及其特性。不同系统中的空气运动、湍流、粒子轨迹和热传导等能用统计流体动力学（CFD）软件计算出来。

气溶胶计算器是一种方便的工具，它可以快速计算气溶胶动力学中的大量参数，并能提高人们对气溶胶行为的理解，这些行为反映了特定条件下的重要机制。

3 气溶胶基本理论

3.1 绪论

气溶胶：长时间悬浮在气体环境中、能观察或测量到的液体或固体粒子的集合。其包括的种类繁多。气溶胶按其来源可分为一次气溶胶（以微粒形式直接从发生源进入大气）和二次气溶胶（在大气中由一次污染物转化而生成）两种。它们可以来自被风扬起的细灰和微尘、海水溅沫蒸发而成的盐粒、火山爆发的散落物以及森林燃烧的天然源，也可以来自化石和非化石燃料的燃烧、交通运输以及各种工业排放的烟尘等人为源。目前，用光散射的方法描述粒子的有用信息。本章主要是介绍某些气溶胶的一般性质，为后几章气溶胶的测量做准备。

3.2 可利用和不可利用的气溶胶

近年来，人们开始致力于研究各种天然或人为气溶胶对全球气候变暖的影响。Eg:生产高速集成电路时，利用气溶胶粒子来降低污染物浓度，以保证工作环境的清洁。利用气溶胶还生产了高技术材料，如陶瓷粉、超导材料和光纤。

3.3 气溶胶的单位及相关公式的应用

微米单位，因为气溶胶粒子的粒径范围大约为10-9~10-4m。10-6m对人体呼吸系统危害最大。气溶胶浓度，表示单位气体体积中某物质的质量，用国际标准单位表示为kg/m3,气溶胶数量个/m3表示。气体和粒子的性质通常指的是常温常压（NTP）下的性质，NTP表示101kPa,293K=20°C=68°F。mppf(百万个/英寸)表示浓度是并不常用。

3.4 描述空气粒子的常见术语

下列术语通常用于描述粒子的外观或来源，但并不是严格的科学定义。

气溶胶（aerosol）：长时间悬浮在空气中能被观察和测量的液体和固体粒子。

生物气溶胶（bioaerosol）：来自于生物源的气溶胶，包括悬浮在空气中的病毒、花粉粒、细菌和菌类孢子及其碎片。

云（cloud）：悬浮在空气中的高密度粒子。有明显的边界。当气溶胶浓度足够大时，气溶胶密度比纯气体密度大1%，这样就形成了云。

粉尘（dust）：母体物质通过粉碎或其他机械碎裂方式而形成的固体粒子。通常，这些粒子具有不规则形状，粒径大于0.5微米。

雾（fog或mist）：液态气溶胶粒子，过饱和蒸气凝结而成，或通过液体的物理剪切作用如喷雾、喷射或沸腾而形成。与烟类似。

烟尘（fume）：由浓缩蒸气凝结而成。烟尘的粒径比粉尘的小，常在燃烧或高温过程中产生。

霾（haze）：一种降低能见度的气溶胶。

粒子状物质（particulate）：用来表示性质与粒子相似的物质，但称之为粒子又不恰当。烟雾（smog）：由固体和液体粒子组成的气溶胶，全部或部分由阳光作用于水蒸气而产生的。

飞沫(spray)：由液体机械粉碎或静电粉碎而形成的气溶胶粒子。

描述粒子形状及其来源的术语有很多，常见的包括以下几个。

凝聚体（agglomerate）：通过范德华力和表面张力而聚集在一起的一组粒子。

聚合体（aggregate）：一个多相粒子。“多相”即每个组分的形状、大小、化学成分各不相同。

絮凝物（flocculate）：松散地结合在一起的一组粒子，通常由静电力结合，容易被空气中的剪应力破坏。

一次粒子（primary particle）：以固体或液体的形式进入空气中的粒子。相对二次粒子而言的。

二次粒子（secondaryparticle）：空气中的气体向粒子转变而形成的。有时用这个术语描述凝聚粒子或再分散粒子。

3.5 粒子形状及粒度

粒度决定了悬浮在空气中的粒子行为特征。如在地球表面，比气体分子稍大的粒子才做布朗运动，可见大粒子主要受重力和惯性力的影响。除了理想球体粒子外，通常把复杂形状粒子的测量参数降为两个，如宽度、长度或直径。

粒度参数

粒子直径的可测指标，即当量直径。

3.6 可悬浮粒子

气溶胶测量技术基于粒子和气体分子的轨道不同。气体性质的改变通常会影响粒子轨道。

大气湍流模式和湍流程度决定了气溶胶的沉降和分散机制。水平淘析器是一种常用仪器，它利用水平气流选择特定粒度的粒子。避免湍流，才会起到良好效果。

3.7 检测粒子形状

由于计算机的强大功能，成像分析法可以更直接描述粒子形状。观察到的粒子形状反