气溶胶分布及成核作用
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；
分析气溶胶的形成和物理性质
分析气溶胶的形成和物理性质气溶胶是由固体或液体微粒悬浮在气相中的复杂混合物。
它们的来源包括天然和人工的过程，如火山喷发、森林火灾、工业排放、机动车辆尾气等。
气溶胶对公共健康和环境有着重要的影响，因为它们能够吸收或反射太阳辐射，影响地球能量平衡和气候，同时也能够对呼吸系统等产生负面影响。
本文将介绍气溶胶的形成机制和物理性质，为进一步了解气溶胶的环境影响提供更深入的理解。
一、气溶胶的形成机制气溶胶形成主要分为两种机制：核化和凝聚。
核化是指气态物质原子或分子自由组合形成稳定的固体或液体微粒的过程。
例如，大气中的氧、硫和氮等元素能够通过光和化学反应形成具有一定大小的微粒，成为大气气溶胶的一部分。
凝聚是指气溶胶微粒之间的相互作用力超过它们之间的热运动能量时，微粒彼此凝聚形成更大的微粒的过程。
这种过程可能是由于物理或化学作用导致的。
二、气溶胶的物理性质气溶胶化学和物理性质的复杂性导致了它们影响因素的巨大不确定性。
然而，它们的一些物理性质可以通过实验测量和数学模型进行研究。
大小和形状：气溶胶微粒的大小和形状可以对其行为和环境影响产生重要影响。
较小的微粒可以更容易地穿过人体呼吸系统并进入肺部，从而可能对健康造成负面影响。
形状和表面特性也与气液界面能量有关。
成分：气溶胶的成分对其环境化学和物理性质产生关键影响。
它们的化学成分取决于它们的来源。
例如，来自森林火灾的气溶胶中能够检测到碳和有机污染物，而来自工业排放的气溶胶中则可能含有重金属和硫酸盐等化学成分。
光学性质：气溶胶对太阳辐射的吸收和散射能够影响大气能量平衡和气候。
气溶胶的反射能力、散射角度和发散性不同，导致它们的光学性质也不同。
结论气溶胶的物理性质和影响因素非常复杂。
需要通过实验和数学模型的结合来建立气溶胶的化学和物理特征，进一步研究它们对公共卫生和环境的影响。
希望通过深入研究气溶胶，为缓解大气污染和气候变化等问题提供更有效的解决方案。
气溶胶
浓度分布
气溶胶的浓度，可以用一定体积中微粒的总质量来表示，基本单位是微克/米，也可以用数密度即单位体积内的粒子数目来表示。气溶胶的分布特性通常可用其粒子数目(n)、粒子表面积(S)、粒子的体积(V)或质量(m)按粒径大小(D)的分布来描述，一般作dn/d lgD、dS/d lgD和dV/d lgD对lgD的分布图,它们基本上呈正态分布。对于半径(r)在0.1微米和10微米之间的粒子，一般用容格(Junge)分布来表示，即：n(r)=Cr
7种类
自然产生
天然气溶胶：云、雾、霭、烟、海盐等。
生物气溶胶：微粒中含有微生物或生物大分子等生物物质的称为生物气溶胶（bioaerosol），其中含有微生物的称为微生物气溶胶。
人类产生
工业化气溶：有杀虫剂、消毒剂和卫生消毒剂、洗涤剂和清洁剂、蜡、油漆和发胶。
食用气溶胶：搅拌过的奶油。
气溶胶能够引起丁达尔效应
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。
气溶胶中硝酸盐和有机物的形成机制，尚待研究。气溶胶中有铵离子(NH4+)存在，能与硫酸根离子(SO42-)和硝酸根离子(NO3-)生成铵盐。至于气溶胶中的有机物,更是许多种类有机物的复杂混合物，其中包括稀烃、烷烃、芳烃、多环芳烃、醛、酮、酸、醌、酯，以及有机氮化物和有机硫化物等。
大气气溶胶
二、气溶胶粒子的分布：
气溶胶粒子的浓度分布受地理位置、地形、地表 性质、人类居住情况、距污染源的远近程度、气象条 件的影响，所以，不同地方浓度分布不一样。
2.5 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。
五、微生物、孢子、花粉等有机物质点
六、宇宙尘埃
如流星
2.5.3 气溶胶粒子在大气过程中 的作用
一、在云雾降水中的作用
气溶胶粒子起着凝结核、冰核、凝冻核、凝华核 的作用，使云雾滴能够产生并长大，形成云雾降水。
二、对大气辐射过程的影响
气溶胶粒子能吸收和散射太阳辐射，削减到达地面 的能量，减低低层大气的温度。
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（霾、飘尘、烟雾、冰晶、云雾滴、雨滴、 雪花、霰、冰雹等）。
气溶胶粒子 浓度的水平分布
五、在大气化学过程中的作用
气溶胶粒子在大气的许多化学过程中起作用，造成 严重的大气污染事件。如阳伞效应
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大气气溶胶的阳伞效应
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，浓度海沫破裂产出海盐水滴，蒸发干涸形成巨核 和爱根核。
四、气-粒转化
爱根核由大气中微量气体转化而来。如so2经光化 学氧化作用，高温下能生成硫酸盐微滴，蒸发后成为 硫酸盐质点。
生物气溶胶的组成和作用研究
生物气溶胶的组成和作用研究随着科技的不断进步，人类对环境中各种微小颗粒的研究正在逐渐深入。
而生物气溶胶作为其中一种微小颗粒，近年来受到越来越多的关注。
本文将从生物气溶胶的组成和作用两个方面来进行探讨。
一、生物气溶胶的组成生物气溶胶是由生物体排放出来的一种细小颗粒。
在气溶胶领域，它通常被定义为直径小于10微米的气溶粒子。
生物气溶胶由多种化学成分组成，其中含有的蛋白质、多糖体和脂质等物质对人类健康有重要影响。
1.蛋白质生物气溶胶中含有大量蛋白质，这些蛋白质来源于微生物、植物和动物的新陈代谢产物以及海洋水体和大气气溶胶的混合物。
过敏原蛋白是其中的一种，它是人体免疫系统对于一些蛋白质变异情况的反应。
如果生物气溶胶中含有过敏原蛋白，那么人们接触后可能引起过敏反应或哮喘。
2.多糖体多糖体包括多种多糖分子，如淀粉、纤维素和凝胶体。
它们能够增加气溶胶的粘性，导致气溶胶粒子的运移变慢。
同时，多糖体对光学性质也有很大影响，可以引起大气细粒子的光学亮度变化。
3.脂质生物气溶胶中的脂质主要来自细菌和真菌，这些化合物可以充分反映生态系统对环境变化的响应。
脂质的存在可以保护细菌免受杀菌剂和紫外线辐射的伤害，并且脂质含量高的生物气溶胶在大气光学性质上具有很好的散射性。
二、生物气溶胶的作用生物气溶胶对大气环境和人类健康都有着不同程度的影响，下面将从两个方面对其作用进行介绍。
1.对大气环境的影响生物气溶胶是固态颗粒，可以承载很多有害物质并向大气中释放。
当它们与其他气溶胶物质共存时，会发生复杂的化学反应，影响大气中的化学平衡及气候变化。
此外，生物气溶胶还可以作为冰核，在大气中冰冻的过程中发挥重要作用。
生物气溶胶还能影响大气的透光性，导致太阳辐射无法进入大气层并引起气温下降。
此外，它们还能影响云的性质，对云的形成和消散发挥着重要作用。
2.对人类健康的影响生物气溶胶中存在大量的微生物，包括病原体和致病菌。
这些微生物会在人类的鼻腔、口腔、眼睛、皮肤等部位滞留，并通过吸入或食入等途径进入人体内。
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。
气溶胶分布
气溶胶分布
气溶胶分布是指大气中的微小颗粒物质在空间和时间上的分布情况。
这些微小颗粒物质包括液态和固态颗粒，如水滴、尘埃、气溶胶等，它们对大气的光学、化学、生物学等过程都有着重要的影响。
气溶胶分布的空间变化是由大气环流、地形、气象条件等因素共同影响的。
在水平方向上，气溶胶浓度的分布与风向、风速等气象条件有关。
在垂直方向上，气溶胶的浓度会随着高度的增加而逐渐减小，这是由于气溶胶的重力沉降和大气混合作用导致的。
气溶胶分布还受到大气污染和人类活动的影响。
在城市和工业区，气溶胶浓度通常比较高，这是由于工业排放、交通尾气、建筑施工等活动产生的大量气溶胶。
而在农村和自然环境中，气溶胶浓度通常比较低。
气溶胶分布的时间变化也受到多种因素的影响。
日变化是气溶胶浓度的一个重要特征，一般在清晨和晚上浓度较低，中午浓度较高。
季节变化也会对气溶胶分布产生影响，例如在冬季，由于加热和供暖等活动增加，气溶胶浓度会相应上升。
对气溶胶分布的研究有助于深入了解大气的物理化学过程和环境变化，从而更好地控制大气污染和预测气候变化。
现代的气象卫星、地面观测站和大气模式等技术手段已经广泛应用于气溶胶分布的研究中，取得了许多重要成果。
气溶胶分布是一个复杂而重要的问题，在大气科学和环境科学中具有广泛的应用价值。
未来，我们需要进一步深入研究气溶胶分布的规律和机理，以更好地保障人类健康和环境可持续发展。
气溶胶的生成机制和作用
气溶胶的生成机制和作用气溶胶是一种具有微观尺寸的物质颗粒，它由气态分子或小分子聚集而成。
气溶胶的生成机制较为复杂，通常包括几种主要的过程，如气态物质的聚集、化学反应、凝聚等。
与此同时，气溶胶对环境和人类健康也有着重要的影响。
本文将分别从气溶胶的生成机制和作用两方面进行探讨。
一、气溶胶的生成机制气溶胶的生成机制实际上是由多种过程组成的。
在自然条件下，气溶胶通常是由自然源和人为源产生的。
在自然源方面，主要包括火山、海洋、植物、细菌等，而人为源则包括工业、交通、建筑等。
气溶胶的生成机制可以简单地分为以下几个方面：1、凝结成核凝结成核是气溶胶生成的关键步骤之一。
当气溶胶中的水汽达到饱和点时，它就会在空气中凝结成为水滴。
此时，这些小的水滴就会吸附空气中的气体分子和微小颗粒，形成较大的气溶胶颗粒。
2、聚集成核除了凝结成核，气溶胶的聚集成核也是气溶胶形成的重要过程。
气体分子和微小颗粒沿着气流运动时，它们会相互碰撞，形成更大的颗粒。
这些更大的颗粒会继续沉积和吸附，形成更重的气溶胶颗粒。
3、化学反应化学反应是气溶胶生成的另一种机制。
当一些气态分子在大气中相互反应时，它们就可以形成更大的气溶胶颗粒。
这种机制通常出现在大气中的特定区域里，如污染源。
二、气溶胶的作用气溶胶对环境和人类健康具有重要的影响。
在环境方面，气溶胶可以影响气候变化，对大气辐射平衡和云形成有重要作用。
此外，气溶胶对自然界和人类健康的影响也日益显著。
1、对健康的影响气溶胶对人类健康的影响主要体现在以下几个方面：（1）影响呼吸系统：空气中的气溶胶可进入人体呼吸系统，引起气道炎症、喉炎、支气管炎等病症。
（2）影响心血管系统：空气中的气溶胶可促进氧化反应，使血管收缩，影响心血管系统的正常功能。
（3）影响免疫系统：空气中的气溶胶可刺激人体免疫系统，引起一系列的免疫反应和炎症。
2、对环境的影响气溶胶对环境的影响主要体现在以下几个方面：（1）影响气候变化：气溶胶的存在会影响大气辐射平衡，从而影响气候变化。
对流层中气溶胶胶体的分布,变化,滞留和移出
5km 4km
受对流层顶和平流层的热力稳 定的空气密度结构的严重抑制
城市气溶 胶浓度的 垂直分布， 随辐射逆 温和湍流 混合层的 变化而变 化，并可 近似的认 为气溶胶 质粒在混 合层顶为 全反射。
在逆温层下边 界积累
对流层大气中质粒的移出既可以是通过大气的泄露，也可以在地面沉积。 前者只在很特殊的天气条件下发生，通过泄露移出的量与流失于地面的 量相比是很小的。
干沉降的物理过程： ① 在边界层通过重力沉降或湍流扩散而紧贴地表薄层输 送； ② 在紧贴表面的层流薄层内(0.01~0. 1cm)，通过布朗运动 扩散至吸收表面底层； ③ 表面对物质的吸附或溶解。
全球尺度——撒哈拉沙漠是北半球风吹尘的主要源地
每年北半球的冬天，类似于本图中所示的沙尘暴会从撒哈拉沙漠卷走 大约4000万吨的沙尘，并一直吹到南美洲亚马逊河盆地。从图中可以看 出，这条沙尘羽状物抵达南美洲东北部海岸后，开始向北转移。
2010年6月1日，由美国宇航局“Terra”卫星所拍摄
气溶胶各种浓度的年日变化
昌平区
北京市上空气溶胶粒子数浓度大致呈南高、北低的分布，这种分 布可能与首钢位于石景山区以及大气状况有关。
中尺度输送主要表现为两种现象，城市烟羽和中尺度天气环流，后者 包括海陆风、山谷风和城市热岛环流，风场与温度场共同作用，同时 存在扩散和输送两种作用。
形成一种通道型输送．并明显 地分为两路：一路在西以脚下 沿河谷地带下泄。浓度中心轴 线清晰，延绵近百公里；
对流层中气溶胶胶体的分 布，变化，滞留和移出
赵雨
垂直分布
对流层中包含了大气中的绝大部分的水汽和起源于地表的自然和人 为的大部分颗粒物。
大气环境中气溶胶的来源浓度及分布特征
大气环境中气溶胶的来源浓度及分布特征大气环境中气溶胶是由固体或液体微粒悬浮于气体中而形成的颗粒物质。
这些微粒的大小范围从几纳米到几十微米不等，来源复杂多样。
本文将探讨大气环境中气溶胶的来源、浓度以及分布特征。
一、气溶胶的主要来源1. 自然源：自然界中的环境因素如火山爆发、沙尘暴、海洋蒸发等都会产生大量气溶胶微粒。
例如，火山爆发释放大量的火山灰和硫酸盐微粒；沙尘暴携带着沙尘颗粒，造成地表空气中的颗粒物浓度升高；海洋蒸发产生的盐粒也会形成气溶胶。
2. 人为源：人类活动是大气环境中气溶胶的重要来源之一。
工业生产、交通运输、能源消耗等活动释放出的废气和粉尘都会造成气溶胶的生成，这些气溶胶微粒在大气中长时间悬浮并扩散。
3. 化学反应：大气中的气体物质也可以通过化学反应生成气溶胶。
例如，硫化氢和二氧化硫氧化反应生成硫酸盐颗粒；挥发性有机化合物经过光化学反应生成二次有机气溶胶。
这些化学反应进一步增加了大气中气溶胶微粒的浓度。
二、气溶胶的浓度分布特征1. 垂直分布：气溶胶的浓度在大气中的垂直分布受到多个因素的影响，如天气、地理位置、季节等。
通常情况下，气溶胶浓度在地表附近较高，随着海拔的升高逐渐减少。
然而，某些特殊条件下，如温度逆转层和逆温层形成时，气溶胶浓度在高空可能会升高。
2. 水平分布：气溶胶浓度在水平方向上呈现出一定的空间分布特征。
城市及工业区域由于排放源的集中而导致气溶胶浓度较高，而远离这些区域的农村地区浓度相对较低。
此外，季节变化也对气溶胶的水平分布产生一定影响，如夏季沙尘暴影响我国北方地区气溶胶的浓度。
3. 时间变化：气溶胶的浓度也会随着时间的变化而有所不同。
一些定期或季节性的活动，如农作物燃烧、焚烧活动以及工业生产峰值期，都会导致气溶胶浓度显著增加。
此外，大气环流和降水也会对气溶胶的浓度产生影响，风向和风速的变化会影响气溶胶传输和扩散。
结语综上所述，大气环境中气溶胶的来源广泛多样，包括自然源、人为源以及化学反应。
第五章气溶胶化学全解
n p
0
气溶胶粒子谱分布描述多谱气溶胶浓度随粒子尺度的分布 数浓度、表面积、体积分布函数
N nN D p dDp ns D p ns D p dN 单位：个 m 1 cm3 dD
nN D p
nN D p
2 DP n N DP dD p
0
n N DP dD p
0
D
P
2 DP n N DP dD p
1.对数分布函数
2 ln D p ln D pg dN N e nN ln D p 1 d ln DP 2 2 ln g 2 ln 2 g ln D ln D 2 dN N p pg nN D p dDP 2 1 2 D p ln g 2 ln 2 g
第四节 气溶胶粒子的化学组成
对流层气溶胶主要来自于人类活动，化学组分可以分为 无机组分和有机组分，包括：硫酸盐、铵盐、氯盐、微量金 属、含碳物质、地壳元素和水等。 无机组分可以分为水溶性离子组分和水不溶性组分（地壳物 和痕量元素等）；有机组分包括有机碳（脂溶性和水溶性有 机物）和元素碳。 细粒子：硫酸盐、铵盐、有机碳和元素碳及某些过度金属 粗粒子：地壳元素（Si，Ca，Mg，Al和Fe）、生物有机物 （花粉、孢子、植物碎屑等） 硝酸盐在细粒子和粗粒子中都存在，硝酸盐细粒子通常来自 硝酸和氨反应生成的硝酸铵；粗粒子硝酸盐主要来自于粗粒 子与硝酸的反应。
dS 单位：m 2 m 1 cm3 dDp dV 单位：m 3 m 1 cm3 dDp
3 e N
大气中的气溶胶对环境的影响
大气中的气溶胶对环境的影响大气中的气溶胶是由气态物质和固态颗粒物质组成的，主要来源于自然界和人类活动。
气溶胶在大气中的浓度很高，对环境和空气质量产生了深远的影响。
本文将从气溶胶的来源、成分、组成以及对环境的影响等方面加以阐述。
一、气溶胶的来源和成分气溶胶是大气中的颗粒物质，主要来源于自然界和人类活动。
自然界的气溶胶主要是由植物、火山喷发、森林火灾等产生的，而人类活动产生的气溶胶则主要来自于工业生产、交通、农业活动等。
气溶胶的主要成分是固态颗粒物质，如煤燃烧、道路沥青等会形成黑碳；海洋和森林火灾等则会产生天然有机碳。
此外，气溶胶还包括硫酸盐、亚硝酸盐、铵盐以及有机物质等。
二、气溶胶的组成和分布气溶胶是由各种物质组成的，其中含有许多有毒有害物质。
例如，黑碳是细微粒的主要成分，能够吸收和吸附有毒有害物质。
硫酸盐、亚硝酸盐等酸性成分是气溶胶的重要组成部分，会对大气的缓冲能力产生影响。
气溶胶在大气中的分布也很广泛，主要分为低层气溶胶和高层气溶胶。
低层气溶胶分布在地表和低层大气中，而高层气溶胶则分布在平流层和对流层的上部。
三、气溶胶对环境的影响气溶胶对环境的影响很大，主要表现在以下几个方面：1.对气候的影响：气溶胶对气候的影响是非常复杂的，既有对气温的影响，也有对降水的影响。
气溶胶的存在会增加大气透明度，减少太阳辐射，导致地球表面温度变冷，影响能量平衡。
此外，气溶胶还会对云的形成和演变产生重要的影响。
2.对健康的影响：气溶胶是细小颗粒，能够侵入肺部，对人体健康产生负面影响，例如导致哮喘、肺功能下降等。
3.对大气环境和空气质量的影响：气溶胶对大气环境的影响是显著的。
气溶胶入侵到大气中后，可以吸附臭氧、自由基等有害物质，从而降低大气中的自净能力，影响空气质量。
4.对天空的影响：气溶胶的存在，会导致天空变得灰暗，阳光透过雾霾时会呈现出红色或棕色。
四、缓解气溶胶对环境的影响的方法缓解气溶胶对环境的影响是非常重要的，这需要从以下几个方面入手：1.降低工业和人类活动中的污染物排放：减少工业和人类活动中的污染物排放是缓解气溶胶对环境影响的一个重要手段。
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。
大气气溶胶的尺寸分布特征与成因解析
大气气溶胶的尺寸分布特征与成因解析大气气溶胶是指悬浮在大气中的微小固体或液体颗粒，其尺寸通常在几纳米到若干微米之间。
它们是大气中重要的组成部分，对气候变化、空气污染和人类健康等方面都有重要影响。
深入了解大气气溶胶的尺寸分布特征以及成因，对于科学家和环境保护部门来说都具有重要意义。
大气气溶胶的尺寸分布通常呈现多模式分布。
根据气溶胶的尺寸，可以将其划分为超微粒、细微粒和粗微粒三个范畴。
超微粒的尺寸通常在0.01到0.1微米之间，是大气气溶胶中最为微小的颗粒。
细微粒的尺寸在0.1到1微米之间，而粗微粒的尺寸则在1到10微米之间。
这个尺寸分布特征反映了气溶胶的来源和组成。
关于大气气溶胶的成因，主要有自然源和人为源两种。
自然源包括火山喷发、植被释放、土壤飞扬、海盐气溶胶等。
火山喷发时释放的气溶胶粒子往往是超微粒，它们可以随大气中的风传播到全球各地。
植被释放的气溶胶主要是细微粒，包括花粉、孢子和植物挥发物等。
土壤飞扬产生的气溶胶既有超微粒，也有细微粒。
海盐气溶胶则是在海洋表面的海浪破碎和海水蒸发过程中产生的。
相比之下，人为源的气溶胶主要来自于燃煤、交通排放、工业生产等活动。
燃煤排放的气溶胶粒子多为细微粒和粗微粒，而交通排放的气溶胶粒子主要是细微粒。
大气气溶胶的尺寸分布特征与成因之间存在一定的关系。
通过对气溶胶尺寸分布进行监测和分析，可以探究气溶胶的来源及其对环境影响的评估。
例如，超微粒和细微粒主要来自自然源，其浓度和组成受到气象条件的影响较大。
相比之下，粗微粒主要来自于人为源，其浓度受到工业生产和交通排放等活动的影响较大。
因此，通过对气溶胶尺寸分布的观测，可以判断出不同来源气溶胶对环境的贡献程度。
此外，大气气溶胶的尺寸分布特征也与空气质量和健康密切相关。
研究表明，细微粒的尺寸在直径为2.5微米以下的PM2.5颗粒对人类健康的影响最大。
这些微小颗粒可以通过呼吸道进入人体，对心血管和呼吸系统造成损害，甚至导致严重疾病。
大气气溶胶
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4
气溶胶分类（环境部门按粒径）
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5
气溶胶分类（大气科学按粒径）
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6
气溶胶的源和汇
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7
气溶胶粒子对人体的危害
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考察气溶胶的物理性质（如颗粒大小、光散射系 数等)、气象条件(如温度、相对湿度和风向等)与 化学组成的内在规律性
帮助考察污染物的来源
中科院环化所在研究天津地区大气污染物对大气 能见度的影响时就发现，光散射系数与大气气溶 胶中某些成分具有明显的相关关系，与国外一些 地方有相似的现象 -------------------40
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16
组成—个全 尺度分布谱 的粒子存在 有3个不同 的模态，它 们的来源、 形成过程、 物理化学性 质都有所不 同。
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细粒子和粗粒子之 间很少相互作用， 可以认为是相互独 立的。 表示的是在洛杉矶 某地，同一采样点、 不同时间的采样的 结果。由图可见， 由于气溶胶老化使 积聚模的体积浓度 有很大增长，对粗 粒子体积的影响却 很小。
相关分析法
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41
相关分析法
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42
大气气溶胶的生成过程
大气气溶胶粒子有原生和次生两类。原生气溶胶粒子有自 然源如土壤风蚀、海水飞沫蒸发、火山喷发、自然燃烧和 植物的花粉等；人为源则主要是工业排放、交通运输、建 筑粉尘和生活用燃烧等。 次生气溶胶是指由微量气体通过成核与凝结转化为粒子。
气溶胶吸湿性、成核和晶体生长以及传质过程研究
气溶胶吸湿性、成核和晶体生长以及传质过程探究关键词：气溶胶；吸湿性；成核；晶体生长；传质过程气溶胶是大气和工业领域中的重要污染源和探究对象。
气溶胶吸湿性是指气溶胶吸湿后的质量和原质量的比值，是气溶胶对水的亲和力的体现。
气溶胶吸水性是指气溶胶中水分的含量，是气溶胶对水的容纳能力的体现。
在探究气溶胶吸湿性时，需要思量气溶胶本身的性质、环境的温度和湿度等因素。
气溶胶在大气中具有重要的作用，既能够作为大气净化的剂量指标，又能够影响气象、气候和人类健康等方面。
因此，探究气溶胶的吸湿性和吸水性对于环境保卫和健康管理具有重要意义。
气溶胶成核是气溶胶形成云和雾的重要过程，是气象学和云物理学中的探究热点。
气溶胶成核的过程包括超饱和度的产生、云凝固核的形成和增长等，其中温度、湿度、气体成分等因素都对气溶胶成核有着不同程度的影响。
气溶胶晶体生长是指在气态中形成的固体粒子的过程，是气溶胶形成云和雾的重要环节。
气溶胶晶体生长的机制包括表面扩散、融合、吸附和表面扭曲等。
气溶胶传质是指气溶胶和气体之间的物质传递过程，包括扩散、对流和沉降等。
总之，气溶胶吸湿性、成核、晶体生长以及传质过程的探究对于气象、气候以及环境污染控制等方面有着重要的意义。
随着技术的不息进步和探究方法的不息创新，对气溶胶相应过程的探究将会得到更深度的理解。
另外，气溶胶吸湿性、成核、晶体生长以及传质过程的探究还具有广泛的应用价值。
例如，在大气污染控制中，了解气溶胶吸湿性和成核机制可以援助我们猜测和控制大气中的细颗粒物质浓度；在天气预报中，探究气溶胶传质过程有助于更精确地预报大气稳定层高度，从而提高预报精度；在药物输送和精细化工等领域，了解气溶胶的传质性质可以援助我们设计更高效的药物输送和分离工艺。
与此同时，气溶胶探究还面临一些挑战和难题。
起首，气溶胶的形成、转化和传输机制分外复杂，需要综合运用多种探究方法和技术手段进行深度探究；其次，气溶胶在大气中的分布、大小和组成等参数受到多种因素的影响，因此需要进行大规模、长期的观测和监测，才能获得可靠的数据和结果；最后，气溶胶对于环境和人类健康的影响还存在浩繁未知和待探究的问题，需要加强基础探究和应用探究的力度，深度探究气溶胶的作用和机制。
气溶胶的颗粒分布特性研究
气溶胶的颗粒分布特性研究气溶胶是指气态中的固体或液体微粒，其大小范围从亚微米到数十微米不等。
在空气中，气溶胶的存在对于空气质量和人体健康具有重要影响。
因此，研究气溶胶的特性及其分布对于环境监测和空气污染治理具有重要意义。
一、气溶胶的来源和组成气溶胶的来源包括自然源和人工源。
自然源包括火山喷发、漫尘、植物挥发等，而人工源主要来自于能源燃烧、工业化活动、机动车尾气等。
气溶胶的组成复杂多样，包括有机物、金属、无机盐等。
其中，液态气溶胶化合物主要由硝酸盐、硫酸盐、有机酸和次级有机气溶胶组成。
二、气溶胶的分布特性1、空间分布气溶胶在空间上的分布受到多种因素的影响，如气象条件、源排放、环境介质、大气扩散等。
在城市和工业区域，气溶胶浓度高，而在郊区和农村地区气溶胶浓度较低。
2、时间分布气溶胶的浓度随着时间的推移而变化，存在日变化和季节变化。
但是，受到源排放和气象因素的影响，气溶胶数浓度的分布也具有不确定性。
三、气溶胶的影响1、对人体健康影响气溶胶中存在着细菌、病毒和有害化学物质等，如果长时间暴露在高浓度的气溶胶环境中，可能对人体呼吸系统、心血管系统等造成危害。
2、对环境影响高浓度的气溶胶会对地球辐射平衡和气候变化产生影响，同时还会对植物和生态系统造成损害。
四、气溶胶的监测技术1、激光散射仪法激光散射仪法是目前气溶胶实时监测的主要技术，具有监测范围广、响应速度快、测量结果准确等特点。
2、气溶胶采样仪法气溶胶采样仪法既可以定点采样，也可以移动采样，可以用来研究空气中的气溶胶性质和组成。
3、微重力分离装置微重力分离装置可以模拟地球上的气溶胶分布，对气溶胶的分散度进行研究。
五、气溶胶的减排措施对于气溶胶的减排措施主要包括源控制、减少能源使用、改进工艺等，同时也需要加强环境监测和控制，避免环境污染。
六、结论气溶胶的颗粒分布特性是影响空气质量和人体健康的重要因素，其来源和组成复杂多样。
对气溶胶的监测技术和减排措施的研究和探索对于保障环境质量和人类健康具有重要意义。
大气气溶胶成核机理
大气气溶胶成核机理大气气溶胶是指存在于大气中的微小颗粒物质，包括气态、液态和固态的颗粒。
它们对气候变化、大气光学、空气质量等方面具有重要影响。
而大气气溶胶的生成过程，即成核机理，是研究大气科学和环境科学中的重要课题之一。
大气气溶胶的成核机理可以分为两类：气相成核和凝结成核。
气相成核是指气体分子在大气中自发地聚集形成微小颗粒，而凝结成核则是指气溶胶颗粒通过与大气中的水蒸气结合形成更大的颗粒。
这两种成核机理在不同的环境条件下起着重要作用。
气相成核主要发生在高温高湿的条件下，例如火山爆发、工业废气排放等。
这些条件下，气体分子的浓度较高，容易发生聚集形成气溶胶颗粒。
而凝结成核则主要发生在低温低湿的条件下，例如大气中的云和雾。
在这些条件下，水蒸气与已经存在的气溶胶颗粒结合形成更大的颗粒。
气相成核的机理可以通过几种方式实现。
其中，气体分子的互相吸引力是一个重要的因素。
当气体分子之间的吸引力超过分子之间的热运动能量时，它们就会聚集在一起形成气溶胶颗粒。
此外，一些特定的物质，如硫酸和铵盐等，也可以促进气相成核的发生。
这些物质在大气中的浓度较高时，能够提供更多的成核核心，促进气溶胶的形成。
凝结成核是大气中水蒸气与已经存在的气溶胶颗粒结合形成更大颗粒的过程。
这种成核机制在云和雾的形成过程中起着重要作用。
当大气中的饱和水蒸气压超过气溶胶颗粒表面的饱和水蒸气压时，水蒸气就会凝结在气溶胶表面，形成液态颗粒。
此外，冷凝核也是促进凝结成核的重要因素。
冷凝核是一种能够吸附水蒸气并在其表面形成液滴的物质，例如云中的冰核。
大气气溶胶的成核机理与大气环境密切相关。
大气中的温度、湿度、气体成分等因素都会对成核过程产生影响。
例如，高温高湿的环境有利于气相成核的发生，而低温低湿的环境则有利于凝结成核的发生。
此外，大气中的污染物也会影响成核过程。
一些污染物，如二氧化硫和氨气等，可以促进气相成核的发生。
而另一些污染物，如挥发性有机物和硝酸等，可以抑制气溶胶的形成。
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式中：A、b、B、c四个参数是正数
与幂指数定律数谱分布函数相比，Γ谱分布很繁琐
a
10
气溶胶粒子的三模态及其特性
a
11
气溶胶粒子的三模态
爱根核膜 积聚模 粗离子膜
粒径小于 0.05um的
粒子
粒径在 0.05-2um
范围的粒子
粒径大于 2um的粒 子
a
12
三模态的主要形成和去除机制
来源：燃烧过程所产 生的气溶胶粒子、二 次粒子 特点：易“老化” 碰并：即在已有颗粒 物上化学转化生成的 冷气冷凝后生长
23
新粒子发生时，核膜态粒子数 浓度急剧增加
随着时间的推移，颗粒物不断 长大，在夜晚停止生长并维
持 稳定
➢在干净地区和污染大气中均 观测到了新粒子发生的现象。 ➢不同性质的大气中观测到的 新粒子发生的特点不同
a
24
Thank you
a
25
a
8
幂指数定律
• 德国科学家junge在总结了大量实验观测结果的基础上， 于1963年首先提出以“幂指数定律”来表示数分布函数， 其数学表达式为：
Junge分布简洁明了，但只适用于0.1-10um粒径 范围内的数浓度谱分布，可以很好地拟合城市气溶 胶数谱分布。
a
9
修正的Γ谱分布
Deirmendjian于1969年提出用修正的Γ谱分布，近似描述环境 大气气溶胶数谱分布：
气溶胶的分布及成核作用
刘培 硕920 3109019003
a
1
目录
1 气溶胶的粒径分布 2 大气气溶胶谱分布函数的经验描述 3 气溶胶粒子的三模态及其特性 4 气溶胶粒子的成核作用
a
2
气溶胶的定义
气溶胶：液体或固体微粒均匀的分散在气体中形成的 相对稳定的悬浮体系。
固体或液体微粒：通常称为颗粒物或粒子，是指空气 动力学直径为0.003-100um的液滴或固态粒子。
a
3
大气颗粒物的粒度分布
等效直径
光学等效直径
体积等D效ia直gr径a或m几3 何直径
空气动力学等效直径
Diagram 4
a
4
空气动力学直径（Dp）
D p Dg K
p 0
式中：Dg——几何直径
ρp——忽略了浮力效应的粒密度 ρ0——参考密度（ρ0=1g/cm3） K——形状系数，当粒子为球状时，K=1.0
当e（H2O蒸汽压）<es （饱和蒸汽压）时，ΔGT 随着r（粒子半径）的增 大而增加，即ΔGT>0。 根据热力学原理，在等温、
等压条件下，ΔGT>0的 过程为非自发过程。因此，
利于r的增大，即不利于 胚芽的自发形成。在这种 情况下，即使由于分子碰 撞形成了胚芽，仍然会由 于蒸发（自发过程）而难
以稳定存在。
通过干沉降和湿沉降（雨除或冲刷）清除
a
16
均相成核-由气体分子形成新核
均相成核：当某物种的蒸气在气体中达到一定过饱和度时， 由单个蒸气分子凝结成为分子团的过程
能量最低原理：气体分子若能形成新核，必须在成核后使 体系能量降到最低，只有这样，新核才能稳定
a
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胚芽初期形成的可能性
未 饱 和 状 态
这就是为什么在大、 小液滴同时存在时，小 液滴往往不易长大而易 蒸发、消失，但大液滴 却不断长大的原因。
19
Hale Waihona Puke 气溶胶粒子的非均相成核非均相成核：当有外来粒子作为核心时，蒸气分子凝结在该 核心表面的过程
a
20
新粒子生成
成核理论
水-硫酸 均相成核
水-硫酸-氨 均相成核
a
离子诱 导成核
低蒸汽压 有机化合物 均相成核
来源来：源机：械爱过根程核所膜造的凝 成的聚扬、尘蒸、汽海冷盐凝溅、沫凝、聚、 火山各灰种和气风体砂分等子一转次化成 气溶的胶二粒次子气溶胶 去除去方除式方：式干：沉不降易和被干、 雨水湿冲沉刷降出去，主要通
过扩散去除
a
13
粗、细粒子之间的相互作用
由于气溶胶老化， 使积聚模的体积 浓度有很大增长， 对粗粒子体积的 影响却相对较小
过
饱
当e>es时，那么ΔGT可能大于零，也可能小于零。初始阶
和
段，随r的增加ΔGT有所增大。当r=r*时，ΔGT 达到最大 ΔGT*；当r继续增大时，ΔGT反而减小。r*称为临界半径，
状
这时胚芽称为临界胚芽a
18
s和RH与对r*的关系
S——过饱和度 RH——相对湿度
a
从图中可以看出，半 径为0.01um的小液滴要 与环境达到不稳定的平 衡，就需要相对湿度为 112.5%或过饱和度为 12.5%。而半径为1.0um 的小液滴与环境达到不 稳定平衡时，只要求 100.12%的相对湿度或 0.12%的过饱和度。
a
14
各模态粒子之间的相互作用
由上表可以看出，核膜与积聚模之间的凝聚作 用超过核膜之间的凝聚作用。粗膜与粗膜之间 的凝聚作用以及积聚模与粗膜之间均可忽略
a
15
气溶胶粒子的成核作用
成核过程=物理过程+化学过程
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
21
颗粒物的生成和增长过程
a
22
成核理论的原理及适用条件
二元成核理论
低温、高湿、 大气中已存 在的颗粒物 比较少、硫 酸蒸气浓度 比较高
三元成核理论
粒子诱导成核
给出足够高 的成核速率， 可以合理的 解释在海岸 地区所观测 到的高成核 速率事件
a
大气离子参与 成核，提高了 成核速率，用 于解释目前观 测值和理论值 之间的差别。 成功的预测了 飞机排放气溶 胶的演变
从上式可见，对于球状粒子，ρp对Dp是有影响的。当ρp 较大时，Dp会比Dg大。由于大多数大气粒子满足ρp≤10， 因此Dp和 Dg的差值因子必定小于3。
a
5
大气气溶胶谱分布函数的经验描述
1 对数正态分布 2 幂指数定律 3 修正的Γ谱分布
a
6
对数正态分布
a
7
典型城市气溶胶数谱分布、表面积谱分布和体积谱分布