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
大气颗粒物,大气气溶胶哪个危害更大
气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系，其分散相为固体或液体小质点，直径大小为10^-5m～10^-9m。
气溶胶的化学组成十分复杂，大气中二氧化硫转化形成的硫酸盐，是气溶胶的主要成分之一。
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。
颗粒物（PM，particulate matter）又称尘，是指大气中的固体或液体颗粒状物质。
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颗粒物，例如土壤粒子、海盐粒子、燃烧烟尘等等。
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、催化氧化反应或其他化学反应转化生成的颗粒物，例如二氧化硫转化生成硫酸盐。
由此可以看出，颗粒物是构成气溶胶的基本物质之一。
因此，气溶胶和颗粒物这二者不是平行对等的关系，所以不好比较哪个的危害更大。
如果这里所说的危害是指对人体呼吸道的危害，那么相对于单纯的大气颗粒物来说，相同粒径级别的气溶胶则是更为稳定的大气污染物，其造成危害的广域性和深度会更大一些。
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。
大气中有机气溶胶的来源与化学成分研究
大气中有机气溶胶的来源与化学成分研究大气中有机气溶胶是指悬浮在空气中的微小颗粒，由有机物质组成。
这些微粒对大气质量、气候和人体健康都有着重要影响，因此研究大气中有机气溶胶的来源与化学成分具有重要意义。
有机气溶胶的来源多种多样，主要可分为自然来源和人为来源。
自然来源包括植被排放、生物发射、土壤排放等，而人为来源则包括燃煤、汽车尾气、化工厂排放等。
这些来源产生的有机气溶胶在大气中经历一系列的物理、化学和生物过程，最终形成多种复杂的成分。
有机气溶胶的化学成分主要包括有机酸、有机碳、颗粒物、毒性有机物等。
有机酸是有机气溶胶的主要成分之一，它们可以通过大气中的复杂反应生成，如光化学反应、氧化反应等。
有机碳是组成有机气溶胶的重要成分，其来源包括植物细胞壁、燃烧过程中的颗粒物等。
颗粒物是有机气溶胶中最直观的成分，它们可以来自燃煤、汽车尾气等源头，并可能携带着各种有机物质。
毒性有机物是一类对人体健康有害的有机物，如多环芳烃、重金属等，它们通过大气中的氧化反应和光化学反应形成，并可通过人类活动的排放进入大气中。
研究大气中有机气溶胶的来源与化学成分，除了了解大气污染和气候变化的原因外，还能对人类健康产生意义重大的启示。
有机气溶胶中的有害物质会对人体呼吸系统和免疫系统造成损害，长期暴露易诱发呼吸道疾病、心血管疾病等。
因此，研究大气中有机气溶胶的成分及其对健康的影响，有助于采取相应的治理和防护措施。
在研究大气中有机气溶胶的来源与化学成分时，科学家采取了一系列的研究方法和技术手段。
例如，通过大气抽取采样，可以获得大气中气溶胶粒子的样品，进而对其中的有机物组分进行分析和检测。
常用的分析方法包括气相色谱质谱联用技术、液相色谱质谱联用技术等。
同时，重点研究了有机气溶胶的化学反应机理，以揭示有机气溶胶的生成和变化规律。
此外，还有一些新兴技术应用于大气有机气溶胶研究。
比如，在线飞行时间质谱仪（Aerosol Time-of-Flight Mass Spectrometer，简称ATOFMS）的应用，可以实时监测气溶胶的化学成分和大小分布情况。
气溶胶 OT_ 国药集团化学试剂有限公司
国药集团化学试剂有限公司 CSDS 气溶胶 OT 编制日期：2012-09-281. 化学品及企业标识中文品名：气溶胶 OT英文品名：Manoxol OT中文别名：二辛基磺基琥珀酸钠盐；二辛基磺化丁二酸钠盐；气溶胶 OT；多库酯钠；双(2-乙基己基)丁二酸酯磺酸钠盐；双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠英文别名：Dioctyl sulfosuccinate sodium salt;Manoxol OT;Docusate sodium;Bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate sodium salt;Docusate sodium salt;Sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate;Sulfobutanedioic acid bis(2-ethylhexyl ester) sodium salt;Sulfosuccinic acid bis(2-ethy主要用途：科研生产商：国药集团化学试剂有限公司 Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd地址：上海市宁波路52号邮编：200002传真：86-021-********应急电话：86-021-********电子邮件地址：qc@公司网址：技术说明书编码：SCRCCSDS 3011242. 危险性概述2.1危险性类别：无资料2.2侵入途径：经口、经皮2.3健康危害：吞咽有害。
造成皮肤刺激。
造成严重眼损伤。
2.4环境危害：对水生生物有害。
2.5燃爆危险：无资料3. 成分/组成信息组成信息：纯品主要成分 CAS RN 含量(%)气溶胶 OT 577-11-7 ——4. 急救措施4.1皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗20～30分钟。
如有不适感，就医。
4.2眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗10～15分钟。
如有不适感，就医。
4.3吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。
液溶胶 气溶胶 固溶胶
液溶胶、气溶胶和固溶胶是三种不同的分散体系，它们在化学和物理学中描述了不同的物质分散态形式。
1. 液溶胶（Liquid Aerosol）: 液溶胶是指微小液滴悬浮在气体或其他液体中形成的分散体系。
通常情况下，液体溶质被分散成微小的液滴，悬浮在空气中或者其他液体中。
2. 气溶胶（Gas Aerosol）: 气溶胶是指微小的固体或液体颗粒悬浮在气体中形成的分散体系。
这些颗粒可以是固体物质，也可以是液滴。
例如，空气中的灰尘、烟雾颗粒以及空气中的水蒸气都属于气溶胶。
3. 固溶胶（Solid Aerosol）: 固溶胶是指微小固体颗粒悬浮在液体中形成的分散体系。
固溶胶中的固体颗粒尺寸通常很小，分散在液体中并保持悬浮状态。
这种分散体系可通过加热或其他方式将固体颗粒沉淀下来。
气溶胶的关键物理化学特性探究
气溶胶的关键物理化学特性探究气溶胶是指大气中悬浮的微粒状物质，其颗粒直径通常小于10微米。
气溶胶对全球气候变化、大气污染和健康状况等方面都会产生深远的影响，因此对气溶胶的特性进行探究具有重要意义。
气溶胶的成因气溶胶的成因极为复杂，包括自然因素和人为因素两部分。
自然因素主要涉及火山喷发、沙尘暴、森林火灾等，而人为因素则包括工业排放、机动车尾气、农业活动等。
气溶胶由于来源的多样性，在成分、形态、大小等方面也存在着很大的差异性。
气溶胶的物理特性气溶胶的物理特性表现为光学特性、机械特性、热学特性等方面。
其中光学特性是较为突出的一个特点。
气溶胶的粒径决定了其对光的散射、吸收及透过的能力，因此，气溶胶的光学性质是反映其物理特性的重要指标之一。
气溶胶的化学特性气溶胶的化学特性表现为其组成成分及含量的不同，涉及到无机物、有机物等方面。
无机物主要包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐等，而有机物则包括多环芳烃、脂肪酸、醇酸等。
气溶胶的化学成分对其环境效应有着至关重要的影响。
气溶胶的对环境的影响气溶胶对全球气候变化、大气污染、健康状况等方面产生着重要的影响。
气溶胶通过反射、吸收、散射、辐射等方式影响着大气中的辐射平衡，从而影响全球气候的变化。
例如，黑碳是气溶胶的一种，它的存在对全球气候变暖有着重要贡献。
气溶胶对于大气污染形成、发展，起着十分重要的作用。
气溶胶可以促进二次污染的形成。
例如，氮氧化物和挥发性有机物在大气中光化反应形成气相氧化物，这些气相氧化物可以在气溶胶表面吸附和反应产生二次污染。
气溶胶对健康状况也会产生很大的影响。
气溶胶中存在的有害物质对空气质量和人体健康产生危害。
例如，PM2.5的存在不仅会影响人类的呼吸系统，还会对人类的心血管系统产生不利影响。
结语气溶胶是大气中不可缺少的一个组成部分。
对气溶胶的物理化学特性进行深入研究，对于深入了解其环境效应、制定科学合理的环保政策有着重要的意义。
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。
大气气溶胶与光化学反应的协同作用
大气气溶胶与光化学反应的协同作用大气气溶胶是指悬浮在大气中的微小颗粒物质，其主要成分包括颗粒物、硫酸盐、硝酸盐、有机碳以及海盐等。
它们具有复杂的来源和组成，并且对大气环境和人类健康产生重要影响。
而光化学反应是指在太阳光的作用下，大气中氧、氮、臭氧和污染物之间发生的一系列化学反应。
大气气溶胶与光化学反应之间存在着协同作用，相互影响和相互作用，对大气化学和环境变化起到重要作用。
首先，大气气溶胶对光化学反应的影响主要体现在其吸收和散射太阳光的能力上。
大气气溶胶中的颗粒物会吸收和散射太阳光，改变太阳辐射的传播和分布。
吸收和散射产生的光学效应使得大气中的可见光和紫外光强度减弱，一定程度上减缓了光化学反应的速率。
此外，大气气溶胶的散射作用还能导致光线的扩散和分散，使得光子与气体分子之间的相互作用增强，进而增加光化学反应的机会。
其次，大气气溶胶还能通过表面反应和协同作用影响光化学反应的速率。
大气气溶胶的表面上常常附着着大量的水分子、臭氧、二氧化氮等光化学反应的关键物质。
这些物质与大气气溶胶发生吸附、吸收等表面反应，从而改变气溶胶颗粒表面的化学性质和反应能力。
这种表面反应不仅影响大气气溶胶的光学特性，还能影响其中长寿命的臭氧等物质的生成和分解速率，从而间接地调节和影响光化学反应的速率和产物分布。
另外，大气气溶胶还能通过调节大气中的湿度和温度等因素，影响光化学反应的速率和机制。
湿度和温度是光化学反应速率的重要影响因素，而大气气溶胶的存在会改变大气中的湿度和温度分布。
大气气溶胶的吸湿特性会导致大气中的湿度增加，从而改变混合气体中水蒸气浓度和分布，进而影响光化学反应的速率和机制。
此外，大气气溶胶还能对大气的温度分布产生影响，通过调节大气垂直温度梯度等因素，改变光化学反应的活性和速率。
总的来说，大气气溶胶与光化学反应之间存在着复杂的协同作用和相互影响。
大气气溶胶通过吸收和散射太阳光、影响大气化学物质的表面反应和协同作用，以及调节大气中的湿度和温度等因素，对光化学反应的速率和产物分布起到重要作用。
气溶胶化学PPT课件
பைடு நூலகம்
• 对于表面积分布和体积分布来说， 幂函数的模式不适用。
• 在Junge的工作基础上，Whitby及其同事根据粒子的来源、化学特 征和去除过程与粒径的关系进一步确立了气溶胶的多模结构。用质 量、表面积或体积分布表示时，典型城市气溶胶的重要特征显得更 加明显。图中各曲线下的面积分别与相应的粒子数、粒子表面积和 粒子体积成正比。这种方法使气溶胶粒子的多峰形模结构特征表现 得更加明显。
• 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 30m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-
V
ln 0.02 be
• 对可见光 be = bs V=3.9/bs • 对城市大气 bsp>>bsg be = bsp • ==== V
第二章第一节气溶胶
小知识
随着粒子尺度的变化，粒子也会表现出不同 的物理特性。例如，100μm的铝粒子爆炸性很 微弱，其最低引燃能量为200mj，而10μm的铝 粒子，最低引燃能量仅为10mj，爆炸性很强 烈。这正是比如面粉加工厂等多粉尘的地方需 要特别注意的。
4、粒子浓度和粒子浓度随高度的分布
粒子浓度 是描述大气气溶胶特性的另一个 重要物理量。表示粒子浓度的方法有好几种， 如数浓度、质量浓度和化学成分质量浓度等 等。数浓度定义为单位体积空气中悬浮的粒子 的数目。气溶胶的质量浓度定义为单位体积空 气中气溶胶物质的质量。有时也用气溶胶粒子 的质量与空气的质量之比来度量气溶胶粒子的 质量浓度。
3、粒子的等效尺度和常用特征尺度
空气动力学等效直径 在气流中，如果所研 究的粒子与一个有单位密度的球形粒子的空气 动力学效应相同．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． 一切根据惯性原理设计的撞击式测量仪器所 测量的粒子直径都是空气动力学等效直径；根 据带电粒子的迁移速率与粒子尺度的关系设计 的粒子尺度测量仪器所测量的也是空气动力学 等效直径。 例1
常用的特征尺度
核模态(r<0.05μm)，积聚模态(0．05＜r ＜1．oμm＝和粗模态(r＞1.0μm)。 大气物理学(云、降水物理)中常把凝结核分 为爱根核、大核和巨核。所谓爱根核即指半径 小于0.1μm的质粒，因爱根(Aitken)最先使用 凝结核计数器对这种尺度的质粒进行测量而得 名。大核的半径范围为o.1μm~1.0μm，巨核 指半径大于l.0μm的质粒，它们在尺度范围的 区分上与三模态基本一致。
实际大气的经验描述
观测的大气气溶胶粒子数谱分布可分成三个模 态，实际上大气气溶胶还有另一种由气体转化成的更 小的粒子，一般光学仪器探测不到。这样，大气气溶 胶是由4种尺度谱分布不同的气溶胶混合面成的。4种 气溶胶体系的粒子数谱分布的峰值分别出现在半径为 0.0l~0.05μm ， 0.15 ～ 0.3μm ， 0.5 ～ lμm 和 5— 10μm范围之内。因此，要描述大气气溶胶在整个尺 度范国内的粒子数谱分布，最好用一个四项式。每一 项代表一种气溶胶。考虑到气溶胶粒子的形成过程的 随机特点，每一种气溶胶的粒子数谱分布可用一个正 态分布函数表示，即整个大气气溶胶的粒子数谱分布 函数是4个参数不同的正态分布函数组成的四项式。
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。
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。
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：
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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
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。
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目前多用空气动力学直径(Dp)来表示。 空气动力学直径(Dp)：与所研究粒子有相同降落速度的密度为1 g/cm3的球体直径。
DpDgK p/0
Dg ——几何直径， K ——形状系数，当粒子为球形时，K = 1.0.
ρp ——忽略了浮力效应的粒密度， ρ0 ——参考密度(1g/cm3) 从上式可以看出，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。
飘尘 <10 μm •降尘 用降尘罐采集到的大气颗粒物，单位面积的降尘量可作 为评价大气污染程度的指标之一
降尘 >30 μm
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第七节 气溶胶化学
• 可吸入颗粒物（IP）或 PM10
美国环保局（EPA）1978年把粒径Dp≤15μm的粒子称为可吸入粒子， 国际标准化组织（ISO）建议将IP定义为Dp≤10μm的粒子。美国环保 局于1985年在国家环境空气质量标准增加了PM10，我国也在1996年 颁布的《环境空气质量标准》中规定了PM10的标准，并统一在空气质 量日报中采用PM10指标
此外，在日常生活中或根据各种学科的需要，人们还定 义了专门的名称，如粉尘、烟、灰、雾等等。
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第七节 气溶胶化学 气溶胶粒子对人体的危害
气溶胶粒子的状态、大小、组成及运动方式等均与人们的生活、健 康密切相关，飘浮在空气中的气溶胶小粒子很容易被人吸入并沉积在支 气管和肺部。
粒径大于10μm的颗粒，大部分滞留在鼻腔或咽喉部位； 粒径为2μm的颗粒可通过鼻腔进入上呼吸道，而更小的颗 粒物则可深达肺部，并长期停留。
因此，大气气溶胶的危害和影响与其粒子的大小和化学组成密 切相关。
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第七节 气溶胶化学
二 气溶胶的粒径分布
气溶胶的粒子总数虽然也大体上能代表空气污染 的程度，但仅仅知道粒子总数是不够的，还必须 知道气溶胶粒子按粒径大小的分布情况，以反映 出气溶胶粒子的大小与其来源或形成过程之间的 关系。
粒径分布指所含颗粒物的浓度按粒子大小的分布情 况。
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第七节 气溶胶化学
（三）按气溶胶粒径大小 •总悬浮颗粒物 用标准大容量采样器（流量在1.1～1.7m3 /min）在滤 膜上所收集到的颗粒物总质量，是分散在大气中的各种 粒子的总称，也是大气质量评价中一个通用的重要污染 指标。
TSP <100μm •飘尘 可在大气中长期飘浮的悬浮物，是最受人们关注的研究 对象之一。
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第七节 气溶胶化学
形貌
形状 球状 不规则形状 立方体 板状 羽毛状 紧绒团状
大气中微粒的形状
例 烟、花粉、飞灰 矿物 煤渣 矿物 植物纤维 碳粒、烟、雾
形状 松绒团状 片状 短圆柱状 针状 链条状
例 氧化镁 云母 石棉 滑石 碳黑、烟
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第七节 气溶胶化学
粒径
大气气溶胶颗粒物的大小（又称粒径）是颗粒物最重要的性质之一。它反映了颗粒物 的来源，影响光的散射性质和气候效应，大气颗粒物许多重要的性质（如体积、质量 和沉降速率等）都与粒子大小有关。粒径通常指颗粒物的直径，用Dp，d或dp表示， 单位为μm或nm。
PM10是指粒径Dp≤10 μm颗粒物的质量浓度
• 粗粒子 2.5μm<Dp≤10 μm
• 细粒子或PM2.5 Dp ≤ 2.5μm • PM2.5是指粒径Dp≤2.5 μm颗粒物的质量浓度
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第七节 气溶胶化学
(四）按形成机制
一次颗粒物：直接由污染源排放出的颗粒物 二次颗粒物：在大气中发生反应而产生的颗粒物
颗粒物的浓度: 数浓度N、表面积浓度S、粒 子的总 体积浓度V 、总质量浓度M
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第七节 气溶胶化学
人们重点关心和研究的是大气气溶胶体系中 各种粒子的来源、组成、迁移变化规律以 及其最后的归宿与对生物的影响和危害。aBiblioteka 2第七节 气溶胶化学
• 气溶胶直接参与大气中云的形成和湿沉降（雨、雪、冰和 雾等）过程；
• 能够散射或吸收太阳光，降低大气能见度，削弱太阳辐射， 进而改变环境温度和植物的生长速率；
• 为大气中的化学反应提供良好的反应床，甚至气溶胶中的 某些化学成分（如微量金属）还能对化学反应起到催化作 用；
• 此外，大气中许多气态污染物的最终归宿是形成气溶胶粒 子，危害人体健康
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第七节 气溶胶化学
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
气溶胶粒子进入人体后在沉积的部位上对组织发生作用或影响是根据其
化学组成或其所携带吸附的有毒物质所决定的，如石棉、氧化铍微粒、
硫酸雾滴以及颗粒表面吸附的BaP及其它多环芳烃、SO2等均可因其毒
性而引起人体健康的损害，甚至造成a组织癌变。
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第七节 气溶胶化学
大气中常见的H2SO4雾滴进入人体后，能附着在肺泡上刺激肺 泡，增加气流阻力使呼吸困难，引起肺水肿和肺硬化，严重的 将导致死亡，故硫酸雾的毒性要比气体SO2毒性高10倍以上。 此外，细粒子危害较大不仅表现在可吸入性上，还在于其有毒 污染物在细粒子中的含量大大高于粗粒子。北京市大气颗粒物 成分监测分析结果表明，多环芳烃的90%集中在3μm以下的颗 粒物中。
第七节 气溶胶化学
一、气溶胶概述
大气污染物按物理状态可分为气态和气溶胶(aerosol)颗 粒态两种形式 气溶胶：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。
通常将液体或固体微粒称为颗粒物或粒子，是指空气动力 学直径为0.003～100μm的液滴或固态粒子，其中粒径范 围的下限来自目前能测出的最小尺度，上限则相应于在空 气中不能长时间悬浮而较快降落的尺度。
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第七节
分类
气溶胶化学
（一）按颗粒物成因
• 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。
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第七节 气溶胶化学
（二）按颗粒物的物理状态 • 固态气溶胶 -- --烟 和尘； • 液态气溶胶 -- -- 雾； • 固液混合态气溶 -- --烟雾 (smog)