气溶胶力学第6章PPT课件
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气溶胶吸入疗法PPT课件
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18
PARI NOZZLE
Entrained Air
Compressed Air
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19
压缩空气雾化器
雾化容积小（8ml），用药量少，浓度高； 颗粒大小选择性强； 可同时雾化几种药物； 病人耐受性好； 可以彻底洗涤和消毒。
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20
3、高流量药氧雾化吸入器
用药量少； 雾化后分子较小，有氧气做动力，可使雾化
肺活量程度） 吸气时指压喷药，吸气末屏气（约10 s） 缓慢呼气，休息1~3分钟后再重复作 临时应急使用或长期规则使用
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28
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29
定量吸入器
注意事项：
1.吸气过快可增加气溶胶在上气道的惯性 冲撞沉降。
2.屏气不足或没有屏气会减少气溶胶在肺 内的沉降。
3.婴幼儿和年老体弱患者，配合延伸器的 使用可较好解决这类问题。
的，再用扩张小气道的，最后用激素和祛痰药。
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22
雾化吸入治疗的并发症
诱发支气管痉挛； 长时间雾化可使干涸的分泌物吸湿后膨
胀，导致气道堵塞； 继发感染，主要是交叉感染。
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雾化吸入的护理
讲解目的和配合要领，保证使用的有效 性
药液4-6ml为宜，吸入时间为5-15分钟 观察药物不良反应
吸入法 低 快
5~6小时 直接 少 需要指导
口服法 高 慢
5~6小时 间接 多 容易
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10
四、影响疗效的因素
物理因素 呼吸因素 解剖因素
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11
1、物理因素
在众多物理因素中，以气溶胶微粒的大小最为重要
直径1~5μm的微粒在下气道和肺内沉降；
直径1~3μm微粒在细支气管和肺泡内沉降；
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)
气溶胶的基本特征课件
THANKS
感谢观看
改变云的形成和降水过程
01
影响地面对太阳辐射的吸收和反射
02
增加温室效应
03
对空气质量的影响
降低能见度
增加大气污染
形成光化学烟雾
对人类健康的影响
呼吸系统疾病 心血管系统疾病 增加死亡率
05
气溶胶的监测与测量方法
监测站点布局与采样方法
监测站点布局
采样方法
气溶胶测量仪器与技术
仪器
气溶胶测量仪器包括颗粒物计数器、粒子质量浓度测量仪、气溶胶质谱仪等。这 些仪器可以测量不同物理和化学性质的气溶胶，如颗粒物大小、成分和数量浓度 等。
06
气溶胶的控制与减排策略
减少排放源的措施
工业生产
控制工业生产过程中的废弃物排放，推广清洁生产技术，降低气 溶胶颗粒物产生。
能源利用
优化能源结构，减少燃煤和燃油使用，发展清洁能源，降低硫氧 化物、氮氧化物等气溶胶前体物的排放。
农业活动
推广有机肥和低毒农药使用，减少土壤和农作物中气溶胶颗粒物 的产生和排放。
控制大气中已有的气溶胶的措施
颗粒物排放控制
大气中已有气溶胶的去除
发展新型的气溶胶控制技术
新材料应用
研发新型材料，降低气溶胶颗粒物的产 生和排放，如低散发材料、水性涂料等。
VS
技术创新
推动清洁能源技术创新，提高能源利用效 率，减少气溶胶颗粒物的排放。如发展高 效、低成本的清洁能源转换技术、废弃物 资源化利用技术等。
气溶胶的性 质
物理性质
化学性质 环境影响
02
气溶胶的物理特性
粒子尺寸分布
气溶胶粒子大小通常在0.1-100 微米之间，其中大部分粒子在1-
气溶胶力学第6章
a y = ( D − 2 y3 ) t 2
由于该加速度，作用于粒子上的力为 由于该加速度，
F = ma y =
π
6
d p ρ pay
3
假设粒子的侧向运动是层流， 假设粒子的侧向运动是层流，则最终速度
ρ pd p 2ayC FC vt = = 3πµd p 18µ
其中C为肯宁汉修正系数。 其中C为肯宁汉修正系数。
（6-12）
1 − a 2 (8 − 12 y 2
a 2 D)
2 5 ρ p d p v0 C 令 β= 72 µD
那么式（ 12） 那么式（6-12）可以写为
2 1
y2 β (8 − 12 y 2 a D) 3 (1 − 2a) − = 2 D 2 D 1 − a 2 (8 − 12 y 2 a 2 D) 3 1 dp
v0 ψ= - 8
2 3 2 8 y2 1 2 y2 4 y2 2 3 ( D + 4 Dy 2 + 4 y 2 ) − D ( − 2 + 3 − 4 + ⋅ ⋅ ⋅) D D D D
如果y D/2小很多 该方程可以近似为： 小很多， 如果y2比D/2小很多，该方程可以近似为：
2.90 δ= sin 2 θ
1 vD θ 7 ( ∫ sin θdθ ) 2 v0 0
图6-2 α与β之关系 与 之关系
vD （6-18） θ=π/2时 当θ=π/2时 δ 2 = 1.958 v0
图 6-3
y 2 与β之间的关系 之间的关系
边界层中的速度剖面图可近似的以下式表达： 边界层中的速度剖面图可近似的以下式表达：
dp
（6-7）
距离y3可以表示为： 距离y3可以表示为： y3可以表示为 则从图6 则从图6-1知 sin θ 3 =
大气气溶胶PPT课件
4
气溶胶分类（大气科学按粒径）
5
气溶胶的源和汇
6
气溶胶粒子对人体的危害
7
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
8
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。
9
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
10
浓度分布函数
11
12
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。
42
气溶胶粒子的成核作用
43
气溶胶粒子的均相成核
44
45
46
47
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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谢谢！
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气溶胶分类（大气科学按粒径）
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气溶胶的源和汇
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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
43
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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第06讲 温室气体-臭氧层-气溶胶
对沿海地区的影响
海平面的上升还会造成大片海滩的损失，沿海低地有 被淹没的危险。
对生物物种的影响 对农业生产的影响
25
十、臭氧层的形成与耗损
臭氧层存在于距地面10-50km的平流层中 (占整个大气90%以上) 臭氧层能够吸收99％以上的紫外辐射， 从而保护了地球上的生物不受其伤害。 超音速飞机向平流层排放H2O和NOx，致冷 剂、喷雾剂等惰性物质的广泛应用，起到 破坏臭氧层的作用。
温室气体浓度的增长
人类对能源的过度使用和自然资源的过度开发，造成 大气中的温室气体浓度以极快的速度增长，使得温室 效应不断强化，引起全球气候的改变 。
8
9
10
(1) 二氧化碳
CO2浓度上升的原因 排放量增加：
人类生产和生活过程中矿石燃料的大量使用。
吸收量减少：
人类对森林树木无节制的滥砍滥伐，导致全球 森林覆盖率的下降，植被的减少，尤其是热带 雨林的衰退，全球总的光合作用的减小。
37
3. 臭氧层破坏的原因
人类活动使平流层中O3分解的催化剂--NOx， HOx和ClOx的浓度增加，加速了臭氧的催化 分解
1974年，Molina和Rowland提出，人工合成的一 些含氯和含溴的物质（氟里昂和哈龙）在平流 层中释放出Cl, Br原子，是造成南极臭氧洞的元 凶;
氮肥使用（通过反硝化作用）每年向大气中排 放近1500万吨N2O。 超音速飞机向平流层排放大量水蒸气和N2O。
13
(2) 甲烷(CH4)
CH4是大气中浓度最高的有机化合物。 CH4对红外辐射的吸收带不在CO2和H2O的吸 收范围之内，在大气中浓度增长的速度比 CO2快，红外辐射吸收能力是CO2的20倍。
14
15
气溶胶吸入的临床应用 ppt课件
5
气溶胶吸入的优点
直接到达靶器官 药物吸收速度快，起效迅速 体内吸收少，全身副作用小 给药剂量低
ppt课件
6
气溶胶的气体动力学特性
气溶胶的气体动力学直径
微粒的大小、形态不规则
气溶胶的直径直接影响气溶胶 进入肺内及在肺内沉积分布的 主要因素
ppt课件
7
气溶胶在气道内沉降的影响因素
❖ 惯性冲撞沉降 ❖ 重力沉积 ❖ 弥散 ❖ 阻截 ❖ 静电凝集
物理因素
气溶胶的直径是影响气溶胶沉积分布的主要因素 >10µm……………………..口咽部 5—10µm…………………..上气道 1—5µm……………………下气道及肺 0.5—1µm………………….肺内，但易于被呼出 1—3µm最好，多沉降在细支气管和肺泡壁
呼吸因素：
浅慢呼吸及吸入后屏气有助于气溶胶沉降
缺点
价格高、不方便—需压缩气源 费时、有污染可能 治疗前需准备设备 不是每种药物均可使用
价格高 有污染可能 功能不稳定 治疗前需准备设备 不是每种药物均可使用
病人易于配合、需要病人激发 咽喉沉积多、难以大剂量释放 有滥用可能 不是每种药物均可使用 多用氟里昂
对一些病人来讲更复杂 比单纯MDI价格贵 不易携带
7.两喷之间应间隔至少15秒；
8.观察病人的反应；注意有无“治疗矛盾现象”
9.重新连接人工鼻；
10.观察并记录临床反应 ppt课件
24
病人监测
每次治疗均观察病人对治疗的反应
➢ 患者病情观察： 一般情况、震颤； 辅助呼吸肌运动及人—机不同步；
➢ 叩诊及听诊，包括哮鸣音； ➢ 患者的症状及生命体征； ➢ 呼吸困难改善； ➢ SaO2或SpO2的变化；
每24小时更换雾化器；
气溶胶的装置及应用技术PPT幻灯片
• 雾粒大小与超声频率成反比，即震动频率越高，雾粒越小。 • 超声波震动的强度决定了产生雾粒的数量，震动越强产生的
雾粒越多。总的说来，超声雾化器产生的气雾量比喷射雾化 器要大，消耗药液一般1~2ml/min。 • 气雾微粒较大，微粒直径一般在3.7~10.5μm.
31
应用MDI和雾化器的药物分布比较
11
气溶胶微粒大小、直径和形态对沉降的影响
• 直径大于10~15μm的微粒几乎都沉降于口咽部。 • 微粒形态越不规则越利于沉降。 • 微粒密度越大越利于沉降。
12
呼吸方式
• 深而慢的呼吸有助于沉降。 • 缓慢的呼吸流速有助于沉降。 • 吸气后屏气有利于沉降。
13
解剖因素
• 气道越窄、气道转折越多、转折角度越大越利于 惯性冲撞的发生。
19
干粉吸入器
• 干粉吸入器有单剂量干粉吸入器和多计量干粉吸 入器两种。
• 药粉微粒较小（＜5μm）但添加剂的微粒较大 （30~60μm）故肺内沉降效果偏弱。
20
21
22
干粉吸入器相关问题
• 一些干粉吸入器需要较高的吸气流速。 • 高湿度时干粉的吸湿性可使粉剂结块。 • 药囊刺破后未能及时吸入容易外溢。 • 6岁以下儿童不适用，人工气道患者不适用。 • 危及生命的气道阻塞不适用。 • 药物的配方制作技术要求较高。 • 需要反复吸入。
23
雾化器
• 雾化器是医院内最常用的气溶胶吸入手段，目前 为止主要有以下三种：小容量雾化器、大容量雾 化器和超声雾化器。
24
小容量雾化器
25
小容量雾化器
• 小容量雾化器也常被称作小容量喷射雾化器。 • 它的驱动力是压缩空气或氧气气流，高速气流通过细孔喷
嘴时，根据文丘氏效应在其周围产生负压携带贮罐内液体， 撞击细孔上方挡板使液体粉碎成大小不等的微粒。 • 较大微粒经挡板拦截后落回贮罐继续雾化。 • 有一定的液体不能被雾化即“死腔容量”
雾粒越多。总的说来，超声雾化器产生的气雾量比喷射雾化 器要大，消耗药液一般1~2ml/min。 • 气雾微粒较大，微粒直径一般在3.7~10.5μm.
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应用MDI和雾化器的药物分布比较
11
气溶胶微粒大小、直径和形态对沉降的影响
• 直径大于10~15μm的微粒几乎都沉降于口咽部。 • 微粒形态越不规则越利于沉降。 • 微粒密度越大越利于沉降。
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呼吸方式
• 深而慢的呼吸有助于沉降。 • 缓慢的呼吸流速有助于沉降。 • 吸气后屏气有利于沉降。
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解剖因素
• 气道越窄、气道转折越多、转折角度越大越利于 惯性冲撞的发生。
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干粉吸入器
• 干粉吸入器有单剂量干粉吸入器和多计量干粉吸 入器两种。
• 药粉微粒较小（＜5μm）但添加剂的微粒较大 （30~60μm）故肺内沉降效果偏弱。
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干粉吸入器相关问题
• 一些干粉吸入器需要较高的吸气流速。 • 高湿度时干粉的吸湿性可使粉剂结块。 • 药囊刺破后未能及时吸入容易外溢。 • 6岁以下儿童不适用，人工气道患者不适用。 • 危及生命的气道阻塞不适用。 • 药物的配方制作技术要求较高。 • 需要反复吸入。
23
雾化器
• 雾化器是医院内最常用的气溶胶吸入手段，目前 为止主要有以下三种：小容量雾化器、大容量雾 化器和超声雾化器。
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小容量雾化器
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小容量雾化器
• 小容量雾化器也常被称作小容量喷射雾化器。 • 它的驱动力是压缩空气或氧气气流，高速气流通过细孔喷
嘴时，根据文丘氏效应在其周围产生负压携带贮罐内液体， 撞击细孔上方挡板使液体粉碎成大小不等的微粒。 • 较大微粒经挡板拦截后落回贮罐继续雾化。 • 有一定的液体不能被雾化即“死腔容量”
大气气溶胶PPT课件
比较数据看出： 一方面，天然来源的气溶胶粒子是大气气溶胶的主要
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。
16
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。
11
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；
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；
气溶胶性质 PPT
由于其化学性质稳定，常被作为海洋源的参比元素。
（一）离子成分
（4）其他的水溶性离子
c. K+：大气颗粒物中K+主要以细粒子模态存在，主要 为生物质燃烧产生；
d. Ca2+：来自于土壤，是土壤扬尘的标识元素，存在 于粗模态中。另外，道路扬尘和建筑尘也含 有较多的Ca2+；
e. Mg2+：既有海洋源，又有土壤源的贡献，主要分 布于粗模态中。
定的悬浮体系。
液体或固体微粒（即颗粒物或粒子）是指空气动 力学直径为0.002~100μm的液滴或固态粒子。
形状：很复杂
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。
气溶胶图例
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
按颗粒物成因分: 分散性气溶胶：指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，如海浪分溅、 农药喷洒等。
凝聚性气溶胶：由气体或蒸汽遇冷凝聚成液态或固态 微粒而形成的气溶胶。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
气溶胶分类：
按颗粒物的物理(凝聚)状态分: 固态：烟、尘 液态：雾 固液混合：霾、烟雾
矿物颗粒石英
硫酸盐
气溶胶分类：
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。
②飘尘： Dp ＜10m能在大气中长期飘浮的悬浮物质，如煤烟、烟气、 雾等。
气溶胶性质大气气溶胶的定义基本特征大气气溶胶的化学组成来源与去除大气气溶胶的危害主要内容大气气溶胶的定义基本特征液体或固体微粒均匀地分散在气体中形成相对稳定的悬浮体系
（一）离子成分
（4）其他的水溶性离子
c. K+：大气颗粒物中K+主要以细粒子模态存在，主要 为生物质燃烧产生；
d. Ca2+：来自于土壤，是土壤扬尘的标识元素，存在 于粗模态中。另外，道路扬尘和建筑尘也含 有较多的Ca2+；
e. Mg2+：既有海洋源，又有土壤源的贡献，主要分 布于粗模态中。
定的悬浮体系。
液体或固体微粒（即颗粒物或粒子）是指空气动 力学直径为0.002~100μm的液滴或固态粒子。
形状：很复杂
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。
气溶胶图例
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
按颗粒物成因分: 分散性气溶胶：指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，如海浪分溅、 农药喷洒等。
凝聚性气溶胶：由气体或蒸汽遇冷凝聚成液态或固态 微粒而形成的气溶胶。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
气溶胶分类：
按颗粒物的物理(凝聚)状态分: 固态：烟、尘 液态：雾 固液混合：霾、烟雾
矿物颗粒石英
硫酸盐
气溶胶分类：
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。
②飘尘： Dp ＜10m能在大气中长期飘浮的悬浮物质，如煤烟、烟气、 雾等。
气溶胶性质大气气溶胶的定义基本特征大气气溶胶的化学组成来源与去除大气气溶胶的危害主要内容大气气溶胶的定义基本特征液体或固体微粒均匀地分散在气体中形成相对稳定的悬浮体系
气溶胶性质 PPT
⑤细粒子：其粒径小于2.5 μm，记为：PM2.5
气溶胶分类：
按颗粒物成因分: 分散性气溶胶：指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，如海浪分溅、 农药喷洒等。
凝聚性气溶胶：由气体或蒸汽遇冷凝聚成液态或固态 微粒而形成的气溶胶。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
气溶胶的去除
大气气溶胶主要是通过干、湿沉降的方式去除。
（1）干沉降：重力作用或与地面其他物体碰撞后 沉降。 （2）湿沉降：
① 雨除 ：气溶胶的颗粒物作为凝结核，成为云滴中心， 通过凝结和碰并，云滴增长为雨滴（若T<0 ℃）即雪，形 成降雨/雪。 ② 冲刷：在降雨/雪过程中，雨滴将大气中的微粒挟带或 冲刷下来。
•数浓度：个/cm3 •表面积浓度：μm2. cm-3 •体积浓度： μm3. cm-3 •质量浓度： mg. m-3; μg. m-3
气溶胶的来源
大气气溶胶的来源复杂，按照产生的过程分为 自然源和人为源。
自然源主要来自于洋面气泡的破裂、土壤的风 蚀、生物的孢子花粉以及火山爆发、森林火灾 等。
人为源主要来自化石燃料燃烧、工农业生产活 动等；人为排放气态污染物在一定条件下的气 －粒转化过程也是大气气溶胶的一个重要来源。
气溶胶化学组成
1
离子成分:
SO42- ；NH4+ ；NO3Mg2+；Ca2+；Na+；Cl-
2
有机物含量:
多环芳烃（PAHs） 有机碳（OC）和 无机碳（EC）
3
元素组成：
地壳元素如Si, Fe, Al, Na, Mg, Ca和Ti等；
污染元素如Zn, K, Cd, Ni, Cu和Pb等。
气溶胶分类：
按颗粒物成因分: 分散性气溶胶：指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，如海浪分溅、 农药喷洒等。
凝聚性气溶胶：由气体或蒸汽遇冷凝聚成液态或固态 微粒而形成的气溶胶。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
气溶胶的去除
大气气溶胶主要是通过干、湿沉降的方式去除。
（1）干沉降：重力作用或与地面其他物体碰撞后 沉降。 （2）湿沉降：
① 雨除 ：气溶胶的颗粒物作为凝结核，成为云滴中心， 通过凝结和碰并，云滴增长为雨滴（若T<0 ℃）即雪，形 成降雨/雪。 ② 冲刷：在降雨/雪过程中，雨滴将大气中的微粒挟带或 冲刷下来。
•数浓度：个/cm3 •表面积浓度：μm2. cm-3 •体积浓度： μm3. cm-3 •质量浓度： mg. m-3; μg. m-3
气溶胶的来源
大气气溶胶的来源复杂，按照产生的过程分为 自然源和人为源。
自然源主要来自于洋面气泡的破裂、土壤的风 蚀、生物的孢子花粉以及火山爆发、森林火灾 等。
人为源主要来自化石燃料燃烧、工农业生产活 动等；人为排放气态污染物在一定条件下的气 －粒转化过程也是大气气溶胶的一个重要来源。
气溶胶化学组成
1
离子成分:
SO42- ；NH4+ ；NO3Mg2+；Ca2+；Na+；Cl-
2
有机物含量:
多环芳烃（PAHs） 有机碳（OC）和 无机碳（EC）
3
元素组成：
地壳元素如Si, Fe, Al, Na, Mg, Ca和Ti等；
污染元素如Zn, K, Cd, Ni, Cu和Pb等。
气溶胶力学
课程名称：气溶胶力学一、绪论研究气溶胶粒子的形成、运动、沉降和凝并的科学成为气溶胶力学。
其研究内容对人类的生产和生活有着重大的影响。
自然界中云的形成对气候的影响；水蒸发凝结而降雨；风所造成的固体颗粒的迁移与沉积；风对植物花粉的传播以及空气中微生物的散布等都是气溶胶力学的研究内容。
气溶胶的形成对人们的生产和生活有着有害和有利的双面，如一些尘粒会造成呼吸性疾病，生产过程中尘粒的发散会对产品的质量造成影响；但是，液体燃料在燃烧前喷成雾状以及固体燃料在燃烧前磨成粉末可以提高燃烧效率。
目前，研究气溶胶粒子的沉降过程比研究粒子的形成更有意义。
控制粉尘污染的方法和手段是多样的，一般有重力式、惯性式、离心式、纤维过滤式、织物过滤式、静电式以及各种湿式除尘设备。
而气溶胶力学所研究的内容是他们手机气溶胶粒子的机理以及在收集过程中气流的流场和能量损失。
气溶胶力学的研究内容是气象、环境保护、劳动保护等科学的理论基础。
为除尘净化的目的，从气溶胶粒子的物理性质及其运动；气溶胶粒子的空气动力捕获、扩散运动与沉降；气溶胶粒子的凝并、经典沉降以及气溶胶粒子的其他沉降机理讲解。
二、当前气溶胶科学发展动向在应用方面,气溶胶工程技术发展很快。
首先,微电子这一尖端高技术的发展,要求超纯净的工作环境,例如,在大规模和超大规模集成电路超纯净工作室,要求空气中所含气溶胶粒子浓度低于每立方英尺个粒子。
因此,气溶胶粒子的过滤与分离的间题,以及超微量粒子浓度的测量问题,就成为当代气溶胶研究中的重大课题。
另外一个气溶胶工程技术的新发展,是利用气溶胶技术制备新材料。
这是一个引人注目的气溶胶科学与材料科学交叉的新发展。
按照人们预先规定好的力学性质、光学性质和电学性质来制备新材料,本来是材料科学的一个中心课题现在气溶胶科学深入到这一领域,与材料科学相互交叉、相互合作,就出现了一些技术上最激动人心、科学上最富挑战性的新的人工合成物。
例如氧化物与非氧化物,以及金属粉末等,被烧结成不同形状,不同大小的新的固休材料。
气溶胶化学PPT课件
• 从粒径大小来看，0.1~10m大小之间的粒子危害最大。10m以上的粒子 由于惯性作用，被鼻与呼吸道黏液排除；小于0.1m的颗粒由于扩散作用 和布朗运动被黏附在呼吸道表面，随痰而排出；0.1~10m之间的粒子可 以直接到达肺细胞而沉积、积累，并能进入血液循环。
3.3.2 气溶胶的来源 3.3.2.1 天然源
二次气溶胶
3.3.2.2 人为源
一次气溶胶 燃料机械粉碎，Dp> 2m 加热蒸发，Dp< 2m 燃料不完全燃烧黑烟，烟炱，含小碳粒、复杂有机物， Dp< 2m b. 工业排放 0.1~100m，石灰、水泥、肥渣、颜料 一次污染物经化学转化为 H2SO4、SO42-、NO3-、POM，<2m a. 燃烧源
• 总悬浮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 的物质，如：风扬起的灰尘、燃烧和工业烟尘。 – 二次颗粒物是通过某些大气化学过程所产生的微粒，如：二氧化硫转 化生成硫酸盐。
• 总悬浮颗粒物可按粒径大小和化学成分分类。
– 颗粒物沉积在呼吸道中的位置，取决于粒径大小； – 在沉积位置上对组织的影响，取决于粒子的化学成分。
• 飘尘（suspended particulate matters，SPM）：可在大气中长期漂浮 的悬浮物称为飘尘，又称为悬浮颗粒物。其粒径主要是小于 10m 的微粒。由于飘尘粒径小，能被人直接吸入呼吸道造成危害，同时 可以在大气中长期漂浮，易被污染物带到很远的地方，使污染范围 扩大，还可以为化学反应提供反应床。因此，飘尘是最引人注目的 研究对象之一。
3.3 气溶胶化学 3.3.1 定义与含义 • 总悬浮颗粒物（total suspended particulates，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，是分散在大气中的各种粒子的总称。
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3
一 球体对气溶胶粒子的截留作用及气溶胶粒 子
在球体上的惯性沉降
• 在洗涤器中水形成水滴，在水 滴穿过含尘空气的过程中，有些 粒子与水滴表面接触并附着其上。 已给定直径和密度的粒子，
图 6-1 球体的绕流
如果它最初是位于液滴运动轴的一定距离y1内，粒子将撞 击到水滴，如图6-1所示。如果粒子离运动轴的距离比 y1 远，它将穿过水滴而不被收集。
第六章
气溶胶粒子的空气动力捕获—— 水滴捕尘理论
1
本章内容是湿式除尘的理论基础。所谓湿式除尘是由洗涤 介质形成的粒子或液滴（通常为水滴，其直径往往比被清除的 粒子大很多）穿过需净化的空气而清除固体粒子的过程。
湿式除尘的大多数情况，洗涤介质是水，偶尔使用其它物质。 不同的洗涤类型形成水滴的方法也不同。并以不同的方式来保 证水滴与被净化过程气体间有一相对速度。对所有的洗涤器， 其净化过程包括粒子与水滴接触；收集捕获粉尘后的水滴；排 走并清除水中的污泥。
流函数为： ψ= -
1 2
v0sin2θ((r62--2)
D 8
3
r
)
7
那么速度分量为：
ur
1
r2 sin
v0 c（o6s-(13）8Dr33)
v
1
rsin
r
1 2v0
sin(28Dr33
)
在球表面： ur=0 , uθ=
3v0 sin
2
由式（6-2），穿过点2的流线为：
ψ=-
v80[(D2y2)2
把有关方程代入上式得到
y2d2p752 rp3 dcp2vo0C 3s(D2y3)
（6-7）
距离y3可以表示为： y3 aD
（6-8）
则从图6-1知
sin3
y3 r3
aD r3
(6-9)
,由式（6-6），对穿过点3的流线
sin23(r32
D3 3 8r3)2Dy2
(6-10)
12
sin3
a(812y2
粒子可能反跳回气流中，而这些粒子又可能被其它水滴所捕获，
这一复杂过程不论在理论上还是在实践上都研究的不够，因而
我们在式（6-1）中用系数σ来考虑这种影响。
以ψ表示粒子最初遵循的流线，在点3处粒子的路径开始从气
体流线中分离，并在液滴上部表面的dp/2处横穿y轴，而气体流
线在点2处穿过y轴，与液滴上部表面的距离为y2。对粘性流，
2
洗涤器的类型包括：喷雾室（或喷雾塔）；旋风（或离心 式）洗涤器；引射喷雾洗涤器；充填层洗涤器；雾化洗涤器和 文丘里洗涤器等。
在进行理论分析时，认为水滴是坚硬的球体，所以解决水滴 捕尘的关键问题是绕球体速度场的计算，然后即可求出单一球 体对粉尘粒子的收集效率。水滴捕尘的机理也可为截留作用、 惯性沉降、扩散沉降、重力沉降及静电沉降等。二者只在流动 状况上有所差别。
5
不必把两种机理分开来研究。我们在这一讨论中把它们作为单 一捕获机理来处理。此时，水滴捕获粉尘粒子截留和惯性综合 效率ERI可用半径y1的圆面积和水滴的投影面积之比来规定。即：
ERI=y1Βιβλιοθήκη (46y-112)1 D 2
D2
4
其中D是水滴的直径。
6
撞击到水滴上的所有粒子，不可能全部被水滴所捕集，有些
由于该加速度，作用于粒子上的力为
Fmya6dp3pay
假设粒子的侧向运动是层流，则最终速度
vt
FC
3dp
pdp2ayC 18
其中C为肯宁汉修正系数。
11
那么vtt表示流线和粒子路径间在t时刻的垂直距离，从图6-1知，在粒子处于
点4位置时这个距离应该等于
y2
dp 2
，所以
y2 d2p vtt1 2dppd1p28aytC
4
对于沿直线运动而直径为dp的粒子，由于气体流线在水滴附 近弯曲，又由于粒子具有惯性而不适应气体流线，它将沿另一 曲线路径运动，在这种情况下，处于离轴线较近位置的粒子将 在水滴的前方与其相撞，这一捕集作用称为惯性作用。然而设 想一具有一定体积的但质量为零的粒子，如果其最初位置十分 靠近轴线，这一粒子将附着于水滴的上下两侧，粒子在此意义 上被捕获成为截流作用。这是一种极端的情况。实际上这两种 捕获机理是很难分开的，由惯性作用捕获的粒子所处流线的极 限位置比由截留作用捕获的粒子所处流线的极限位置距离轴线 更远，因而在研究惯性捕获作用时，已经包括进了截留捕集作 用。
D3 ]（6-4） D2y2
8
为了简化，我们把式（6-4）中最后一项的分母展开为级 数，则得：
ψ= - v 8 0 (D 2 4 D 2 4 y y 22 ) D 3 (D 1 2 D y 2 2 4 D y 2 3 2 8 D y 2 4 3 )
如果y2比D/2小很多，该方程可以近似为：
1
)3
a2D
把（6-8），（6-9）带入（5-98）并解出r3 ： r3 (812y2Da2D)13
则由式（6-9）得： sin3a(812ay22D)13 , 因而
co 3 s1 s2 i3 n 1 a 2 (8 1y 2 2a 2 D )2 3 (6-11)
所以式（6-7）可以化为：
y2 1dp D 2D
5 pdp2v0C (812y2 a2D)13
(12a)
72 D 1a2(812y2 a2D)23
令 5 pdp 2v0C 那么式（6-12）可以写为
72 D
y21dp (812 y2 a2D)13(12a)
D 2D 1a2(812 y2 a2D)23
（6-12）
（6-14）
13
式（6-14）中的a值在0与1/2之间选择。我们选择使 y有2 最大值时的a， 为此我们把式（6-14）近似写为：
ψ= -
3 4 Dy（2 v60-5）
联合式（6-2）及（6-5）得：
Sin2θ( r2 -
D(63 -)6=)
8r
3 2 Dy 2
9
式（6-6）是经过点1，3的流线的方程，从点3开始，由于作用于粒子上的 惯性力的影响，粒子的路径与流线发生偏离，精确地确定粒子的运动需要解微 分方程组，这在数学上是比较困难的，为此，我们对这一加速运动作近似处理。
粒子的速度假定与气体速度是相同的，气体在点3处的速度是v0，在点2处 的速度小于1.5 v0。取其平均速度1.25 v0，即
ux 5v0 4
则粒子从点3运动到点4所需之时间近似为：
t= r3con3 4r3con3
ux
5 v0
10
若粒子的加速度 a为y 常数，则
Ddp 22
y3
12ayt2
忽略其中的dp/2,则 ay (D2y3) t2
一 球体对气溶胶粒子的截留作用及气溶胶粒 子
在球体上的惯性沉降
• 在洗涤器中水形成水滴，在水 滴穿过含尘空气的过程中，有些 粒子与水滴表面接触并附着其上。 已给定直径和密度的粒子，
图 6-1 球体的绕流
如果它最初是位于液滴运动轴的一定距离y1内，粒子将撞 击到水滴，如图6-1所示。如果粒子离运动轴的距离比 y1 远，它将穿过水滴而不被收集。
第六章
气溶胶粒子的空气动力捕获—— 水滴捕尘理论
1
本章内容是湿式除尘的理论基础。所谓湿式除尘是由洗涤 介质形成的粒子或液滴（通常为水滴，其直径往往比被清除的 粒子大很多）穿过需净化的空气而清除固体粒子的过程。
湿式除尘的大多数情况，洗涤介质是水，偶尔使用其它物质。 不同的洗涤类型形成水滴的方法也不同。并以不同的方式来保 证水滴与被净化过程气体间有一相对速度。对所有的洗涤器， 其净化过程包括粒子与水滴接触；收集捕获粉尘后的水滴；排 走并清除水中的污泥。
流函数为： ψ= -
1 2
v0sin2θ((r62--2)
D 8
3
r
)
7
那么速度分量为：
ur
1
r2 sin
v0 c（o6s-(13）8Dr33)
v
1
rsin
r
1 2v0
sin(28Dr33
)
在球表面： ur=0 , uθ=
3v0 sin
2
由式（6-2），穿过点2的流线为：
ψ=-
v80[(D2y2)2
把有关方程代入上式得到
y2d2p752 rp3 dcp2vo0C 3s(D2y3)
（6-7）
距离y3可以表示为： y3 aD
（6-8）
则从图6-1知
sin3
y3 r3
aD r3
(6-9)
,由式（6-6），对穿过点3的流线
sin23(r32
D3 3 8r3)2Dy2
(6-10)
12
sin3
a(812y2
粒子可能反跳回气流中，而这些粒子又可能被其它水滴所捕获，
这一复杂过程不论在理论上还是在实践上都研究的不够，因而
我们在式（6-1）中用系数σ来考虑这种影响。
以ψ表示粒子最初遵循的流线，在点3处粒子的路径开始从气
体流线中分离，并在液滴上部表面的dp/2处横穿y轴，而气体流
线在点2处穿过y轴，与液滴上部表面的距离为y2。对粘性流，
2
洗涤器的类型包括：喷雾室（或喷雾塔）；旋风（或离心 式）洗涤器；引射喷雾洗涤器；充填层洗涤器；雾化洗涤器和 文丘里洗涤器等。
在进行理论分析时，认为水滴是坚硬的球体，所以解决水滴 捕尘的关键问题是绕球体速度场的计算，然后即可求出单一球 体对粉尘粒子的收集效率。水滴捕尘的机理也可为截留作用、 惯性沉降、扩散沉降、重力沉降及静电沉降等。二者只在流动 状况上有所差别。
5
不必把两种机理分开来研究。我们在这一讨论中把它们作为单 一捕获机理来处理。此时，水滴捕获粉尘粒子截留和惯性综合 效率ERI可用半径y1的圆面积和水滴的投影面积之比来规定。即：
ERI=y1Βιβλιοθήκη (46y-112)1 D 2
D2
4
其中D是水滴的直径。
6
撞击到水滴上的所有粒子，不可能全部被水滴所捕集，有些
由于该加速度，作用于粒子上的力为
Fmya6dp3pay
假设粒子的侧向运动是层流，则最终速度
vt
FC
3dp
pdp2ayC 18
其中C为肯宁汉修正系数。
11
那么vtt表示流线和粒子路径间在t时刻的垂直距离，从图6-1知，在粒子处于
点4位置时这个距离应该等于
y2
dp 2
，所以
y2 d2p vtt1 2dppd1p28aytC
4
对于沿直线运动而直径为dp的粒子，由于气体流线在水滴附 近弯曲，又由于粒子具有惯性而不适应气体流线，它将沿另一 曲线路径运动，在这种情况下，处于离轴线较近位置的粒子将 在水滴的前方与其相撞，这一捕集作用称为惯性作用。然而设 想一具有一定体积的但质量为零的粒子，如果其最初位置十分 靠近轴线，这一粒子将附着于水滴的上下两侧，粒子在此意义 上被捕获成为截流作用。这是一种极端的情况。实际上这两种 捕获机理是很难分开的，由惯性作用捕获的粒子所处流线的极 限位置比由截留作用捕获的粒子所处流线的极限位置距离轴线 更远，因而在研究惯性捕获作用时，已经包括进了截留捕集作 用。
D3 ]（6-4） D2y2
8
为了简化，我们把式（6-4）中最后一项的分母展开为级 数，则得：
ψ= - v 8 0 (D 2 4 D 2 4 y y 22 ) D 3 (D 1 2 D y 2 2 4 D y 2 3 2 8 D y 2 4 3 )
如果y2比D/2小很多，该方程可以近似为：
1
)3
a2D
把（6-8），（6-9）带入（5-98）并解出r3 ： r3 (812y2Da2D)13
则由式（6-9）得： sin3a(812ay22D)13 , 因而
co 3 s1 s2 i3 n 1 a 2 (8 1y 2 2a 2 D )2 3 (6-11)
所以式（6-7）可以化为：
y2 1dp D 2D
5 pdp2v0C (812y2 a2D)13
(12a)
72 D 1a2(812y2 a2D)23
令 5 pdp 2v0C 那么式（6-12）可以写为
72 D
y21dp (812 y2 a2D)13(12a)
D 2D 1a2(812 y2 a2D)23
（6-12）
（6-14）
13
式（6-14）中的a值在0与1/2之间选择。我们选择使 y有2 最大值时的a， 为此我们把式（6-14）近似写为：
ψ= -
3 4 Dy（2 v60-5）
联合式（6-2）及（6-5）得：
Sin2θ( r2 -
D(63 -)6=)
8r
3 2 Dy 2
9
式（6-6）是经过点1，3的流线的方程，从点3开始，由于作用于粒子上的 惯性力的影响，粒子的路径与流线发生偏离，精确地确定粒子的运动需要解微 分方程组，这在数学上是比较困难的，为此，我们对这一加速运动作近似处理。
粒子的速度假定与气体速度是相同的，气体在点3处的速度是v0，在点2处 的速度小于1.5 v0。取其平均速度1.25 v0，即
ux 5v0 4
则粒子从点3运动到点4所需之时间近似为：
t= r3con3 4r3con3
ux
5 v0
10
若粒子的加速度 a为y 常数，则
Ddp 22
y3
12ayt2
忽略其中的dp/2,则 ay (D2y3) t2