气溶胶形成机理和污染现状
气溶胶的化学成分与环境影响
气溶胶的化学成分与环境影响随着人类社会的不断发展，环境问题越来越引起人们的关注。
而在环境问题中，气溶胶的成分与相关影响也逐渐被人们所重视。
气溶胶（aerosol）是指在空气中悬浮的由固体和/或液体颗粒组成的混合体系。
气溶胶的大小可以从纳米到亚毫米不等，分布在大气中的高度也不同。
相较于其他污染物，气溶胶的组分与源头极为多样化，其中包含了颗粒、气体、液体等，形成了非常复杂的混合物。
因此，了解气溶胶成分与成因原理对于减轻环境污染至关重要。
一、气溶胶的成分1. 碳：碳是气溶胶中最常见的成分之一，不同来源呈现出不同的化学形态。
例如，与燃烧有关的黑碳（BC）、溅射碳（SOA）以及积累碳（OA）等。
其中，BC是一种典型的人工来源气溶胶物种，由于其吸收太阳辐射能力极高，因此也是全球变暖的罪魁祸首之一。
2. 硫：硫（S）也是气溶胶中常见的组分之一，它与二氧化硫（SO2）的来源紧密相关。
通过不同机制（如科雷奇剥蚀和海盐喷溅等）而被排放到大气中，之后在大气中氧化，生成硫酸与硫酸铵等化合物。
与硫相关的物质还包括硫酸脂等，它们通常是人工污染源排放物的产物。
3. 氮：氮（N）是气溶胶中最丰富的元素之一。
氮的来源主要包括交通污染、人造肥料、排放物的燃烧等。
在大气中，氮氧化与挥发是氮至少有可能的化学途径。
氮化物发生的反应会导致氮含量的降低。
4. 矿物：矿物颗粒是气溶胶中最大的一类颗粒，由尘卷贝分解制成。
矿物颗粒的尺寸通常为数十至数百微米。
它们与其他气溶胶相比，具有较低的气溶胶光学活性和资料强度。
但是，在空气质量方面，它们的至关重要。
二、气溶胶的环境影响气溶胶的化学成分与环境影响密不可分。
不同的气溶胶成分与来源，会导致不同的环境影响。
以下我们将从气候影响和空气污染两个方面来分析气溶胶的环境影响。
1. 气溶胶与气候变化气溶胶对全球气候变化的影响是非常复杂的。
它们可以通过吸收或反射太阳辐射，使大气对于太阳能的吸收改变。
此外，气溶胶所含有的湍流水分子还会影响云的形成与演变，从而改变云辐射特性和热力作用，进而影响气候。
气溶胶形成原理和环境变化反应解析
气溶胶形成原理和环境变化反应解析随着工业化进程的加快和人类活动的增加，大量的气溶胶物质被排放到大气中。
气溶胶是由固体或液体微细颗粒悬浮在气体中形成的混合物，具有重要的环境影响。
了解气溶胶的形成原理以及在环境中的变化和反应对于理解大气污染、气候变化以及人类健康等问题具有重要意义。
气溶胶的形成原理涉及颗粒物的生成、成长和减少等过程。
颗粒物的生成通常发生在气相中，由于大气中存在着多种气态异构体，如气体分子、离子、自由基等，这些异构体可以在大气中相互反应形成固体或液体颗粒。
具体而言，颗粒物的生成主要包括核生成和二次成核两个过程。
核生成是指在大气中形成微小颗粒的过程。
这种颗粒通常由多种气态物质聚结而成，聚结的方式主要有两种：化学聚结和物理聚结。
化学聚结是指由气态异构体之间的化学反应引起的聚结过程，例如氧化反应、硝化反应、硫化反应等。
物理聚结是指由于颗粒碰撞或吸附导致的聚结，这种聚结通常发生在较高浓度和较大颗粒的情况下。
在核生成过程中，气溶胶的大小称为原生粒子。
原生粒子的大小通常介于1 nm至10 nm之间。
然而，这些原生粒子尺寸太小，很容易因为分子热运动而失去稳定性，因此会出现剧烈的变化。
在一定条件下，原生粒子会进一步增长形成较大的气溶胶粒子，这个过程称为二次成核。
二次成核是由于颗粒间的聚集和凝聚导致的，主要受气溶胶颗粒的浓度、温度和湿度等参数的影响。
除了气溶胶的形成过程，气溶胶还会受到环境变化和反应的影响。
首先，气溶胶的浓度和大小可以随着大气环境的变化而变化。
例如，当大气中湿度较高时，气溶胶颗粒可以吸附水分并增长大小。
此外，气溶胶的变化还受到气象条件的影响，如风速、气温等。
其次，气溶胶还能参与大气化学反应。
这些反应可以改变气溶胶的成分和特性，并对环境产生重要影响。
例如，气溶胶颗粒在大气中与其他气体发生反应，可以产生硝酸盐、硫酸盐等物质，这些物质对气候和空气质量具有重要影响。
同时，气溶胶颗粒中的有机物质也可以参与光化学反应，产生大量的臭氧和其他氧化物，从而对人体健康产生负面影响。
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。
气溶胶对中国天气、气候和环境影响综述
气溶胶对中国天气、气候和环境影响综述气溶胶对中国天气、气候和环境影响综述引言：气溶胶是指悬浮在大气中的微小颗粒物，由于其具有复杂的化学组成和多样化的来源，对中国的天气、气候和环境都有一定的影响。
本文旨在综述中国境内气溶胶对天气、气候和环境的影响，并探讨其中的机制。
一、气溶胶对天气的影响1. 影响降水：气溶胶物质能够作为云凝结核，影响云滴的形成和降水过程。
其中，大尺度的气溶胶能够增加云滴数量，从而使云中水粒子变小，降水变少。
而小尺度的气溶胶则会促进云滴的增长成为降水。
这种复杂的影响机制导致中国不同地区的气候变化存在差异，其中一些地区的干旱现象加剧。
2. 影响能见度：中国的大城市普遍受到气溶胶的影响，导致空气浑浊，能见度降低。
大量的气溶胶会散射和吸收光线，使得光线无法直接到达观察者，在空气中形成雾霾现象。
二、气溶胶对气候的影响1. 平衡辐射：气溶胶可以散射和吸收太阳辐射，改变大气中的能量分布。
散射气溶胶能够反射太阳辐射，降低地表气温；吸收气溶胶则将辐射转化为热能，升高大气温度。
这种能量分布的改变会影响中国地区的气温、风速和风向等气候要素。
2. 影响云的特性：气溶胶会影响云的性质、数量和分布，从而影响云对太阳辐射的反射和大气的辐射平衡。
气溶胶作为云凝结核，可以促进云滴的形成和增长，导致云饱和水汽增加，间接影响地表和大气的能量平衡。
这种影响也可能导致中国地区的气候变化。
三、气溶胶对环境的影响1. 影响空气质量：大量的气溶胶会导致空气污染，使得中国部分地区的空气质量恶化。
气溶胶中的有害物质，如二氧化硫、氮氧化物等，对人体健康和生态系统都有一定的损害。
2. 影响气候变化：气溶胶对气候的影响也会间接影响中国的气候变化。
随着大气污染的加剧，气溶胶的释放量增加，将对全球气候系统产生重要影响，进一步影响中国的气候。
结论：气溶胶对中国的天气、气候和环境有着复杂的影响机制。
其对天气的影响涉及降水和能见度两方面，对气候的影响涉及热平衡和云特性等方面，而对环境的影响主要表现为空气质量恶化和气候变化的进一步加剧。
大气气溶胶的来源及其对气候变化的影响
大气气溶胶的来源及其对气候变化的影响气溶胶是指在空气中悬浮存在的微小颗粒物质，包括固态和液态物质。
它们具有多种来源，对气候变化产生重要影响。
一、自然来源自然的气象和地质过程是大气气溶胶的主要来源之一。
火山喷发会释放大量的气体和气溶胶，其中包括二氧化硫、微小气溶胶颗粒和硫酸盐等。
这些气溶胶颗粒会散布到大气中，遮挡太阳辐射，导致地球表面温度下降，引发全球性的气候变化。
此外，植物和海洋也是自然气溶胶的重要来源。
树木释放挥发性有机物质，如萜烯和萜烯醇，形成植物胶体气溶胶。
这些气溶胶可以作为云凝结核，影响云的发展和云的辐射特性。
海洋表面的气溶胶主要来自海洋生物活动和海浪的破碎过程。
这些气溶胶颗粒可以在大气中持续时间较长，影响云的形成和降水过程。
二、人为来源人为活动造成的气溶胶排放是当前大气污染的主要原因之一。
工业生产、交通运输、能源消耗和农业活动都会释放大量的气溶胶。
燃煤是重要的气溶胶来源，其中包括二氧化硫、氮氧化物和颗粒物。
这些气溶胶会对大气的成分和物理特性产生显著影响，改变大气透明度和能量平衡，进而影响气候。
除此之外，人为源气溶胶也与气候变化紧密相关。
温室气体的增加会导致地球表面温度升高，从而影响气溶胶的形成和分布。
例如，大气中的气溶胶颗粒对太阳辐射有反射和散射作用，可以冷却地球表面。
然而，温室气体的增加会产生温室效应，抵消了气溶胶的冷却效应，导致地球变暖。
三、气溶胶对气候变化的影响气溶胶通过改变大气的物理和化学特性，对气候变化产生重要影响。
首先，气溶胶的反照率和散射特性会改变大气光学性质，影响太阳辐射的进入和散射。
这些过程会改变大气温度、湿度和大气环流模式，进而影响气候的变化。
其次，气溶胶直接或间接地与云的形成和性质有关。
一方面，气溶胶颗粒可以作为云凝结核，促进云的生成。
云覆盖会减少地球表面的太阳辐射，降低地面温度。
另一方面，云中的气溶胶会改变云滴的大小和分布，进而影响云的凝结和降水过程。
此外，气溶胶还可能通过影响降水量和模式改变大气和地表之间的能量平衡。
气溶胶的形成机理与应用
气溶胶的形成机理与应用气溶胶（aerosol）是一种固体或液体微小颗粒（一般直径小于10微米）在气态中的悬浮体系。
它们是空气污染、臭氧层破坏、气候变化等环境问题的重要源头，同时也是许多技术领域中重要的物质传输和反应媒介。
本文将介绍气溶胶的形成机理、分类及其在工业、医学等领域的应用。
一、气溶胶的形成机理气溶胶的形成是通过物质从气体相转化为固体或液体颗粒的过程。
气溶胶的形成机理十分复杂，其主要包括以下几个过程：1.生成：气体分子在物理或化学条件下经过反应，形成固体或液体颗粒。
2.生长：气态颗粒在气态流中吸附气体分子并凝结，从而增大粒径。
3.扩散：气态颗粒在气态流中的碰撞和扩散作用下向下趋近地面。
4.输运：包含微粒的气体在大气环流作用下向地面输送。
5.沉积：微粒在地面附近因重力作用而沉积下来。
二、气溶胶的分类气溶胶根据其粒径、化学成分、来源等不同特征，可以划分为不同的类型。
主要有以下几种类型：1.大气气溶胶：不同来源的大气颗粒包括天然气溶胶、人为制造的气溶胶如汽车排放、电厂排放等。
2.工业气溶胶：包括金属颗粒气溶胶、纳米颗粒气溶胶等。
3.医用气溶胶：医用气溶胶主要用于治疗呼吸系统疾病，如雾化吸入的药品等。
4.食品气溶胶：用于优质食品的生产，如面粉、蛋白粉等。
5.生物气溶胶：包括细菌、真菌等生物微粒体。
三、气溶胶在各领域的应用气溶胶在很多技术领域中都有着广泛的应用，包括：1.医疗领域：雾化吸入、药物输送、治疗呼吸系统疾病等。
2.生物技术和纳米技术：生物标记、分析环境中的细菌和微生物、过滤器等等。
3.制造业和环保领域：改进生产过程和减少排污；铝粉涂层的涂装等等4.大气污染研究：分析和监测大气中的污染物浓度等。
结语总之，气溶胶在现代工艺和科学研究中具有不可替代的作用。
随着我们对其形成机理和特性的理解的加深，对气溶胶的合理利用必将成为环保、能源和医学等多个领域中有益的重要分支。
《2024年珠江三角洲气溶胶污染的机理分析及数值模拟研究》范文
《珠江三角洲气溶胶污染的机理分析及数值模拟研究》篇一一、引言珠江三角洲（Pearl River Delta，简称PRD）作为中国经济发展最为活跃的地区之一，其环境问题也日益突出。
气溶胶污染作为该地区主要的空气质量问题，对公众健康、气候变化及区域环境产生深远影响。
本文旨在深入分析珠江三角洲气溶胶污染的机理，并利用数值模拟技术对其进行研究，为区域大气污染防控提供科学依据。
二、珠江三角洲气溶胶污染现状珠江三角洲地区的气溶胶污染主要来源于工业排放、交通尾气、生物质燃烧等。
这些气溶胶颗粒物在大气中悬浮，对空气质量造成严重影响。
在气候条件不利于污染物扩散时，气溶胶浓度往往快速上升，加剧区域空气污染。
三、气溶胶污染机理分析1. 排放源：工业生产、交通运输等人类活动产生的污染物是气溶胶的主要来源。
此外，自然因素如风沙、土壤尘等也会对气溶胶浓度产生影响。
2. 化学过程：气溶胶的形成和转化涉及到复杂的化学反应。
如SO2、NOx等前体物在大气中发生氧化反应，形成硫酸盐、硝酸盐等二次气溶胶。
3. 气象条件：气象条件如温度、湿度、风速等对气溶胶的扩散、沉降等过程产生重要影响。
不利于污染物扩散的气象条件会导致气溶胶浓度升高。
4. 区域传输：珠江三角洲地区地势复杂，气象条件多变，气溶胶颗粒物可随气流发生长距离传输，对区域空气质量产生影响。
四、数值模拟研究为了深入分析珠江三角洲气溶胶污染的机理，本文采用数值模拟方法进行研究。
通过建立大气污染扩散模型，模拟气溶胶颗粒物在大气中的扩散、沉降、转化等过程。
同时，结合实际气象数据和排放源数据，对模拟结果进行验证和优化。
通过数值模拟，可以更准确地了解气溶胶污染的来源、传输路径及影响因素，为制定有效的污染防控措施提供科学依据。
五、结论通过对珠江三角洲气溶胶污染的机理分析及数值模拟研究，本文得出以下结论：1. 珠江三角洲地区的气溶胶污染主要来源于工业排放、交通尾气等人类活动，以及自然因素如风沙、土壤尘等。
大气二次有机气溶胶的生成机理与控制
大气二次有机气溶胶的生成机理与控制近年来，随着大气污染问题的日益突出，科学家们对大气气溶胶的研究也越发引起了人们的关注。
其中，二次有机气溶胶的生成机理和控制成为了研究的热点之一。
本文将深入探讨二次有机气溶胶的生成机理，并探讨一些有效的控制措施。
首先，我们来了解一下什么是二次有机气溶胶。
一般来说，大气中的气溶胶主要由硫酸盐、氯盐和有机物三个部分组成。
其中，有机物对大气气溶胶的生成和演化起着重要作用。
二次有机气溶胶就是指由光化学反应或大气中其他活性物质的作用下，有机物在大气中生成的气溶胶颗粒。
二次有机气溶胶的生成机理非常复杂，涉及到多种复杂的化学反应过程。
在大气中，挥发性有机物（VOCs）是二次有机气溶胶生成的主要前体物质。
这些VOCs主要来自于人类活动，如工业生产、交通排放等。
当VOCs进入到大气中时，它们会与大气中的氧气和氮氧化物等活性物质发生反应，形成氧化产物。
而这些氧化产物则会通过各种复杂的反应途径，最终形成二次有机气溶胶。
除了VOCs的氧化反应，还有其他多种过程也参与了二次有机气溶胶的生成。
例如，光化学反应是重要的气溶胶生成途径之一。
大气中的光化学反应主要是指自由基的生成和反应，这些自由基会与VOCs发生反应，从而产生氧化产物。
此外，湿氧化反应和酸催化反应也对二次有机气溶胶的形成起到了重要作用。
关于如何控制二次有机气溶胶的生成，研究人员提出了一些有效的措施。
首先，减少VOCs的排放是非常重要的一步。
可以采取加强工业和交通尾气的净化措施，减少VOCs排放量。
其次，通过控制大气中其他活性物质的排放也可以有效减少二次有机气溶胶的生成。
例如，减少大气中氮氧化物的排放量，可以降低二次有机气溶胶的生成。
此外，利用先进的气溶胶监测技术也可以对二次有机气溶胶的生成进行监测和预测。
目前，科学家们已经开发出了各种各样的气溶胶监测仪器，可以实时监测大气中的气溶胶浓度和成分。
这些监测数据对于分析二次有机气溶胶的生成机理以及制定相应的控制措施非常有帮助。
《2024年珠江三角洲气溶胶污染的机理分析及数值模拟研究》范文
《珠江三角洲气溶胶污染的机理分析及数值模拟研究》篇一一、引言珠江三角洲（Pearl River Delta，简称PRD）作为中国最发达的经济区域之一，其工业化和城市化进程的快速推进，也带来了严重的环境问题，其中气溶胶污染尤为突出。
气溶胶污染不仅对区域空气质量产生直接影响，还可能对气候、生态和人类健康造成长期负面影响。
因此，对珠江三角洲气溶胶污染的机理进行深入分析和数值模拟研究，对于改善区域环境质量、保护生态环境和促进可持续发展具有重要意义。
二、气溶胶污染的机理分析1. 气溶胶的来源与组成珠江三角洲地区的气溶胶主要来源于工业排放、交通尾气、生物质燃烧、扬尘等。
这些气溶胶主要由碳黑、硫酸盐、硝酸盐、有机物等组成，其中部分成分具有较高的毒性，对人体健康构成威胁。
2. 气象条件对气溶胶污染的影响气象条件如温度、湿度、风速、降水等对气溶胶的扩散、转化和沉降具有重要影响。
例如，低风速、高湿度和静稳的气象条件不利于气溶胶的扩散，容易导致气溶胶在局部地区累积，加重污染。
3. 化学反应与二次气溶胶的形成在珠江三角洲地区，部分气态污染物如二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）等在大气中发生化学反应，形成二次气溶胶。
这些二次气溶胶对区域空气质量的贡献不容忽视。
三、数值模拟研究为了深入探究珠江三角洲气溶胶污染的机理，采用数值模拟方法进行深入研究。
具体包括构建区域大气环境模型，模拟气溶胶的扩散、转化和沉降过程，以及与气象条件的相互作用等。
1. 模型构建与参数设置选用合适的大气环境模型，如WRF-Chem模型等，根据珠江三角洲地区的实际气象条件和排放源情况，设置模型参数。
通过历史数据的验证和调整，确保模型的可靠性和准确性。
2. 模拟结果分析根据模拟结果，分析珠江三角洲地区气溶胶的时空分布特征、来源和去向。
同时，结合实际气象条件和排放源数据，探讨气象条件对气溶胶扩散和转化的影响，以及二次气溶胶的形成机制。
四、结论与建议通过机理分析和数值模拟研究，得出以下结论：1. 珠江三角洲地区的气溶胶污染主要来源于工业排放、交通尾气和生物质燃烧等，部分气态污染物在大气中发生化学反应形成二次气溶胶。
大气化学中的气溶胶的生成和演化
大气化学中的气溶胶的生成和演化气溶胶是指在大气中悬浮的固体或液体颗粒物质。
气溶胶是大气中污染物的重要载体，是大气中的一个重要组分。
气溶胶不仅对当地大气环境产生影响，而且对全球气候变化和环境质量都会产生深远的影响。
因此，了解气溶胶生成和演化机理等重要问题，对气候学、环境科学和大气化学研究都具有极为重要的意义。
一、气溶胶的生成机制气溶胶生成机制很多，其中比较重要的是从大气中的气态物质中形成，称为气凝胶。
气凝胶形成的主要过程有以下三种。
1、凝结大气中，气态物质相互碰撞，渐渐形成高分子物质，这个过程称为凝结。
当气态物质经过几次碰撞，形成的物质变得越来越大，就会形成微小的颗粒，并逐渐增大。
凝结不但是气溶胶生成的主要过程之一，而且是大气中许多化学反应的主要过程之一。
2、氧化在大气中，不少有机物质可以通过氧化反应转化为具有惰性表面的固体颗粒物质。
比如，二氧化硫氧化后就可以形成硫酸盐，甲烷氧化后就可以形成甲酸和甲醛。
总之，气态物质与一些氧化性物质发生反应后，就能形成气溶胶。
3、沉淀有些大气中的固体物质可以通过沉淀形成气溶胶。
例如，水分子经过冷却后，就会凝结成水滴，继而沉淀在空气中悬浮的尘埃颗粒上。
此外，大气中还存在大量的土壤颗粒，它们也可以在空气中沉淀下来，形成悬浮在空气中的气溶胶。
二、气溶胶的演化机制气溶胶的化学和物理性质与其尺寸密切相关。
颗粒物质的尺寸分布越窄，其表面化学和物理性质就越接近，不同尺寸的气溶胶之间的化学和物理性质都有些不同。
因此，气溶胶发育过程中颗粒物质尺寸的增长和尺寸分布的演化成为重要问题。
气溶胶发育主要有以下过程。
1、增长气态物质与气溶胶发生作用后，会导致气溶胶颗粒物质的增长，甚至形成大气降尘颗粒。
气溶胶的增长过程是复杂的，它的大小和形状不仅由其初始成分决定，而且还会受到环境条件、化学反应等多种因素的影响。
气溶胶增长机制主要有凝结和沉积。
2、带电大气中存在着大量的带电气体和带电固态颗粒，这些电荷可能被转移到气溶胶表面。
大气环境中气溶胶的形成与变化机理研究
大气环境中气溶胶的形成与变化机理研究大气环境中的气溶胶是由微小的固体或液体颗粒物质悬浮在空气中形成的，对于大气的组成和性质具有重要影响。
了解气溶胶的形成与变化机理对于研究大气环境的污染和气候变化等问题起着关键作用。
本文将介绍大气环境中气溶胶的形成过程、主要来源以及其变化机理。
一、气溶胶的形成过程大气中的气溶胶形成过程复杂，主要包括以下几个阶段：气体到微粒的转化、新粒子的生成、生长和凝聚以及气溶胶的输送和沉降。
1. 气体到微粒的转化气体到微粒的转化是气溶胶形成的第一个阶段。
这一过程涉及到气体分子与粒子表面发生反应，使得气体分子转变成微小颗粒。
气体到微粒的转化可以通过硫化物氧化、硝化、水解等一系列化学反应来实现。
2. 新粒子的生成新粒子的生成是气溶胶形成的关键步骤。
当气体分子经过核化作用形成新的微小粒子时，此过程称为新粒子的生成。
核化作用通常发生在高浓度的气体中，这些气体中存在着高活性物质，可以促进气体分子的聚集和结合。
3. 生长和凝聚新生成的微小粒子会经历生长和凝聚过程，形成较大的气溶胶颗粒。
在这个过程中，气溶胶颗粒通过吸附气体分子或与其他颗粒碰撞并结合增长。
生长和凝聚使得气溶胶颗粒逐渐增大并形成可见的气溶胶。
4. 气溶胶的输送和沉降气溶胶颗粒在大气中的输送过程十分复杂，其受到大气运动和气象条件的影响。
气溶胶颗粒会通过扩散、沉降、颗粒沉积等方式在大气中传输和迁移。
二、气溶胶的主要来源大气中的气溶胶来源广泛，主要包括自然源和人为源。
1. 自然源自然源是指大气中的气溶胶来自自然过程和自然现象的排放。
其中，自然界的火山喷发、植物挥发物的释放、海洋气溶胶、悬浮尘土等都是自然源的重要组成部分。
2. 人为源人为源是指人类活动所产生的气溶胶，包括工业排放、交通尾气、燃烧排放和建筑施工等。
人为源的气溶胶不仅来源广泛，而且排放量也较大，对大气环境的污染和气候的变化有较大的影响。
三、气溶胶的变化机理气溶胶在大气中的变化机理极其复杂，涉及到气溶胶的成分、来源、形态、化学反应等多个方面。
气溶胶的污染原理
气溶胶的污染原理
气溶胶的污染原理主要与气溶胶的产生、扩散和沉降等过程有关。
气溶胶的产生：气溶胶通常由固体或液体微粒悬浮在气体中形成。
常见的气溶胶来源包括工业生产过程中的烟尘、空气中的花粉、细菌和病毒等。
气溶胶的扩散：一旦气溶胶产生，它们会在气体中通过扩散进行传播。
气溶胶微粒的扩散受到空气流动、湿度、温度等环境因素的影响。
气溶胶的沉降：气溶胶微粒在空气中会因重力作用而逐渐沉降到地面或其他物体表面。
沉降率取决于微粒的大小、密度和空气流动等因素。
气溶胶的污染原理主要体现在以下几个方面：
1. 健康危害：部分气溶胶微粒具有潜在的健康危害，如细菌、病毒和有害化学物质等。
当人们吸入这些微粒时，可能会引发呼吸道疾病、过敏反应或其他健康问题。
2. 环境影响：大量的气溶胶排放会对环境造成影响，如固体颗粒的沉积会影响水体生态系统的平衡，有害气体的排放会引起酸雨等环境问题。
3. 能见度下降：大量的气溶胶存在时，会导致空气中的光线散射和吸收增加，
从而降低能见度。
这在城市烟雾和霾天气中经常发生。
为了减少气溶胶的污染，人们常采取空气净化、过滤和排放控制等措施，以防止气溶胶对健康和环境造成的不良影响。
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。
气溶胶污染实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的通过本次实验，了解气溶胶污染的成因、传播途径及其对实验室环境的影响，掌握预防气溶胶污染的措施，提高实验室工作人员的防护意识。
二、实验原理气溶胶是由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系。
在实验室操作过程中，如离心、振荡、移液等，均可能产生气溶胶。
气溶胶污染可能导致实验结果不准确，甚至引发实验室感染。
三、实验材料1. 实验室设备：离心机、振荡器、移液器、无菌操作台等；2. 实验试剂：PCR试剂、DNA模板、无菌水等；3. 实验耗材：离心管、吸头、手套、口罩、防护服等；4. 仪器：显微镜、气溶胶采样器等。
四、实验步骤1. 实验环境准备：在无菌操作台中进行实验，确保实验室环境清洁、无尘。
2. 实验操作：（1）将PCR试剂、DNA模板、无菌水等实验试剂和耗材准备齐全；（2）在无菌操作台中，将PCR试剂、DNA模板、无菌水等加入离心管中；（3）将离心管放入离心机中，以1000 r/min的速度离心5分钟；（4）取出离心后的离心管，将内容物移至新的离心管中；（5）将移液器枪头插入离心管，以高速反复吹吸样品；（6）将振荡器打开，将离心管放置于振荡器上，以高速振荡5分钟；（7）将振荡后的离心管取出，观察气溶胶产生情况。
3. 气溶胶采样与分析：（1）使用气溶胶采样器在实验操作区域进行采样；（2）将采样后的样品送至实验室进行检测，分析气溶胶污染情况。
五、实验结果与分析1. 气溶胶产生情况：在实验操作过程中，离心、振荡、移液等操作均会产生气溶胶。
在显微镜下观察，可见气溶胶颗粒悬浮在空气中。
2. 气溶胶污染情况：通过对采样样品的检测，发现气溶胶污染情况较为严重。
这表明实验室操作过程中，气溶胶污染问题不容忽视。
六、实验结论1. 气溶胶污染在实验室操作过程中普遍存在，对实验结果和实验室环境造成严重影响。
2. 实验室工作人员应提高防护意识，严格遵守操作规程，降低气溶胶污染风险。
3. 实验室应加强通风、消毒等措施，降低气溶胶污染对实验室环境的影响。
《2024年珠江三角洲气溶胶污染的机理分析及数值模拟研究》范文
《珠江三角洲气溶胶污染的机理分析及数值模拟研究》篇一一、引言珠江三角洲地区作为我国经济最发达、工业最集中的地区之一，近年来面临着严重的气溶胶污染问题。
气溶胶污染不仅对区域环境质量产生严重影响，还对人类健康和生态安全构成威胁。
因此，对珠江三角洲地区气溶胶污染的机理进行深入分析和数值模拟研究显得尤为重要。
本文旨在探讨该地区气溶胶污染的成因及传播机制，为有效控制和治理气溶胶污染提供科学依据。
二、气溶胶污染机理分析1. 排放源及影响因素珠江三角洲地区工业排放、汽车尾气、生物质燃烧等是气溶胶的主要来源。
此外，气候条件、地形地貌、交通状况等因素也会对气溶胶的生成和扩散产生影响。
2. 化学组成及转化过程气溶胶主要由硫酸盐、硝酸盐、有机碳等组成。
在特定的气象条件和化学反应下，这些成分会发生转化和复合，形成更为复杂的气溶胶颗粒。
3. 传播和扩散机制气溶胶在大气中受风力、温度梯度等因素的影响，发生长距离传输和扩散。
尤其在气象条件不利的情况下，如静稳天气，气溶胶易在局部地区积累，形成严重污染。
三、数值模拟研究方法数值模拟是研究气溶胶污染的重要手段之一。
通过建立大气扩散模型，模拟气溶胶的生成、传输、扩散和转化过程，从而预测和评估污染状况。
常用的模型包括大气化学传输模型、气象-化学耦合模型等。
四、珠江三角洲气溶胶污染的数值模拟研究1. 模型构建与参数设置根据珠江三角洲地区的地理、气象数据及排放源信息，建立大气扩散模型。
通过设置合理的参数，如排放源强度、气象条件等，进行模拟计算。
2. 模拟结果分析模拟结果显示，珠江三角洲地区气溶胶污染严重，且存在明显的空间分布差异。
工业区、城市中心等区域的污染程度较高，而郊区、农村等地区的污染相对较轻。
此外，模拟结果还揭示了气溶胶的传输路径和扩散趋势。
3. 验证与评估通过与实际监测数据进行对比，验证模拟结果的准确性。
同时，对模拟结果进行评估，分析模型的优缺点，为进一步改进模型提供依据。
五、结论与建议1. 结论通过对珠江三角洲地区气溶胶污染的机理分析和数值模拟研究，发现该地区气溶胶污染严重，主要来源于工业排放、汽车尾气等。
气溶胶形成机理和污染现状
气溶胶形成机理和污染现状1. 气溶胶气溶胶是指在气体中分散着的固体或液体颗粒物质。
它们通常具有直径小于10微米的尺寸，由于其很小的大小和低密度，它们可以通过大气层下层的弥散来传播。
气溶胶的来源非常广泛，包括自然和人为活动。
自然气溶胶可以来自海水、植物和土壤，而人为气溶胶可以来自交通、工业排放和燃烧等活动。
2. 气溶胶的形成机理气溶胶的形成机理是复杂的，它们是多种物质的产物，涉及到多种气体和微粒的交互作用。
其中最重要的因素包括以下几个。
2.1. 氧化反应氧化反应是指气体中的化学反应，其中化合物在氧气存在下与其反应，形成新的化合物。
这些化合物通常是气态，但它们可以通过反应产生气溶胶。
2.2. 消光消光是指气溶胶中粒子散射或吸收大气光线。
通常来说，气溶胶的消光率与其浓度成正比。
这也是目前监测气溶胶浓度最常用的方法。
2.3. 沉积和输运一旦形成气溶胶，它们需要输运到其他地方。
这是通过大气运动和气体混合来实现的。
此外，气溶胶颗粒可能沉积到地面或水体中，从而对环境造成负面影响。
3. 污染现状气溶胶污染是全球面临的一个严重环境问题。
而气溶胶的污染源非常广泛，包括了下列因素。
3.1. 工业排放工业排放是气溶胶污染的主要来源之一。
燃烧化石燃料和工业活动会排出大量的气体和颗粒物质，这些物质可以形成气溶胶。
其中，重工业、冶金和化学品生产是气溶胶污染的主要源头。
3.2. 交通交通也是气溶胶污染的重要来源之一。
汽车和公共交通工具排放出的废气包含了颗粒物、氧化氮和排放气体，这些物体可以组成气溶胶。
3.3. 燃烧燃烧是引起气溶胶污染的另外一个因素。
该过程会将大量的颗粒物质入大气层中，这些颗粒物经过复杂的化学交互作用后，便会形成气溶胶。
3.4. 森林火灾森林火灾是造成气溶胶污染的另外一个重要因素。
这些火灾会释放出有害的化学物质和大量的烟雾，这些烟雾中含有因火灾而分解形成的内部颗粒物和已经存在的气溶胶物质。
4. 结论与展望综上所述，气溶胶的形成机理和污染现状是一个非常复杂的问题。
中国特大城市气溶胶的理化特性、来源及其形成机制
中国特大城市气溶胶的理化特性、来源及其形成机制中国特大城市气溶胶的理化特性、来源及其形成机制一、引言气溶胶是大气中悬浮颗粒物质的总称，包括固体和液体颗粒。
气溶胶对大气质量、人类健康和气候变化等具有重要影响。
而中国作为人口众多的发展中国家，特大城市的气溶胶问题日益突出。
了解中国特大城市气溶胶的理化特性、来源及其形成机制，有助于制定合理的环境保护政策和减少气溶胶对大气环境的负荷。
二、气溶胶的理化特性1. 粒径分布气溶胶的粒径分布是指颗粒的尺寸范围。
通常使用粒径直径区分气溶胶粒径的大小，常见的分为PM10和PM2.5。
PM10指直径小于等于10微米的颗粒物，PM2.5指直径小于等于2.5微米的颗粒物。
中国特大城市的气溶胶主要集中在PM2.5范围内。
2. 组成成分气溶胶的组成成分是指气溶胶中固体和液体物质的化学组成。
根据成分的不同，可以将气溶胶分为无机气溶胶、有机气溶胶和元素碳气溶胶。
无机气溶胶主要包括硫酸盐、硝酸盐和铵盐等，有机气溶胶主要包括有机物质和碳质颗粒等。
3. 光学特性气溶胶的光学特性是指气溶胶对光的吸收、散射和透过的能力。
气溶胶对光的吸收主要与黑碳和有机物质有关，对光的散射主要与硫酸盐和硝酸盐等无机物质有关。
特大城市的气溶胶对光的吸收和散射能力较强，导致能见度降低。
三、气溶胶的来源1. 自然来源自然来源的气溶胶主要包括沙尘、植物花粉和海盐等。
中国特大城市位于沿海地区或者黄土高原附近，沙尘和海盐等自然气溶胶对特大城市的气溶胶负荷有一定贡献。
2. 人为来源人为来源的气溶胶主要包括工业废气、汽车尾气和燃煤等。
中国特大城市的工业发展较为集中，排放大量的工业废气导致空气中的气溶胶浓度升高。
同时，汽车尾气中的颗粒物和燃煤燃烧产生的气溶胶也是特大城市气溶胶的重要来源。
四、气溶胶的形成机制1. 大气凝结大气凝结是气溶胶形成的重要机制之一。
当空气中的水汽饱和度达到一定水平时，水汽会凝结成云滴，而气溶胶颗粒则作为云滴的凝结核。
气溶胶形成机理和污染现状
气溶胶污染物的形成机理和污染状况摘要:本文主要介绍有机气溶胶来源与形成的研究现状,有机气溶胶的化学组成特征。
一次有机气溶胶主要源于烹调油烟、机动车尾气、生物质燃烧、工业或民用燃油锅炉释放出的有机物，还有道路扬尘、沥青、刹车尘、轮胎屑、室外香烟烟雾、以及高等植物蜡、细菌活动和草本植物等．大气中的半挥发性有机物可通过物理和化学吸附形成二次有机气溶胶，一些挥发性有机物可通过气相化学反应转化为低挥发性的物质并形成二次有机气溶胶,其主要前体物是芳香族化合物,如苯、甲苯、二甲苯,以及烯烃、烷烃、环烷烃、萜烯和生物排放的非饱和氧化物.关键词:一次有机气溶胶二次有机气溶胶;挥发性有机物；半挥发性有机物；颗粒物;有机碳Abｓtraｃt：Tｈis papeｒdesｃribes ｔhe oｒganic aerosol sourcｅs and rｅｓeａrch statｕs, tｈe fｏrmａｔion of organic aｅrosol ｃheｍical coｍposition chａracｔeristic ｓ．Ｏnce organic ａerosｏls maｉnlyｆrom cooｋｉngｆumes, ｖｅhicle exhaｕsｔ,ｂiomass ｂurnｉｎg, iｎｄｕstriａｌor coｍmｅrciａl release of ｏｒｇａｎｉc oil－fired ｂoilers, as wｅll ａs ｒoad ｄust, ａsphaｌｔ, brａkｅｄｕｓt, tｉre debｒiｓ, ｏutdoor cigarette smokｅ, ａs weｌl as higheｒｐlanｔｗaｘes, bacteｒｉal activｉty aｎｄheｒbs, eｔc. seｍi－voｌatiｌe organｉｃｃｏmpｏunds ｉn tｈe atｍoｓｐhere to foｒｍsecoｎdａry ｏrｇaｎｉc aerosoｌｓthrouｇh ｐｈysｉcal and chemｉｃal aｄｓｏrｐｔion,ａnumｂer of volatile orgaｎic ｃompoundｓｂy gas-ｐhａsｅcheｍｉcal reaｃtionｓinｔo a low volatile mａｔteｒanｄｔhe formａtiｏn ｏf secｏｎdary orgaｎiｃaerosoｌ, tｈe main pｒｅcurｓors of ａrｏmａtｉc compｏｕnds such as benzｅｎe,ｔolｕeｎe，xylｅne, ａnd olｅfinｓ, paraffins, naphthｅｎeｓ, aｎd unｓatｕrated terpene oxidｅｓbioｌogical eｍissｉonｓ．Keｙｗordｓ：sｅconｄary orgaｎiｃaeｒosols；vｏlaｔile ｏrgａｎiｃcoｍｐounds ；semivolatｉle orgaｎiｃcomｐounds ;parｔiｃle; organｉｃｃａrｂoｎ有机气溶胶是大气气溶胶的重要成分,在偏远地区大约占PM１0的30％~5０%，在污染严重的城市地区一般占PM2. 5和PM10质量的20%～60％. 无论在污染地区还是在偏远地区,有机气溶胶都是由数百种有机化合物组成的混合物,其中很多具致癌、致畸和致突变性,如多氯联苯和其它含氯有机化合物. 它们还能够影响大气能见度,是导致大气光化学烟雾、酸沉降的重要物质,可通过长距离传输对区域和全球环境产生影响.因此,国际上非常重视大气中有机气溶胶的来源与形成机制的研究,目前主要集中在浓度和化学组分的测量、成因和来源以及产生的环境效应.随着我国经济的高速发展，我国出现了城市和区域性大气颗粒物污染现象，有机气溶胶日益成为大气污染控制的关键污染物和控制的难点.有机气溶胶的化学组成特征(Ｃhemｉcaｌcomposｉｔｉon of organiｃaerｏsols) 根据目前GC２ＭＳ测量的技术水平已经鉴别出有机气溶胶含有正构烷烃、正构烷酸、正构烷醛、脂肪族二元羧酸、双萜酸、芳香族多元羧酸、多环芳烃、多环芳酮和多环芳琨、甾醇化合物、含氮化合物、规则的甾烷、五环三萜烷以及异烷烃和反异烷烃等(Ｍazurek ｅt aｌ．，19８9;HHildemannｅt a l. ，１993；Roｇge eｔaｌ. , 1９９3e) ，表1给出了在大气颗粒物中已经被测出的以及根据光化学和热力学反应计算出的应该存在的有机物种(Ｓaｘeｎａetａl. ,19９6),但识别出的这几百种有机化合物仅占颗粒物有机质量的１0% ~４0% ( Seinｆeld eｔal. , 1998)．Rｏｇge等(1９93e)检测出的80多种有机化合物约占总有机物的1３％，只占细粒子质量的大约2%.未鉴别出的部分包括腐殖酸、高分子量化合物、高极性化合物和不能分辨的环烷烃和支链烷烃混合物．因此,人们对有机气溶胶的化学组成、浓度水平和形成机制还了解得很不清楚大气颗粒物中的含碳物质按测量方法定义为有机碳(ＯＣ)和元素碳( EC). 有机碳是碳氢化合物及其氧化物的混合物,占有颗粒碳的大部分,既有一次源也有二次源; 元素碳本质上是一次污染物,直接由化石燃料或生物含碳物质不完全燃烧排放.元素碳在大气颗粒物中通常包裹在有机物内部，因此,很难完全区分开元素碳和有机碳. 目前,关于不同排放源ＯC /ＥC比值清单已有一些报道.Gｒay等(1986)建立了LｏｓＡngeleｓ盆地的OC、ＥC排放清单,并建议与此有机碳相关的总有机物的质量浓度为有机碳浓度乘以1.２～1．4,因此,有机碳通常被认为是表征有机物气溶胶浓度水平的一个指标.粒径分布是大气颗粒物的重要特征,它决定了颗粒物自身的性质和环境效应. 颗粒物中某种化学组分的粒径分布特征反映出其来源,也决定了其在大气中的物理和化学行为. 颗粒物中含碳物质粒径一般分布在０．1~5μm范围(唐孝炎等，19９0) ,这主要是由含碳物质的来源和形成过程所决定的.大气颗粒有机物主要分布在亚微米粒径范围内，但质量分布呈现典型的双峰态,峰值在0. ２μｍ和1μm左右(Pｉckle et aｌ. , 1990；Ｍyloｎaｓｅｔal．, 199１).Oｆfenberg等（２０0０)研究了5个粒径范围内( 0. １5、０.45、１. ４、4．1和12. 2μm)的含碳颗粒物,结果发现粒径在0．1５~0. 4５μm间的有机物占颗粒物总质量的49％,而粒径大于12μｍ的有机物只占3%．一次有机气溶胶的来源(Sourceｓof p ｒimarｙorganic aerosｏlｓ)一次有机气溶胶的主要人为源是化石燃料和生物质的不完全燃烧,如汽油、柴油、煤、森林及草原大火、农产品残渣、木材及树叶、抽烟以及垃圾焚烧等燃烧过程的直接排放，这些过程主要释放细粒子(粒径＜1０μm) ;其主要的天然源是植物排放和天然大火. 另外,生物的排放，如高等植物蜡、空气中悬浮的花粉和细菌、真菌孢子等微生物,植物草木碎片和土壤有机物质的风蚀作用所产生的一次有机气溶胶,以及某些工业活动,如石油精炼、焦炭和沥青生产、轮胎橡胶的磨损等非燃烧过程排放的一次有机气溶胶,主要形成粗颗粒模态.随着人类活动的不断增加,人为源对有机气溶胶的贡献越来越大.有机碳在土壤来源、地壳贡献中一般占5％～１5% ,在汽油车排放中大约占70％，在柴油车排放中大约占４0% ，在居民木柴燃烧排放以及森林火灾排放中大约占5０%, 在居民燃煤排放中大约占70% ，燃煤电厂排放中大约占2% ~3４％,这取决于污染控制的技术水平（Ｃhoｗ，1９９5). 因此,污染源直接排放形成的有机碳因污染源类型的不同而不同．燃烧过程如生物质燃烧、机动车尾气、各种燃油、燃煤、冶炼等排放的污染物中,有机碳和元素碳一般是伴生而存在的,而道路、土壤、建筑扬尘以及湖泊底泥等非燃烧过程排放的污染物中,有机碳一般是单独存在的．燃烧过程中,燃料中的有机组分有的可能会直接排放,如ＶOC,有的则发生氧化、裂解，转化生成新的物质.元素碳是燃料不完全燃烧的产物,或者是有机组分裂解的产物，在大气中相对较稳定;由于燃烧源排放的有机碳和元素碳存在相伴生的特点，近年来有机碳和元素碳被用以识别含碳气溶胶的污染来源,并进行二次气溶胶判别与估算(Castrｏet al., １999）．烹调油烟是城市气溶胶的重要来源．肉类烹饪产生的细粒子的排放速率要高于蔬菜烹饪２～3个数量级,所有食物操作过程产生的细粒子中主要化学组成都是有机碳，在肉类操作中没有检测到元素碳,而蔬菜操作中排放的元素碳占细粒子的比例不到4%.肉类操作中排放的细粒子中主要的有机化合物为正烷酸、正烯酸,还有正烷醛和正烯醛、正烷酮、呋喃酮和胆甾醇；而蔬菜操作中主要化合物为正烷酸和正烯酸,还有少量正烷醛和正烯醛，没有检测到胆甾醇.肉类物质中的有机物在加热、光照下以及在金属和不饱和脂存在下会脱氢形成Ｒ·,这些自由基与氧反应形成过氧自由基(ROＯ·）,过氧自由基再与其它不饱和脂反应形成RCOOＨ·,然后发生一系列断裂,生成大量的断裂产物如醛、酮、醇、烃、酯、呋喃和呋喃酮等（Ｒogge et a l．，1991)．植物油和肉类脂肪中主要成分是脂肪酸甘油酯,在烹饪过程中通过水解和氧化会释放大量的十六酸和十八酸,因此,在食物烹饪操作中排放量最大的化合物为正十六烷酸、正十八烷酸、顺２92十八烯酸（油酸)和顺２92122十八二烯酸(亚油酸)等．胆甾醇是动物甾醇的典型代表,存在于动物脂肪中,在肉类食物烹饪过程中可以直接释放出来，未检测到其热解产物（Ｃhｏw, 1995)．研究表明,洛杉矶地区肉类烹调释放的有机气溶胶占一次有机气溶胶总量的21％,所检出的有机物包括烷烃、脂肪酸、不饱和脂肪酸、二元酸、壬醛、ＰAＨs、呋喃、内脂、醇类、烯烃、类固醇、酰胺等.机动车排放是重要的颗粒有机物污染源. Roｇge等（1９93a)和Ｓcｈauer等(１999;２002）利用台架测试指出,柴油车和无催化装置汽车的细粒子排放速率比较高,而有催化装置汽车的排放速率非常低.机动车排放的主要化学组分都是有机碳和元素碳,柴油车排放的元素碳含量明显高于汽油车排放，而有催化装置汽油车的元素碳排放要高于无催化装置汽油车;对有机碳来说,汽油车的排放要明显高于柴油车,无催化装置汽车排放的有机碳占细粒子的６5%以上. 机动车排放的主要有机化合物分别为烷烃、烷酸、多环芳烃和二烯酸．20世纪８０年代中期的研究结果表明,无催化装置汽车的多环芳烃排放速率最高,超过有催化装置汽车的26倍以上,而大多数正烷酸主要是由有催化装置的汽车排放的；重型柴油车具有高的正烷烃和正烷酸排放率(Rogｇｅｅt ａl. ，１99３ａ). ２0世纪90年代中期的研究结果表明,中型柴油车排放最高量的是多环芳烃,其次为烷酸和烷烃,而无催化汽车主要排放多环芳烃和烷烃,有催化装置的汽车主要排放高分子量二元羧酸（十八碳二酸和十九碳二酸)和烷烃. 可见,机动车的类型、燃料组成和有无催化装置都会对颗粒有机物的排放量和化学组成特征有很大影响．生物质燃烧正日益受到全球关注．据统计,生物质燃烧排放的颗粒物、有机碳和元素碳分别占大气颗粒物总量的7%、３9%和86%．大部分生物质燃烧是以热带草原大火和森林大火的形式发生，农田秸秆焚烧是生物质燃烧的第2种主要形式. 木柴燃烧是美国重要的细粒子污染源. 不同的地区燃烧的木柴类型是不同的，利用稀释通道采样方法，Fine等（2001；2002)研究了美国南部和东北部主要树种燃烧排放的细粒子有机物; Haｙs等(２0０２)研究了不同树叶燃烧排放的细粒子有机物；Schaｕeｒ等(２０01)研究了洛杉矶地区家庭取暖主要使用的木柴燃烧排放的细粒子有机物;Oros等人( 2001a；200１b）采用在污染源下风向直接采样的方法研究了不同树种野外燃烧排放的有机物. 木柴燃烧排放的有机气溶胶的组成与燃烧实验相关，壁炉实验产生的左旋葡聚糖是含量最高的有机化合物,硬木燃烧排放中第2大类物种是甲氧基酚类化合物，而软木燃烧排放的是甲氧基酚类化合物或二萜类化合物；野外实验中，硬木燃烧排放量最大的是羧酸类化合物,其次为烷烃、甲氧基酚类化合物,软木燃烧排放量最大的是二萜类化合物，其次为羧酸、甲氧基酚类化合物. 与壁炉实验相比,野外实验中左旋葡聚糖所占比例明显下降,甲氧基酚比例也下降，而二萜类和三萜类化合物比例上升. 壁炉实验和野外实验的差异来自燃烧条件的不同,壁炉燃烧时温度相对较高,燃烧比较充分，可以产生较多高温热解产物,如左旋葡聚糖; 而野外实验则采用大火和焖烧２种方式,产生较多的天然产物如羧酸、烷烃和一些二萜类化合物.研究表明,麦收季节农田秸秆焚烧对北京市区有机碳的贡献高达４0% (Dｕan et ａｌ., 2004);美国洛杉矶地区居民木柴燃烧排放的有机物占一次有机气溶胶的１４％, 冬季可达30%；丹佛地区冬季约２0% ~30%的细颗粒物来自木柴燃烧(Ｒoｇge ｅｔa l. , １998)．工业或民用燃油锅炉释放出的有机物中，脂肪酸占42%~52%，苯酸占6% ~23% ,烷烃占7% ~25%,多环芳烃及其同系物占３% ~９% ,氯化物占6%～１6%. 烷烃碳数范围是C1９～C33,主碳数为Ｃ２１、Ｃ23,可能来自油品中烷烃的直接排放或者其它化合物燃烧过程的转化.脂肪酸碳数一般小于C1８, 以C1６和C１8为主要物种( Rogge et aｌ.,１9９７b). 有机氯化物在燃油过程中可能发生热裂解，产物作为催化剂可能会促进元素碳以及多环芳烃的形成. 燃料中Cｌ含量的增加不仅导致PAＨs浓度增加,还可能进一步产生毒性更大的有机氯化芳香化合物.城市有机气溶胶的另外一些来源包括道路扬尘、沥青、刹车尘、轮胎屑、室外香烟烟雾,以及高等植物蜡、细菌活动和草本植物等. 在轮胎屑和道路尘中，主要有机化合物为烷烃和烷酸；轮胎屑中天然树脂是很重要的组成,而刹车尘中有痕量的天然树脂(Rogge et al. , １９9３b). 机动车刹车垫的磨损产生的有机物包括少量烷烃(C19～C３６) 、短链脂肪酸(C６~C９)及PAH，还包括可溶性的聚烯二醇醚和三乙基乙二醇醚等．香烟烟雾中有大量的氮杂环化合物,其中尼古丁占氮杂环化合物的69%. 植物碎屑中,含量最高的化合物类别是正烷烃,其次为正烷醛和正烷醇二次有机气溶胶形成机制( Ｆｏrmatioｎmeｃhａnismof ｓｅcondａry orgａnic aeｒosols) 二次有机气溶胶的形成是指气相中的有机气体氧化形成的低挥发性产物在粒子表面的浓缩、吸附,即挥发性有机物被氧化成半挥发性有机物和半挥发性有机物分配到颗粒相．形成的二次有机气溶胶大多存在于粒径小于2μm的细颗粒物中.挥发性有机物从气相到颗粒相的转化主要有3种机制( Pandis et aｌ．,199２; Pａnｋｏｗ, 1994）. 第一,可挥发有机物在浓度超过饱和蒸汽压时,低饱和蒸气压的有机物凝结在颗粒物上形成二次气溶胶;第二，气态有机物在颗粒物表面以物理或化学过程吸附或吸收在颗粒物的内部,此过程可发生在亚饱和状态(L ｉgｏcｋｉet al．，１9８９; Pankｏｗ,1987) ；第三,气态有机物在大气环境中发生氧化生成低挥发性物质,进而生成二次颗粒物.光化学烟雾是形成二次气溶胶的重要途径,其主要产物为有机硝酸脂和复杂有机化合物. 天然源和人为源有机气体均可形成二次有机气溶胶.半挥发性有机物通过物理和化学吸附可形成二次有机气溶胶. 通常将饱和蒸汽压低于临界蒸汽压4０00Ｐa的物质称为半挥发性物质. 由于蒸汽压的限制,并不是所有存在于大气中的VＯCｓ都能形成大气气溶胶. 一般认为,6个碳以下的烷烃（甲烷到正己烷异构体) 、6个碳以下的烯烃(乙烯到己烯异构体) 、苯以及低分子量的羧基化合物等都不能产生有机颗粒物. 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，半挥发性有机物在气相与颗粒相之间便达到热力学平衡. 可用Langmuir等温吸附理论定量描述大气中有机物的气固分配,有学者认为,颗粒物对有机物的吸附是由有机物的蒸汽压和颗粒物的表面积控制( Paｎkｏw,１994). 但有机物究竟是吸附在类似于液体有机膜的颗粒物表面上,还是吸附在颗粒表面的活性点上,或是二者的混合吸附,目前还没有结论. 但已经清楚的是,不同来源的颗粒物有不同的吸附特性,湿度对吸附有影响,可用化合物的液相蒸汽压或辛醇２空气分配系数描述化合物间的差异和温度的影响．大气环境中的气态有机物可通过气相化学反应转化为低挥发性的物质并形成二次有机气溶胶．一定条件下，大气反应的产物也可以发生成核过程而产生新的颗粒物,例如萜烯与臭氧反应的产物(Kamens etａl. , 1999)．气态有机物在大气环境中还可通过颗粒物上的异相反应形成二次颗粒物.气相反应产物进入颗粒相后,将与气态氧化剂发生进一步反应生成另一代产物；通常,酸类对这些异相将起到催化作用,主要的催化剂有硫酸和硝酸．这些酸催化反应包括水合作用、聚合作用、半缩醛和缩醛反应、醇醛缩合．形成二次有机气溶胶的有机前体物种类很多,如烷烃、烯烃、芳香烃和酚类等,它们主要来自人为源如化石燃料燃烧、生物质燃烧、有机溶剂的使用,以及自然源如植物排放、海洋源等. 已有研究表明，形成二次有机气溶胶的主要前体物是芳香族化合物如苯、甲苯、二甲苯,以及烯烃、烷烃、环烷烃、萜烯和生物排放的非饱和氧化物．据估计,城市二次气溶胶的50% ～70%是来自甲苯、二甲苯、三甲苯等化合物. 树木等植被排放的天然源碳氢化合物也是二次有机气溶胶的重要前体物,包括萜烯（α－蒎烯、β- 蒎烯、柠檬烯)和倍萜烯，还有异戊二烯．二次有机气溶胶形成的通常只有碳数在7以上的有机物才能生成二次颗粒物(Fostner et al．, 1997; Limbeck ｅｔａｌ. ,19９9；Hｏｌes et a l. , 199７;Blanｄo et al. , １998).有机前体物的氧化包括气相和液相氧化2个途径, 主要的气态氧化剂是臭氧、ＯH- 和NO－3(Grｏｓjean et a ｌ．，1989; Oｄum et a l.，１996；Gｒiffｉn eｔaｌ. ,1999）,它们均是光化学反应的产物. 有机前体物通过氧化反应生成的产物可能包括脂肪酸、二元羧酸、醇类以及醛类等,它们通常具有较高的极性和分子量,从而减小其挥发性. 而且，这些化合物主要是中间产物，需要继续氧化成半挥发性组分才能进入颗粒态. 在一定的条件下，大气反应的产物也可以发生成核过程而产生新的颗粒物,例如萜烯与臭氧反应的产物.近年的研究表明,不少VO Ｃs可能在云或雾滴中通过液相氧化反应生成二次有机气溶胶. 液相氧化反应包括ＶＯCs等有机前体物溶于液滴,随后被氧化成半挥发性有机物. 一般而言,污染源尤其是人为污染源所释放的VOCs多数难溶于水．经过气相氧化反应生成溶解性较强的脂肪酸、二元羧酸、醇类以及醛类等化合物,进而可以溶于雾滴中参与液相氧化反应.Blando等（19９８；20０0)发现,云水雾滴中确实存在脂肪酸、二元羧酸、醇类以及醛类等化合物. 这些化合物大多既存在于气态,又存在于液态,说明可溶性VＯC参与云水或雾滴反应是可能的．Ａumount等（200０)认为，云水中的高浓度有机酸主要来自液相氧化反应.二次有机气溶胶形成的另一个步骤包括凝结、吸收和吸附等途径. 凝结是最简单的气粒转化物理过程,不涉及VOC与气溶胶粒子之间的相互作用,可称为均相成核过程,类似于无机二次气溶胶如硫酸盐的形成. 早期研究认为,该过程是其气2粒转化的主要过程．然而,近期一些研究表明,异相成核过程即VOCs在气溶胶颗粒上的吸收或吸附过程,才是气粒转化的主导过程(Odｕm et al．,19９6；199７a；１997b). 与前者比较,异相成核过程既取决于ＶＯCs的性质,又与作为吸附点的气溶胶颗粒有关. Oｄｕm等（1996)通过烟雾箱模拟实验表明,气溶胶的量与有机气溶胶质量浓度密切相关,认为吸收或吸附过程是气粒转化的主导过程,因为凝结过程是不依赖于有机气溶胶浓度. 在气粒转化过程中吸收与吸附究竟哪个更为重要,目前尚无定论．仅有研究表明,对城市气溶胶而言,吸收过程的重要性大于吸附过程（Liang etａl．,1９９7; Goss et aｌ．, 199８)．展望( Perspectｉve)有机气溶胶的来源与形成日益受到科学家的广泛关注,其研究方向主要集中于大气中有机气溶胶的化学组成与浓度水平、天然和人为源一次排放有机物的物理化学特征、二次有机气溶胶形成的物理与化学过程、大气中有机气溶胶的来源识别以及有机气溶胶的环境影响.为了完成这些研究和使其获得的信息更加准确,需要不断完善或开发有机气溶胶的采样技术和有机物种的检测技术.由于有机气溶胶是由多种有机物混合而成的细颗粒，而且某些有机物种的浓度水平较低,不同物种的挥发性、热稳定性等也存在较大差异,使得无论是环境空气还是污染源的有机气溶胶采集均较为困难,目前的采集方法对于有机物分析具有较大的不确定性. 因此，采样技术的研发十分重要.有机气溶胶的总体污染水平目前是通过碳分析获得的OＣ、EC浓度定量描述,其中，有机物种的定性和定量是采用GC／ＭS方法测量,但该方法也仅仅能将10%～1５%的气溶胶有机物解析为特定的有机化合物(Ｒoｇge et al. ,１993e) ,对极性、强极性有机物的分析尚存在局限性.近年来,化学衍生法被广泛应用于分析极性有机物,但也只能检测很少一部分极性有机物质. 可见,有机气溶胶的采样技术和有机组分的分析检测技术是有机气溶胶领域研究的重要方向.目前还不十分清楚二次有机气溶胶的形成机理，未能很好地认识二次有机气溶胶的反应动力学,而且也未能鉴别出大量的反应物，而只能用烟雾箱实验的结果经验推测和应用数学模式模拟计算有机颗粒的形成. 在测量和模拟挥发性有机物形成有机颗粒物的动力学和热力学方面,还应用了大量的经验估计. 因此,目前人们对二次有机气溶胶形成机制的认识还较为浅薄,这仍将是今后研究的重点与热点.此外,环境空气中有机气溶胶有机组分的污染特征与来源识别的研究也是非常重要的研究方向，这对于研究有机气溶胶对人体健康、气候、能见度的影响以及与大气氧化剂反应形成的二次有机气溶胶都具有非常重要的意义．。
大气气溶胶的生成机制与演化过程分析
大气气溶胶的生成机制与演化过程分析一、引言大气气溶胶是由气体和固体或液体微粒组成的复杂体系，对气候变化、空气质量以及人类健康产生着深远的影响。
了解大气气溶胶的生成机制和演化过程对于理解地球环境的变化以及制定有效的环保策略具有重要意义。
二、大气气溶胶的生成机制1. 原生型气溶胶生成机制原生型气溶胶通常由自然和人为过程产生，如火山爆发、森林火灾、海水气溶胶生成等。
这些过程中产生的微粒在大气中形成气溶胶。
2. 平湍转化过程大气中的气溶胶主要是通过平湍转化过程产生的。
当大气中颗粒物略大于几纳米时，由于湍流的作用，气体分子会与颗粒物碰撞，将气体分子附着在颗粒物表面，从而形成更大的气溶胶。
3. 气体-粒子转化一些气体分子可以通过吸附或反应的方式聚集在颗粒物表面，从而形成气溶胶。
例如，硝酸等酸性气体会与氨、氨基化合物等碱性物质发生中和反应，生成氨盐粒子。
三、大气气溶胶的演化过程1. 初始阶段大气中的气溶胶通常起源于原生型气溶胶和大气轨迹中的胶体微粒。
这些微粒在气体和液体的作用下逐渐增加，形成初级气溶胶。
初级气溶胶通常具有较小的尺寸和较短的寿命。
2. 次生型气溶胶生成初级气溶胶会在大气中发生物理、化学变化，形成次生气溶胶。
例如，硫酸盐和硝酸盐可以通过气体-粒子转化形成次生气溶胶。
次生气溶胶的生成过程复杂多样，持续时间相对较长。
3. 合并和凝聚大气中的气溶胶会发生合并和凝聚，使气溶胶颗粒逐渐增大。
合并是指两个或多个气溶胶颗粒相互碰撞、粘附并形成更大颗粒的过程。
凝聚是指气溶胶颗粒表面的气体分子逐渐从气相转移到固相，导致颗粒增大。
4. 分解和沉降大气气溶胶是动态平衡的系统，颗粒物不断进行分解和沉降。
颗粒物的分解主要由气体-粒子转化和化学反应引起，而沉降则是指颗粒物因重力作用而下沉到地面。
四、大气气溶胶的影响1. 气候效应大气气溶胶可通过反射和散射太阳辐射的方式影响地球能量平衡，从而对气候产生影响。
某些气溶胶能够增加云的反射能力，从而导致全球气温变暖。
气溶胶的危害与控制
摘要气溶胶是大气主要污染物之一。
本文讲述了气溶胶的形成机理，并根据其物理和化学特性讨论了气溶胶对人体和环境可能造成的危害，特别是对气候的影响，最后介绍了一种气溶胶灭火系统的组成及其灭火机理。
关键词：气溶胶；气候；大气环境化学目录摘要 (I)1.概述 (1)1.1. 气溶胶的形成 (1)1.2. 气溶胶的种类 (1)1.2.1. 硫酸盐气溶胶 (1)1.2.2. 硝酸盐气溶胶 (2)1.2.3. 铵盐气溶胶 (2)1.3. 来自海洋的“贵客” (3)2.气溶胶对人体的危害 (4)2.1. 微生物 (4)2.2. 有机污染物 (4)2.3. 重金属 (5)2.4. 环境激素 (5)2.5. 尘埃粒子 (6)3.气溶胶对气候的影响 (7)4.气溶胶的分布及控制 (8)4.1. 中国大陆气溶胶月和年际间变化趋势 (8)4.2. 气溶胶控制措施 (9)4.3. S型气溶胶灭火系统设计 (9)4.3.1. 工作原理 (10)4.3.2. 装置组成 (10)5.总结 (11)6.致谢 (12)7.参考文献 (13)1.概述1.1.气溶胶的形成气溶胶是由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分散体系。
其分散相为固体或液体小质点，其大小为10-3cm~10-7cm，分散介质为气体。
云、雾、尘埃、未燃尽的燃料产生的烟、气体中的固体粉尘等等都是气溶胶。
大气中悬浮均匀分布的相当数量的固体微粒和液体微粒，如海盐粉粒、灰尘（特别是硅酸盐）、烟尘和有机物等多种物质，所构成的稳定混合物，统称为气溶胶粒子。
气溶胶的消除，主要靠大气的降水、小粒子间的碰并、凝聚、聚合和沉降过程。
空气中的气溶胶物质是一种复杂的污染物，这既是人为因素造成的，也不排除生态方面的原因。
大气气溶胶微粒是人们的感官能直接觉察到的大气微量成分，它直接妨碍视线、影响人和动物呼吸系统的健康；气溶胶还是大气中形成云和降水的先决条件之一。
大气中的悬浮物质会对大气运动造成很多影响，其中包括可见度的变化和云层的分布[1]，同时对雨水的酸度和气候都有很大的影响。
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气溶胶污染物的形成机理和污染状况摘要:本文主要介绍有机气溶胶来源与形成的研究现状,有机气溶胶的化学组成特征。
一次有机气溶胶主要源于烹调油烟、机动车尾气、生物质燃烧、工业或民用燃油锅炉释放出的有机物,还有道路扬尘、沥青、刹车尘、轮胎屑、室外香烟烟雾、以及高等植物蜡、细菌活动和草本植物等. 大气中的半挥发性有机物可通过物理和化学吸附形成二次有机气溶胶,一些挥发性有机物可通过气相化学反应转化为低挥发性的物质并形成二次有机气溶胶,其主要前体物是芳香族化合物,如苯、甲苯、二甲苯,以及烯烃、烷烃、环烷烃、萜烯和生物排放的非饱和氧化物.关键词:一次有机气溶胶二次有机气溶胶;挥发性有机物;半挥发性有机物;颗粒物;有机碳Abstract: This paper describes the organic aerosol sources and research status, the formation of organic aerosol chemical composition characteristics. Once organic aerosols mainly from cooking fumes, vehicle exhaust, biomass burning, industrial or commercial release of organic oil-fired boilers, as well as road dust, asphalt, brake dust, tire debris, outdoor cigarette smoke, as well as higher plant waxes, bacterial activity and herbs, etc. semi-volatile organic compounds in the atmosphere to form secondary organic aerosols through physical and chemical adsorption, a number of volatile organic compounds by gas-phase chemical reactions into a low volatile matter and the formation of secondary organic aerosol , the main precursors of aromatic compounds such as benzene, toluene, xylene, and olefins, paraffins, naphthenes, and unsaturated terpene oxides biological emissions.Keywords: secondary organic aerosols; volatile organic compounds ; semivolatile organic compounds ; particle; organic carbon有机气溶胶是大气气溶胶的重要成分, 在偏远地区大约占PM10的30%～50%，在污染严重的城市地区一般占PM2. 5和PM10质量的20%～60% . 无论在污染地区还是在偏远地区,有机气溶胶都是由数百种有机化合物组成的混合物,其中很多具致癌、致畸和致突变性,如多氯联苯和其它含氯有机化合物. 它们还能够影响大气能见度,是导致大气光化学烟雾、酸沉降的重要物质,可通过长距离传输对区域和全球环境产生影响. 因此,国际上非常重视大气中有机气溶胶的来源与形成机制的研究,目前主要集中在浓度和化学组分的测量、成因和来源以及产生的环境效应.随着我国经济的高速发展,我国出现了城市和区域性大气颗粒物污染现象,有机气溶胶日益成为大气污染控制的关键污染物和控制的难点.有机气溶胶的化学组成特征( Chemicalcomposition of organic aerosols) 根据目前GC2MS测量的技术水平已经鉴别出有机气溶胶含有正构烷烃、正构烷酸、正构烷醛、脂肪族二元羧酸、双萜酸、芳香族多元羧酸、多环芳烃、多环芳酮和多环芳琨、甾醇化合物、含氮化合物、规则的甾烷、五环三萜烷以及异烷烃和反异烷烃等(Mazurek et al. ,1989;HHildemann et a l. ,1993; Rogge et al. , 1993e) ,表1给出了在大气颗粒物中已经被测出的以及根据光化学和热力学反应计算出的应该存在的有机物种( Saxena et a l. ,1996) ,但识别出的这几百种有机化合物仅占颗粒物有机质量的10% ～40% ( Seinfeld et al. , 1998).Rogge等(1993e)检测出的80多种有机化合物约占总有机物的13% ,只占细粒子质量的大约2%. 未鉴别出的部分包括腐殖酸、高分子量化合物、高极性化合物和不能分辨的环烷烃和支链烷烃混合物. 因此,人们对有机气溶胶的化学组成、浓度水平和形成机制还了解得很不清楚大气颗粒物中的含碳物质按测量方法定义为有机碳(OC)和元素碳( EC). 有机碳是碳氢化合物及其氧化物的混合物,占有颗粒碳的大部分,既有一次源也有二次源; 元素碳本质上是一次污染物,直接由化石燃料或生物含碳物质不完全燃烧排放.元素碳在大气颗粒物中通常包裹在有机物内部,因此,很难完全区分开元素碳和有机碳. 目前,关于不同排放源OC /EC比值清单已有一些报道. Gray等(1986)建立了Los Angeles盆地的OC、EC排放清单,并建议与此有机碳相关的总有机物的质量浓度为有机碳浓度乘以1. 2～1. 4,因此,有机碳通常被认为是表征有机物气溶胶浓度水平的一个指标.粒径分布是大气颗粒物的重要特征,它决定了颗粒物自身的性质和环境效应. 颗粒物中某种化学组分的粒径分布特征反映出其来源,也决定了其在大气中的物理和化学行为. 颗粒物中含碳物质粒径一般分布在0. 1～5μm范围(唐孝炎等, 1990) ,这主要是由含碳物质的来源和形成过程所决定的. 大气颗粒有机物主要分布在亚微米粒径范围内,但质量分布呈现典型的双峰态,峰值在0. 2μm和1μm左右( Pickle et al. , 1990; Mylonas et al. , 1991 ).Offenberg等(2000)研究了5个粒径范围内( 0. 15、0. 45、1. 4、4. 1和12. 2μm)的含碳颗粒物,结果发现粒径在0. 15～0. 45μm间的有机物占颗粒物总质量的49% ,而粒径大于12μm的有机物只占3%.一次有机气溶胶的来源( Sources of p rimaryorganic aerosols)一次有机气溶胶的主要人为源是化石燃料和生物质的不完全燃烧,如汽油、柴油、煤、森林及草原大火、农产品残渣、木材及树叶、抽烟以及垃圾焚烧等燃烧过程的直接排放,这些过程主要释放细粒子(粒径< 10μm) ;其主要的天然源是植物排放和天然大火. 另外,生物的排放,如高等植物蜡、空气中悬浮的花粉和细菌、真菌孢子等微生物,植物草木碎片和土壤有机物质的风蚀作用所产生的一次有机气溶胶,以及某些工业活动,如石油精炼、焦炭和沥青生产、轮胎橡胶的磨损等非燃烧过程排放的一次有机气溶胶,主要形成粗颗粒模态. 随着人类活动的不断增加,人为源对有机气溶胶的贡献越来越大.有机碳在土壤来源、地壳贡献中一般占5% ～15% ,在汽油车排放中大约占70% ,在柴油车排放中大约占40% ,在居民木柴燃烧排放以及森林火灾排放中大约占50%, 在居民燃煤排放中大约占70% ,燃煤电厂排放中大约占2% ～34% ,这取决于污染控制的技术水平(Chow, 1995). 因此,污染源直接排放形成的有机碳因污染源类型的不同而不同. 燃烧过程如生物质燃烧、机动车尾气、各种燃油、燃煤、冶炼等排放的污染物中,有机碳和元素碳一般是伴生而存在的,而道路、土壤、建筑扬尘以及湖泊底泥等非燃烧过程排放的污染物中,有机碳一般是单独存在的. 燃烧过程中,燃料中的有机组分有的可能会直接排放,如VOC,有的则发生氧化、裂解,转化生成新的物质. 元素碳是燃料不完全燃烧的产物,或者是有机组分裂解的产物,在大气中相对较稳定;由于燃烧源排放的有机碳和元素碳存在相伴生的特点,近年来有机碳和元素碳被用以识别含碳气溶胶的污染来源,并进行二次气溶胶判别与估算(Castro et al. , 1999). 烹调油烟是城市气溶胶的重要来源. 肉类烹饪产生的细粒子的排放速率要高于蔬菜烹饪2～3个数量级,所有食物操作过程产生的细粒子中主要化学组成都是有机碳,在肉类操作中没有检测到元素碳,而蔬菜操作中排放的元素碳占细粒子的比例不到4%. 肉类操作中排放的细粒子中主要的有机化合物为正烷酸、正烯酸,还有正烷醛和正烯醛、正烷酮、呋喃酮和胆甾醇;而蔬菜操作中主要化合物为正烷酸和正烯酸,还有少量正烷醛和正烯醛,没有检测到胆甾醇. 肉类物质中的有机物在加热、光照下以及在金属和不饱和脂存在下会脱氢形成R·,这些自由基与氧反应形成过氧自由基(ROO·) ,过氧自由基再与其它不饱和脂反应形成RCOOH·,然后发生一系列断裂,生成大量的断裂产物如醛、酮、醇、烃、酯、呋喃和呋喃酮等(Rogge et a l. , 1991). 植物油和肉类脂肪中主要成分是脂肪酸甘油酯,在烹饪过程中通过水解和氧化会释放大量的十六酸和十八酸,因此,在食物烹饪操作中排放量最大的化合物为正十六烷酸、正十八烷酸、顺292十八烯酸(油酸)和顺292122十八二烯酸(亚油酸)等. 胆甾醇是动物甾醇的典型代表,存在于动物脂肪中,在肉类食物烹饪过程中可以直接释放出来,未检测到其热解产物(Chow, 1995). 研究表明,洛杉矶地区肉类烹调释放的有机气溶胶占一次有机气溶胶总量的21% ,所检出的有机物包括烷烃、脂肪酸、不饱和脂肪酸、二元酸、壬醛、PAHs、呋喃、内脂、醇类、烯烃、类固醇、酰胺等.机动车排放是重要的颗粒有机物污染源. Rogge等(1993a)和Schauer等( 1999; 2002)利用台架测试指出,柴油车和无催化装置汽车的细粒子排放速率比较高,而有催化装置汽车的排放速率非常低.机动车排放的主要化学组分都是有机碳和元素碳,柴油车排放的元素碳含量明显高于汽油车排放,而有催化装置汽油车的元素碳排放要高于无催化装置汽油车;对有机碳来说,汽油车的排放要明显高于柴油车,无催化装置汽车排放的有机碳占细粒子的65%以上. 机动车排放的主要有机化合物分别为烷烃、烷酸、多环芳烃和二烯酸. 20世纪80年代中期的研究结果表明,无催化装置汽车的多环芳烃排放速率最高,超过有催化装置汽车的26倍以上,而大多数正烷酸主要是由有催化装置的汽车排放的;重型柴油车具有高的正烷烃和正烷酸排放率(Rogge et a l. , 1993a). 20世纪90年代中期的研究结果表明,中型柴油车排放最高量的是多环芳烃,其次为烷酸和烷烃,而无催化汽车主要排放多环芳烃和烷烃,有催化装置的汽车主要排放高分子量二元羧酸(十八碳二酸和十九碳二酸)和烷烃. 可见,机动车的类型、燃料组成和有无催化装置都会对颗粒有机物的排放量和化学组成特征有很大影响.生物质燃烧正日益受到全球关注. 据统计,生物质燃烧排放的颗粒物、有机碳和元素碳分别占大气颗粒物总量的7%、39%和86%. 大部分生物质燃烧是以热带草原大火和森林大火的形式发生,农田秸秆焚烧是生物质燃烧的第2种主要形式. 木柴燃烧是美国重要的细粒子污染源. 不同的地区燃烧的木柴类型是不同的,利用稀释通道采样方法, Fine等(2001; 2002)研究了美国南部和东北部主要树种燃烧排放的细粒子有机物; Hays等(2002)研究了不同树叶燃烧排放的细粒子有机物; Schauer 等(2001)研究了洛杉矶地区家庭取暖主要使用的木柴燃烧排放的细粒子有机物; Oros等人( 2001a;2001b)采用在污染源下风向直接采样的方法研究了不同树种野外燃烧排放的有机物. 木柴燃烧排放的有机气溶胶的组成与燃烧实验相关,壁炉实验产生的左旋葡聚糖是含量最高的有机化合物,硬木燃烧排放中第2大类物种是甲氧基酚类化合物,而软木燃烧排放的是甲氧基酚类化合物或二萜类化合物;野外实验中,硬木燃烧排放量最大的是羧酸类化合物,其次为烷烃、甲氧基酚类化合物,软木燃烧排放量最大的是二萜类化合物,其次为羧酸、甲氧基酚类化合物. 与壁炉实验相比,野外实验中左旋葡聚糖所占比例明显下降,甲氧基酚比例也下降,而二萜类和三萜类化合物比例上升. 壁炉实验和野外实验的差异来自燃烧条件的不同,壁炉燃烧时温度相对较高,燃烧比较充分,可以产生较多高温热解产物,如左旋葡聚糖; 而野外实验则采用大火和焖烧2种方式,产生较多的天然产物如羧酸、烷烃和一些二萜类化合物. 研究表明,麦收季节农田秸秆焚烧对北京市区有机碳的贡献高达40% (Duan et al. , 2004) ;美国洛杉矶地区居民木柴燃烧排放的有机物占一次有机气溶胶的14% , 冬季可达30%;丹佛地区冬季约20% ～30%的细颗粒物来自木柴燃烧(Rogge et a l. , 1998).工业或民用燃油锅炉释放出的有机物中,脂肪酸占42%～52% ,苯酸占6% ～23% ,烷烃占7% ～25% ,多环芳烃及其同系物占3% ～9% ,氯化物占6%～16%. 烷烃碳数范围是C19 ～C33,主碳数为C21、C23,可能来自油品中烷烃的直接排放或者其它化合物燃烧过程的转化. 脂肪酸碳数一般小于C18, 以C16 和C18 为主要物种( Rogge et al. ,1997b). 有机氯化物在燃油过程中可能发生热裂解,产物作为催化剂可能会促进元素碳以及多环芳烃的形成. 燃料中Cl含量的增加不仅导致PAHs浓度增加,还可能进一步产生毒性更大的有机氯化芳香化合物.城市有机气溶胶的另外一些来源包括道路扬尘、沥青、刹车尘、轮胎屑、室外香烟烟雾,以及高等植物蜡、细菌活动和草本植物等. 在轮胎屑和道路尘中,主要有机化合物为烷烃和烷酸;轮胎屑中天然树脂是很重要的组成,而刹车尘中有痕量的天然树脂(Rogge et al. , 1993b). 机动车刹车垫的磨损产生的有机物包括少量烷烃(C19～C36) 、短链脂肪酸(C6～C9)及PAH,还包括可溶性的聚烯二醇醚和三乙基乙二醇醚等. 香烟烟雾中有大量的氮杂环化合物,其中尼古丁占氮杂环化合物的69%. 植物碎屑中,含量最高的化合物类别是正烷烃,其次为正烷醛和正烷醇二次有机气溶胶形成机制( Formation mechanismof secondary organic aerosols)二次有机气溶胶的形成是指气相中的有机气体氧化形成的低挥发性产物在粒子表面的浓缩、吸附,即挥发性有机物被氧化成半挥发性有机物和半挥发性有机物分配到颗粒相. 形成的二次有机气溶胶大多存在于粒径小于2μm的细颗粒物中.挥发性有机物从气相到颗粒相的转化主要有3种机制( Pandis et al. , 1992; Pankow, 1994). 第一,可挥发有机物在浓度超过饱和蒸汽压时,低饱和蒸气压的有机物凝结在颗粒物上形成二次气溶胶;第二,气态有机物在颗粒物表面以物理或化学过程吸附或吸收在颗粒物的内部,此过程可发生在亚饱和状态(L igocki et al. , 1989; Pankow, 1987) ;第三,气态有机物在大气环境中发生氧化生成低挥发性物质,进而生成二次颗粒物. 光化学烟雾是形成二次气溶胶的重要途径,其主要产物为有机硝酸脂和复杂有机化合物. 天然源和人为源有机气体均可形成二次有机气溶胶.半挥发性有机物通过物理和化学吸附可形成二次有机气溶胶. 通常将饱和蒸汽压低于临界蒸汽压4000Pa的物质称为半挥发性物质. 由于蒸汽压的限制,并不是所有存在于大气中的VOCs都能形成大气气溶胶. 一般认为, 6个碳以下的烷烃(甲烷到正己烷异构体) 、6个碳以下的烯烃(乙烯到己烯异构体) 、苯以及低分子量的羧基化合物等都不能产生有机颗粒物. 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,半挥发性有机物在气相与颗粒相之间便达到热力学平衡. 可用Langmuir等温吸附理论定量描述大气中有机物的气固分配,有学者认为,颗粒物对有机物的吸附是由有机物的蒸汽压和颗粒物的表面积控制( Pankow,1994). 但有机物究竟是吸附在类似于液体有机膜的颗粒物表面上,还是吸附在颗粒表面的活性点上,或是二者的混合吸附,目前还没有结论. 但已经清楚的是,不同来源的颗粒物有不同的吸附特性,湿度对吸附有影响,可用化合物的液相蒸汽压或辛醇2空气分配系数描述化合物间的差异和温度的影响.大气环境中的气态有机物可通过气相化学反应转化为低挥发性的物质并形成二次有机气溶胶.一定条件下,大气反应的产物也可以发生成核过程而产生新的颗粒物,例如萜烯与臭氧反应的产物(Kamens et al. , 1999). 气态有机物在大气环境中还可通过颗粒物上的异相反应形成二次颗粒物. 气相反应产物进入颗粒相后,将与气态氧化剂发生进一步反应生成另一代产物; 通常,酸类对这些异相将起到催化作用,主要的催化剂有硫酸和硝酸. 这些酸催化反应包括水合作用、聚合作用、半缩醛和缩醛反应、醇醛缩合.形成二次有机气溶胶的有机前体物种类很多,如烷烃、烯烃、芳香烃和酚类等,它们主要来自人为源如化石燃料燃烧、生物质燃烧、有机溶剂的使用,以及自然源如植物排放、海洋源等. 已有研究表明,形成二次有机气溶胶的主要前体物是芳香族化合物如苯、甲苯、二甲苯,以及烯烃、烷烃、环烷烃、萜烯和生物排放的非饱和氧化物. 据估计,城市二次气溶胶的50% ～70%是来自甲苯、二甲苯、三甲苯等化合物. 树木等植被排放的天然源碳氢化合物也是二次有机气溶胶的重要前体物,包括萜烯(α - 蒎烯、β - 蒎烯、柠檬烯)和倍萜烯,还有异戊二烯. 二次有机气溶胶形成的通常只有碳数在7以上的有机物才能生成二次颗粒物( Fostner et al. , 1997; Limbeck et a l. , 1999; Holes et a l. , 1997; Blando et al. , 1998).有机前体物的氧化包括气相和液相氧化2个途径, 主要的气态氧化剂是臭氧、OH- 和NO-3(Grosjean et al. , 1989; Odum et a l. , 1996; Griffin et al. , 1999) ,它们均是光化学反应的产物. 有机前体物通过氧化反应生成的产物可能包括脂肪酸、二元羧酸、醇类以及醛类等,它们通常具有较高的极性和分子量,从而减小其挥发性. 而且,这些化合物主要是中间产物,需要继续氧化成半挥发性组分才能进入颗粒态. 在一定的条件下,大气反应的产物也可以发生成核过程而产生新的颗粒物,例如萜烯与臭氧反应的产物.近年的研究表明,不少VOCs可能在云或雾滴中通过液相氧化反应生成二次有机气溶胶. 液相氧化反应包括VOCs等有机前体物溶于液滴,随后被氧化成半挥发性有机物. 一般而言,污染源尤其是人为污染源所释放的VOCs多数难溶于水. 经过气相氧化反应生成溶解性较强的脂肪酸、二元羧酸、醇类以及醛类等化合物,进而可以溶于雾滴中参与液相氧化反应. Blando等(1998; 2000)发现,云水雾滴中确实存在脂肪酸、二元羧酸、醇类以及醛类等化合物. 这些化合物大多既存在于气态,又存在于液态,说明可溶性VOC参与云水或雾滴反应是可能的.Aumount等(2000)认为,云水中的高浓度有机酸主要来自液相氧化反应.二次有机气溶胶形成的另一个步骤包括凝结、吸收和吸附等途径. 凝结是最简单的气粒转化物理过程,不涉及VOC与气溶胶粒子之间的相互作用,可称为均相成核过程,类似于无机二次气溶胶如硫酸盐的形成. 早期研究认为,该过程是其气2粒转化的主要过程. 然而,近期一些研究表明,异相成核过程即VOCs在气溶胶颗粒上的吸收或吸附过程,才是气粒转化的主导过程(Odum et al. , 1996; 1997a;1997b). 与前者比较,异相成核过程既取决于VOCs 的性质,又与作为吸附点的气溶胶颗粒有关. Odum等(1996)通过烟雾箱模拟实验表明,气溶胶的量与有机气溶胶质量浓度密切相关,认为吸收或吸附过程是气粒转化的主导过程,因为凝结过程是不依赖于有机气溶胶浓度. 在气粒转化过程中吸收与吸附究竟哪个更为重要,目前尚无定论. 仅有研究表明,对城市气溶胶而言,吸收过程的重要性大于吸附过程(Liang et al. , 1997; Goss et al. , 1998).展望( Perspective)有机气溶胶的来源与形成日益受到科学家的广泛关注,其研究方向主要集中于大气中有机气溶胶的化学组成与浓度水平、天然和人为源一次排放有机物的物理化学特征、二次有机气溶胶形成的物理与化学过程、大气中有机气溶胶的来源识别以及有机气溶胶的环境影响. 为了完成这些研究和使其获得的信息更加准确,需要不断完善或开发有机气溶胶的采样技术和有机物种的检测技术.由于有机气溶胶是由多种有机物混合而成的细颗粒,而且某些有机物种的浓度水平较低,不同物种的挥发性、热稳定性等也存在较大差异,使得无论是环境空气还是污染源的有机气溶胶采集均较为困难,目前的采集方法对于有机物分析具有较大的不确定性. 因此,采样技术的研发十分重要. 有机气溶胶的总体污染水平目前是通过碳分析获得的OC、EC浓度定量描述,其中,有机物种的定性和定量是采用GC/MS方法测量,但该方法也仅仅能将10%～15%的气溶胶有机物解析为特定的有机化合物(Rogge et al. ,1993e) ,对极性、强极性有机物的分析尚存在局限性.近年来,化学衍生法被广泛应用于分析极性有机物, 但也只能检测很少一部分极性有机物质. 可见,有机气溶胶的采样技术和有机组分的分析检测技术是有机气溶胶领域研究的重要方向.目前还不十分清楚二次有机气溶胶的形成机理,未能很好地认识二次有机气溶胶的反应动力学,而且也未能鉴别出大量的反应物,而只能用烟雾箱实验的结果经验推测和应用数学模式模拟计算有机颗粒的形成. 在测量和模拟挥发性有机物形成有机颗粒物的动力学和热力学方面,还应用了大量的经验估计. 因此,目前人们对二次有机气溶胶形成机制的认识还较为浅薄,这仍将是今后研究的重点与热点. 此外,环境空气中有机气溶胶有机组分的污染特征与来源识别的研究也是非常重要的研究方向,这对于研究有机气溶胶对人体健康、气候、能见度的影响以及与大气氧化剂反应形成的二次有机气溶胶都具有非常重要的意义.。