大气气溶胶含碳物质基本特征综述
大气有机气溶胶化学特性及来源解析
大气有机气溶胶化学特性及来源解析近年来，随着环境问题的日益突出，大气有机气溶胶的化学特性及来源逐渐成为研究的热点。
有机气溶胶是大气中颗粒物的重要组成部分，对空气质量和人类健康产生重要影响。
本文将从化学特性和来源两个方面进行解析。
首先，我们来探讨大气有机气溶胶的化学特性。
有机气溶胶是由各种有机物质构成的微小颗粒，在大气中散布并与气体相互作用。
其化学特性主要包括化学组成、分子结构和光学性质。
在化学组成方面，大气有机气溶胶主要由碳、氧、氢和少量的氮、硫等元素组成。
其中，碳是有机气溶胶的主要成分，通常被分为原生有机气溶胶和二次有机气溶胶。
原生有机气溶胶主要由机械碎裂和生物放射等过程产生，二次有机气溶胶则主要是由大气中的气体物质发生化学反应形成。
不同的化学组成导致了有机气溶胶的不同特性和影响。
分子结构是决定有机气溶胶性质的重要因素。
有机气溶胶中的有机物质结构复杂多样，包括单体、寡聚体和高聚体等多种形态。
这些有机物质的分子结构决定了它们的挥发性、光学性质和反应性等特性。
例如，具有较大的聚合度和疏水性的有机物质往往具有较低的挥发性和较长的大气寿命。
光学性质是有机气溶胶的另一个重要特征。
有机气溶胶对太阳辐射的吸收和散射会影响大气的能量平衡和光学透明度。
不同类型的有机气溶胶对不同波长的光具有不同的吸收和散射能力，从而影响大气的辐射传输和气象变化。
接下来，我们将探究大气有机气溶胶的来源解析。
有机气溶胶的来源主要包括原生排放和二次形成两个方面。
原生排放是指有机气溶胶直接从污染源排放到大气中。
例如，汽车尾气、工业废气和生物质燃烧等过程都会释放出含有有机物质的颗粒物。
这些原生排放的有机气溶胶通常具有较高的挥发性和较短的大气寿命，对当地和区域尺度的空气质量产生直接影响。
二次形成是指大气中的气体物质经化学反应生成有机气溶胶。
这个过程通常发生在较长的时间尺度和广泛的地理范围内。
例如，挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等大气污染物在光化学反应和氧化反应的作用下，会形成大量的二次有机气溶胶。
大气气溶胶特性及来源分析
大气气溶胶特性及来源分析大气气溶胶是指悬浮在空气中的微小粒子，这些微小粒子对于大气的光学、辐射和化学过程都有着重要的影响。
了解大气气溶胶的特性和来源对于研究大气环境质量和气候变化具有重要意义。
大气气溶胶的特性主要包括其组成、粒径分布、光学特性和化学特性。
根据组成的不同，大气气溶胶可以分为无机气溶胶、有机气溶胶和混合气溶胶。
无机气溶胶主要由硫酸盐、硝酸盐、铵盐和海盐等组成，有机气溶胶主要包括有机碳、挥发性有机物和黑碳等。
大气气溶胶的粒径分布非常广泛，从几纳米到数十微米不等。
粒径越小，气溶胶的对流输送越明显，对气候的反射和散射作用也越强。
大气气溶胶的来源非常复杂，主要包括自然源和人为源。
自然源主要来自于植物排放的挥发性有机物、海洋表面的气溶胶生成和火山喷发等。
人为源主要来自于燃煤、燃油和燃气等燃烧活动产生的大颗粒物，以及工业排放、交通尾气和生物质燃烧等过程产生的大颗粒物和细颗粒物。
近年来，随着人类活动的不断增加，人为源对大气气溶胶的贡献也逐渐增加，成为了主要的气溶胶来源之一。
为了更好地了解大气气溶胶的特性和来源，科学家们进行了大量的研究和观测。
通过使用气溶胶质量光谱仪、激光粒度分析仪、核素分析仪和气溶胶质量谱仪等设备，科学家们可以对大气气溶胶的特性进行详细的分析。
此外，还可以通过采集不同来源的气溶胶样品，进行元素分析和同位素分析，从而判断气溶胶的来源和形成机制。
大气气溶胶的特性和来源分析有助于我们更好地理解气溶胶对大气和生态系统的影响。
气溶胶的光学特性可以影响太阳辐射的吸收和反射，从而对地球的能量平衡和气候变化产生重要影响。
此外，气溶胶还可以作为云凝结核，影响云的形成和降水的分布。
另外，气溶胶还可能带有多种有害物质，例如重金属、有机污染物和致癌物质，对空气质量和人体健康造成潜在威胁。
为了减少大气气溶胶的排放和控制其对环境和健康的影响，采取有效的措施非常必要。
首先，减少燃烧活动和工业排放是关键。
通过推广清洁能源、提高能源利用效率和加强环境管理等措施，可以有效减少大气气溶胶的排放。
大气气溶胶的碳组分特征研究及来源解析
大气气溶胶的碳组分特征研究及来源解析大气气溶胶是大气中悬浮的微小颗粒物质，对大气环境和气候变化具有重要影响。
其中，气溶胶的碳组分特征研究及来源解析是当前大气科学研究的热点之一。
本文将围绕这一主题展开探讨，并带领读者深入了解大气气溶胶碳组分的研究进展和意义。
一、大气气溶胶的碳组分特征研究现状大气气溶胶的碳组分主要包括有机碳（OC）和元素碳（EC）。
有机碳是指来自天然和人为源的含碳化合物，包括挥发性有机物（VOCs）气溶胶化后的产物，如挥发性有机酸、酮和醇等。
而元素碳则主要来自燃烧过程中的碳排放，如汽车尾气、工业烟尘和生物质燃烧等。
研究表明，大气气溶胶碳组分具有复杂的时空分布特征。
一方面，它们的浓度和组成随着地理位置、气候条件和人类活动的变化而不同。
另一方面，气溶胶碳组分还受到大气混合和化学反应的影响，其浓度和组成在运输和转化过程中发生变化。
二、大气气溶胶碳组分的来源解析为了了解大气气溶胶碳组分的来源，研究人员采用了多种解析方法。
其中，化学质量平衡模型（CMB）是一种常用的方法，通过测量大气气溶胶碳组分的浓度和相关污染物的浓度，使用统计算法可以按比例分配它们的来源。
此外，同位素技术也被广泛应用于大气气溶胶碳组分的来源解析。
具体而言，稳定碳同位素（δ13C）可用于区分不同碳来源，如Fossil fuel carbon（FFC）和Biogenic carbon（BGC）；黑碳中的气溶胶碳同位素（δ13CEC）则可区分不同燃烧来源，如汽车尾气和木材燃烧。
三、大气气溶胶碳组分研究的意义研究大气气溶胶碳组分的碳来源和特征，对于深入了解大气污染形成机理、评估环境健康风险以及制定相应的大气污染治理措施具有重要意义。
首先，大气气溶胶碳组分是大气污染的重要组成部分，其来源解析有助于量化不同源头的贡献。
以此为基础，可以为大气污染防治提供科学依据和技术支持。
其次，通过研究大气气溶胶碳组分的时空分布特征和来源解析，可以有效评估大气污染对环境和人类健康的影响。
大气气溶胶来源与化学特征
火山 阿贡（Agung） 浮果（Fuego） 奥古斯丁（St.Augustine） （La Sourfriere） （Sierra Negra） 圣海伦斯（St.Helens） 巴布亚新几内亚
（Ulawun） （Alaid） （Pagan） 厄尔奇琼（El Chichon） （Ruiz） （Kelut） 皮纳图博（Pinatubo）
9 生物质燃烧过程产生小的烟粒（主要是一次性有机化 合物和元素碳）和飞灰直接注入到大气中。
9 燃烧1公顷生物体能释放几百万克气溶胶粒子。据估 计，每年因生物质燃烧向大气中注入的气溶胶多达 54Tg，其中约6Tg的元素碳。森林火灾释放的气溶胶峰 值半径为0.1μm（有效的云凝结核）。
¾ 燃料燃烧过程
9 煤（C、H、N、S及金属化合物），碳粒、灰尘.
film droplets(n )/ jet drops(n )
单个气泡产生的膜滴、柱滴数与气泡直径的关系:
100 10
Resch et al.,1990 Blanchard et al.,1988 Spiel,1998 Wu,2001 Resch et al.,1990 Blanchard et al.,1983 Levis et al.,2004
¾ 陨星蒸汽凝成的烟粒在10-21μm，直接进入高空的约1103μm.
¾ 陨星尘可直接影响平流层气溶 胶的性质，增强气溶胶浓度， 减小平均质粒尺度，增加总的 硫酸盐质量.
¾ 生物过程
植物体释放的：挥发性有机化合物（VOC）、种 子、花粉、孢子，动物和植物体腐烂碎片等。 （1–250 μm）
细菌，藻类，原生动物，真菌，病毒， （ <1μm ）
膜滴nfnf
=
⎧⎪⎪⎪⎨153.9d6b5r/3b2
中国大气气溶胶中有机碳和元素碳的污染特征综述
中国大气气溶胶中有机碳和元素碳的污染特征综述中国大气气溶胶中有机碳和元素碳的污染特征综述引言：大气气溶胶是指悬浮在大气中的微小颗粒物，由于其对气候、环境和生态系统等具有重要影响，成为大气环境科学研究的热点之一。
其中的有机碳和元素碳是大气气溶胶中主要的污染物，它们来源广泛、组成复杂，对人类健康和环境产生重要影响。
本文将综述中国大气气溶胶中有机碳和元素碳的污染特征，旨在加深对这两种关键污染物的认识，为相关研究提供参考。
一、有机碳的污染特征1.来源（1）化石燃料燃烧：化石燃料的燃烧是大气中有机碳主要来源之一。
尤其是汽车尾气、工业排放和能源消费等进一步加剧了大气中有机碳的污染。
（2）生物质燃烧：由生物质燃烧产生的有机碳也是大气中的重要来源。
中国农村和某些地区仍然依赖于传统的生物质燃烧方式，这导致了大量的有机碳排放。
（3）化学物质：有机碳还可以通过化学反应生成，如挥发性有机物（VOCs）的氧化和大气二次有机气溶胶的形成。
2.组成有机碳是大气气溶胶中的复杂分子，包括多环芳烃（PAHs）、脂肪酸、醛类、酮类、酯类等。
它们的化学构成和浓度取决于来源和环境条件。
3.影响因素（1）地理位置和季节：中国地域广阔，不同地区的大气中有机碳的来源和组成存在差异。
季节变化也会影响有机碳的浓度和化学组成。
（2）气象条件：气象条件对大气气溶胶的传输和分布有重要影响。
如大气湿度、温度和风向等都会影响有机碳的氧化、沉降和扩散。
（3）人为活动：工业污染、交通排放和生物质燃烧等人为活动对大气中有机碳的贡献不可忽视。
二、元素碳的污染特征1.来源（1）化石燃料燃烧：化石燃料的燃烧是大气中元素碳主要来源之一。
煤烟、柴油排放和工业废气等都可以释放大量元素碳。
（2）生物质燃烧：生物质燃烧同样也会产生元素碳的排放。
例如，农作物秸秆、木材燃烧和焚烧垃圾等都会释放大量元素碳。
2.组成元素碳主要包括黑碳（BC）和有机元素碳（OC）。
黑碳是一种高度吸光的颗粒物，主要与不完全燃烧有关。
大气气溶胶化学特性与形成机制研究
大气气溶胶化学特性与形成机制研究一、引言大气气溶胶是指悬浮在大气中的细小颗粒物，其直径一般在数纳米到数十微米之间。
大气气溶胶的主要成分包括无机盐类、有机物、黑碳以及水溶性物质等，其中细粒子的化学成分和特性对大气环境质量、气候变化以及人类健康等都具有重要影响。
二、大气气溶胶的化学特性1. 细粒子的化学成分大气气溶胶的化学成分十分复杂，其中主要包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物质等。
这些物质主要来源于燃烧排放、大气氧化反应以及海洋和地壳的排放等。
2. 大气气溶胶的粒径分布大气气溶胶的粒径分布非常广泛，从几纳米到几十微米不等。
这种粒径分布对大气光学性质、云和雾的发生以及人类健康等都起着重要作用。
3. 大气气溶胶的吸湿特性大气气溶胶在大气中吸湿并形成云滴或气溶胶颗粒，这是大气湿度和云的形成过程中的重要环节。
此外，大气气溶胶的吸湿特性还影响着其在大气中的化学反应和光学性质。
三、大气气溶胶的形成机制1. 直接排放源大气气溶胶的形成最直接的方式就是来自于各种排放源的物质排放，如燃烧排放、工业废气、交通尾气等。
这些排放源的物质经过大气运输和化学反应后会形成气溶胶颗粒。
2. 二次气溶胶的形成二次气溶胶是指在大气中经过一系列复杂的化学反应生成的新生气溶胶。
这些反应包括气相氧化、硫酸盐的水解和颗粒物的恢复等。
二次气溶胶对大气气溶胶的浓度和组成都具有重要影响。
3. 典型气溶胶形成机制大气气溶胶的形成通常包括凝华、涂覆和摄取三个主要过程。
凝华是指气溶胶颗粒在大气中的气体过饱和度条件下发生的物质凝聚。
涂覆是指其他气溶胶颗粒在气溶胶颗粒表面形成涂覆层。
摄取是指气溶胶颗粒通过吸湿和沉积等方式吸附其他气溶胶颗粒或气体。
四、大气气溶胶的环境影响1. 大气质量大气气溶胶的存在对大气质量具有重要影响。
气溶胶颗粒的化学成分和粒径分布会影响大气光学性质，导致光的散射和吸收增强，从而影响能见度和气候。
2. 气候变化大气气溶胶对气候变化的影响主要通过散射和吸收太阳辐射、改变云的形成和属性等方式。
大气气溶胶的形态特征与物理性质分析
大气气溶胶的形态特征与物理性质分析大气气溶胶是指在大气中悬浮的微小杂质颗粒或液滴。
它们由各种物质组成，包括尘埃、烟雾、有机物和化学气体。
这些气溶胶对气候变化、空气质量和人类健康等方面都有重要影响。
因此，深入了解大气气溶胶的形态特征和物理性质对我们认识大气环境的变化和改善大气质量具有重要意义。
大气气溶胶的形态特征分为固态和液态两种形态。
固态气溶胶主要由尘埃、冰晶和盐粒组成。
尘埃是源自于土壤、风沙、火山喷发等的颗粒物质，具有较大的粒径和较高的密度。
冰晶则来自于云中的水分子结晶形成的形状各异的颗粒，它们在高空形成云和降水的过程中起着关键作用。
盐粒则是海洋中的气溶胶微粒，由于它们能产生云凝结核，对云的形成和特征起到重要调节作用。
液态气溶胶主要由烟雾和云滴组成。
烟雾由燃烧产生的颗粒物质构成，其形成主要源于工业排放、温室气体和汽车尾气等。
烟雾中的颗粒细小而稳定，对环境污染和人类健康有严重影响。
云滴则是在大气中的饱和水蒸气凝结形成的液滴，它们的大小和分布直接影响云的性质和类型。
云滴的形成和消散与大气中的气象因素、气流和气候等密切相关。
除了形态特征，大气气溶胶的物理性质也是研究的重要内容。
其中最常见的性质是粒径和浓度。
粒径是指气溶胶颗粒的大小，其直接影响着颗粒在大气中的传输方式和沉降速度。
细小的颗粒更容易悬浮在空气中，并且能够长时间停留在大气中。
大颗粒则容易随着重力沉降到地面。
浓度则是指单位体积内气溶胶颗粒的数量。
由于大气气溶胶浓度的高低与空气质量和健康关系密切，浓度的监测和调控成为环境管理的重要任务。
此外，大气气溶胶的光学性质也是研究的热点之一。
光学性质包括散射、吸收和透过等。
散射是指气溶胶颗粒对入射光的改变方向。
不同类型的气溶胶颗粒具有不同的散射特性，这一特性被广泛应用于大气遥感和气溶胶监测中。
吸收是指气溶胶颗粒吸收入射光能量的过程，其强度与颗粒的化学成分和大小有关。
透过则是指入射光通过颗粒层后继续传播的现象，其强度与颗粒浓度和粒径密切相关。
大气气溶胶中无机碳和有机碳
大气气溶胶中无机碳和有机碳大气气溶胶中无机碳和有机碳是大气中的重要物质，尤其是由中心市空气污染排放而来的有机碳和无机碳，无机碳能持续影响大气并且会加剧全球变暖。
大气中的无机碳主要来自有机碳，以及二氧化碳、甲烷和氯仿中释放出来的微粒尘和硫化物。
它们主要由火灾、人为活动（如燃烧煤炭或石油）和发电厂排放污染物（如氮氧化物）组成。
由于无机碳的温室气体效应，在高浓度的大气中久留，使全球变暖更加明显。
有机碳是大气中最普遍的一种碳，它是由植物排放的植物营养物质，以及伴随着有机物的微粒，如细菌和水溶性有机物组成。
此外，有机碳还与大气污染和土壤反硝化等过程有关，从而影响着气象和水文，加剧大气温室效应，最终导致全球变暖和气候变化。
最后，大气气溶胶中无机碳与有机碳的影响不可忽视。
它们的平衡比例不断受到人为活动的影响，导致了全球变暖和气候变化。
要减少这种影响，必须采取有效的措施，从而保护大气环境。
Inorganic carbon and organic carbon in atmospheric aerosols are important substances in the atmosphere, especially the organic and inorganic carbon emitted from urban air pollution. Inorganic carbon can persist in the atmosphere and aggravate global warming.Inorganic carbon in the atmosphere mainly comes from organic carbon and fine particles and sulfur dioxide released from the burning of methane, coal and oil in the power plants. Due to the greenhouse effect of inorganic carbon, they stay in the atmosphere in high concentrations, making global warming more evident.Organic carbon is the most common form of carbon in the atmosphere. It is composed of plant nutrients emitted by plants, accompanied by organic particles such as bacteria and water-soluble organic matter. In addition, organic carbon is also related to atmospheric pollution and soil denitrification processes, which affect meteorology and hydrology, aggravate the greenhouse effect of the atmosphere, and eventually lead to global warming and climate change.Finally, the influence of inorganic and organic carbon in atmospheric aerosols cannot be ignored. The balance of the proportion of these two substances is constantly affected by human activities, leading to global warming and climate change. To reduce this effect, effective measures must be taken to protect the atmospheric environment.。
气溶胶的基本特征
大气颗粒物的粒度分布及表面性质
细颗粒主要化学组分为SO42—、NH4+、NO3—、Pb和含有烟炱和凝聚有机物的碳， 粗颗粒化学组分为Fe、Ca、Si、Na、Cl、Al等。
城市大气中颗粒物的分布多数属双模型，即积聚模和粗粒模。 二、微粒的表面性质
微粒三种最重要的表面性质:成核作用、粘合和吸着。 成核是指过饱和蒸汽在微粒上凝结形成液滴的现象，雨滴的形成也涉及成核作用。
2.体积等效直径或几何直径：与直径Dp球形 粒子具有相同体积的不规则粒子，定义Dp 为所研究粒子的体积等效直径。
3.空气动力学等效直径：与直径Dp且密度为
1g.cm-3的球形粒子具有相同终端降落速度的
不规则粒子，定义Dp为所研究粒子的等效
7
空动力学直径。
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。
Dp≤10 μm。记为：PM10
• ⑤细粒子：能悬浮在空气中，空气动力学直径≤
10
2.5 μm的所有粒子，记为：PM2.5
中国环境空气质量标准中PM10（ Dp≤10 μm ） 的相关标准
浓度限值（mg/m3） 取值时
间 一级标 二级标 三级标
准
准
准
年均值 0.04 0.10 0.15
日均值 0.05 0.15 0.25
27
Thank you!
28
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。
气溶胶的化学特性及其对大气环境的影响研究
气溶胶的化学特性及其对大气环境的影响研究气溶胶是由固体或液体微粒悬浮在空气中形成的复杂混合物，其大小可以从纳米级别到数十微米不等。
气溶胶的组成、来源和性质各异，对气象、环境和健康等方面产生了广泛的影响。
在这篇文章中，我们将探讨气溶胶的化学特性及其对大气环境造成的影响。
气溶胶的组成和来源气溶胶主要由以下几种成分组成：硫酸盐、硝酸盐、海盐、黑碳、有机物和灰尘等。
其中，碳和有机物质是气溶胶中最复杂的成分之一，它们来源于交通尾气、工业排放和生物质燃烧等过程。
硫酸盐和硝酸盐则主要来自于化石燃料的燃烧和化学反应。
除了人为的排放源以外，自然源也会产生气溶胶。
例如，海洋表面的飞沫和植物释放的挥发性有机物都可以形成气溶胶。
此外，沙尘暴、火山喷发和森林火灾等自然灾害也会产生大量的气溶胶。
气溶胶的化学特性气溶胶的化学特性受多种因素影响，包括环境和气候条件、化学反应和氧化状态等。
其中，黑碳是一种典型的有机碳气溶胶，它可以由化石燃料的不完全燃烧和生物质燃烧等产生。
黑碳的存在对环境和健康都有很大的影响，因为它吸收太阳辐射并吸热，从而加剧地球暖化。
此外，黑碳还会促进雾霾的形成并对人体健康造成危害。
海盐是气溶胶中的另一种重要成分，它来源于海洋表面的泥沙和生物质。
海盐在大气环境中的化学反应会产生乙酸和其他有机酸，这是影响大气酸化和雾霾形成的重要因素。
硫酸盐和硝酸盐是气溶胶中的重要酸性成分。
它们来源于燃烧化石燃料和森林火灾等，是造成大气酸雨和健康危害的主要原因之一。
此外，硝酸盐还会对大气光化学反应产生影响，从而加剧大气污染。
气溶胶对大气环境的影响气溶胶对大气环境的影响非常广泛，从气象到环境和健康等方面都有作用。
气溶胶对气象的影响主要表现在其对辐射平衡、大气红外辐射和太阳辐射的吸收作用。
它们能改变大气的温度结构和风流场，从而直接或间接地影响着天气变化。
气溶胶对环境的影响主要体现在其对大气污染和气候变化的影响。
气溶胶对大气污染的影响已在上文中提到，而对气候变化的影响主要回归到气溶胶对太阳辐射的吸收作用。
大气气溶胶含碳物质基本特征综述
（ ＢＣ）ｗａ ｅ ｏ ｎｚｄ；ｔ ｅｍａｎｓ ｕ ｃ ｓｏ ｎ ｒ ｕ ｓｒｃ ｇ ｉｅ ｈ ｉ ｏ ｒｅ ｆ ＯＣ ａ ｄＥＣ ｗｅｅｓ ｍｍａ ｉｅ ｒｚｄ，ａ ｄｔ ｅｍｏ ｅ ｆ ｕ ｎ ｉ ｃ ｔ ｎｏ ｅｏ ｄ０Ｃ ｎ ｈ ｄ ｌ ａ ｔ ｉａ ｉ ｆ ｃ ｎ ｏ ｑ ｆ ｏ ｓ ｗａ ｉｅ ；ｔｅｉｆｕ ｎ ｅ ｆｃｒ ｏ ａ ｅ ｕ ｎ ｇｏ ａ ｌ ｔ ，ａｍｏ ｐ ｅｉ ｈ ｍ ｉｔｙ ｐｏ ｅｓａ ｄ ｈ ｍａ ｅｌｈ ｗｅｅ ｓｇｖ ｎ ｈ ｎｌ ｅ ｃ ｓｏ ａ ｂ ｎ ｃｏ ｓ ｏ ｌｂ ｌｃｉ ｅ ｔ ｓ ｈ ｒｃｃ ｅ ｓｒ ｒ ｃｓ ｎ ｕ ｎ ｈ ａｔ ２ ８卷 第 ４期
２０ ０ ６年 ４月
大 气气 溶胶 含碳 物质 基本特征综述 ＊
邹 长伟 黄 虹 曹军骥。
（ ． 昌大学环境科学 与工程学 院 ， １南 江西 南 昌 ３０２ ；． ３ ０ ９ ２ 华南师范大学化学 与环境学院 ， 广东 广州 ５ ０ ３ ； １ ６ １
中具 有重 要 的作 用 ， 特别 是 它 能 在 液 相 系 统 中加 速
了 气溶 胶 中有 机 碳 、 素碳 组分 的空 间分 布特 征 、 间 变 化 特 征 。概 述 了 国 内气 溶 胶 有 机 碳 、 素 碳 的研 究 状 况 ， 出 国 内相 关 研 究 元 时 元 指 重 点和 趋 势 。
关键词 大气气溶胶 碳气 溶胶 有机碳 元素碳
Ｒ ｖ ｗ Ｏ ａｉ ｃ ａａ ｔｒ ｔ ｆ ｅ ｏｏ ｃ ｒ ｏ ａｅ ｕ Ｚ ｕＣ ａ ｇ ｉ ，Ｈｕ ｎ ｎ ａ ｕ ｊ 。 （ ． ｃ ｏ ｌ ｆ ｅｉ ｉｂ ｓ ｈ ｒｃｅｉ ｉ ｏ ｒ ｓｌ ａ ｂ ｎ ｃｏ ｓ ｅ ｌ ｃ ｓｃ ａ ｏ ｈ ｎ ｗｅ ａ ｇ Ｈｏ ｇ ，Ｃ ｏＪ ｎ ｉ． １ Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｅ ｖｒ ｎ ｎａ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒｎ Ｎａ ｃ ａ ｇＵ ｉｅ ｓ ｙ， ｎ ｈ ｎ ｉ ｎ ｘ ３ ０ ９ ２ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｈ ｍｉｔ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｌ ｉ ｅ ｄ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉｇ， ｎ ｈ ｎ ｎ ｖ ｒｉ Ｎａ ｃ ａ ｇ ａ ｇ ｉ ０ ２ ； ． ｃ ｏ ｌ ｆ Ｃ ｅ ｓ ｙ Ｓ ｎ ａ ｔ Ｊ ３ ｒ ａ ｄＥ ｖ ｒｎ ｎ ， ｏ ｔ ｈ ｎ ｒ ｌ ｎ ｖ ｒｉ Ｇ ａ ｇ ｈ ｕＧｕ ｎ ｄ ｎ １ ６ ｌ ．Ｉ ｓ ｔｔ ｏ ａ ｔ Ｅ ｖｒ ｎ ｎ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ Ｓ ｕｈＣ ｉ ａ Ｎｏ ｍａ ｉｅ ｓ ｙ， ｕ ｎ ｚ ｏ ａ ｇ ｏ ｇ ５ ０ ３ ；３ ｎ ｔ ｕｅ ｆ Ｅ ｒｈ ｎ ｉｏ — Ｕ ｔ ｉ
大气气溶胶综述
大气气溶胶综述大气气溶胶综述大气气溶胶概述：气溶胶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。
尺度一般说来,半径小于1微米的粒子，大都是由气体到微粒的成核、凝结、凝聚等过程所生成；而较大的粒子，则是由固体和液体的破裂等机械过程所形成。
它们在结构上可以是均相的，也可以是多相的。
已生成的气溶胶在大气中仍然有可能再参加大气的化学反应或物理过程。
液体气溶胶微粒一般呈球形，固体微粒则形状不规则，其半径一般为10-3～102微米。
粒径在10-1～101微米的气溶胶在大气光学、大气辐射、大气化学、大气污染和云物理学等方面具有重要作用。
小粒径气溶胶的浓度受凝聚作用所限制，而大粒子的浓度则受沉降作用所限制。
微粒在大气中沉降的过程中，受的阻力和重力的作用达到平衡时，各种粒子的沉降速度不同。
分类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烟尘等天然源，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。
按粒径的大小分类：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。
D p(粒径)在100μm 以下，其中多数在10 μm以下，是分散在大气中的各种粒子的总称。
②飘尘：D p＜10μm能在大气中长期飘浮的悬浮物质，如煤烟、烟气、雾等。
大气气溶胶来源与化学特征
<5m/s,subtropical, North Atlantic
12m/s,South Atlantic,Ind ian Oceans
(1 ≤ ri ≤ 150μm,
v < 20ms−1) h ,10
|vh,10|: 10 m·s−1
海浪泡滴 >9m/s （Spume drops）
⎧0
ΔFispume Δri
=
⎪ ⎪⎪8.6×10−6
e2.08
vh,10
ri−2
⎪⎨4.83×10−2e2.08vh,10 ri−4
⎪⎪⎩4.83×106e2.08vh,10 ri−8
j
f
柱滴nj
1
nj
=
⎧7.5e−dbt;5.0 mm; Resch等，1990) (0<rb <3 mm; Blanchard，1983)
⎪⎩10e−1.4rb (Levis等，2004)
0.1
1
10
d (mm)
z 海浪泡滴注入（Spume drops）
9 化石燃料燃烧除了排放一部分飞灰、碳黑以
外，大部分为有机热分解形成的低沸点蒸汽，
凝结成烟炱、焦油、沥青、树脂等粒子。
9 汽车尾气，pb和Br；Mn,Zn,Cr,Fe（汽车携带再
悬浮）。 9 大于5μm的大气气溶胶中，人类
酮类,NOx, SO2, NH3 黑碳 金属元素
工业排放约占15%，各种燃料燃烧
9 硫酸和硫酸盐主要分布在亚微米范围的颗粒物 中，不易沉降，并可通过呼吸道进入人体肺 部，对人体健康有明显影响。
9 此外还具有较高的消光系数，是影响城市能见 度的最主要因素之一。
硝酸盐： 9 细粒子硝酸盐通常来自硝酸和氨反应生成的硝
大气环境中气溶胶的化学组成与变化特征
大气环境中气溶胶的化学组成与变化特征气溶胶是指在大气中悬浮存在的固体或液体微粒，其主要由气态前体物质通过凝聚、氧化、还原等反应形成。
气溶胶的化学组成及其变化特征对于大气环境的研究至关重要。
本文将探讨大气环境中气溶胶的化学组成与变化特征的相关知识。
一、大气环境中气溶胶的化学组成大气环境中的气溶胶可以分为无机气溶胶和有机气溶胶两类。
无机气溶胶主要由硫酸盐、硝酸盐、铵盐和海盐等组成。
其中，硫酸盐是最主要的无机气溶胶成分，主要来源于化石燃料的燃烧排放物和大气气体的氧化反应。
硝酸盐主要来自于氮氧化物的氧化作用，铵盐则来自于氨气的氧化反应。
海盐则主要来源于海洋表面的飞沫和气溶胶物质的蒸发凝结。
有机气溶胶则主要由碳氢化合物的挥发物和气态前体物质的氧化还原反应生成。
有机气溶胶的组成复杂多样，包括各种碳氢化合物、氨基酸、有机酸等，其来源包括生物排放、燃烧排放物和大气化学反应等。
二、大气环境中气溶胶的变化特征大气环境中气溶胶的变化特征包括季节变化、区域差异以及来源分析等。
在季节变化方面，大气中的气溶胶物质浓度通常在春季和冬季较高，夏季和秋季较低。
这主要与气象条件、气溶胶的生源活动以及大气扩散条件有关。
在区域差异方面，不同地区的气溶胶组成和浓度存在显著差异。
例如，城市地区的气溶胶主要由汽车尾气、工业排放以及生物源等形成，而农村地区的气溶胶则主要由生物源排放和土壤飞沙等形成。
针对大气环境中气溶胶的来源分析，科学家们通过气溶胶采样和化学分析等方法，对不同来源的气溶胶进行定性和定量分析。
这种来源分析不仅对于评估气溶胶对空气质量和气候变化的影响具有重要意义，还对制定对策和控制污染有着重要的参考价值。
总结：大气环境中气溶胶的化学组成与变化特征是大气环境研究的重要内容。
无机气溶胶和有机气溶胶是大气中常见的组分，其来源和变化特征涉及到多个因素的相互作用。
深入研究气溶胶的化学组成与变化特征，能够更好地理解大气污染的形成机制，为减少大气污染、改善空气质量提供科学依据。
《2024年碳质气溶胶特征及源解析》范文
《碳质气溶胶特征及源解析》篇一一、引言碳质气溶胶是一种复杂的混合物，主要由有机碳和元素碳组成，是大气污染的重要成分。
其影响涉及气候变化、大气能见度、人体健康等多个方面。
因此，对碳质气溶胶的特征及来源进行深入研究，对于环境保护和人类健康具有重要意义。
本文将详细介绍碳质气溶胶的特征及其来源解析。
二、碳质气溶胶的特征1. 化学组成：碳质气溶胶主要由有机碳和元素碳组成，同时还包含其他无机成分如硫酸盐、硝酸盐等。
这些成分的含量和比例因地区、季节、气象条件等因素而异。
2. 粒径分布：碳质气溶胶的粒径分布广泛，从小于1nm的纳米粒子到数微米的粒子均有分布。
不同粒径的气溶胶粒子在大气中的行为和影响也不同。
3. 光学性质：碳质气溶胶对光具有吸收和散射作用，影响大气能见度和气候变化。
其中，元素碳对光的吸收作用较强，对气候变化的影响较大。
4. 环境影响：碳质气溶胶对环境和人体健康具有潜在危害，如影响大气能见度、加剧气候变化、促进酸雨形成等。
三、碳质气溶胶的源解析碳质气溶胶的来源广泛，主要包括自然源和人为源。
自然源主要包括生物质燃烧、海洋飞沫等；人为源则包括工业生产、交通排放、生活燃烧等。
1. 自然源：生物质燃烧是自然源中最重要的来源之一，如森林火灾、草原火灾等。
此外，海洋飞沫也会产生一定量的碳质气溶胶。
2. 人为源：工业生产中的燃料燃烧、钢铁生产等是人为源的主要来源之一。
此外，交通排放如汽车尾气、飞机尾气等也是重要的来源。
生活燃烧如家庭炉灶、烧烤等也会产生一定量的碳质气溶胶。
为了更准确地了解各来源对碳质气溶胶的贡献，通常采用源解析技术进行解析。
源解析技术包括化学质量平衡法（CMB）、正矩阵分解法（PMF）等，通过对大气中碳质气溶胶的化学成分进行测量和分析，确定各来源的贡献比例。
四、结论碳质气溶胶作为大气污染的重要成分，其特征及来源解析对于环境保护和人类健康具有重要意义。
本文详细介绍了碳质气溶胶的化学组成、粒径分布、光学性质及环境影响等方面的特征，以及自然源和人为源的来源解析方法。
《2024年碳质气溶胶特征及源解析》范文
《碳质气溶胶特征及源解析》篇一一、引言碳质气溶胶是大气中一种重要的污染物，其来源广泛，对环境和人类健康具有重要影响。
随着工业化和城市化进程的加快，碳质气溶胶的排放量不断增加，其在大气中的分布和变化规律也日益复杂。
因此，对碳质气溶胶的特征及源解析进行研究，对于环境保护和人类健康具有重要意义。
二、碳质气溶胶的特征1. 物理特征碳质气溶胶主要由碳颗粒和有机物组成，具有较高的吸附性和化学活性。
其粒径范围广泛，从纳米级到微米级不等。
此外，碳质气溶胶的形态多样，包括球形、链状、团聚体等。
2. 化学特征碳质气溶胶的化学成分复杂，包括有机物、硫酸盐、硝酸盐等。
其中，有机物和黑碳（BC）是碳质气溶胶的主要组成部分，具有较高的光学特性和辐射效应。
此外，碳质气溶胶的酸碱度和稳定性等也会对其在大气中的行为产生影响。
三、碳质气溶胶的源解析为了控制和管理碳质气溶胶的排放，需要对其主要来源进行准确解析。
以下是一些常见的碳质气溶胶来源：1. 自然源（1）火山喷发：火山喷发会产生大量的灰烬和火山灰，其中含有大量的碳质气溶胶。
（2）森林火灾：森林火灾会燃烧大量的有机物和木材，产生大量的碳质气溶胶。
2. 人为源（1）化石燃料燃烧：化石燃料燃烧是碳质气溶胶的主要来源之一，包括工业生产、交通运输、家庭取暖等。
（2）生物质燃烧：生物质燃烧也会产生大量的碳质气溶胶，如农业废弃物、生物质能源等。
四、源解析方法及技术应用为了准确解析碳质气溶胶的来源，需要采用多种技术手段和方法。
以下是一些常用的源解析方法和技术：1. 化学质量平衡模型（CMB）：CMB模型是一种常用的源解析方法，通过测量大气中不同污染物的浓度和化学成分，结合源排放数据和气象数据，计算各污染源对大气中污染物的贡献量。
2. 粒子散射光谱法：通过测量碳质气溶胶的光学特性（如散射系数），可以了解其物理性质和化学组成，进而分析其来源。
此外，利用先进的遥感技术（如卫星遥感）也可以实现对碳质气溶胶的大范围监测和源解析。
大气气溶胶综述
大气气溶胶综述大气气溶胶综述一、定义及类型大气是由各种固体或液体微粒均匀地分散在空气中形成的一个庞大的分散体系，该体系中分散的各种粒子称为大气气溶胶。
对我们气候有影响的气溶胶主要有三种类型：火山气溶胶、沙漠尘埃、人造气溶胶。
火山气溶胶在火山等主要火山爆发后形成于平流层，主要由二氧化硫气体形成，在火山喷发后一周至几个月内，二氧化硫气体在平流层中转化为硫酸液滴。
平流层的风将气溶胶扩散到几乎覆盖全球。
这些气溶胶一旦形成，就会在平流层中停留大约两年。
它们反射阳光，减少到达较低大气层和地球表面的能量。
可能对气候有重大影响的第二类气溶胶是沙漠尘埃，这些尘埃羽流中的微粒是从沙漠表面吹来的微小的污垢，对于大气气溶胶来说，它们相对较大，如果没有被强烈的沙尘暴吹到相对较高的高度（15000英尺及以上），通常会在短时间飞行后从大气中脱落。
因为尘埃是由矿物质组成的，所以微粒吸收阳光，也散射太阳光。
通过吸收阳光，尘埃粒子温暖了他们居住的大气层。
这种较暖的空气被认为能抑制风暴云的形成。
通过对风暴云和随之而来的雨水的压制，人们相信沙尘会进一步扩展沙漠。
第三类气溶胶来自人类活动。
虽然很大一部分人为气溶胶来自燃烧热带雨林的烟雾，但主要成分是煤和石油燃烧所产生的硫酸盐气溶胶。
硫酸盐气溶胶没有吸收阳光，但它们反射阳光，从而减少了到达地球表面的阳光量。
硫酸盐气溶胶也进入云层，使云滴数量增加，但使雾滴尺寸变小。
其净效果是使云层比没有硫酸盐气溶胶时反射更多的阳光，除此之外，人们还认为，额外的气溶胶会使受污染的云持续时间更长，并且比未受污染的云反射更多的阳光。
二、来源大部分气溶胶有天然来源。
例如，火山向空气中喷射巨大的火山灰柱，以及二氧化硫和其他气体，产生硫酸盐。
森林大火将部分燃烧的有机碳排放到高空。
某些植物产生气体，与空气中的其他物质发生反应，产生气溶胶。
同样地，在海洋中，某些类型的微藻会产生一种叫做二甲基硫醚的含硫气体，这种气体可以在大气中转化为硫酸盐。
中国大气气溶胶中有机碳和元素碳的污染特征综述
中国大气气溶胶中有机碳和元素碳的污染特征综述中国大气气溶胶中有机碳和元素碳的污染特征综述随着工业化和城市化的快速发展，中国大气污染问题日益突出，其中气溶胶是主要的污染因素之一。
在大气中存在着大量的气溶胶颗粒，其中包括有机碳（OC）和元素碳（EC）等复杂的混合物。
这些气溶胶颗粒不仅对人类健康和环境造成重大威胁，还对气候变化产生显著影响。
因此，研究气溶胶中有机碳和元素碳的污染特征对于控制大气污染和气候变化具有重要意义。
有机碳是由化石燃料燃烧、化学品生产和生物排放等多种人为和自然因素产生的。
在大气中，OC主要来自于燃烧排放和生物排放，如汽车尾气、工业废气和农业活动等。
近年来，中国的工业化和交通发展迅猛，这些人为排放源迅速增加，导致OC的含量显著上升。
此外，OC还可以通过大气的化学反应产生二次有机气溶胶（SOA），进一步增加大气中OC的浓度。
SOA的形成与挥发性有机物（VOCs）的氧化反应有关，而VOCs 是许多化学和工业过程中常见的挥发性有机化合物。
中国的化工、石油加工和油漆涂料等行业是VOCs的重要排放源，这也间接增加了大气中OC的含量。
元素碳是由不完全燃烧产生的，主要来源于燃煤和生物质燃烧等过程。
燃煤是中国能源结构的主要组成部分，尤其是在工业和农村地区。
由于燃煤排放的颗粒物中含有大量的EC，所以煤烟是大气中EC的重要来源之一。
同时，中国的柴油车和农用车数量庞大，尾气中的颗粒物也包含大量的EC。
近年来，中国政府采取了一系列的措施，如推广清洁能源、提高燃煤和机动车的排放标准等，以减少大气中EC的排放。
针对中国大气气溶胶中OC和EC的污染特征，一些研究表明，城市地区的OC和EC浓度较高，尤其是在空气污染严重的地区。
例如，一些重工业城市和大城市，如北京、上海、广州等，其OC和EC浓度远远高于国家和世界平均水平。
此外，季节变化也对OC和EC的浓度产生影响。
夏季，OC和EC的浓度较低，主要是由于气象条件和环境化学过程的改变。
大气气溶胶2 大气气溶胶化学特性
& 2.3 化学特征硫酸盐铵盐对流层硝酸盐……氯盐微量金属含碳物质（元素碳、有机碳）地壳富集元素成份主要是H 2SO 4和(NH 4)2SO 4等盐类。
此外，大量火山灰成为平流层粒子的主要成份。
平流层 微量元素2.3.1 化学组成✓种类达70多种，主要来自化石燃料的高温燃烧和其他高温燃烧的工业过程，尤其是来自有色金属硫化物的提取过程。
✓大多数人为产生的铍（Be）、钴（Co）、钼（Mo）、锑（Sb）和硒（Se）主要来自于燃煤排放。
✓砷（As）、镉（Cd）和铜（Cu）主要来自冶炼厂和二次有色金属厂。
✓锰（Mn）和铬（Cr）主要来自制铁、炼钢和铁合金的工厂。
Mn是合金制作过程中最广泛使用的元素，其次是硅（Si）、铬（Cr）、磷（P）。
Mn、Zn、Fe来自铁锰炼制过程。
✓炼钢过程产生的Cr蒸汽以氧化物的形式沉积在各种气溶胶粒子的表面。
水泥工业是大气中Cr另一个潜在的来源。
✓大气中Pb的来源广泛，其中50%以上来自汽油的燃烧，其他主要来源有燃煤、钢铁工业和水泥厂。
气溶胶粒子中Pb、Cl、Br主要来自机动车排放。
一次性粒子中的Pb、Ca、P来自肥料工业或水泥工业。
✓元素Ni和V可以用作燃油电厂和各类工业燃油源的指示剂。
Ti的主要来源是颜料喷雾，另外还有少量来自土壤、沥青工业和燃煤锅炉和电厂。
n uist 邱有机物✓种类多，占总气溶胶质量的10-50%，许多对人体有致癌危害。
如，烃类化合物中的脂肪族烷、烯烃和芳香烃类，多环芳烃(PAH)中的苯并(a)芘，含氧烃类中的酮、酯、醛、酚及少数环氧和过氧化物等，有机氮化物中的硝基苯并(a)芘、N-亚硝酸铵等，有机硫化物中的苯并噻唑，有生命的有机物中的孢子、细菌、花粉等。
✓按照测量方法分为有机碳和无机碳。
有机碳是指气溶胶有机物中的碳元素，元素碳包括以单质形态存在的碳和少量高分子量难溶于有机物中的碳，有机碳被认为是表征气溶胶有机物浓度水平的一个指标。
✓按其饱和蒸汽压的大小，分为挥发性有机物、半挥发性有机物和非挥发性有机物。
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第一作者:邹长伟,男,1969年生,博士研究生,主要研究方向为环境污染与控制。
3国家自然科学青年基金资助项目(No.NSFC40205018)。
大气气溶胶含碳物质基本特征综述3邹长伟1黄 虹2曹军骥3(1.南昌大学环境科学与工程学院,江西南昌330029;2.华南师范大学化学与环境学院,广东广州510631;3.中国科学院地球环境研究所,陕西西安710075) 摘要准确界定了气溶胶含碳物质,特别是有机碳和元素碳的基本概念,指出了元素碳与黑碳的异同,总结了有机碳和元素碳的排放源,以及二次有机碳的经验公式。
阐述了有机碳、元素碳对全球气候、大气化学过程及人体健康带来的危害及机理。
归纳了气溶胶中有机碳、元素碳组分的空间分布特征、时间变化特征。
概述了国内气溶胶有机碳、元素碳的研究状况,指出国内相关研究重点和趋势。
关键词大气气溶胶碳气溶胶有机碳元素碳R eview on b asic characteristic of aerosol carbonaceous Zou Changwei 1,H uang Hong 2,Cao J unj i 3.(1.S chool of Envi ronmental S cience and Engineering ,N anchang Universit y ,N anchang J iang x i 330029;2.School of Chemist ry and Envi ronment ,S outh China N ormal Universit y ,Guangz hou Guang dong 510631;3.I nstitute of Earth Envi ron 2ment ,Chinese A cadem y of Sciences ,X i ’an S hanx i 710075)Abstract : Based on the researches of carbonaceous aerosol ,clear conception of the carbonaceous especially ,that of organic carbon (OC )and elemental carbon EC )was offered ,and the difference between EC and black carbon (BC )was recognized ;the main sources of OC and EC were summarized ,and the model of quantification of second OC was given ;the influences of carbonaceous on global climate ,atmospheric chemistry process and human health were indicated ;spatial distribution and temporal variation of carbonaceous were reviewed.Research progress of OC and EC in China were summarized and research trend were prospected.K eyw ords : AerosolCarbonaceousOrganic carbonElemental carbon 近年来国外有关气溶胶中含碳物质的研究论文呈显著增长的趋势,碳气溶胶基本特征研究成为当前国际大气化学研究的热点之一。
1气溶胶含碳物质的概念 气溶胶颗粒中的含碳物质包括三类:有机碳(OC )、元素碳(EC )和碳酸盐碳(CC )[1]。
其中CC 在大气气溶胶中的含量很低,其占总碳含量的比例<5%[2]。
根据Clarke 等[3]的气溶胶碳酸盐特征研究结果表明,碳酸盐质量浓度为0.10～0.53μg/m 3。
因此,绝大多数研究者,研究气溶胶含碳物质时,只讨论OC 、EC ,认为总碳量等于OC 加EC 。
OC 是一种含有上百种有机化合物的混合体,一般组分有脂肪类、芳香族类、酸类,包括多环芳香烃、正构烷烃、酞酸脂和醛酮类羧基化合物等有毒有害类物质[4,5]。
OC 还可分为水溶性和非水溶性[6,7]。
常规的分析中,OC 的量是有机物中碳元素的量。
EC 是一种高聚合的、黑色的、在400℃以下很难被氧化的物质[8]。
在常温下表现惰性和憎水性,不溶于任何溶剂。
惰性决定了EC 的转换和清除都是物理过程。
尽管EC 具有惰性,但它在化学反应中具有重要的作用,特别是它能在液相系统中加速SO 2氧化成硫酸盐[9]或降低雪的表面反照率[10]。
其固相的物理硬度和惰性决定了单位质量单位面积的EC 所含有的颗粒数相对稳定,导致其表面面积/质量达到1000m 2/g [11]。
考虑到EC 的来源,其表面可能覆盖有吸附性的聚合物质,或由于其暴露在大气中而与其他物质相互作用。
由于在大气中受到扩散和凝聚过程的影响,所以与环境颗粒或示踪气体相碰撞导致EC 的表面被亲水性的物质覆盖。
因此,其表面被覆盖的颗粒或粒子团就表现出憎水或亲水性的行为。
环境大气中的EC 并不是纯的元素碳,有时还含有复杂的脂肪类、酚类和羧基等有机化合物[5,12]。
黑碳(BC )和EC 在文献中互换使用,只是研究者考虑的出发点有些区别。
BC 相对于光吸收特性和化学组成更直观,而EC 则能更好地描述热分析测量中得到的物质,主要是石墨碳成分[13]。
简而言・072・之,通过化学方法获得的非碳酸盐无机含碳物质称为EC,通过光学方法获得的则称为BC。
EC和BC 是通过不同的方法定义的同一种物质,两者可以互相比较。
有资料证明,BC几乎专门(>97%)是由EC排列组成而形成粒子结构[14]。
2气溶胶含碳物质的来源 OC、EC的物理和化学性质不同,来源也有差异。
OC主要是由污染源直接排放的一次有机气溶胶和经过大气化学反应生成的二次有机气溶胶组成。
主要来源于化石燃料燃烧的人为过程,自然来源贡献相对很小。
EC由化石燃料或木材等生物质的不完全燃烧产生,由污染源直接排放。
EC只存在于由污染源直接排放的一次气溶胶中。
含碳物质室外排放源主要有木材或生物质燃烧、机动车尾气、民用供热锅炉、地面扬尘、建筑灰尘、工业源,如燃煤电厂、大气输运的外地源等。
室内排放源主要有燃烧管道煤气或液化石油气、烹调、居民吸烟、点熏香、室内活动如打扫卫生、清洗家具、办公室工作的复印机、打印机等[15]。
Hamilton等指出,在很多欧洲城市中,90%以上的EC来源于交通。
Hamilton等在西欧的研究表明,柴油车排放是大气颗粒物中EC的主要源,占国家平均水平的70%～90%[16]。
’ OC分一次OC和二次OC,一般OC/EC>2,被认为是存在二次OC(OC sec.),是经过化学反应生成,并不是由源排放的。
很多文献[17～20]都运用这样一个公式来计算二次OC:OC sec=OC tot-EC×(OC/EC)pri(1)式中:OC tot是总碳;(OC/EC)pri是OC/EC的初级比值,它常用同一地方OC/EC比值系列中最小值来代替。
3OC、EC的危害 研究显示,OC是一种有效的光驱散物质;EC 是吸光的主要组分[21],消减光照、降低能见度,产生直接的气候影响[7,22]。
部分OC是可溶于水的,这对多种气溶胶与云的相互作用是非常重要的因素[22]。
海洋有机气溶胶对云滴核化具有重要影响,间接影响气候[23]。
EC具有强吸热效用,其增温效应几乎抵消其他人为气溶胶组分的净降温效应,其直接强迫因子是0.55W/m2,介于CO2(1.56 W/m2)和CH4(0.47W/m2)之间,单就直接强迫因子而言,它已成为全球大气系统中仅次于CO2的增温组分[24]。
另外,由于EC吸收光照,使大气升温,改变区域大气稳定性和垂直运动,对区域水循环和区域气候变化有显著影响[19]。
OC和EC分别产生负和正的辐射强迫作用[25],这更增加气候预测的不确定性[26]。
EC对大气化学过程也有重要的作用,它具有催化活性。
EC具有特殊的表面特性,它能提供给很多半挥发性物质一个好的吸收点,促进催化过程。
另有研究表明,EC能催化氧化SO2成硫酸盐,并可作为氨气和氮氧化物合成胺、氨基和腈等化合物的场地[27]。
Lary等[28]探讨了碳气溶胶对光化学过程的影响及其机理,结果表明,碳气溶胶对臭氧的分布起到一定的影响。
OC、EC可以通过呼吸进入人体的肺部,尤其是细粒子中的OC、EC可以进入肺泡,影响肺的正常功能,带来很多呼吸性的疾病[29],如哮喘[18]、咳嗽、咽喉刺激[30],甚至导致死亡[31]。
碳气溶胶对许多大气气溶胶和痕量气体的异质反应有影响[22]。
OC中的多种有机物,如多环芳香烃(PA Hs)、多氯联苯(PCBs)[32]、多氯代二苯并二噁英(PCDDs)和多氯代二苯呋喃(PCDFs)等[33],均为潜在的致突变、致癌物质,给人类健康带来巨大风险[18,19,33]。
OC中还夹杂部分具生物活性的气溶胶(病毒、病菌等),也增加了人类疾病风险[34,35]。
4OC、EC的空间分布特征 不同的地方,由于源排放情况、气象特征、本底值等不同,细粒子及OC、EC的浓度分布特征会出现差异。
即使是同一个地方,局部也存在源排放情况、气象特征、本底值等的差异,也会具有一定的空间分布特征,尤其当布点处于不同的功能区时,差异会更明显。
另外,不同的研究者采用不同的采样和分析方法,可能会使研究结果(浓度值)缺乏一定的可比性。
OC、EC在气溶胶中的浓度数量级一般为100～102μg/m3[30],只有在某些海湾地区、偏远农村地区(背景点)的地方,其浓度会非常小,数量级有可能是101～103ng/m3[23]。
已有研究表明,对人体危害最大、对能见度影响最大的气溶胶颗粒是PM2.5,因此本文更加关注不同地区(区域)PM2.5中OC、EC的分布情况。
综合多项PM2.5中OC、EC的研究结果,说明其空间变化情况(见表1)。
分析表1可知,背景点浓度远小于非背景点;不同的国家、地区污染物浓度有差异;城市污染物浓度从大到小一般是城市>郊区>农村>偏远区;OC、EC污染规律有不同之处,OC浓度高,EC浓度并不一定相应增高,说明二次OC污染严重,OC更能反・172・表1 PM2.5中OC、EC的部分研究结果μg/m3 采样点采样时间OC ECChongju,K orea[29]1995210～199628 4.99 4.44 K osan,K orea(background of Chongju)[36]1994—1997年 3.260.34 Kaohsiung,Taiwan(Urban)[18]1998211～19992410.40 4.00 Hong K ong(Urban)[19]200121～29.60 4.70 Guangzhou,China(Urban)[19]200121～222.608.30Shenzhen,China(Urban)[19]200121～213.20 6.10Zhuhai,China(Urban)[19]200121～212.20 5.00Guangzhou,China(Urban)[37]200427～819.90 6.60Hung Hom,H K(Road)[38]2000211～2001229.45 5.80Kwun Tong,H K(industrial)[38]2000211～20012210.16 5.05Hok Tsui,H K(background)[38]2000211～200122 5.52 1.36 Beijing China(Urban)[39]200228～1121.2037.303 Beijing Nort heastern Asia(Urban)[40]200227223～82212.40 5.40Gwangju Nort heastern Asia(Urban)[40]200227223～822 1.400.30Kyoto Nort heastern Asia(Urban)[40]200227223～822 5.00 1.30 Ulaan Battor Nort heastern Asia(Urban)[40]200227223～822 2.300.40 Hangzhou China(Urban)[41]200122～20022420.403 4.003 New Y ork City,U SA(Urban)[27]197222210～32619.8013.30Washington,DC,U SA(Urban)[27]19722629～28 5.10 6.50Denver,CO,USA(Urban)[27]197821128～122207.60 4.40Downey,CA,USA(Urban)[27]19722928～1022 5.90 4.10Warren,MI,U SA(Suburban)[27]1979—1980年8.60 3.70Pleasanton,CA,USA(Suburban)[27]197228213～925 6.40 3.20Pomona,CA,USA(Suburban)[27]197221023～112198.00 3.60Abbeville,L A,USA(Rural)[27]19792825～921110.80 1.70L uray,VA,USA(Rural)[27]198027214～82157.70 1.70Pierre,A(Remote)[27]197827213～927 3.400.80Helsinki,Finland[30]200027217～31 3.00 1.20 K2puszta,Hungary(Continental)[22]199627～87.100.42Mace Head,Ireland(Coastal)[22]199022～4 3.10 1.20Budapest,Hungary(Urban)[17]200224223～525 6.80 3.40 Budapest,Hungary(Urban background)[17]200224223～525 4.100.33 Nanyuki,Kenya(Urban)[42]199925～613.300.70Meru,Kenya(Rural)[42]199925～6 5.60 1.40 注:3是指PM10中碳组分含量。