大气的环境化学第五章 气溶胶化学-41页精选文档

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b Bc

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三、气溶胶粒子的三模态及其特性
爱根核模：小于0.05μm 燃烧过程产生的一次气溶胶和气 体转化生成 积聚模：0.02~2 μm 爱根核膜的凝聚 粗模态 ：大于2 μm 机械过程造成的一次气溶胶
细粒子和粗粒子之间很少相互作用
模态 核膜 积聚模 粗模
各种粒子模相互作用的凝聚速率
一.气溶胶的粒径谱分布函数
气溶胶粒子谱分布描述多谱气溶胶浓度随粒子尺度的分布
数浓度、表面积、体积分布函数
n p
dN dD
单位：个
m 1 cm 3

N 0 n N D p dD p
ns D p
dS dD p
单位：
Fra Baidu bibliotek
m 2 m 1 cm 3
形态 分散质 轻雾 水滴
浓雾 液滴
气溶胶形态及其主要形成特征
粒径/μm
形成过程
主要效应
>40 雾化、冷凝
净化空气
<10
雾化、蒸发、凝结和 降低能见度，有时影响人
凝聚
体健康
粉尘 固体粒子
>1
机械粉碎、粉尘、煤 燃烧
能形成水核
烟尘 固、液微粒 烟 固粒微粒 烟雾 液滴、固粒 烟炱 固粒微粒
0.01~1 <1 <1 ~0.5
ns D p
dV dD p
单位：
m 3 m 1 cm 3
基于对数的谱分布函数
nN Dp
nN Dp N
ny Dp 6D3 pnN Dp
n sD pD p 2 n ND p
N个 cm 3 nN e lnDpdlnDp Sm2c m 3 Dp 2nN e lnDpdlnDp
3. 按气溶胶粒径大小分 总悬浮颗粒物 TSP 分散在大气中的各种离子的总称 1 飘尘 ： 可在大气中长期漂浮的悬浮物 <10μm 降尘：用降尘罐采集到的大气颗粒物 >30μm 可吸入颗粒物PM10 细粒子 PM2.5
4. 其它相关概念 一次气溶胶二次气溶胶 均质气溶胶(化学性质相同） 单谱气溶胶（粒径相同） 多谱气溶胶
2. 幂指数分布
dN Cr dr
幂函数
r 粒子半径 C 不随r改变的常数
nN lgDp

C Dp
不适用于表面积和体积浓度谱分布的拟合
3. 修正的Γ 谱分布
n N
Dp

AD
b p
exp

BD
c p
N

b 1
AB c
b 1
核膜
积聚模
31
-
79
4.8
0.5
0.0013
单位：%h-1
粗模 -
0.0005
新鲜气溶胶一般以核膜为特征的单峰型，“老化”气溶胶表面积 和体积分布以细粒子粗粒子为特征的双峰型。
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：
各种硫酸盐气溶胶粒子的相对危害能力
粒子种类 η H₂SO₄ 100
ZnSO₄ 19 CuSO₄ 2 MnSO4 -0.9
粒子种类 η
Zn（
33
NH₃）
₃SO₄
(NH₄) 10 ₂SO₄
FeSO₄ 0.7
粒子种类 η
Fe₂
26
(SO₄) ₃
NH₄SO₄ 3
Na₂SO₄ 0.7
第二节 气溶胶的粒径谱分布
影响能见度
升华、冷凝、燃烧
降低能见度，影响人体健 康
冷凝、化学反应
降低能见度，影响人体健 康
燃烧过程、冷凝、化 影响人体健康 学反应
霾 液滴、固粒 <1 凝集、化学反应
湿度小时有吸水性，降低 能见度，影响人体健康
四、气溶胶对人体健康的影响
非硫硫酸酸的的硫硫引引起起的 流 的阻 气 的 肺力 流 阻 气的 力 100
3.空气动力学等效直径：与直径为Dp且密度为1g/cm3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空动力学直径。 各种等效直径描述的不是单个粒子的粒径，而是粒子群 的统计特征。
三、分类
1. 按颗粒物成因分 分散性气溶胶 凝聚性气溶胶
2. 按颗粒物的物理状态分 固体气溶胶 液态气溶胶 固液混合态气溶胶
nselnDpdlnDp
Vm 3c m 36 D 3 p n N eln D pdln D p
nV e lnDpdlnDp
二、大气气溶胶谱分布的经验描述
用平均粒径和谱分布范围的方差来描述气溶胶分布 假设一个离散分布由M组粒径为Dk、数浓度为Nk(k=1,2.。。M）的 气溶胶粒子组成
第一节： 引言
气溶胶：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
动力学直径：０.００３～１００μｍ，也称为大气颗粒物
二、粒径
1.光学等效直径：与直径Dp的球形粒子具有相同的光散 色能力的不规则粒子，定义Dp为所研究粒子的光学等效 直径。粒子的光散射能力与光波波长有关，一般以 0.55μm绿光作为标准 2.体积等效直径或几何直径：与直径为Dp的球形粒子具 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。
N
N Nk k 1
N
DP

N kDk
k 1
M
Nk

1 N
M
N kDk
k 1
k 1
N
2
N kDk
k 1
M
Nk

1 N
M
Nk
Dk

D
2 p
k 1
k 1
DP


0 D P n N D P dD p

0 n N D P dD p
21N 2lng

lnDp lnDpg
2ln2g
2

nN Dp
ddD N P 212D Np
lng

2
lnDp lnDpg
2ln2g

式中，N——气溶胶总数浓度；
D pg ——峰值对应的粒径；
ln g——正态分布的标准偏差

1 N

0 D P n N D P dD
p
2
0
DP

D
2 P
n N D P dD

0 n N D P dD p
p

1 N

0
DP

D
2 P
nN
DP
dD p
1.对数分布函数
nN e lnDp
dN dlnDP