環(huán)境化學(xué)：第2章 大氣環(huán)境化學(xué)5

1、要 點(diǎn)硫氧化物的轉(zhuǎn)化及硫酸煙霧型污染酸雨溫室效應(yīng)臭氧層破壞大氣顆粒物3.6 硫氧化物的轉(zhuǎn)化及硫酸煙霧型污染由污染源直接排放到大氣中的主要硫氧化物是SO2 ，人 為污染源主要是含硫礦物燃料的燃燒過程。就全球范圍，人為排放的SO2中有60%來自煤的燃燒，30%來自油的燃燒。 SO2的天然來源主要是火山噴發(fā)。噴發(fā)中大部分硫化物是以SO2形式存在的，少部分以H2S形式存在。H2S在大氣中又很快氧化成為SO2。一般情況下SO2不容易直接被O2所氧化，需要將SO2先行激活（光化學(xué)的激發(fā)態(tài)）或者需要氧化性更強(qiáng)的氧化劑來對(duì)之進(jìn)行氧化。二氧化硫在大氣中的主要化學(xué)演變過程是SO2被氧化成SO3，SO3被水吸收形成

2、H2SO4，再遇NH4+形成(NH4)2SO4或其他硫酸鹽，然后以微粒(氣溶膠)形式參與循環(huán)；在二氧化硫向硫酸及硫酸鹽轉(zhuǎn)化過程中，SO2SO3轉(zhuǎn)化是關(guān)鍵一步； 由于氧化轉(zhuǎn)化反應(yīng)可以在氣體中、液滴里和固體微粒表面上進(jìn)行，涉及一般反應(yīng)、催化反應(yīng)及光化學(xué)反應(yīng)等多種復(fù)雜反應(yīng)。 大氣中SO2的轉(zhuǎn)化首先是SO2氧化成SO3，隨后被水吸收生成硫酸，從而形成酸雨或硫酸煙霧。硫酸與大氣中的NH4+等陽離子結(jié)合生成硫酸鹽氣溶膠。 3.6.1二氧化硫的氣相氧化 SO2 hv（290340nm）1SO2（單重態(tài)） SO2 十hv（340400nm）3SO2（三重態(tài)）能量較高的單重態(tài)SO2分子立即可以轉(zhuǎn)變?yōu)槿貞B(tài)或基態(tài)

3、 : 1SO2十M3SO2十M 1SO2十M SO2十M (1) SO2的直接光氧化底層大氣中SO2的吸光過程是變成激發(fā)態(tài)SO2分子，而不是造成SO2的直接離解。激發(fā)態(tài)的SO2分子有兩種：?jiǎn)沃貞B(tài)和三重態(tài)。 在環(huán)境大氣條件下，激發(fā)態(tài)的SO2主要以三重態(tài)的形式存在，所以三重態(tài)SO2對(duì)于酸雨的貢獻(xiàn)更大。 大氣中SO2直接氧化成SO3的機(jī)理為： 3SO2 O2 SO4(3SO2和O2的結(jié)合體，不穩(wěn)定，分解很快) SO3 O 或 SO4十SO22SO3SO2與HO的反應(yīng)： 這是大氣中SO2轉(zhuǎn)化的重要反應(yīng)： HO + SO2 HOSO2 （磺酸基） HOSO2 O2 HO2 + SO3 SO3 H2O H

4、2SO4 反應(yīng)過程中所生成的HO2 ，通過反應(yīng)： HO2 NO HO NO2使得HO又再生，上述氧化過程循環(huán)進(jìn)行。其決定步驟是第一步。(2) SO2被自由基氧化二元自由基（來源于前述的臭氧和烯烴的反應(yīng))、 HO2 、CH3O2 以及CH3C(O)O2 。 CH3CHOO 十SO2 CH3CHO十SO3 HO2 + SO2 HO 十 SO3 CH3O2 + SO2 CH3O 十 SO3 CH3C(O) O2 + SO2 CH3C(O) O 十 SO3SO2與其他自由基的反應(yīng)污染大氣中的原子氧主要來自NO2的光解。 NO2+hvNO+O O +SO2SO3 (3) SO2被氧原子氧化SO2可溶于大

5、氣中的水，也可被大氣中的顆粒物所吸附，并溶解在顆粒物表面所吸附的水中，SO2可發(fā)生液相反應(yīng)。(1) SO2的液相平衡3.6.2二氧化硫的液相氧化溶液中可溶性總四價(jià)硫濃度為： S()=SO2H2O+HSO3-+SO32- S() =則根據(jù)亨利定律有溶解的四價(jià)硫濃度和氣態(tài)二氧化硫大氣分壓關(guān)系： 三種形態(tài)S()的摩爾分?jǐn)?shù)與PH之間的關(guān)系為：在高pH范圍S()以SO32-為主，中間pH以HSO3-為主，而低pH時(shí)以SO2H2O為主。 (2) O3對(duì)SO2的氧化：O3 SO2H2O 2H+ + SO42- + O2 K0 = 2.4104 L/(mols）O3 + HSO3- HSO-4 O2 K1 =

6、 3.7104 L/(mols）O3 + SO32- SO42- O2 K2 = 1.5109 L/(mols）由上述反應(yīng)速率系數(shù)可見，一般臭氧與SO32-反應(yīng)最快，與SO2H2O反應(yīng)最慢。(3) H2O2對(duì)SO2的氧化： 在pH為0-8范圍內(nèi)均可發(fā)生氧化反應(yīng)，通常氧化反應(yīng)式可表示為： HSO3- + H2O2 SO2OOH- （過氧亞硫酸）+ H2O SO2OOH- + H+ H2SO4 介質(zhì)酸性越強(qiáng)，反應(yīng)就越快。(4) 金屬離子對(duì)SO2液相氧化的催化作用： Mn()的催化氧化反應(yīng)：在SO2催化氧化中，通常認(rèn)為Mn2+的催化作用較大。提出的反應(yīng)機(jī)理如下： Mn2+ 十SO2 MnSO22+

7、2MnSO22+十O2 2MnSO32+ MnSO32+十H2OMn2+ + H2SO4 總反應(yīng)為：2 SO2 + 2 H2O +O2 2 H2SO4 （Mn2+）硫酸煙霧也稱為倫敦?zé)熿F，最早發(fā)生在英國(guó)倫敦。它主要是由于燃煤而排放出來的SO2、顆粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸鹽顆粒物所造成的大氣污染現(xiàn)象。這種污染多發(fā)生在冬季，氣溫較低、濕度較高和日光較弱的氣象條件下。在硫酸型煙霧的形成過程中，SO2轉(zhuǎn)變?yōu)镾O3的氧化反應(yīng)主要靠霧滴中錳、鐵及氨的催化作用而加速完成。硫酸煙霧型污染物，從化學(xué)上看是屬于還原性混合物，故稱為還原煙霧；光化學(xué)煙霧是高濃度氧化劑的混合物，稱為氧化煙霧。3.6.3 硫酸煙

8、霧型污染3.7 酸性降水 酸性降水是指通過降水，將大氣中的酸性物質(zhì)遷移到地面的過程。最常見的就是酸雨。 3.7.1 降水的pH 在未被污染的大氣中，可溶于水且含量比較大的酸性氣體是CO2。如果只把CO2作為影響天然降水pH的因素，根據(jù)CO2的全球大氣濃度330mL/m3與純水的平衡： 按電中性原理有： H+OH-十HCO3-2CO32- 質(zhì)子條件： H2O = H+ + OH- H2CO3 = H+ + HCO3- HCO3- = H+ + CO32-計(jì)算結(jié)果得：pH=5.6，作為判斷酸雨的界限。3.7.2 降水pH的背景值 由于世界各地區(qū)自然條件不同，如地質(zhì)、氣象、水文等的差異，會(huì)造成各地區(qū)

9、降水pH的不同。表2-7列出了世界某些地區(qū)降水pH的背景值，從中發(fā)現(xiàn)降水pH值均小于或等于5.0。因而認(rèn)為把5.0作為酸雨pH的界限更符合實(shí)際情況。3.7.3 降水的化學(xué)組成 (Chemical Constitution of Acid Rain)(1)降水的組成：降水的組成通常包括以下幾類：大氣中固定氣體成分：O2、N2 、CO2、H2及隋性氣體。無機(jī)物：離子、人為排放的金屬及化合物等有機(jī)物：有機(jī)酸、醛類、烷烴、烯烴和芳烴。光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物：H2O2、O3和PAN等。不溶物：雨水中的不溶物來自土壤粒子和燃料燃燒排放塵粒中的不能溶于雨水部分。通常認(rèn)為降水酸度主要來自于硫酸和硝酸等強(qiáng)酸，但多年來實(shí)

10、測(cè)結(jié)果表明有機(jī)弱酸（甲酸和乙酸等）也對(duì)降水酸度有貢獻(xiàn) (2)降水中的離子成分 在降水組成中，比較關(guān)心的是陰離子SO42-、NO3-、Cl-和陽離子NH4+、Ca2+和H+，因?yàn)檫@些離子積極參與了地表土壤的平衡，對(duì)陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)有很大的影響。 4.404037.519392419.5日本4.9611511.521101945加拿大4.41392243.53.521283119.5英國(guó)3.941142616522125055美國(guó)4.30523153.56.531183134.5瑞典pHH+K+Na+Mg2+Ca2+NH4+Cl-NO3-SO42-表2-8 國(guó)外部分地區(qū)降水化學(xué)成分(mol/L)

11、6.260.5559.2175.2143.3125.6193.129.2158.9天津市區(qū)6.800.1642.3140.992141.1157.450.3136.6北京市區(qū)4.7418.339.611.80.919.945.815.78.4828.8南寧市區(qū)4.7816.7022.625.78.798.485.439.423.9137.4廣州市區(qū)4.2951.47.8714.711.4135.2152.225.229.9164重慶市區(qū)4.0784.526.410.128.3115.678.98.221205.5貴陽市區(qū)pHH+K+Na+Mg2+Ca2+NH4+Cl-NO3-SO42-表2-9

12、 國(guó)內(nèi)部分城市降水化學(xué)成分(mol/l)SO42-含量各地區(qū)有很大差別，大致為1-20mg/L降水中含氮化合物主要是以NO3-、NO2-和NH4+形式存在，含量l3mg/L (3)降水中的有機(jī)酸： 有機(jī)弱酸（甲酸和乙酸等）也對(duì)降水酸度有貢獻(xiàn)。美國(guó)城市地區(qū)，有機(jī)酸對(duì)降水酸度的貢獻(xiàn)為1635%，偏遠(yuǎn)地區(qū)，對(duì)酸度的貢獻(xiàn)為60%以上。我國(guó)南方城市或工業(yè)區(qū)雨水中有機(jī)酸濃度不低，但對(duì)降水自由酸貢獻(xiàn)很小。而在高山降水中，雖然有機(jī)酸的絕對(duì)濃度不高，但對(duì)降水自由酸的貢獻(xiàn)卻較大。降水中的金屬元素： 人為活動(dòng)對(duì)金屬元素在濕沉降中的濃度有明顯的影響。金屬元素城市鄉(xiāng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)Sb0.034As5.80.2860.019

13、Cd0.70.50.008Cr3.20.88Co1.80.75Cu415.40.060Pb44120.09Mn235.70.194Hg0.7450.090.079Mo0.20Ni122.4Ag3.20.540.007V4290.163Zn34360.22表2-11 濕沉降中金屬元素的中值濃度(g/l)(4) 降水化學(xué)組成的特點(diǎn)：降水中離子成分有較明顯的地理分布規(guī)律 近海地區(qū)的降水中通常含有較多的Na+、Cl-和SO42-；而在遠(yuǎn)離海洋的森林草原地區(qū)，降水中含HCO3-、SO42-、Ca2+和有機(jī)成分；在工業(yè)區(qū)和城市，降水中則含SO42-、NO3-和NH4+較多。降水組成與降水持續(xù)時(shí)間有關(guān) 如C

14、l-，一般前1015分鐘收集的雨水中Cl-含量較以后的雨水高；其他離子成分也有類似的規(guī)律。 降水組成與降水量有關(guān) 一般說來，降水量大，降水中各組分濃度低，反之亦然；這與雨滴粒徑分布及在大氣中的停留時(shí)間有關(guān)。 降水的化學(xué)組成與天氣類型有關(guān) 不同季節(jié)酸雨前體的排放源和排放量有較大差別，天氣條件各異，大氣擴(kuò)散條件也不相同。一般認(rèn)為夏季的陣雨比冬季的峰面暴雨能更有效地清除大氣中的硫酸和硫酸鹽，降水pH的最低值出現(xiàn)在與冷峰空氣團(tuán)有關(guān)的陣雨和雷陣雨中。 (1) 酸雨中含有多種無機(jī)酸和有機(jī)酸，絕大部分是硫酸和硝酸，多數(shù)情況下以硫酸為主。大氣中的SO2和NOx經(jīng)氧化后溶于水形成硫酸、硝酸和亞硝酸，這是造成降水

15、pH降低的主要原因。 大氣中的堿性物質(zhì)對(duì)酸性降水起“緩沖作用”。降水的酸度是酸和堿平衡的結(jié)果。 3.7.4 酸雨的化學(xué)組成 (Chemical Constitution of Acid Rain)(2)研究酸雨必須進(jìn)行雨水樣品的化學(xué)分析，通常分析測(cè)定的化學(xué)組分有如下幾種離子： 陽離子：H+、Ca2+、NH4+、Na+、K+、Mg2+ ； 陰離子：SO42-、NO3-、Cl-、HCO3-。 由于降水要維持電中性，如果對(duì)降水中化學(xué)組分作全面測(cè)定，最后陽離子的當(dāng)量濃度之和必然等于陰離子當(dāng)量濃度之和。當(dāng)代表酸性物質(zhì)的陰離子總量大于代表堿性物質(zhì)的陽離子總量時(shí)，降水的H+含量增高，pH值降低，形成酸雨。

16、我國(guó)酸雨中關(guān)鍵性離子組分是SO42-、Ca2+和NH4+。 大氣中SO2和NOx的濃度高時(shí)，降水中SO42-和NO3-的濃度也高，使降水酸化。但由于中和作用，代表堿性成分的陽離子含量也較高時(shí)，很可能不表現(xiàn)為酸雨，甚至可能呈堿性降水。相反，即使大氣中SO2和NOx濃度不高，但堿性物質(zhì)相對(duì)更少，則降水仍然有較高的酸度。 我國(guó)北方氣候干燥，土壤多屬堿性，這些堿性土壤粒子易被風(fēng)刮到大氣中，對(duì)雨水中的酸起中和作用；南方氣候濕潤(rùn)，土壤呈酸性，因而大氣中缺少堿性粒子，對(duì)酸的中和能力較低，這是我國(guó)的酸性降水區(qū)域主要集中在南方的重要原因之一。 表2-14 雨水酸度與酸堿成分（g/mL） 重慶雨水中酸性物質(zhì)的含量

17、比北京少，但堿性物質(zhì)的含量比北京相對(duì)更少，所以重慶降水的pH較北京低。比較瑞典和美國(guó)的降水成分，可以得到同樣的結(jié)果。 3.7.5 影響酸雨形成的因素(1) 酸性污染物的排放及其轉(zhuǎn)化條件： 降水酸度的時(shí)空分布與大氣中SO2和降水中SO42-濃度的時(shí)空分布存在著一定的相關(guān)性。這就是說，某地SO2污染嚴(yán)重，降水中SO42-濃度就高，降水的pH就低。 如我國(guó)西南地區(qū)煤中含硫量高，并且很少經(jīng)脫硫處理，SO2排放量很高。再加上這個(gè)地區(qū)氣溫高、濕度大，有利于SO2的轉(zhuǎn)化，因此造成了大面積強(qiáng)酸性降雨區(qū)。(2) 大氣中的氨： NH3是大氣中唯一的常見氣態(tài)堿，由于它易溶于水，能與酸性氣溶膠或雨水中的酸起中和作用，

18、從而降低了雨水的酸度。在大氣中，NH3與硫酸氣溶膠形成中性的硫酸銨或硫酸氫銨。SO2也可由于與NH3反應(yīng)而減少，從而避免了進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成硫酸。酸雨嚴(yán)重的地區(qū)正是酸性氣體排放量大并且大氣中NH3含量少的地區(qū)。 NH3的來源主要是有機(jī)物分解和農(nóng)田施用的含氮肥料的揮發(fā)。土壤中的NH3，揮發(fā)量隨著土壤pH的上升而增大。京津地區(qū)土壤pH值為78，重慶、貴陽地區(qū)為56，這是大氣中NH3含量北高南低的重要原因之一。(3)顆粒物酸度及其緩沖能力： 酸雨不僅與大氣的酸性和堿性氣體有關(guān)，同時(shí)也與大氣中顆粒物的性質(zhì)有關(guān)。大氣顆粒物主要來源于土地飛起的揚(yáng)塵，酸堿性取決于土壤的性質(zhì)。除土壤粒子外，大氣顆粒物還有礦物燃料燃

19、燒形成的飛灰等。它們的酸堿性都會(huì)對(duì)酸雨有一定的影響。(4) 天氣形勢(shì)的影響： 如果氣象條件和地形有利于污染物的擴(kuò)散，則大氣中污染物濃度降低，酸雨就減弱，反之則加重。 3.7.6 酸雨對(duì)我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)的影響 酸雨被喻為“空中死神” ，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的危害和影響，已成為舉世矚目的重大環(huán)境問題。(1) 酸雨對(duì)森林的影響 酸雨對(duì)樹木的傷害首先反應(yīng)在葉片上，而樹木不同器官的受害程度為根葉莖。降水pH4.5以下的林區(qū)，樹林葉子普遍受害，導(dǎo)致樹木的胸徑、樹高降低、林業(yè)生長(zhǎng)量下降，林木生長(zhǎng)過早衰退。我國(guó)的西南地區(qū)、四川盆地受酸雨危害的森林面積最大，約為27.56萬公頃，占林地面積的31.9。四川地區(qū)由于酸雨造成的木

20、材經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá)1.4億元，貴州的木材經(jīng)濟(jì)損失為0.5億元。(2) 酸雨對(duì)作物的影響 不同農(nóng)作物類別對(duì)酸雨的敏感性差異大，水稻對(duì)酸雨的抗性較強(qiáng)只有在較強(qiáng)酸雨的影響下才會(huì)危害其地長(zhǎng)；大豆、煙葉對(duì)酸雨也不敏感；而油菜、小麥、大麥、番茄、芹菜、黃瓜受酸雨的影響顯著減產(chǎn)。(3) 酸雨對(duì)土壤的影響 酸雨可使土壤的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，加速土壤礦物質(zhì)如Si、Mg的風(fēng)化、釋放，使植物營(yíng)養(yǎng)元素特別是K、Na、Ca、Mg等產(chǎn)生流失，降低土壤的陽離子交換量和鹽基飽和度，導(dǎo)致植物營(yíng)養(yǎng)不良。酸雨還可以使土壤中的有毒有害元素活化，在酸雨作用下會(huì)釋放出大量的活性鋁，造成植物鋁中毒。 (4) 酸雨對(duì)土壤微生物的影響 受酸雨

21、的影響，土壤中微生物總量明顯減少，其中細(xì)菌數(shù)量減少最顯著。特別是固氮菌、芽孢桿菌等參與土壤氮素轉(zhuǎn)化和循環(huán)的微生物減少，使硝化作用和固氮作用強(qiáng)度下降，其中固氮作用強(qiáng)度降低80，氨化作用強(qiáng)度減 弱30%50%，從而使土壤中氮素的轉(zhuǎn)化平衡遭到一定的破壞。(5) 酸雨對(duì)水體的影響 湖泊的酸化是酸雨在北歐和北美造成的重要生態(tài)危害。它使魚致畸并導(dǎo)致魚類死亡。然而我國(guó)西南地區(qū)大部分水體對(duì)酸沉降是不大敏感的，沒有發(fā)現(xiàn)大面積酸化水體，但酸沉降對(duì)水體酸化的潛在危害仍然存在。3.8 溫室氣體和溫室效應(yīng)(1)吸收長(zhǎng)波輻射的物質(zhì) 大氣中能夠吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)的主要有CO2和水蒸氣分子。 大氣中的CO2雖然含量比水分子低得多，但

22、它可強(qiáng)烈地吸收波長(zhǎng)為12001630nm的紅外輻射，因而它在大氣中的存在對(duì)截留紅外輻射能量影響較大。對(duì)于維持地球熱平衡有重要的影響。 (2) 溫室氣體和溫室效應(yīng) 大氣中的CO2吸收了地面輻射出來的紅外光，把能量截留于大氣之中，從而使大氣溫度升高，這種現(xiàn)象稱為溫室效應(yīng)。能夠引起溫室效應(yīng)的氣體，稱為溫室氣體。 礦物燃料的燃燒是大氣中CO2的主要來源。由于人們對(duì)能源利用量逐年增加，使大氣中CO2的濃度逐漸增高。另一方面，地球表面的植被日趨減少，以致降低了植物對(duì)CO2的吸收作用。除CO2之外，大氣中還有一些痕量氣體也會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)，其中有些比CO2的效應(yīng)還要強(qiáng)。氣溫變暖在全球不同地域有明顯的差異。例如

23、，若全球平均氣溫升高2赤道地區(qū)至多上升1.5，而高緯度地區(qū)能上升6以上。這樣高、低緯度之間的溫差將明顯減小，使由溫差而產(chǎn)生的大氣環(huán)流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。溫室效應(yīng)對(duì)北半球影響更為嚴(yán)重。某些地域暴雨0.9-0.70.9-0.7低緯度(0- 30)夏季少雨1.2-1.40.8-1.0中緯度(30- 60)冬季多雨2.0-2.40.5-0.7高緯度(60- 90)冬季夏季降水變化溫度變化值為全球預(yù)測(cè)平均數(shù)的倍數(shù)地域表2-22 北半球氣候變化的地域性差異由溫室效應(yīng)導(dǎo)致的氣溫變暖，在北半球高緯度地帶的冬季變化幅度最大。原來空的海灣衛(wèi)星照片揭示南極冰架50億立方冰體崩塌全過程2002年3月冰架崩落冰體充滿海灣

24、冰山向外漂移3.9臭氧層的形成與耗損 臭氧層形成與耗損的化學(xué)反應(yīng)(1)形成：臭氧層的生成是由于平流層中O2光解的結(jié)果 O2十hv2O （243nm） 2O 十2 O2十M2 O3十M總反應(yīng)： 3O2十hv2O3(2)臭氧的消耗過程，其一為O3光解， O3 十 hv O2 十 O (210nm290nm)另一個(gè)消耗過程為： O3十O 2O2（是生成O3的逆反應(yīng)）臭氧層破壞的催化反應(yīng)過程： Y 十O3 YO 十O2 YO 十O Y 十O2 總反應(yīng) O3十O 2O2 其中O 也是O3光解的產(chǎn)物。已知的Y物種有NOX(NO、NO2 )、 HOX(H、HO、HO2)、ClOX(ClO、Cl) 。 ClO

25、X的人為來源是致冷劑，如F-11（CFC13）和F-12（CF2Cl2）等。在175220nm的紫外光照射下會(huì)產(chǎn)生Cl ： CFCl3 + hvCFCl2十Cl CF2Cl2 + hvCF2Cl十Cl 光解所產(chǎn)生的Cl 可破壞O3，其機(jī)理為： Cl 十O3ClO 十O2 ClO 十O Cl 十O2 總反應(yīng) O3十O 2O2 4.1 大氣顆粒物的來源天然來源：地面揚(yáng)塵（組成和土壤相似）、海浪濺出的浪沫（鹽類）、自然界（火山、森林火災(zāi)、生物）人為來源：煤煙、粉塵、工業(yè)排放、汽車尾氣等。大氣是一個(gè)氣溶膠體系，體系中分散的各種粒子稱為大氣顆粒物。第四節(jié) 大氣顆粒物 分散性: 氣溶膠中固體粉末、液體泡沫

26、分散在大氣中，如硫酸霧、堿霧、農(nóng)藥、粒塵等，分散度大。 凝聚性: 飽和蒸氣、金屬煙塵冷凝聚成霧。 形成氣溶膠：一次污染物在大氣（液相）中發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新物質(zhì)，漂浮在大氣中。 大氣顆粒物的性質(zhì) (1) 顆粒物的粒度分布： 粒度是顆粒物粒徑的大小。目前普遍采用有效直徑來表示。最常用的是空氣動(dòng)力學(xué)直徑（DP）。其定義為與所研究粒子有相同終端降落速度的、密度為1g/cm3的球體直徑：4.2 顆粒物的粒度及表面性質(zhì)式中：Dg：幾何直徑； P：忽略了浮力效應(yīng)的粒密度； 0：參考密度（01g/cm3）； K：形狀系數(shù)，對(duì)球狀粒子，K1.0。大氣顆粒物按其粒徑大小可分為如下幾類總懸浮顆粒物： 用標(biāo)準(zhǔn)

27、大容量顆粒采樣器在濾膜上所收集到的顆粒物的總質(zhì)量，通常稱為總懸浮顆粒物。用TSP表示。其粒徑多在100m以下，尤以10m 以下的為最多。飄塵：可在大氣中長(zhǎng)期飄浮的懸浮物稱為飄塵。其粒徑主要是小于10m的顆粒物。降塵：能用采樣罐采集到的大氣顆粒物。在總懸浮顆粒物中一般直徑大于10m的粒子由于自身的重力作用會(huì)很快沉降下來。這部分顆粒物稱為降塵。可吸入粒子：易于通過呼吸過程而進(jìn)入呼吸道的粒子。目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）建議將其定為Dp10m。在城市空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)或周報(bào)中的可吸入顆粒物和總懸浮顆粒物是人們較為熟悉的兩種大氣污染物。 PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒

28、物。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對(duì)空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。 (2) 大氣顆粒物的三模態(tài)： 依據(jù)大氣顆粒物按表面積與粒徑分布的關(guān)系得到了三種不同類型的粒度模，并用它來解釋大氣顆粒物的來源與歸宿。按這個(gè)模型，可把大氣顆粒物表示成三種模結(jié)構(gòu)：愛根核模：Dp0.05m積聚模：0.05mDp2m粗粒子模：Dp2m愛根核模主要來源于燃燒過程所產(chǎn)生的一次顆粒物，以及氣體分子通過化學(xué)反應(yīng)均相成核而生成的二次顆粒物。由于它們的粒徑小，數(shù)量多

29、，表面積大而很不穩(wěn)定，易于相互碰撞凝結(jié)成大粒子而轉(zhuǎn)入積聚模。也可在大氣湍流擴(kuò)散過程中很快被其他物質(zhì)或地面吸收而去除。積聚模主要由核模凝聚或通過熱蒸汽冷凝再凝聚而長(zhǎng)大。這些顆粒物多為二次污染物，其中硫酸鹽占80以上。它們?cè)诖髿庵胁灰子蓴U(kuò)散或碰撞而去除。愛根核模和積聚模的顆粒物合稱為細(xì)粒子。粗粒子模：它們多由機(jī)械過程所產(chǎn)生的揚(yáng)塵、液滴蒸發(fā)、海鹽濺沫、火山爆發(fā)和風(fēng)沙等一次顆粒物所構(gòu)成，因而它的組成與地面土壤十分相近，這些粒子主要靠干沉降和濕沉降過程而去除。細(xì)粒子與粗粒子之間一般不會(huì)相互轉(zhuǎn)化。圖2-24顯示了這兩種粒子的化學(xué)組分完全不同，就充分證明了這一點(diǎn)圖2-24在粗顆粒和細(xì)顆粒中化學(xué)形態(tài)分布成核作

30、用：是指過飽和蒸汽在顆粒物表面上形成液滴的現(xiàn)象。如水蒸汽在空氣易凝結(jié)成水滴。粘合：粒子可以彼此相互緊緊地粘合或在固體表面上粘合。粘合是小顆粒形成大的凝聚體并最終達(dá)到很快沉降的過程。吸著：氣體或蒸汽吸附在顆粒物表面上，就稱為吸著。 (3) 大氣顆粒物的表面性質(zhì)4.3 大氣顆粒物的化學(xué)組成(1)無機(jī)顆粒物： 無機(jī)顆粒物的成分是由顆粒物形成過程決定的。 粗粒子主要是土壤及污染源排放出來的塵粒，大多是一次顆粒物，主要是由硅、鐵、鋁、鈉、鈣、鎂等元素組成。細(xì)粒子主要是硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、痕量金屬和炭黑等。(NH4)2SO4顆粒物： 硫酸鹽顆粒物主要是(NH4)2SO4，由硫酸與NH3化合生成。硫酸鹽粒子對(duì)光吸收和散射的能力較強(qiáng)，從而降低大氣的能見度。硫酸顆粒物是屬于核模范圍，十分穩(wěn)定，在沉降過程中，半衰期可達(dá)數(shù)月。HNO3和硝酸鹽顆粒 通常情況下，在相對(duì)濕度不太大時(shí)，HNO3多以氣態(tài)形式存在.如果HNO3一開始能形成愛根核，并能迅速長(zhǎng)大，則HNO3及其鹽粒子也可能存在于積聚模中。 NH3