气溶胶化学
气溶胶
影响人体健康
凝聚过程、化学反应 湿度小的时后有吸水性， 其它方面与烟效应相同
三、气溶胶源和汇 --气溶胶来源
天然源、人为源
（按颗粒物形成机制）气溶胶
一次气溶胶粒子、二次气溶胶粒子 一次气溶胶粒子
天然污染源和人为污染源释放。
二次气溶胶粒子
大气污染气体组分(如二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等)之间， 或与大气中的正常组分(如氧气)之间通过光化学氧化反应、催化氧化 反应或其它化学反应转化生成的颗粒物。
表面积分布曲线（峰值 ） 0.25m
大气颗粒物的粒度：即艾根核模、积聚模和粗粒模。
由蒸汽凝结或光化学反应使气体经成核作用而形成的颗粒，粒 度为0.005~0.05m，属于核模型。
粒径在0.05~2m范围的颗粒物是由核模型颗粒凝聚或通过蒸气 凝结气而长大的，属于积聚模型。
以上颗粒物合称为细粒(小于2m)
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气溶胶源和汇—气溶胶天然来源
一次气溶胶粒子天然源 地面扬尘（风吹灰尘）、海浪浪沫、火山爆发喷出物、
森林火灾燃烧物、陨星尘及生物界产生的颗粒物，如花粉、 袍子等。
二次气溶胶粒子天然源
森林排出碳氢化合物（主要是萜烯类）--光化学反应--产生微小 颗粒；与自然界硫、氮、碳循环有关的转化产物如由H2S、SO2经氧 化生成的硫酸盐；由NH3、NO和NO2氧化生成的硝酸等。
一 气溶胶粒子成核过程
SO2转化成硫酸或硫酸盐气溶胶的过程如下： 1. SO2气体的氧化g) mH 2SO4 nH2O
3.粒子成长过程
mH 2SO4 nH2O H 2SO4 其它气体、固体微粒 硫酸盐粒子
（液相硫酸雾核）
粒子（液体）
（固体）
二、气溶胶的分类
根据颗粒物的物理状态不同，可将气溶胶分为以下三类： ✓ 固态气溶胶——烟和尘； ✓ 液态气溶胶——雾；
002.6大气环境化学 -气溶胶化学.大气颗粒物
空气动力学等效直径（Dp） 在气流中，如果所研究的颗粒物（任意密度
和形状）与一个单位密度的球形颗粒物的空气 动力学效应相同，则这个球形颗粒物的直径就 定义为所研究颗粒物的Dp。
Dp DgK p o
Dp表示所研究的粒子有相同终端降落 速度的密度为1的球体。
气溶胶粒子的成核是通过物理和化学过程形成的。 气体经过化学反应，向粒子转化过 程从动力学角度 上分为四个阶段
均相成核或非均相成核，形成细粒子分散在空气中 在细粒子表面，经过多相气体反应，使粒子长大 由布朗凝聚和湍流凝聚，粒子继续长大 通过干沉降(重力沉降或与地面碰撞后沉降)和湿沉
降(雨除和冲刷)过程而清除
nm
PM2.5 PM10 100 m m 1 m m 10 m m
Whitby的三模态模型
<0.05μm, 爱根核模(aitken) 0.05μm≤Dp≤2μm, 积聚模(accumulation mode) >2μm，粗粒子模(coarse particle mode)
热蒸汽 冷凝
风沙
0.5~2.5
天 森林火灾
然 海盐粒子
来 火山灰
源
H2S、NH3、NOx、HC 转化
0.01~0.5 3.0
0.25~1.5 3.45~11.0
小计
7.21~18.5
沙石（农业活动）
人 露天燃烧
为
直接排放 来
源
SO2、NOx、HC 转化
小计
总计
0.5~2.5 0.02~1.0 0.1~0.9 1.75~3.35 2.37~7.55 9.58~26.05
可吸入粒子(inhalable particles或IP)，易于通过 呼吸过程而进入呼吸道的粒子, 国际标准化组织 (ISO)建议将IP定为粒径DP≤10 μm的粒子
大气颗粒物,大气气溶胶哪个危害更大
气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系，其分散相为固体或液体小质点，直径大小为10^-5m～10^-9m。
气溶胶的化学组成十分复杂，大气中二氧化硫转化形成的硫酸盐，是气溶胶的主要成分之一。
当气溶胶的浓度达到足够高时，将对人类健康造成威胁，尤其是对哮喘病人及其他有呼吸进疾病的人群。
空气中的气溶胶还能传播真菌和病毒，这可能会导致一些地区疾病的流行和爆发。
颗粒物（PM，particulate matter）又称尘，是指大气中的固体或液体颗粒状物质。
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颗粒物，例如土壤粒子、海盐粒子、燃烧烟尘等等。
二次颗粒物是由大气中某些污染气体组分（如二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等）之间，或这些组分与大气中的正常组分（如氧气）之间通过光化学氧化反应、催化氧化反应或其他化学反应转化生成的颗粒物，例如二氧化硫转化生成硫酸盐。
由此可以看出，颗粒物是构成气溶胶的基本物质之一。
因此，气溶胶和颗粒物这二者不是平行对等的关系，所以不好比较哪个的危害更大。
如果这里所说的危害是指对人体呼吸道的危害，那么相对于单纯的大气颗粒物来说，相同粒径级别的气溶胶则是更为稳定的大气污染物，其造成危害的广域性和深度会更大一些。
大气气溶胶PPT课件
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
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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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气溶胶化学知识点总结
气溶胶化学知识点总结在气溶胶化学研究中，人们通常关注的问题有很多，例如：气溶胶的来源、形成机制、影响环境与气候等方面的作用、气溶胶对人类健康的影响等。
气溶胶化学的研究对象包括大气中的颗粒物，例如可吸入微粒、臭氧、硫酸盐等，以及一些气体分子，例如挥发性有机物（VOCs）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）等。
气溶胶化学既包括气溶胶本身的化学性质，例如成分、反应性、气溶胶颗粒表面的化学性质等，也包括气相与气溶胶之间的化学作用。
气溶胶的来源非常广泛，可以分为自然来源和人为来源。
自然来源的气溶胶主要包括海洋喷海浪所形成的气溶胶、火山活动所排放的气溶胶等；人为来源的气溶胶主要包括机动车尾气所排放的气溶胶、工业排放的气溶胶、建筑工地扬尘等。
这些气溶胶的来源不同，其形成机制和化学成分也具有显著的差异。
通过研究气溶胶的来源和形成机制，可以更好地认识大气中气溶胶的组成和分布规律，为减少环境污染、改善空气质量提供科学依据。
气溶胶的化学成分主要包括盐类、硫酸盐、硝酸盐、有机物等。
这些化学成分来源于大气中的气体分子，通过一系列化学反应而形成。
例如，硫酸盐的形成主要是由硫氧化物（SOx）的氧化和水合反应形成硫酸，然后与水蒸气结合形成硫酸水溶液，最终形成硫酸盐颗粒。
氮氧化物也能通过一系列反应形成硝酸盐。
有机物一般来源于机动车尾气、工业排放气体和生物质燃烧等，具有多样的结构和成分。
气溶胶的化学成分不仅受到其来源的影响，还受到气相中的氧化剂（例如OH、O3等）和光照等环境条件的影响。
通过对气溶胶成分的研究，可以更深入地认识大气污染的来源和生物地球化学循环的特点。
气溶胶对大气和气候的影响是一个重要的问题。
气溶胶颗粒具有吸光和散射的特性，因此对太阳辐射和地球辐射的传播都有显著的影响。
气溶胶的散射作用反射出部分太阳辐射，降低了地球表面的受辐射量，从而使地球表面温度降低。
气溶胶的吸光作用在气候变暖中也起到了重要作用。
此外，气溶胶还参与了云的形成过程，并对云的物理和化学性质产生影响。
气溶胶化学
（二）有机物
1.多环芳烃(PAHs)：
PAHs指两个或两个以上苯环连在一起的碳氢 化合物。其性质稳定，数量多，种类多，广 泛存在于大气环境中。
来源： 自然源：火山爆发、森林火灾和生物合成。 人为源：煤、石油、木材以及有机高分子化合 物的不完全燃烧和裂解产生。多数来 自化学工业、交通运输和日常生活等。
（一）离子成分
阳离子：NH4+、Mg2+、Na+ 、K+等金属离子； 阴离子： SO42- 、NO3- 及Cl- 、Br-等卤素离子存在；
这些离子成分通常是气溶胶理化特性研究的必测项目。 它们对太阳光产生散射和吸收作用，使能见度降低，为大 气污染的标志之一。除影响气候变化，还可以控制气溶胶 粒子的酸化。所以研究离子的浓度、时空分布、粒径分布 等有利于研究气溶胶形成机制，并预测气溶胶的来源。
Sources：沥青、燃煤的烟气、油脂类食物 的熏烤过程、香烟的烟气、汽车尾气等。
类型 TSP
地点 沈阳
沈阳
PM2.5
广州 香港 贵屿 Tokyo Tokyo Seoul 贵屿 南京 香港 长岛 大连
东亚地区大气气溶胶中PAHs的浓度（ng/m3）
Flur BbF Pyr BaA Chr BaP
BP 观测时间
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。
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
矿物颗粒石英
硫酸盐
气溶பைடு நூலகம்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。
气溶胶 OT_ 国药集团化学试剂有限公司
国药集团化学试剂有限公司 CSDS 气溶胶 OT 编制日期：2012-09-281. 化学品及企业标识中文品名：气溶胶 OT英文品名：Manoxol OT中文别名：二辛基磺基琥珀酸钠盐；二辛基磺化丁二酸钠盐；气溶胶 OT；多库酯钠；双(2-乙基己基)丁二酸酯磺酸钠盐；双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠英文别名：Dioctyl sulfosuccinate sodium salt;Manoxol OT;Docusate sodium;Bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate sodium salt;Docusate sodium salt;Sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate;Sulfobutanedioic acid bis(2-ethylhexyl ester) sodium salt;Sulfosuccinic acid bis(2-ethy主要用途：科研生产商：国药集团化学试剂有限公司 Sinopharm Chemical Reagent Co.,Ltd地址：上海市宁波路52号邮编：200002传真：86-021-********应急电话：86-021-********电子邮件地址：qc@公司网址：技术说明书编码：SCRCCSDS 3011242. 危险性概述2.1危险性类别：无资料2.2侵入途径：经口、经皮2.3健康危害：吞咽有害。
造成皮肤刺激。
造成严重眼损伤。
2.4环境危害：对水生生物有害。
2.5燃爆危险：无资料3. 成分/组成信息组成信息：纯品主要成分 CAS RN 含量(%)气溶胶 OT 577-11-7 ——4. 急救措施4.1皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗20～30分钟。
如有不适感，就医。
4.2眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗10～15分钟。
如有不适感，就医。
4.3吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。
气溶胶的关键物理化学特性探究
气溶胶的关键物理化学特性探究气溶胶是指大气中悬浮的微粒状物质，其颗粒直径通常小于10微米。
气溶胶对全球气候变化、大气污染和健康状况等方面都会产生深远的影响，因此对气溶胶的特性进行探究具有重要意义。
气溶胶的成因气溶胶的成因极为复杂，包括自然因素和人为因素两部分。
自然因素主要涉及火山喷发、沙尘暴、森林火灾等，而人为因素则包括工业排放、机动车尾气、农业活动等。
气溶胶由于来源的多样性，在成分、形态、大小等方面也存在着很大的差异性。
气溶胶的物理特性气溶胶的物理特性表现为光学特性、机械特性、热学特性等方面。
其中光学特性是较为突出的一个特点。
气溶胶的粒径决定了其对光的散射、吸收及透过的能力，因此，气溶胶的光学性质是反映其物理特性的重要指标之一。
气溶胶的化学特性气溶胶的化学特性表现为其组成成分及含量的不同，涉及到无机物、有机物等方面。
无机物主要包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐等，而有机物则包括多环芳烃、脂肪酸、醇酸等。
气溶胶的化学成分对其环境效应有着至关重要的影响。
气溶胶的对环境的影响气溶胶对全球气候变化、大气污染、健康状况等方面产生着重要的影响。
气溶胶通过反射、吸收、散射、辐射等方式影响着大气中的辐射平衡，从而影响全球气候的变化。
例如，黑碳是气溶胶的一种，它的存在对全球气候变暖有着重要贡献。
气溶胶对于大气污染形成、发展，起着十分重要的作用。
气溶胶可以促进二次污染的形成。
例如，氮氧化物和挥发性有机物在大气中光化反应形成气相氧化物，这些气相氧化物可以在气溶胶表面吸附和反应产生二次污染。
气溶胶对健康状况也会产生很大的影响。
气溶胶中存在的有害物质对空气质量和人体健康产生危害。
例如，PM2.5的存在不仅会影响人类的呼吸系统，还会对人类的心血管系统产生不利影响。
结语气溶胶是大气中不可缺少的一个组成部分。
对气溶胶的物理化学特性进行深入研究，对于深入了解其环境效应、制定科学合理的环保政策有着重要的意义。
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• 粗粒子 2.5μm<Dp≤10 μm • 细粒子或PM2.5 Dp ≤ 2.5μm • PM2.5是指粒径Dp≤2.5 μm颗粒物的质量浓度
气溶胶化学
第七节 气溶胶化学
(四）按形成机制
一次颗粒物：直接由污染源排放出的颗粒物 二次颗粒物：在大气中发生反应而产生的颗粒物
飘尘 <10 μm •降尘 用降尘罐采集到的大气颗粒物，单位面积的降尘量可作 为评价大气污染程度的指标之一
降尘 >30 μm
气溶胶化学
第七节 气溶胶化学
• 可吸入颗粒物（IP）或 PM10
美国环保局（EPA）1978年把粒径Dp≤15μm的粒子称为可吸入粒子， 国际标准化组织（ISO）建议将IP定义为Dp≤10μm的粒子。美国环保 局于1985年在国家环境空气质量标准增加了PM10，我国也在1996年 颁布的《环境空气质量标准》中规定了PM10的标准，并统一在空气质 量日报中采用PM10指标
气溶胶化学
第七节 气溶胶化学
二 气溶胶的粒径分布 气溶胶的粒子总数虽然也大体上能代表空气污染 的程度，但仅仅知道粒子总数是不够的，还必须 知道气溶胶粒子按粒径大小的分布情况，以反映 出气溶胶粒子的大小与其来源或形成过程之间的 关系。
粒径分布指所含颗粒物的浓度按粒子大小的分布情 况。
气溶胶化学
第七节
分类
气溶胶化学
（一）按颗粒物成因
• 分散性气溶胶：是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。
• 凝聚性气溶胶：则是由气体或蒸汽(其中包括固态物 升华而成的蒸汽)遇冷凝聚成液态或固态微粒，而形 成的气溶胶。
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第七节 气溶胶化学
（二）按颗粒物的物理状态 • 固态气溶胶 -- --烟 和尘； • 液态气溶胶 -- -- 雾； • 固液混合态气溶 -- --烟雾 (smog)
第七节 气溶胶化学
一、气溶胶概述
大气污染物按物理状态可分为气态和气溶胶(aerosol)颗 粒态两种形式 气溶胶：是指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。 通常将液体或固体微粒称为颗粒物或粒子，是指空气动力 学直径为0.003～100μm的液滴或固态粒子，其中粒径范 围的下限来自目前能测出的最小尺度，上限则相应于在空 气中不能长时间悬浮而较快降落的尺度。
气溶胶化学
第七节 气溶胶化学
（三）按气溶胶粒径大小 •总悬浮颗粒物 用标准大容量采样器（流量在1.1～1.7m3 /min）在滤 膜上所收集到的颗粒物总质量，是分散在大气中的各种 粒子的总称，也是大气质量评价中一个通用的重要污染 指标。
TSP <100μm •飘尘 可在大气中长期飘浮的悬浮物，是最受人们关注的研究 对象之一。
气溶胶学
第七节 气溶胶化学
形貌
形状 球状 不规则形状 立方体 板状 羽毛状 紧绒团状
大气中微粒的形状
例 烟、花粉、飞灰 矿物 煤渣 矿物 植物纤维 碳粒、烟、雾
形状 松绒团状 片状 短圆柱状 针状 链条状
例 氧化镁 云母 石棉 滑石 碳黑、烟
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第七节 气溶胶化学
粒径
大气气溶胶颗粒物的大小（又称粒径）是颗粒物最重要的性质之一。它反映了颗粒物 的来源，影响光的散射性质和气候效应，大气颗粒物许多重要的性质（如体积、质量 和沉降速率等）都与粒子大小有关。粒径通常指颗粒物的直径，用Dp，d或dp表示， 单位为μm或nm。
此外，在日常生活中或根据各种学科的需要，人们还定 义了专门的名称，如粉尘、烟、灰、雾等等。
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第七节 气溶胶化学
气溶胶粒子对人体的危害
气溶胶粒子的状态、大小、组成及运动方式等均与人们的生活、健 康密切相关，飘浮在空气中的气溶胶小粒子很容易被人吸入并沉积在支 气管和肺部。
粒径大于10μm的颗粒，大部分滞留在鼻腔或咽喉部位； 粒径为2μm的颗粒可通过鼻腔进入上呼吸道，而更小的颗 粒物则可深达肺部，并长期停留。
• 为大气中的化学反应提供良好的反应床，甚至气溶胶中的 某些化学成分（如微量金属）还能对化学反应起到催化作 用；
• 此外，大气中许多气态污染物的最终归宿是形成气溶胶粒 子，危害人体健康
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第七节 气溶胶化学
大气气溶胶研究动向
• 大气气溶胶的表征研究 • 气溶胶的大气化学过程研究 • 气溶胶与气候变化的研究 • 气溶胶与健康效应的研究
目前多用空气动力学直径(Dp)来表示。 空气动力学直径(Dp)：与所研究粒子有相同降落速度的密度为1 g/cm3的球体直径。
DpDgK p/0
Dg ——几何直径， K ——形状系数，当粒子为球形时，K = 1.0. ρp ——忽略了浮力效应的粒密度， ρ0 ——参考密度(1g/cm3) 从上式可以看出，对于球状粒子，ρp对Dp是有影响的。当ρp较大时，Dp会比Dg大。由 于大多数大气粒子满足ρp≤10，因此Dp和Dg的差值因子必定小于3。
气溶胶粒子进入人体后在沉积的部位上对组织发生作用或影响是根据其 化学组成或其所携带吸附的有毒物质所决定的，如石棉、氧化铍微粒、 硫酸雾滴以及颗粒表面吸附的BaP及其它多环芳烃、SO2等均可因其毒 性而引起人体健康的损害，甚至造气成溶胶组化织学 癌变。
气溶胶化学
第七节 气溶胶化学
大气中常见的H2SO4雾滴进入人体后，能附着在肺泡上刺激肺 泡，增加气流阻力使呼吸困难，引起肺水肿和肺硬化，严重的 将导致死亡，故硫酸雾的毒性要比气体SO2毒性高10倍以上。 此外，细粒子危害较大不仅表现在可吸入性上，还在于其有毒 污染物在细粒子中的含量大大高于粗粒子。北京市大气颗粒物 成分监测分析结果表明，多环芳烃的90%集中在3μm以下的颗 粒物中。 因此，大气气溶胶的危害和影响与其粒子的大小和化学组成密 切相关。
气溶胶化学
第七节 气溶胶化学
人们重点关心和研究的是大气气溶胶体系中 各种粒子的来源、组成、迁移变化规律以 及其最后的归宿与对生物的影响和危害。
气溶胶化学
第七节 气溶胶化学
• 气溶胶直接参与大气中云的形成和湿沉降（雨、雪、冰和 雾等）过程；
• 能够散射或吸收太阳光，降低大气能见度，削弱太阳辐射， 进而改变环境温度和植物的生长速率；