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.。
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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。