大气气溶胶复习资料
大气环境化学(5气溶胶化学)

被污染城市 1×105~4×106 30~150
100~3004
第五章 气溶胶化学
5.1 基本理论 5.
地点
Newark
Elizabeth
夏季IPM(D≤15um)
46.3
34.8
冬季IPM(D≤15um)
47.3
46.2
夏季IPM(D≤2.5um)
冷凝、凝聚,以及由大气化学反应所产生的各种气体分子转 化成的二次气溶胶。
粒径0.05μm~0.2μm。 不易被 干、湿沉降去除,主要是扩散去除。
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第五章 气溶胶化学
5.2 气溶胶的粒径分布 5.2.2、气溶胶粒子的三模态及其特性
* 粗粒子模(Coarse particle mode) 主要来源于机械过程所造成的扬尘、海盐溅沫、火山
0.5~2.5
0.01~0.5
3.0
0.25~1.5
3.45~11.0二次气溶胶
7.21~15.5
0.5~2.5
0.02~1.0
0.1~0.9
1.75~3.35(二次气溶胶
2.37~7.75
3
第五章 气溶胶化学
5.1 基本理论 5.1.2、气溶胶粒子的来源与汇
气溶胶粒子的环境浓度 表5-3 气溶胶粒子的数浓度和体积浓度
0
D
2 p
n( D p
)dD p
0 ns (Dp )dDp
V 6
0
D
3 p
n(Dp )dDp
0 nv (Dp )dDp
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第五章 气溶胶化学
5.2 气溶胶的粒径分布 5.2.1、气溶胶粒径分布函数的表示方法
图5-2
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第五章 气溶胶化学
气溶胶考点 (2011级总结)

大气气溶胶要点总结注: 黄色部分表示不确定是否正确第一章:特征物理量等基础知识1.等效直径(空气动力直径、Stokes直径和光学等效直径)空气动力学直径:在低雷诺数的静止空气中,与实际粒子具有相同沉降速度的单位密度球体的直径。
Stokes直径:又称沉降直径:与da类似,只是将其中的“单位密度球”改为“同密度球”。
空气动力学等效直径:与有单位密度直径为Dp的球形粒子的空气动力学效应相同,则即为空气动力学等效直径。
(依次表示空气动力学直径,几何直径,形状系数)忽略浮力的粒子密度,参考密度(1 g/cm3)光学等效直径:指所研究的粒子与一个直径为dp的球形粒子具有相同的光散射能力,dp定义为这个粒子的光学等效直径;2.气溶胶的分类和基本特征分类:核模态<0.05um,积聚模态0.05~2um,粗模态>2um或爱根核0.01~0.1um,大核0.1~1um,巨核>1um核模态来源:各种污染气体经过多相化学反应转化而成;由高温下热的过饱和蒸汽冷凝而成。
特点1:数密度大,在城市污染大气中可占95%以上;特点2:最不稳定的粒子,是积聚模态粒子的源。
特点3:有些可以是水汽的凝结核;埃根核粒子是影响大气电场的重要因素。
积聚模态来源:主要由核模粒子经过碰并、凝聚、吸附等物理效应长大而成,但它几乎不可能继续长大成为粗粒子。
特点1:大气中存在的时间最长、最稳定,浓度易积累。
特点2:输运距离最远、污染范围最大。
特点3:能全部被吸入肺部,含有大量的有害元素。
特点4:对可见光的消光系数最大,是影响大气能见度的主要因素。
粗模态来源:大气相对湿度低于100%时,各种固体或液体物质的机械粉碎过程产生。
如:机械粉碎过程、燃烧过程、交通运输、海浪和各种自然力产生的原生粒子构成。
特点1:在湿气溶胶中包括云、雨、雾、雪、蒸汽和水雾等。
特点2:质量浓度较大,数浓度相对少3.PM10、2.5的概念:PM10:通常把空气动力学当量直径在10微米以下的颗粒物称为PM10,又称可吸入颗粒物。
大气物理大气气溶胶15页PPT

降水可以清除气溶胶粒子的80%-90%,能见度转好,空气清
☺气溶胶粒子浓度的垂直分布:
对流层中气溶胶粒子浓度随高度按指数减小, 对流层顶达到最小。
平流层中气溶胶 粒子浓度又有些 增加,在20km左 右出现一个气溶 胶层。
2.6.2 气溶胶粒子的来源
2.6 大气气溶胶
气溶胶原意是指悬浮在气体中的固体和 (或)液体微粒与气体载体组成的多相体系。
大气中含有悬浮着的各种固体和液体粒子,例如 尘埃、烟粒、微生物、植物的孢子和花粉,以及由 水和冰组成的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子。
所以可以把空气看成是一种气溶胶。
习惯上大气气溶胶是指大气中悬浮着 的各种固态和液态粒子。
二、对大气辐射过程的影响
气溶胶粒子能吸收和散射太阳辐射,削减到达地面 的能量,减低低层大气的温度。
另一方面,气溶胶粒子吸收了太阳能量,本身得到增 温,并通过大气运动传输热量,提高高层大气的温度。
三、对大气光学特性的影响
气溶胶的大粒子对太阳光的散射和吸收影响 大气能见度,天空颜色。
四、对大气电学特性的影响
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快,这是不可能的,因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情,化为上进的力量,才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者,好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人,倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢!
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2.6.1 气溶胶粒子的谱分布
气溶胶详细资料大全

气溶胶详细资料大全气溶胶(aerosol)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0.001~100μm,分散介质为气体。
液体气溶胶通常称为雾,固体气溶胶通常称为雾烟。
天空中的云、雾、尘埃,工业上和运输业上用的锅炉和各种发动机里未燃尽的燃料所形成的烟,采矿、采石场磨材和粮食加工时所形成的固体粉尘,人造的掩蔽烟幕和毒烟等都是气溶胶的具体实例。
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。
基本介绍•中文名:气溶胶•外文名:aerosol•大小:0.001~100μm•消除方法:降水、粒子碰并、聚合、沉降等•别称:胶体分散体系,气体分散体系•颗粒形状:近球形、片状、针状、不规则状等简介,物理性质,特性,粒度,分类,自然产生,人类产生,研究历史,浓度分布,化学组成,制备方法,物质影响,全球变暖,环境污染,农业影响,套用举例,学术研究,研究进展,MODIS影像,简介悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。
这些固态或液态颗粒的密度与气体介质的密度可以相差微小,也可以悬殊很大。
颗粒的大小一般从0.001~100μm。
颗粒的形状多种多样,可以是近乎球形,诸如液态雾珠,也可以是片状、针状及其它不规则形状。
在工程技术中,特别是劳动保护和环境保护工程中,为区别于洁净空气,常通俗地使用含尘气体或污染气体来称呼气溶胶。
从流体力学角度,气溶胶实质上是气态为连续相,固、液态为分散相的多相流体。
气溶胶分为烟、雾和灰尘,可自然产生或人工形成。
用物理或化学凝结法获得的小于10μm固体微粒构成的气溶胶称为烟。
在蒸气凝结或液体分散过程液体微粒构成的气溶胶称为雾。
固体物质分散时由大于10μm固体微粒构成的气溶胶叫做灰尘。
气溶胶在多数情况下是粗分散物系,所以在引力场中它们迅速沉降于表面气溶胶中不断进行能导致本身破坏的自发过程:微粒的附着(凝聚)、汽滴的汇合(聚结)、沉积(沉降)、蒸发、等温升华。
大气化学-10-大气气溶胶

交通、矿山开发以及其他工业活动:借助其它外力 将粒子与地表分离并将它们举离贴地层,然后由湍流扩 散力和风力将它们输送到大气中。也有一些活动是在大 气中直接将固体物破碎使之成大气悬浮颗粒.
液体破碎过程产生大气气溶胶粒子:海浪溅沫。波浪 撞击、浪击海岸都会将大量的溅沫水滴抛向大气。
海水的运动以及海洋生物活动可产生大量的气泡,这 些气泡会在海水表面发生炸裂,从而将粒子带到空中。 火山爆发将大量的其他粒子喷射到自由对流层,甚至直 接送入到平流层。
此外,还有各种燃烧过程:产生一次气溶胶粒子。除了 产生飞灰外(>1m),还会产生超细粒子,这些细粒子 会发生碰并而成较大粒子。
5
5.2.2 气-粒转化过程 气-粒转化过程是大气气溶胶的一种重要来源,也
是大气化学中的一类重要的化学-物理过程,该过程导 致质量浓度增加。它是许多重要大气化学过程的最后 一步,对许多大气微量成分构成了清除机制。
Secondary Organic Aerosol
Evaporation upon dilution
Surface / multiphase reactions
POA
Direct Emission
Hodzic, ACP,2009
Forest
Traffic Industries
Biomass Biological Burning Debris
与气-粒转化过程相反,大气中也会发生颗粒态 固相或液相物质转化成气相物质的过程。除了通常 所见的液体蒸发和固体升华过程外,大气中的某些 化学过程也能将粒子转化成气体。
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(二)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。
在有各种水溶性物质存在或有现成的亲水性 粒子存在时,比纯水更易成核、形成胚芽。
大气气溶胶

3)气溶胶的粒径分布
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,向粒子转化的过 程 从动力学角度上可以分为以下四个阶段: (1)均相成核或非均相成核,形成细粒子分 散在空气中。 (2)在细粒子表面,经过多相气体反应,使 粒子长大。 (3)由布朗凝聚和湍流凝聚,粒子继续长大。 (4)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)清除。
4)气溶胶粒子的化学组成-气溶胶粒子中的有机物
气溶胶粒子中的有机物 (particulates organic martter, POM):其粒径一般在 0~10μm之间,其中大部分是 2μm以下的细粒子。
4)气溶胶粒子的化学组成- 气溶胶粒子中的微量元素
大气: 粗模: 细粒子:
5) 气溶胶的危害
图2-20 人体呼吸道吸入颗粒 物的粒径及份额
5) 气溶胶的危害
根据大气中颗粒物的化学组成进行污染来源的判别及 其贡献率的研究,已成为近10年来大气颗粒物表征的 重要内容。
人们希望能从大量观测到的数据中经过处理和分析得 到有关各种有害成分的来源及其贡献的有用信息,以 便为制定控制人为污染源的策略提供科学依据。
气溶胶粒子污染来源的常用推断方法有相对浓度法、 富集因子(EF)法、相关分析法、化学质量平衡法 (CMB)和因子分析法(又可分主因子分析PFA和目标 转移因子分析法TTFA)。
富集因子法。
6) 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
大气化学-9-大气气溶胶
大气气溶胶的粒度谱分布可以有两种形式,第 一种是离散谱,即粒子只能具有某些特定的不连续 的尺度。第二种是连续谱,即粒子可以取任何连续 变化的尺度。
分子团尺度的极小粒子的谱分布属于离散谱,实 际大气气溶胶的粒度谱都可近似地看成是连续谱。
用一个数学公式来描述大气气溶胶的粒度谱分布, 这个数学公式被称为粒度谱分布函数。
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5.1.4.2 谱分布函数的表示
定义单位体积(1cm3)空气中,在某一时刻、 体积处在vv+dv范围中的气溶胶粒子数(数浓 度)为
dN =nN(v)dv 这里nN(v)就是以体积为特征尺度参数的气溶胶 粒子数浓度谱分布函数,那么粒子总数(1cm3空 气):
N = nN(v) dv (particles cm-3 )
3
大气颗粒物的类型及其尺度(m)子。 各种粒子 烟—燃烧过程形成或燃烧产生的气体通过气粒转化
而直接产生的固、液体混合物;<1m 尘—指通过各种破碎过程而直接产生的固体粒子;
>1m 雾—液体粒子构成的粒子群体。2-30m 霾,干雾,特殊天气条件下形成的由液体和固体形
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对于球形粒子,直径是一个最好的特征参数,因 此可定义单位体积(1cm3)空气中,在某一时刻、直 径为DpDp+dDp范围中的气溶胶粒子数(数浓度)为
dN =nN(Dp)dDp 这里nN(Dp)(个 m-1 cm-3)就是以粒子直径为特征尺 度参数的气溶胶粒子数浓度谱分布函数,那么粒子总 数(1cm3空气):
在应用科学中一般就指悬浮体系中的颗粒物, 而“悬浮”是相对的。
有许多专门术语和词汇来描述某种特定的
大气气溶胶粒子,如尘、漂尘、烟、飞灰、雾
和霾等。
2
大气气溶胶尺度
大气污染控制工程复习资料
大气污染控制工程复习资料1、大气污染:大气污染通常系指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。
2、大气污染源的分类:大气污染按范围来分:(1)局部地区污染;(2)地区性污染;(3)广域污染;(4)全球性污染3、大气污染物:按其存在状态可概括为气溶胶状污染物和气态状污染物。
气溶胶状污染物:指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或它们在气体价质中的悬浮体系。
气态状污染物:常见的有:CO、 NOx、HC化合物、 SOx、微粒、光化学烟雾等4 温室效应:大气中的二氧化碳和其他微量气体,可以使太阳短波辐射几乎无衰减地通过,但却可以吸收地表的长波辐射,由此引起全球气温升高的现象,5 总悬浮颗粒物(TSP):指能悬浮在空气中,空气动力学当量直径错误!未找到引用源。
100 错误!未找到引用源。
的颗粒物。
6 一次污染物:是指直接从污染源排到大气中的原始污染物质。
7 二次污染物:是指由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。
8 大气污染物综合防治措施1 加强城市与工业区的环境规划;2 严格环境管理; 3 合理利用能源; 4 控制大气污染物的排放; 5 提倡清洁生产; 6 绿化造林;7 安装废气净化装置9 空气污染指数的计算方法;当第K 种污染物浓度满足ρ k, j<=ρ k<=ρk,j+1时,其分指数:I k=((ρ k-ρ k, j )/(ρk,j+1- ρk, j))(I k , j+1-I k ,j)+I k ,j各种污染物的污染分指数都计算出后,取最大者为该区域或城市的空气污染指数API ,则该种污染物即为该区域或城市空气中的首要污染物。
API<50 时,则不报告首要污染物。
1 煤的工业分析:包括测定煤中水分、灰分、挥发分和固定碳,以及估测硫含量和热值。
大气污染与气候变化考试重点
大气污染与气候变化考试重点目录1. 排放源 (2)1.1 硫循环 (2)1.2 氮循环 (2)1.3 控制全球变暖的方法: (2)1.4 短寿命气体 (2)2. 气溶胶形成机制 (3)2.1 全球二氧化硫收支及生命周期 (3)2.2 气溶胶成分及臭氧的全球分布 (3)2.3 RCPs (3)3. 气溶胶光学特性 (3)3.1 AOD (3)3.2 影响AOD因子 (4)3.3 我国AOD分布 (4)3.4 SSA (4)3.5 影响因子 (4)3.6 AAOD (5)4. 气溶胶辐射强迫 (5)4.1 辐射强迫 (5)4.2 辐射强迫区域特征 (5)5. 气溶胶直接气候效应 (6)5.1 温度 (6)5.2 降水 (6)5.3 沙尘直接气候效应 (6)5.4 气溶胶直接效应 (6)5.5 灰霾 (7)5.6 气溶胶对气候的影响 (7)6. 气溶胶间接辐射效应 (7)6.1 第一间接效应 (8)6.2 第二间接效应 (8)6.3 云参数 (8)7 气溶胶与气候的相互作用 (8)7.1 气候变化对自然源的影响 (8) 7.2 气溶胶与气象参数的相互作用 (9) 1. 排放源1.1 硫循环1.2 氮循环植物、土壤、水地表源1.3 控制全球变暖的方法:减少二氧化碳等温室气体的排放减少短寿命气体的排放1.4 短寿命气体除二氧化碳外的气体,可以作为辐射强迫因素2. 气溶胶形成机制2.1 全球二氧化硫收支及生命周期大气中总量:0.26T gS生命周期=总量/汇=1.1d收支:83-83=0排放的硫有大约60%转化成硫酸盐;其中15% 是与OH 气态反应,65%与云中H 2O 2反应, 20%与云中O 3反应。
2.2 气溶胶成分及臭氧的全球分布①. 硝酸盐:近地面高值区为东亚、南亚、北美洲东北部、欧洲,高空为南亚;气溶胶中近地面阿拉伯半岛及其周边地区以及东亚、美国南部、南非、大洋洲,高空为阿拉伯半岛。
②. 铵盐:地面氨气在南亚、东北亚、中非、美国中西部以及巴西南部为高值区,高空为南亚气溶胶中铵盐在欧洲、东北亚、北美东北部,高空北半球普遍高于南半球③. 碳类气溶胶:a) BC :欧洲、东北亚b) POA :欧洲、东北亚、非洲、南美c) SOA :南亚东南亚、欧洲、非洲中部、南美④. 海盐:1月为北大西洋、北太平洋7月为阿拉伯海、南极洲环流区⑤. 沙尘:北非为主要高值区⑥. 臭氧:1月:北非近赤道、南亚-青藏高原地区7月:非洲南部、地中海沿岸-阿拉伯地区、东北亚、北美⑦. 硫酸盐:东亚、欧洲、北美2.3 RCPs3. 气溶胶光学特性3.1 AOD气溶胶光学厚度(AOD )描述气溶胶通过吸收散射等方式对通过大气层的太阳光削减作用的物理量,定义为介质的消光系数在单位面积垂直方向上的积分:21A e ()(,)z z z dz τλσλ=?3. plus 内混合和外混合内在混合:内混合状态的气溶胶一般可以找到适合的等效折射率计算其光学特性。
气溶胶相关知识点总结
气溶胶相关知识点总结气溶胶是指在气体中悬浮的微小液滴或固体颗粒。
气溶胶在大气中广泛存在,对人类健康和环境产生了重大影响。
在本文中,我们将讨论气溶胶的定义、特性、来源、组成、影响以及大气污染等相关知识点。
1. 气溶胶的定义和特性气溶胶是由气体中微小的液滴或固体颗粒组成的混合物。
这些微粒具有直径范围从几纳米到几百微米不等。
气溶胶通常通过悬浮在空气或其他气体中的微粒形式存在,由于其微小的颗粒大小和轻微的密度,它们通常具有非常长的停留时间,因此对空气的稳定性和质量产生了显著的影响。
2. 气溶胶的来源气溶胶的来源多种多样,包括自然来源和人为来源。
自然来源的气溶胶主要包括粉尘、气体的排放、植物的挥发物质等。
人为来源的气溶胶主要包括工业排放、交通尾气、燃烧排放等。
气溶胶的来源对其成分和影响有着明显的影响。
3. 气溶胶的组成气溶胶的组成十分复杂,主要包括水、硝酸盐、硫酸盐、碳、金属盐、有机物等多种成分。
这些成分来源于不同的排放源,并且对于大气的化学和物理特性产生了显著的影响。
4. 气溶胶的影响气溶胶对大气环境、气候和人类健康都有着重要的影响。
首先,气溶胶对大气能见度的影响非常显著,它会导致雾霾天气的出现。
其次,气溶胶的成分还与气候变化有关,例如硫酸盐和硝酸盐等气溶胶可以影响云的形成和湿度的分布,并通过直接和间接效应对地球气候产生重要的影响。
同时,气溶胶的成分和浓度与人类健康密切相关,高浓度的气溶胶可能对人类的呼吸系统和心血管系统产生不良影响。
5. 大气污染中的气溶胶气溶胶在大气污染中扮演着重要的角色。
在工业、交通和能源的发展过程中,大量的废气排放和粉尘颗粒等污染物排放进入大气中,其中大部分以气溶胶的形式存在。
这些气溶胶会影响大气的透明度,降低大气能见度,增加雾霾的出现频率。
同时,气溶胶中的有害成分也会对人类健康产生不利影响。
因此,对气溶胶的监测和治理成为大气环境保护的重要课题。
6. 气溶胶的监测和治理为了有效监测和治理气溶胶的污染,人们开展了大量的研究工作。
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《大气气溶胶》课程教学大纲1.绪论(2学时)(1)了解大气气溶胶的研究历史和研究方法。
20世纪之前1841年,J.P.Espy,测云器,观测水汽形成1847年,H.Becquerel,提出凝结核,Coulier证实1875年,J.Aitken,粒子计数器1890年,C.T.R Wilson,云室,研究均匀成核现象19世纪60年代,气溶胶光学实验;光的散射理论(Rayleigh,1871a)19世纪80年代,气溶胶采集器,微观观测20世纪前、中期20世纪初,物理学前沿(微观物质)布朗运动和布朗扩散Millikan电子电量测量1955年,前苏联,Fuchs,《气溶胶力学》气溶胶测量技术开始使用和普及20世纪后期微电子、激光、计算机技术及现代化分析化学和分析电镜的发展,各种观测自动化二次大战后,特别是1970s和1980s,环境污染严重,迅速发展1982年成立美国气溶胶学会(AAAR)1990s后,将研究扩展到超细粒子(<0.1μm)的性质和气溶胶对全球气候变化影响方面研究方法:观测研究;直接采样;遥感观测;实验室分析;数值模拟;理论研究(2)理解大气气溶胶研究意义。
气候、环境、人体健康效应气溶胶的直接气候效应和间接气候效应(空气质量、能见度、酸沉降、云和降水、大气的辐射平衡(进而对全球气候变化)、平流层和对流层的化学反应)与其他环境问题,如臭氧层的破坏、酸雨的形成、烟雾事件的发生等密切相关对人体健康的影响(次微米粒子可直接经呼吸道进入人体,其中含有重金属、有毒有机物、病菌。
)(3)掌握大气气溶胶概念。
气溶胶是指悬浮在气体中的固体和(或)液体微粒与气体载体共同组成的多相体系。
大气气溶胶是指大气与悬浮在其中的固体和液体微粒共同组成的多相体系。
Aerosol = Particles = Particulate Matter (PM)PMX: particles with diameters ≤ X μm (PM2.5, PM10 , PM2.5-10)重点:大气气溶胶基本概念和研究意义。
难点:大气气溶胶定义。
2.大气气溶胶基础知识(4学时)(1)了解常用的几类谱分布函数。
每个对数半径间隔内的气溶胶粒子总体积几乎为常数,,气溶胶粒子数差不多随半径的三次方指数下降。
Γ分布,修正的Γ分布()exp()n r ar br αγ=-在半径小的一边下降缓慢,半径大的一边按指数下降。
对数正态分布:细化了小尺度端的分布,消除了粗粒子处的长尾巴对数二次曲线分布:对三个不同模态,每个模态都可以用一个对数二次曲线谱描述。
(2)理解气溶胶粒子谱分布特征参量、三模态气溶胶数浓度分布特征。
粒子谱分布特征参量:Number frequency :第i 个间隔中的颗粒个数ni 与颗粒总数Σni 之比Cumulative frequency :粒数筛下累积频率:小于第i 个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比Number frequency density 粒数频率密度(频度)核模态10-3μm ——布朗运动,显著的碰撞和凝并来源:各种污染气体经过多相化学反应转化而成;由高温下热的过饱和蒸汽冷凝而成。
特点1:数密度大,在城市污染大气中可占95%以上; 特点2:最不稳定的粒子,是积聚模态粒子的源;特点3:有些可以是水汽的凝结核;爱根核粒子是影响大气电场的重要因素。
积聚模态10-1μm ——最稳定,既不受布朗运动的影响,也不受重力沉降影响特点1:大气中存在的时间最长、最稳定,浓度易积累; 特点2:输运距离最远、污染范围最大;特点3:能全部被吸入肺部,含有大量的有害元素;特点4:对可见光的消光系数最大,是影响大气能见度的主要因素。
粗模态来源:大气相对湿度低于100%时,各种固体或液体物质的机械粉碎过程产生。
如:机械粉碎过程、燃烧过程、交通运输、海浪和各种自然力产生的原生粒子构成。
特点1:在湿气溶胶中包括云、雨、雾、雪、蒸汽和水雾等。
特点2:质量浓度较大,数浓度相对少。
(3)掌握大气气溶胶的尺度、分类和浓度的表示方法,利用气溶胶谱观测资料画图。
动力学等效直径——相同沉降特性空气体动力学直径da :在低雷诺数的静止空气中与实际粒子具有相同沉降速度的单位密度球的直径Stokes 直径ds ,又称沉降直径:与da 类似,只是将其中的“单位密度球”改为“同密度球” 质量谱与数浓度谱之间可以进行转化 假定气溶胶粒子是球形的,其密度已知()34()3m n r dr r n r dr πρ=重点:气溶胶分类、气溶胶粒子谱。
难点:气溶胶三模态分布特征、粒子谱统计量计算。
3.大气气溶胶的来源与化学特征(4学时)(1)了解大气气溶胶的主要化学组成特征、全球气溶胶产生率。
全球气溶胶产生率整个气溶胶全球产生率中,人为源(包括直接发射和气粒转化)约为全球产生率的15%-20%。
而人为源中直接发射仅占人为源总量的20%-25%,意即人为源气溶胶质粒主要来自气粒转化。
自然源中直接发射与气粒转化近似相当,直接发射比率稍大一些。
(2)理解不同来源气溶胶尺度分布特征。
直接注入:火山喷发(粗粒子),球外陨星(蒸汽10-2-1μm ,直接进入1-103 μm ,增加硫酸盐的质量),土壤风蚀(三个条件:沙尘源,不稳定层结热力条件,大风动力条件),飓风,花粉,生物腐烂等 核化过程:光化学反应,燃烧作用,凝结,等 自然源/人为源(3)掌握大气气溶胶粒子的主要形成机制、几种常用的源解析方法。
源模式(扩散模式):使用源排放率的统计资料,依据大气扩散和输送的基本规律,研究气溶胶浓度的空间分布,从而估算源对所研究地区气溶胶的贡献;接收点模式(受体模式、接收模式):与源模式恰好相反,是用在接收点处所获得的气溶胶特性,主要是化学成分浓度的资料,来反推有关源对接收点处的贡献。
重点:气溶胶主要形成机制、化学组成特征。
难点:地表起尘、海盐气溶胶产生机制。
4.单个气溶胶粒子动力学(4学时) (1)了解外力场单粒子运动。
(2)理解Brown 运动和相关概念(扩散、迁移)。
(3)掌握平均自由程、Stokes 定律和重力沉降等概念。
22122m m Cd Cnd n λππ==21223)(13231MRT nd C D m⋅==πλ0.51.5212()33mkT v d μρλπ==22Re mm v vd d v d ρρμμ==惯性力=粘滞力Stokes 定律的约束条件:低雷诺数层流3F dv πμ=假设条件:介质不可压缩、粘性、均匀、无限大 介质连续、无滑动层流:Re 数小,即惯性力相对粘性力可忽略 粒子要求刚性、球形、平表面 粒子之间无相互作用弛豫时间:质粒调节其速度适应性的受力状况所需要的时间在空气中作自然沉降的粒子,无论其初速度如何,都将达到一个稳定的沉降速度,弛豫时间就是表征粒子打到这个稳定速度所经历的时间,表征粒子由非稳定到稳态的快慢。
表示在静止介质中,粒子由初速度0加速到沉降末速度的2/3的时间。
弛豫时间:c C 3m dτπμ=/0()t v g v g e τττ-=+-重力沉降末速: 在空气静止时,只受重力而做自然沉降的粒子,当其重力与空气的粘滞阻力达到平衡时,在其重力方向上的运动速度是一个恒定的下落速度停止距离:粒子在静止空气中无外力作用(忽略重力作用)下,所移动的最大距离。
即时粒子所走过的距离:0s x v τ=V0为初速度,对小粒子, 由于很小,故在它们停住之前仅移动很短的距离。
Brown 运动是分散介质分子以不同大小和不同方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的。
由于受到的力不平衡,所以连续以不同方向、不同速度作不规则运动。
随着粒子增大,撞击的次数增多,而作用力抵消的可能性亦大。
半径大于5m 时,Brown 运动消失。
重点:Stokes 阻力公式、重力沉降过程、Brown 扩散。
3c pkTC D d πμ=难点:弛豫时间、沉降末速、停止距离、Brown 扩散概念。
由于分子的热运动和胶粒的布朗运动,使粒子从高浓度区间向低浓度区间迁移的现象称为布朗扩散。
5.气溶胶粒子群动力学(4学时) (1)了解外力场对粒子聚合的作用。
布郎扩散,外力场迁移,范德瓦耳斯力,电力(2)理解气溶胶粒子一般动力学方程。
()(11/)67%TS TSV V e V τ=-=(3)掌握Brown运动碰并、层流切变和湍流中的聚合、重力沉降聚合。
当空气中存在速度梯度时,可产生空气间的相对运动,从而引起气溶胶质粒间的聚合。
粒子因空气介质的层流和湍流运动形式而产生速度切变,从而引起聚合。
如考虑到粒子与空气介质有相对运动速度时,粒子与空气介质具有不同的惯性,使得不同尺度的粒子之间产生相对运动而引起聚合。
不同尺度的粒子的沉降速度不同,产生重力沉降聚合。
重点:聚合方程、一般动力学方程。
难点:聚合方程在不同聚合过程中应用。
6.对流层气溶胶及其移除过程(4学时)(1)了解大气气溶胶时间分布特征、不同类型气溶胶垂直分布特征、干湿沉降速度测量方法、干湿沉降清除效率因子。
多数质粒集中于边界层1-2km尺度谱最宽、谱分布变化最大主要受源区大气稳定度(逆温)和混合层厚度影响4-5km以上受源影响弱,谱分布接近背景(2)理解干沉降阻力模型、云内清除和云下清除过程。
(3)掌握干湿沉降过程、气溶胶标高、沉降速度概念。
重点:干沉降过程和湿沉降过程。
干沉降:气载物质通过重力下落、扩散传输,或两者的共同作用,沉积于地表面移出大气,或通过与表面碰撞或被突出物拦截而移出。
近地层输送(空气动力学输送)表面输送(贴表面的层流薄层,布朗扩散至吸收表面)吸收(表面对物质的吸收(粘附、可溶性)(层流副层))湿沉降:大气气溶胶粒子参与云滴的形成、增长和发展为降水的过程中,被云、降水收集而随降水下落到地面。
云内清除:在云内核化凝结增长,通过布朗运动、泳移或惯性碰并成为云滴或雨滴。
核化,布朗扩散,碰并云下清除:雨滴在降落过程中,主要通过惯性碰并过程和布朗扩散作用俘获气溶胶粒子,使之从大气中清除。
难点:干沉降速度测量方法、湿清除效率因子。
7.平流层气溶胶(2课时)(1)了解全球平流层气溶胶研究进展、火山气溶胶主要成分、极地平流层云形成过程。
(2)理解平流层气溶胶与对流层气溶胶特征差异、。
(3)掌握平流层气溶胶基本特征。
重点:火山气溶胶分布特征、极地平流层形成过程。
难点:平流层气溶胶与对流层气溶胶特征差异。
平流层气溶胶的主要来源可概括为:从对流层直接输运陨星物质从前述直接输运进入平流层的含硫气体的气粒转化过程极地气溶胶:极端低温——水汽凝结——产生极地平流层云8.大气气溶胶的光学特性(8学时)(1)了解全球和区域气溶胶光学特征、大、小尺度粒子的散射特征。
(2)理解气溶胶对辐射传输过程的影响及其参数化、大气能见度与消光系数的关系。