环境空气颗粒物来源解析技术及最新研究进展

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大气环境中细颗粒物的来源和减排策略研究

大气环境中细颗粒物的来源和减排策略研究

大气环境中细颗粒物的来源和减排策略研究近几年,人们越来越关注大气环境中的细颗粒物,如PM2.5、PM10等。

这些细颗粒物不仅对人体健康造成危害,还对环境产生负面影响。

本文将从细颗粒物的来源和减排策略两个方面进行探讨。

一、细颗粒物的来源细颗粒物主要来源于工业生产、交通运输、燃煤、油品的燃烧和沙尘等。

其中,工业生产和交通运输是细颗粒物最主要的源头。

工业生产中的挥发性有机物、硫化物、氮氧化物等物质相继从生产车间、烟囱排放进入大气中,进而与其他气体和物质发生反应,形成颗粒物;同时,交通运输中的排放物也是大气污染重要来源之一。

燃煤、油品的燃烧在细颗粒物形成中也发挥着重要作用。

煤炭和油品的燃烧会产生大量的二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等有害气体,进而催化生成形态不同的细颗粒物。

沙尘是另一种产生细颗粒物的因素。

沙尘主要来源于自然因素,如天气变化和自然灾害等。

在沙尘天气中,大量颗粒物悬浮于空气中,形成空气污染。

二、减排策略研究随着人们对细颗粒物污染的关注,各国政府纷纷出台了相应的减排措施。

下面将着重介绍减排策略在交通运输、工业和能源生产等领域的应用。

1. 交通运输交通运输是细颗粒物的一个主要来源。

因此,在减轻交通运输对大气环境的污染方面,各国政府实施了多项措施,如加强排放标准、提高燃油质量、开展公共交通建设和推广新能源汽车等。

其中,排放标准是控制交通运输污染最主要的手段之一。

我国排放标准已经由国家Ⅰ至Ⅴ阶段完全推行,即从2016年7月1日起实施的“国Ⅴ标准”,进一步提高了燃油和车辆的排放限值。

同时,我国也在加强公共交通的建设方面下了大力气,推广电动汽车和混合动力汽车,加快新能源汽车技术研发,提高新能源汽车的安全性、性能和制造水平;此外,还在城市规划中将公共交通纳入重要考虑因素。

2. 工业生产工业生产是细颗粒物的另一个重要来源。

为了减少工业生产对大气环境的污染,各国政府大力推广清洁生产、节能减排等技术手段。

清洁生产是指实现生产过程中的资源使用和排放要求实现最小。

大气颗粒物来源解析与控制技术研究

大气颗粒物来源解析与控制技术研究

大气颗粒物来源解析与控制技术研究大气颗粒物来源解析与控制技术研究摘要:大气颗粒物污染对人类健康和环境产生了严重影响。

本文综述了大气颗粒物的来源解析和控制技术研究进展。

首先介绍了大气颗粒物的种类和来源,包括自然源和人为源。

然后详细讨论了大气颗粒物的解析方法,包括传统方法和现代方法。

接着,综述了大气颗粒物的控制技术,包括源控制和尾气控制。

最后,提出了未来大气颗粒物研究的发展方向。

关键词:大气颗粒物,来源解析,控制技术,研究进展1. 引言大气颗粒物是由气溶胶粒子组成的空气污染物,对人类健康和环境产生了严重影响。

大气颗粒物分为可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)。

根据世界卫生组织的统计数据,大气颗粒物污染每年导致超过百万人死亡,且对呼吸系统、心血管系统和神经系统等健康影响明显。

因此,解析大气颗粒物的来源和研究控制技术对于改善空气质量和保护人类健康具有重要意义。

2. 大气颗粒物的来源解析大气颗粒物的来源包括自然源和人为源。

2.1 自然源自然源是指大气颗粒物由自然过程形成的源头。

自然源包括风尘、火山喷发、植物排放等。

风尘是大气颗粒物的重要来源之一,它是由于风吹动地表尘土悬浮而形成的。

火山喷发会伴随着大量的烟尘和火山灰释放到大气中。

植物排放主要是指植物通过气孔释放的悬浮颗粒物。

2.2 人为源人为源是指大气颗粒物由人类活动产生的源头。

人为源包括工业排放、机动车尾气、燃煤和燃油燃烧等。

工业排放是大气颗粒物的主要来源之一,工业生产过程中释放出的燃烧产物、炉渣等颗粒物成为大气颗粒物的重要组成部分。

机动车尾气也是大气颗粒物的主要来源之一,机动车的燃烧产物会释放到大气中,特别是柴油车的尾气中含有大量的颗粒物。

燃煤和燃油燃烧也是大气颗粒物的重要来源,燃料的不完全燃烧会产生大量的颗粒物。

3. 大气颗粒物的解析方法解析大气颗粒物的来源是了解大气颗粒物污染情况、指导控制措施的重要前提。

常用的大气颗粒物解析方法包括传统方法和现代方法。

大气环境中微颗粒物来源成因分析以及净化措施

大气环境中微颗粒物来源成因分析以及净化措施

大气环境中微颗粒物来源成因分析以及净化措施近年来,大气污染问题日益严重,其中微颗粒物(PM2.5)的污染问题受到广泛关注。

微颗粒物对人体健康和环境都带来了很大的影响,因此,对其来源成因进行分析并采取相应的净化措施至关重要。

本文将从几个主要角度对大气环境中微颗粒物的来源成因进行分析,并提出相应的净化措施。

一、工业排放工业排放是大气中微颗粒物的主要来源之一。

工业活动中燃煤、炼化等过程产生的废气中会生成大量的微颗粒物。

这些微颗粒物一旦排放到大气中,会通过大气的传输和扩散,进入人们的呼吸系统并对健康产生危害。

为了减少工业排放对大气环境的影响,应加强对工业排放的管理和控制。

建立严格的排放标准和监测机制,对排放高浓度的工业企业进行罚款和停产整顿,以减少工业污染对大气中微颗粒物的贡献。

二、交通排放交通排放是大气中微颗粒物的另一个重要来源。

汽车尾气中的氮氧化物、挥发性有机物和颗粒物等,都会对大气环境中微颗粒物的浓度产生显著的影响。

为了减少交通排放对大气环境造成的微颗粒物污染,应鼓励使用清洁能源的交通工具,如电动车、氢燃料车等。

此外,还可以通过优化交通组织、提高公共交通覆盖率和鼓励共享出行等方式,减少私家车辆的数量和行驶里程,降低交通排放对大气环境的负荷。

三、生物质燃烧生物质燃烧是农村地区微颗粒物的重要来源。

农村地区普遍采用生物质燃料如木柴、秸秆等进行烹饪和取暖,这些燃料的燃烧会产生大量的微颗粒物。

为了净化农村地区大气中的微颗粒物,可推广清洁能源替代传统的生物质燃料。

例如,使用液化石油气和天然气等清洁能源,既减少了微颗粒物的排放,又提高了烹饪和取暖效果。

四、建筑施工建筑施工活动中产生的粉尘也是大气中微颗粒物的来源之一。

建筑工地和道路施工过程中,会产生大量的粉尘颗粒,这些颗粒物一旦进入大气中,会对周围环境和人体健康造成一定的影响。

为了减少建筑施工对大气中微颗粒物的贡献,可以采取一些净化措施。

例如,在施工过程中加强粉尘管控,使用洒水车或覆盖物等措施来减少粉尘的扩散。

大气颗粒物来源解析及源控措施研究

大气颗粒物来源解析及源控措施研究

大气颗粒物来源解析及源控措施研究一、概述大气颗粒物是指悬浮在空气中的固体和液体颗粒,其来源广泛多样,包括自然和人为两个方面。

随着工业化和城市化进程的推进,大气颗粒物污染成为全球环境问题之一。

本文将从大气颗粒物的来源解析和源控措施研究两个方面进行探讨。

二、大气颗粒物来源解析1. 自然来源自然界中,火山喷发、风沙、植物花粉等都是大气颗粒物的自然来源。

火山喷发时所释放的大量的气体和颗粒物,会对大气环境造成较大的影响,如火山灰会遮蔽太阳光线,导致气温下降。

风沙现象在沙漠地区较为普遍,强大的风力会将沙尘携带至空中,并随风传播到更远的地方。

花粉则是植物繁殖的产物,它会随着风或昆虫传播,成为人们在空气中常见的颗粒物。

2. 人为来源随着人口的增加和工业活动的发展,人为排放成为大气颗粒物的主要来源之一。

工业生产过程中,燃煤、石油加工、化学工艺等行业会排放大量颗粒物,如烟尘、硫化物、氮氧化物等。

交通运输也是重要的大气颗粒物来源,机动车尾气中含有颗粒物和有害气体,如PM2.5等。

此外,建筑施工、家庭生活等活动也会产生大量的颗粒物。

三、源控措施研究1. 技术控制技术控制是对大气颗粒物的污染源进行监控和治理的重要手段之一。

在工业生产过程中,采用先进的清洁生产技术,如烟气脱硫、除尘等设备的应用,可以有效减少颗粒物的排放量。

在交通领域,推广应用新能源汽车和改善燃烧设备效率等措施,也可以减少尾气中的颗粒物排放。

技术控制需要持续的创新和改进,以适应不断升级的环境保护要求。

2. 源头减排源头减排是通过减少颗粒物的形成和排放来控制大气颗粒物污染。

在能源利用方面,替代传统的高污染能源,发展清洁能源,如风能和太阳能等,可以减少燃烧过程中产生的颗粒物。

此外,加强工业和交通行业的环境管理,提高排放标准和监管力度,也是源头减排的关键。

3. 空气净化空气净化是对大气中颗粒物进行处理和清除的过程。

常见的空气净化技术包括静电净化、过滤净化、光催化净化等。

大气颗粒物来源解析与减排技术研究

大气颗粒物来源解析与减排技术研究

大气颗粒物来源解析与减排技术研究近年来,大气颗粒物的污染问题日益引起人们的关注。

随着工业化和城市化进程的加速,大气颗粒物排放量不断增加。

本文将从大气颗粒物的来源解析以及减排技术研究两个方面进行探讨。

一、大气颗粒物的来源解析大气颗粒物主要分为可吸入颗粒物(PM10)和细微颗粒物(PM2.5)。

它们的来源包括工业排放、交通运输、能源消耗、农业活动等。

其中,工业排放是主要的来源之一。

工业生产过程中产生的颗粒物主要来自于燃煤、燃油和燃气等燃料的燃烧。

在煤炭燃烧过程中,氧化反应和还原反应会引起硫、氮和碳等元素的释放,从而生成硫酸盐、硝酸盐和颗粒物。

此外,一些特定工业过程,如钢铁冶炼、化工生产等,也会释放大量颗粒物。

交通运输是另一个重要的大气颗粒物来源。

汽车尾气中的氮氧化物和挥发性有机物等物质在大气中发生化学反应,形成硝酸盐和有机颗粒物。

此外,车辆行驶时产生的机械磨损和道路扬尘也会释放细微颗粒物。

能源消耗也是导致大气颗粒物增加的重要原因。

燃煤发电、石油精炼等能源产业排放大量颗粒物,其中燃煤发电是颗粒物排放量最大的源头。

农业活动也贡献了一定数量的大气颗粒物。

农药和化肥的使用、农作物秸秆的燃烧以及牲畜粪便的排放都会产生颗粒物。

二、大气颗粒物减排技术研究为了减少大气颗粒物的排放,各国开展了一系列减排技术研究。

其中一项重要的技术是燃烧改进技术。

对于工业生产中煤炭的燃烧,可以采用低氮燃烧技术、集成烟气脱硝脱硫技术等手段来降低颗粒物的排放。

利用先进的燃烧设备和燃烧管理方法,能够提高燃料的燃烧效率,减少颗粒物的生成。

在交通运输方面,研究表明推广清洁能源车辆和使用低挥发性燃料都能有效降低颗粒物排放。

此外,还可以改善道路洁净度,从源头上减少机械磨损和道路扬尘产生的细微颗粒物。

在能源消耗领域,可以提高能源利用效率,推动清洁能源替代传统能源。

发展绿色能源,如风电、太阳能等,不仅可以减少排放,还有助于实现可持续发展。

除了燃烧改进技术,还有其他减排技术可以采用。

关于沧州市环境空气颗粒物来源解析及对策探究

关于沧州市环境空气颗粒物来源解析及对策探究

关于沧州市环境空气颗粒物来源解析及对策探究近年来,随着城市化进程的加快和工业化水平的提高,空气质量成为了人们关注的焦点。

沧州市作为河北省的一个重要城市,其环境空气质量一直备受关注。

颗粒物污染作为空气污染的重要组成部分,影响着人们的健康和生活质量。

深入分析沧州市环境空气颗粒物的来源,并探讨相应的治理对策,对改善空气质量具有重要意义。

一、环境空气颗粒物来源解析1. 工业排放沧州市是一个重要的工业城市,工业排放是环境空气颗粒物的重要来源之一。

随着工业化水平的不断提高,大量的粉尘、烟尘和废气排放直接导致了环境空气颗粒物的增加。

尤其是在一些传统行业如钢铁、化工等,工业废气中含有大量的颗粒物,严重影响了周边地区的空气质量。

2. 交通尾气随着城市化进程的推进,汽车数量不断增加,交通尾气成为了环境空气颗粒物的又一来源。

尤其是在高峰时段,车辆排放的尾气大量释放出颗粒物,污染了城市的空气环境。

一些老旧车辆的排放标准较低,也成为了环境空气颗粒物的主要来源之一。

3. 生活燃烧生活燃烧也是环境空气颗粒物的重要来源之一。

随着人们生活水平的不断提高,能源消耗量逐渐增加,生活燃烧所产生的颗粒物也不容忽视。

尤其是一些传统的取暖方式如煤炭燃烧、柴火燃烧等,释放出大量的颗粒物,直接影响了城市的空气质量。

二、对策探究1. 加强工业排放治理针对工业排放所导致的空气颗粒物污染,应加强工业企业的排放治理。

通过引进先进的治理设备和技术,控制工业废气的排放达标,减少颗粒物的释放。

加强对工业企业的监管力度,严格执行环保标准,确保工业排放不会对环境空气造成污染。

2. 推动清洁能源交通作为交通尾气的重要来源,推动清洁能源交通是改善空气质量的关键举措。

在城市内推广电动汽车、混合动力车等清洁能源车辆,减少传统燃油车辆所产生的尾气污染。

建设智能交通系统,减少交通拥堵,降低交通尾气的排放量,进一步改善城市的空气质量。

3. 推进生活燃烧清洁化针对生活燃烧所导致的颗粒物污染,应推进生活燃烧的清洁化。

空气污染控制中的颗粒物捕集技术研究

空气污染控制中的颗粒物捕集技术研究

空气污染控制中的颗粒物捕集技术研究空气中存在着各种有害气体和颗粒物,如二氧化氮、硫化氢、挥发性有机物、氨及PM2.5、PM10等颗粒物等等,它们对人体健康和生态环境都有着不良影响。

因此,人们对于空气污染的控制和治理越来越重视。

本文主要关注颗粒物捕集技术的研究进展和应用。

一、颗粒物的来源和危害颗粒物是指空气中的颗粒状物质,其来源包括燃煤、汽车尾气、工业废气、焚烧垃圾等。

这些颗粒物都具有较大的比表面积和高的反应性,因此能够吸附有毒有害物质,如重金属、有机物等,并通过空气传播进入人体,对呼吸系统、心血管健康等带来严重危害。

二、颗粒物捕集技术颗粒物捕集技术是对这些颗粒物进行收集、分离、去除的技术。

目前,主流的颗粒物捕集技术有物理方法、化学方法和生物技术。

1.物理方法物理方法主要包括静电除尘器、旋风分离器、重力沉降器和滤芯除尘器等。

其中,滤芯除尘器被广泛应用于空气净化器、工业废气治理等领域。

滤芯除尘器的原理是通过滤网对颗粒物进行过滤,但一个缺陷是需要定期更换滤芯,产生一定的废物。

2.化学方法化学方法主要包括化学吸收剂、氧化剂、还原剂等,其原理是通过与颗粒物产生化学反应,使得颗粒物降解或转化为其他无害的物质。

但化学方法需要加入较多的化学药品,存在空气污染和废物处置等问题。

3.生物技术生物技术是指通过利用微生物等生物体对颗粒物进行降解、转化和去除的技术。

比如通过添加适当的菌株,来使空气中的颗粒物被特定的微生物降解转化为简单物质。

生物技术有着良好的发展前景,但需要克服微生物的生长稳定性等问题。

三、颗粒物捕集技术研究模拟如何对颗粒物捕集技术进行研究已经成为了一个热门话题。

目前,国内外学者们采用了许多模拟方法来研究颗粒物的捕集技术。

自然界中的颗粒物是复杂多样的,不易被完全掌握。

因此,研究者们通过模拟更接近实际情况的颗粒物投入实验,进行合理的模拟实验设计,得到更加准确的相关数据。

四、颗粒物捕集技术的应用颗粒物捕集技术在各个领域都有着广泛应用。

《2024年大气颗粒物PM2.5及其源解析》范文

《2024年大气颗粒物PM2.5及其源解析》范文

《大气颗粒物PM2.5及其源解析》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展,大气颗粒物污染已成为全球范围内的严重环境问题。

其中,PM2.5(细颗粒物)因其对环境和人体健康的潜在危害而备受关注。

PM2.5因其粒径小,能深入肺部,甚至进入血液循环,对人体健康产生严重影响。

本文旨在探讨大气中PM2.5的来源及其对环境的影响,为有效控制PM2.5污染提供科学依据。

二、PM2.5的概述PM2.5是指空气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物。

这些颗粒物主要由排放源排放到大气中,通过干湿沉降、化学反应等过程在空气中形成。

PM2.5的来源广泛,包括工业生产、交通排放、生活源等。

三、PM2.5的来源1. 工业生产:工业生产过程中产生的废气是PM2.5的主要来源之一。

例如,燃煤发电、钢铁生产、水泥制造等都会产生大量的PM2.5。

2. 交通排放:机动车尾气排放是PM2.5的另一个重要来源。

柴油车尾气中的黑炭和有机颗粒物对PM2.5的贡献尤为显著。

3. 生活源:生活源包括家庭烹饪、燃烧生物质等。

这些活动产生的烟尘和颗粒物也会对PM2.5的浓度产生影响。

四、源解析为了有效控制PM2.5的排放,需要对PM2.5的来源进行详细的解析。

目前,常用的源解析方法包括化学质量平衡法(CMB)和正定矩阵分解法(PMF)。

1. 化学质量平衡法(CMB):CMB是一种基于化学成分分析的方法,通过测量PM2.5中各种化学成分的浓度,结合源谱数据,计算出各来源对PM2.5的贡献比例。

2. 正定矩阵分解法(PMF):PMF是一种基于受体模型的方法,通过分析PM2.5的化学成分谱和源谱数据,将PM2.5的来源进行分类和定量分析。

五、结论与建议通过对PM2.5的来源进行详细的解析,我们可以更有效地制定控制策略和措施。

针对不同的来源,应采取不同的控制措施,如加强工业排放的监管和治理、提高机动车尾气排放标准、推广清洁能源等。

同时,政府应加大资金投入,提高环境保护意识,鼓励公众参与环境保护活动。

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1 空气颗粒物概述20世纪50年代前后在世界上不同地区的城市中发生了几起著名的空气污染事件,如1944年的洛杉矶烟雾事件、1952年的伦敦烟雾事件和1961年四日市哮喘病事件,这些都是空气污染物在短时间内大量增加导致的。

空气颗粒物是环境空气的重要污染物之一,空气颗粒物不是一种单一成分的空气污染物,而是由许多人为或自然污染源排放的大量化学物质所组成的一种复杂的大气污染物,其中既有污染源直接排出的颗粒物(称为一次颗粒物,Primary Particles),也有气态污染物在大气中经过冷凝或复杂的化学反应而生成的颗粒物(称为二次颗粒物,Secondary Particles)。

1.1 空气颗粒物的粒径分布对大气中颗粒的划分通常是以空气动力学直径为基础的,根据其粒径大小,又可分为总悬浮颗粒物TSP(空气动力学直径小于或等于100μm)和可吸入颗粒物(空气动力学直径小于或等于10μm)。

可吸入颗粒物又可分为细颗粒物PM2.5(空气动力学直径小于或等于2.5μm)和粗颗粒物PM10(空气动力学直径介于2.5μm至10μm)。

图1 空气颗粒物的三模态分布空气颗粒物的来源和形成过程、在大气中的迁移转化、输送和清除过程及其物理化学性质均与粒径有着直接的关系。

空气颗粒物通常呈三模态分布,即粒径小于0.08μm的爱根(Aitken)核模态、粒径0.08μm~2μm的积聚模态(Accumulation mode)和粒径大于2μm的粗粒子模态(Coarse particle mode)。

粗粒子模态的颗粒物主要是由工业源与生活源燃烧排放、机械粉碎过程和交通运输等产生的一次颗粒物和各种自然界产生的颗粒物组成。

这部分颗粒物是构成空气颗粒物的体积浓度和质量浓度的主体,由于重力沉降作用大而在大气中存在的时间不长。

爱根核模态颗粒物也称为超细颗粒物(Superfine particles),主要是由污染气体经过复杂的大气化学反应转化而成,或者由高温下排放的过饱和气态物质冷凝而成,也有少量来自于自然界和人为源直接排放。

积聚模态颗粒物主要是由爱根核模态颗粒物通过碰并、凝聚、吸附等物理效应长大而成,也可由挥发性组分凝结或通过气粒转化而成,此外还有一部分来自于细小的地面尘。

这部分颗粒物在大气中最为稳定,因而存在时间最长,输送距离最远,污染范围最广。

1.2 空气颗粒物的化学组成空气颗粒物的化学组成分析是二十世纪六十年代以来进行得最多的研究之一,从化学的角度而言,颗粒物都是成分复杂的混合物,但其来源与形成机制除了小部分重叠之外截然不同,从而造成其化学组成有着很大的区别。

表1列出了颗粒物在形成方式、化学组成、来源以及其它性质上的差别。

粗颗粒物的主要成分为无机物,与产生它的矿物、土壤、材料等的成分相近;细颗粒物则可由硫酸盐、硝酸盐、铵盐、氢离子、EC、重金属、有机物及微生物组成,其中酸或盐类的负离子包括SO42-、NO3-和Cl-等,重金属元素包括Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Mn等,有机物包括正构烷烃、多环芳烃、杂环化合物等。

在这些污染物中含有为数可观的致癌、致突变、致畸性化合物和一些有毒有害化学成分。

表1 空气颗粒物的性质1.3 空气颗粒物的健康影响研究在空气颗粒物的健康影响方面,主要的研究结果来自于二十世纪八十年代末以来进行的大量流行病学研究。

这些研究揭示了长期或短期暴露于颗粒物(通常以环境空气中的PM10、PM2.5质量浓度表征)与多种健康指示如就诊率次数、呼吸系统发病率、肺活量降低和死亡率等之间的联系。

颗粒物对健康造成的影响包括从呼吸道发病率增加、病症加剧到未成年死亡的危险性增加等。

表2概括了一些研究对于PM10与PM2.5的年均浓度增加10μg/m3,相对危险(RR)分别为1.1和1.14,即死亡率分别增加10%和14%。

Pope等人基于美国癌症协会(ACS)对美国151个城市50多万年龄超过30岁的成年人所进行的为期8年的研究,发现PM2.5的浓度每增加10μg/m3,死亡率增加6.8%。

颗粒物浓度的增加还导致支气管炎患病率显著上升,成年人与儿童的肺功能FEV1(1秒钟强力呼吸容积)显著降低,其中PM2.5比PM10对人体的健康影响更大。

表2 空气颗粒物对人体健康的影响尽管流行病学发现颗粒物尤其是细颗粒物浓度的增加与诸多健康影响之间密切相关,但迄今尚未能揭示这些健康影响是由颗粒物的何种成分或特性(粒径、化学组成质量、数量或表面积)或何种病理生理学机理所致,即颗粒物的毒理学机理迄今尚未确立[2,6]。

有研究就超细颗粒物、表面附着过渡金属(如Fe )的颗粒物以及酸性颗粒物提出了导致炎症效应机理的假设,认为颗粒物使呼吸系统受损而导致炎症。

这一假设表明颗粒物的粒数浓度可能比质量浓度对决定其毒性更为重要。

采用超细模态的TiO 颗粒物对动物进行的实验已证实了这一点。

毒理学研究表明,颗粒物中特定的组分与特定的健康危害有关,但其浓度水平通常大大超出其在环境空气中的浓度,例如人体暴露于浓度达68μg/m 3的硫酸雾霭中40分钟方可引起呼吸系统功能变化;硝酸盐颗粒物的浓度低于1000μg/m 3(远高于环境空气中所观测到的水平)时既不会加剧病症,也不会导致呼吸系统功能减弱。

云南省宣威县是我国农村肺癌的高发区,在1973~1975年间该县高发区的肺癌死亡率高达151.78人/10万人。

研究发现该县肺癌高发区室内空气中的TSP 、BaP 、SO 2的浓度均高于低发区几倍到几十倍;颗粒物粒径大小是决定其毒性的主要因素,这是因为被吸附在细颗粒上的有害物质可以被人体有效吸收而进入血液中。

实验结果表明,该地区的颗粒物随粒径减小其致突变活性和致癌性均逐渐增强;60~70%的多环芳烃富集在PM 2.0上;粒径愈小的颗粒物致突变活性愈高,可能和多环芳烃富集在细颗粒物上有关。

魏复盛等人在广州、武汉、重庆和兰州四大城市进行的研究表明PM 2.5与儿童肺功能FEV 1/FVC 调整均值呈显著的负相关。

图2 正常呼吸状态下不同粒径的颗粒物在人体呼吸系统的沉积状况颗粒物的大小和形状决定其进入人体呼吸系统的部位,并与其在呼吸道内的沉积滞留0204060801000.01 0.1 110 100 颗粒物空气动力学直径(μm )沉积百分比(%)和清除有关。

在各种呼吸条件下(休息、正常状态、运动)颗粒物在呼吸系统各部位的沉积量与粒径之间的关系如图所示。

一般而言,大于10μm的颗粒物大部分被阻留在鼻腔或口腔内;穿过气管的PM10中约有10%~60%可沉积在肺部而造成危害。

肺部沉积曲线呈双模态,在~3μm处的峰值为20%,在0.03μm处的峰值为60%比较用口和用鼻子呼吸的曲线可见,用口呼吸时吸入的大于2~3μm的颗粒物要比用鼻子呼吸时多得多。

值得注意的是,图2中的ISO曲线与美国PM10采样器性能标准规定的“理想入口”采样效率曲线相似;此外,各沉积曲线未考虑可溶性颗粒物吸水后的粒径变化。

事实上,当可溶性的干颗粒物进入相对湿度超过99%的人体后其粒径将大幅度增加。

因此,原本处在0.5~1.0μm区域的可溶性颗粒物在肺部的沉积将增多。

处于“液滴模态”的可溶性颗粒物(~0.7μm)比不可溶性颗粒物和处于“凝结模态”的可溶性颗粒物(~0.2μm)可对肺部造成更大的危害。

Swift认为鼻腔内的高沉积率可能与上呼吸道疾病如鼻窦炎、过敏症等有关;而沉积在肺部的颗粒物能存留数周至数年。

1.4 空气颗粒物的能见度影响研究尽管气溶胶只占大气中很少的一部分,但在城市中对大气光学性质的影响甚至可达99%。

自二十世纪七十年代以来,空气颗粒物对能见度的影响就一直是环保部门极为关注的问题之一。

大气能见度主要是由大气气溶胶对光的散射和吸收效应(统称为消光效应)决定的。

空气分子对光的散射作用很小,但决定了最大的视距为100~300km(与光的波长有关)。

在极干净的大气中能见度可达30 km以上,而在城市污染大气中能见度可在5 km左右甚至更低。

在大气气溶胶中,主要是粒径为0.1μm~2.0μm的颗粒物通过对光的散射而降低物体与背景之间的对比度,从而降低能见度;在这一粒径范围的颗粒物中,二次SO42-的颗粒物和二次NO3-的颗粒物最易散射可见光。

大多数地区能见度的降低是由SO42-颗粒物引起的,但在一些城市(如美国的丹佛)的冬季,NO3-颗粒物也可对能见度的降低起主要作用。

大气颗粒物对光的吸收效应几乎全部是由碳黑(也称元素碳)和含有碳黑的颗粒物造成的。

尽管全世界每年排放的碳黑仅占人为颗粒物排放量的1.1~2.5%和全部颗粒物排放量的0.2~1.0%,但其引起的消光效应却要高得多,在某些地方甚至可以使能见度降低一半以上。

根据Chan 等的研究,在澳大利亚布里斯班细颗粒物的吸光系数达到总消光系数的27.8%。

表列出了美国加州地区一些颗粒物化学成分的消光效率,可见颗粒物中的硫酸盐、有机物与碳黑的消光效率较高,而粗、细土壤尘颗粒物的消光效率比之低一个数量级。

Chan等人在澳大利亚布里斯班的研究表明由颗粒物导致的光散射效应与细颗粒物的质量浓度,尤其是其中的煤烟、硫酸盐和非土壤钾的浓度具有很强的相关关系,其平均消光系数占总消光系数的49%。

唐孝炎等人近年在北京进行的研究显示PM2.0和PM10的质量浓度与能见度的线性相关系数分别为0.96和0.75,表明北京市近年来能见度的降低可能与细颗粒物密切相关。

表3 空气颗粒物的消光效率空气颗粒物的产生方式有三种,即直接以固态形式排出的一次颗粒物;在高温状态下以气态形式排出、在烟羽的稀释和冷却过程中凝结成固态的一次可凝结颗粒物;由气态的SO2、NO X等前体物通过大气反应而生成的二次颗粒物。

一次颗粒物主要是OC、EC和土壤尘等;它们在源与受体之间经历的变化很小,其环境浓度在总体上与其排放量成正比;其来源包括铺砌路面和未铺砌路面的无组织排放以及矿物质的加工和精炼过程等,其它的一些源如建筑、农田耕作、风蚀等的地表尘的贡献则相对较小。

一次可凝结颗粒物主要由可在环境温度条件下通过凝结而形成气溶胶的半挥发性有机物组成,是某些源排放颗粒物的主要组成部分。

二次颗粒物主要有硫酸盐、硝酸盐、铵盐和半挥发性有机物等。

二次硫酸盐颗粒物很稳定,而硝酸铵和由半挥发性有机物生成的二次颗粒物因具有挥发性而在气粒之间转化以维持化学平衡。

下表进一步列出了颗粒物各化学组分的主要来源,包括一次颗粒物与二次颗粒物的来源以及自然源与人为源。

在城市大气颗粒物中,一次颗粒物主要来自于逸散性尘埃(产生于风蚀、农业活动、建筑、物料堆积、铺砌路面和未铺砌路面等)、燃烧(居民的炉灶、农业上的生物质燃烧)、机动车尾气和工业过程等;二次颗粒物主要来自于煤的燃烧和机动车尾气。

空气颗粒物的来源的来源十分复杂,既有人为源排放又有天然源排放,既有有组织源排放又有无组织开放源排放,因此,我们有必要对环境空气颗粒物的来源进行解析,定性或定量分析各种排放源对环境空气颗粒物的贡献,为今后的污染防治提供了科学和技术支持依据。

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