北京普天同创生物科技有限公司

  • CNAS实验室认可证书
  • 标准物质定级证书
  • 豫南检测资质认定证书
  • 质量管理体系认证证书
  • 农产品资质证书
  • 伟业计量高企认证证书
  • 中国计量测试学会合作单位
新闻
  • 产品
  • 仪器
  • 新闻
  • 帖子
  • 课堂

在线客服

大气环境问题——大气颗粒物

发布时间:2015-04-14 00:00 作者:中国微生物资源网 阅读量:2829

大气颗粒物是指大气中存在的固态或液态微粒物质的总称。这些微粒物质均匀地分散在大气中形成一个相对稳定的悬浮体系,也称气溶胶体系,这些微粒的粒径在0.002~100μm之间。大气颗粒物也称作大气气溶胶。

1.大气颗粒物的分类

大气颗粒物的种类很多。根据其来源分类可以分为天然颗粒物和人为颗粒物;根据形成机制分类.可以分为一次颗粒物和二次颗粒物;根据形成特征分类可以分为轻雾(mist),浓雾〔fog)、粉尘(dust)、烟尘(fume)、烟(smoke)、烟雾(smog)、烟炱(soot)和霾(haze)具体形态和形成特征;根据颗粒物粒径分类则可以分为总悬浮颗粒物、可吸入粒子、粗粒子和细粒子。

2.大气颗粒物的来源、形成机理及清除途径

与其他的污染物不同,大气颗粒物并不是一种简单的物质,而是一种十分复杂的混合物。大气颗粒物的组成和形态都可以随着时间和空间的不同而出现十分显著的变化。

大气颗粒物有天然源和人为源两种来源。天然源是指来自地球表面天然过程的直接排放以及宇宙活动等的一类来源,如火山喷发、海洋表面海水的溅沫、森林火灾、地表土壤碎屑的场尘、生物物质(花粉、细菌、真菌等)、流星碎屑等;来自人类活动直接排放的一类来源称为人为源,这些排放的90%进人大气对流层。大气颗粒物的天然源和人为源的排放量。

大气颗粒物按形成机制不同可以分为一次产物和二次产物。由天然和人类活动直接排放形成的颗粒物为一次产物;排入大气的物质(包括气体物质、一次颗粒物和大气气体组分)通过化学反应转化形成的颗粒物为二次产物。

大气中的二次颗粒物的形成是通过物理过程和化学过程而实现的。从动力学分析,这一过程经历了四个阶段,实现了经化学反应向粒子的转化:

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,气体参与多相反应,其结果使粒子长大;

③通过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。

这一过程表观上是物理过程,但实质上却是由化学反应推动的。气体在大气中的化学反应提供了化学物质和自由基,它们在互相碰撞过程中结成分子团或沉积在已有的“核”上。

例如,大气中的气相前体物通过化学反应,形成凝聚分子(Dp约为0.5nm),这些生成的极微细的凝聚分子再与其他凝聚分子或分子团结合形成新的气溶胶粒子,这属于均相成核;生成的凝聚分子沉降在大气中已经存在的气溶胶粒子(Dp≥0.0lμm)表面上,这属于非均相成核。当然,气态分子可以直接在现有的气溶胶粒子表面生成二次产物。

3.大气颗粒物的化学组成

大气颗粒物的化学组成十分复杂,主要与它们的来源密切相关。来自地表土和污染源直接排入大气的粉尘以及来自海水溅沫的盐粒等一次污染物往往含有大量铁、铝、碳、硅、钠、钾、钙、氯等元素;来自二次污染物的粒子中则含有大量硫酸盐、铵盐和有机物等。大气颗粒物中,发现的无机成分包括盐类、氧化物、含氮化合物、含硫化合物、各种金属和放射性元素等。大气颗粒物中通常高于1μg/m3的主要微量元素包括铝、钙、碳、铁、钾、钠和硅等,较少量的是铜、铅、钛和锌,更少量的是锑、铋、镉、钴、铬、铈、锂、锰、镍、铷、硒、锶和钒,通常可以检测出来。

颗粒态炭,如烟炱、炭黑等,主要来自汽车尾气、锅炉飞灰及发电厂、钢铁、铸造厂的排放。这些粒子,尤其是亚微米颗粒物,具有巨大的颗粒数量和表面积,其吸附性强,可以作为气体和气体颗粒物的载体,炭颗粒表面可以催化一些非均相化学反应。这些颗粒的生成往往是在燃烧中的挥发一凝聚过程,颗粒中会含有更高浓度的挥发性元素,如砷、锑、汞、锌等。

硫酸和硫酸盐颗粒物的粒径很小,大多数集中在细粒子范围内(Dp<2.0μm),它们在大气中飘浮,对太阳光产生散射和吸收作用,大幅度降低能见度。它们也是造成酸雨和雾霆的重要成分。硫酸和硫酸盐颗粒物主要来源于二氧化硫的化学转化。陆地区的大气颗粒物中SO2-4的平均含量为15%~25%,海洋区的大气颗粒物中SO42-的平均含量为30%-60%。
硝酸容易挥发,在相对湿度较小时以气态形式出现,故在大气颗粒物中硝酸以硝酸铵颗粒或被颗粒吸附的NO2的形式存在。

大气颗粒物中包括一些特别的有毒物。石棉压Mg3P(Si2O5)(OH)4]用于建材、闸线、绝缘物等,以粉尘形式进入大气。汞的排放来自煤的燃烧和火山喷发,在大气颗粒物中可检测出二甲基汞和单甲基汞盐。铅的排放原来以含铅汽油的燃烧为主。值得提及的是,随着高科技事业的发展,被合金用于电子设备、反应堆部件等,其用量会逐年增加.被的颗粒物污染应引起足够的重视。

大气颗粒物中也含有种类繁多的有机物。大气颗粒物中的颗粒有机物一般粒径都很小,在0.1-5μm的范围内,其中55%~70%的粒子粒径集中在Dp<2.0μm的范围,属细粒子,对人类的危害很大。颗粒有机物的种类很多,其中,烃类(包括烷烃、烯烃、芳香烃和多环芳烃)是主要成分.此外还有亚硝胺、含氮杂环化合物、酮类、醌类、酚类、酸类等,而且各个地区的组成及浓度有较大的差别。

大气颗粒物也包括起源于生物体的粒子,即生物颗粒物。生物颗粒物包括微生物和各种生物体的碎片,其粒径分布宽广,从病毒颗粒((0.005~0.25μm)到大颗粒花粉(≥5μm)。病毒由核酸(DNA或RNA)组成,外层由称作“衣壳”的蛋白质覆盖,大部分呈圆形或椭圆形。它们是非细胞粒子,自身不能生长,需要生物细胞进行繁殖。细菌(≥0.2rm)主要由DNA(或RNA)及蛋白质、脂肪和磷脂组成。纤维素和钛聚糖胞壁质是细胞的主要成分。细菌的形状各种各样,需要适宜的营养、温度和湿度才能繁殖。

一些细菌及藻类、真菌类、苔鲜类、蕨类的繁殖受袍子(≥0.5μm)的影响,抱子的内核由原生质、DNA、RNA和细胞材料组成,外包有厚壁,即袍子壁。种子植物的繁殖则通过花粉(≥5μm)进行,花粉的一般组成为蛋白质占20%,糖类占37%,脂肪占40%,矿物质占30o,花粉外也有泡子壁。植物碎片及昆虫裂片,人和动物的上皮细胞及毛发碎片形成的粒子大小估计大于lμm。

4.大气颗粒物的环境影响及控制对策

大气颗粒物对光有明显的散射和吸收作用,颗粒物对光的产生散射和吸收作用的有效粒径为0.1~1.0μm,属细粒子范围飞灰、烟炱、细小尘粒、有机颗粒物及二次颗粒物等均在此粒径范围。其中,含碳组分的颗粒对光的吸收作用尤为明显,颗粒物对光的散射和吸收作用,使大气能见度降低,甚至可以影响对流层的能量平衡,影响气候变化。

大气颗粒物表面带有电荷.所带电荷的数目和性质取决于粒径的大小、表面状态和介电常数等。通常,粒径大于3μm的粒子带负电荷,粒径小于0.01μm的粒子带正电荷,0.01~0.lμm的粒子则两种情况均存在。大气颗粒物带电荷的数目会影响颗粒物的凝聚速率、沉降速率和大气导电性。

大气颗粒物的污染会形成一些生物效应。例如,大气颗粒物沉积在绿色植物的叶子表面,干扰植物叶面吸收阳光和二氧化碳,放出氧气和水分,影响植物的健康和生长。又如,大气颗粒物造成的污染对水生微生物的毒副作用,可能会影响或改变当地生物的食物链,进而影响生态系统。

大气颗粒物对人体健康有很大的危害性。大气颗粒物中粒径小于l0μm的可吸入粒子,粒小体轻,能在大气中长期飘浮,飘浮范围从几千米到几十千米,可在大气中不断蓄积,使污染程度逐渐加重。可吸入粒子成分很复杂,并具有较强的吸附能力。可吸入粒子随人们呼吸空气而进入人体,以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道不同的部位,粒径小于5μm的多滞留在上呼吸道。滞留在鼻咽部和支气管的颗粒物,由于自身的毒性(如硫酸滴、PbO、PAH等)或携带有毒物质(如吸附SO2、NOx等有害气体)产生刺激和腐蚀作用,损伤黏膜、纤毛,引起炎症和增加气道阻力,持续不断的作用会导致慢性鼻咽炎、慢性气管炎。滞留在细支气管与肺泡的颗粒物产生的作用,会损伤肺泡和黏膜,引起支气管和肺部产生炎症,长期持续作用还会诱发慢性阻塞性肺部疾患并出现继发感染.最终导致肺心病,使死亡率增高。

生物颗粒物(如孢子、霉菌、细菌、瞒虫、过敏源等)对人体健康的危害也已经引起人们的重视。

大气颗粒物的主要人为来源是工业燃煤释放的烟雾颗粒.此外,建筑工地、裸露土面扬起的尘土,生活垃圾露天堆放等也是人为来源。

5.大气颗粒物的清除途径及控制对策

大气颗粒物的清除途径主要是干沉降过程和湿沉降过程。干沉降过程是指大气颗粒物在重力作用下或与地面及其他物体碰撞后,发生沉降而从大气中清除的过程。干沉降一般对大气颗粒物中的大粒子的清除是有效的,但对小粒子则是难以奏效的。据估计,全球范围内通过干沉降清除的大气颗粒物的总量仅占总悬浮颗粒物量的10%~20%。细小的颗粒物会随风远距离输送.影响下风地区。湿沉降即通过雨除过程和冲刷过程清除颗粒物。大气颗粒物,尤其是粒径小于0.1μm的粒子可以作为云的凝聚核,通过吸附凝聚过程和碰撞过程,云滴长大成雨滴,在适当的气候条件下,雨滴长大成雨,降落地面,完成雨除过程。降雨过程中雨滴不断携带颗粒物,溶解或冲刷下来,清除颗粒物。冲刷过程主要对大于2μm的大气颗粒物起作用。

大气颗粒物污染控制的关键是严格控制污染物的排放量通过改善能源结构,多采用清洁能源(如太阳能、风能、水电能)和低污染能源(如天然气).推广对化石燃料进行预处理和先进的洁净燃烧技术。另外,在污染物未进入大气之前.使用除尘消烟技术、冷凝技术、液体吸收技术、回收处理技术等消除废气中的部分颗粒污染物.减少进入大气的污染物数量。

大气颗粒物污染控制的另一个要点是采取措施,合理安排.充分利用大气的自净化能力。气象条件不同,大气对污染物的容量便不同,排入同样数量的颗粒污染物,造成的污染物浓度也不同。对于风力大、通风好、对流强的地区和时段,大气扩散稀释能力强,可接受较多厂矿企业活动。逆温的地区和时段,大气扩散稀释能力弱,便不能接受较多的污染物,否则会造成严重的大气污染。因此应该对不同地区、不同时段进行排放量的有效控制。工厂厂址的选择、烟囱的布局设计、城区与工业区规划等要合理,不要造成重复叠加污染,形成局部地区的严重污染事件。

大气颗粒物污染防治工作中,要加强监督管理和科学检测。现在普遍认为,粒径小于2.5μm的细粒子对人体的危害最大,许多国家已经开始对细粒子制定大气质量标准并进行
控制。

大气颗粒物污染治理是一个庞大的系统工程,需要个人、集体、国家乃至全球各国的共同努力,维护一个良好的大气环境条件。

评论

登录后才可以评论

立即登录
分享到微信
关闭
普天同创
请告知您的电话号码,我们将立即回电

通话对您免费,请放心接听

温馨提示:

1.手机直接输入,座机前请加区号 如18601949136,010-58103629

2.我们将根据您提供的电话号码,立即回电,请注意接听

3.因为您是被叫方,通话对您免费,请放心接听