环境化学戴树桂第二版第二章课件-4


    气环境化学
    第二章3 气颗粒物表面性质
    指饱蒸气
    颗粒物表面形
    成液滴现象
    扩散
    气中颗粒物反

    雨水清
    凝聚
    气中水蒸汽
    凝结
    沉积作
    粒子气中历程
    成核作 黏合
    指粒子彼
    黏合固
    体表面黏合
    吸着
    指气体蒸
    气吸附颗
    粒物表面气颗粒物源消
    二气颗粒物粒径分布
    三气颗粒物化学组成
    四气颗粒物源识
    五气颗粒物中PM25
    气颗粒物● 机颗粒物成分颗粒物形成程决定天然源机颗粒物扬尘成分
    该区土壤粒子火山爆发喷出火山灰硅氧组成岩石粉末外
    含锌锑锰铁等金属元素化合物海洋溅沫释放出颗粒物成
    分氯化钠粒子硫酸盐粒子含镁化合物
    ● 源释放出机颗粒物动力发电厂燃煤石油排放出颗粒物
    成分量烟尘外含铍镍钒等化合物市政焚烧炉会排放出砷铍镉铬
    铜铁汞镁锰镍铅锑钛钒锌等化合物汽车尾气中含量铅
    ● 般讲粗粒子土壤污染源排放出尘粒次颗粒物种粗粒子
    硅铁铝钠钙镁钛等30余种元素组成细粒子硫酸盐硝酸盐
    铵盐痕量金属炭黑等
    气颗粒物化学组成
    1 机颗粒物硫酸硫酸盐颗粒物
    硫酸污染源排放出SO2氧化溶水生成硫酸
    气中NH3化合生成(NH4)2SO4颗粒物硫酸气中金属离子
    化合生成种硫酸盐颗粒物
    硫酸盐颗粒物光吸收散射力较强降低气见度
    硫酸盐气溶胶研究越越受重视
    正常气条件形成硫酸盐颗粒物属核模范围
    核模粒子间迅速凝聚进入积聚模粒径范围积聚模十分稳定
    沉降程中半寿期达数月硝酸硝酸盐颗粒物
    HNO3H2SO4更容易挥发通常情况相湿度
    太时 HNO3气态形式存气中硫酸盐颗粒物相类
    似果HNO3 开始形成爱根核迅速长时硝酸
    盐粒子存积聚模中
    NH3 + HNO3 → NH4NO3(s)
    H2SO4(l) + NH4NO3(s) → NH4HSO4(s) + HNO3(g)
    HNO3NH3浓度低时者H2SO4浓度高时温
    度较高时促第反应生成NH4NO3 (s)变稳定
    时常表现出HNO3土壤粒子反应更重HNO3入粗粒
    子模态中
    海城市污染源排放NOx海洋中断逸出
    NaCl相遇会建立起NaClNox水蒸气空气构成体
    系气中硝酸盐颗粒物显较重
    3NO2 + H2O + 2NaCl → 2NaNO3 + 2HCl(g) + NO● 机颗粒物指气中机物质凝聚形成颗粒物
    机物质吸附颗粒物面形成颗粒物气颗粒污染
    物毒害机颗粒物
    ● 机颗粒物种类繁结构极复杂已检测烷
    烃烯烃芳烃环芳烃等种烃类外少量亚硝
    胺含氮杂环化合物环酮酮类酚类机酸等机颗粒
    物矿物燃料燃烧废弃物焚化等类高温燃烧程形成
    类燃烧程中已鉴定出化合物300种类分环
    芳香族化合物芳香族化合物含氮氧硫磷类化合物羟基化
    合物脂肪族化合物羰基化合物卤化物等
    2 机颗粒物城市颗粒物中已检出类机化合物(1)
    化合物类型 例 城市气中质量浓度(ng· m3)
    烷烃类(C18~C50) n-C22H46 1 000~4 000(1966—1967年美国217城市观察站)
    烯烃类 n-C22H44 2 000(1966—1967年美国217城市观察站)
    苯烷烃类 80~680(1973年美国加利福尼亚州Westconina)
    萘类 40~500(1972年9月美国加利福尼亚州Pasadena)
    环芳烃类
    苯[a]芘
    66(1958~1959年美国100城市观察站)
    32(1966~1967年美国32城市观察站)
    21(1970年美国32城市观察站)
    芳香酸类 90~380(1970年9月美国加利福尼亚州Pasadena)
    环酮类 8(1965年前美国城市均值)
    2~40(1968年7月美国城市)
    醌类 004~012
    (1972~1973年种异构体)
    酚类 ~03
    (1975年利时Antwerp)
    酯类 29~132(1976年利时Antwerp)
    2~11(1975年美国纽约)城市颗粒物中已检出类机化合物(2)
    化合物类型 例 城市气中质量浓度(ng· m3)
    醛类 CHO(CH2)nCHO 30~540(1972年9月美国加利福尼亚州Pasadena)
    脂肪羧酸 C15H31COOH 220(1964年2月美国纽约)
    脂肪二元羧酸类 HOOC(CH2)nCOOH 40~1350(1972年9月美国加利福尼亚州Pasadena)
    氮杂环类
    02(1963年美国100城市综合值)
    001(1976年美国纽约)
    ~05(1976年利时Antwerp)
    N-亚硝基胺类 (CH3)2’NNO <003~096(1975年美国马里兰州Baltimore)
    166(1976年7月美国纽约)
    硝基化合物
    CHO(CH2)nCH2ONO2
    40~1010(1972年9月美国加利福尼亚州Pasadena)
    检出(Prague Czechoslovakia)
    硫杂环类 0014~002(1976年美国纽约)检出(美国印第安纳州
    IndianapolisGary)
    SO2-加合物 2~18 nmol· m3(1976年美国纽约)
    烷基卤化物类 C18H37Cl 20~320(1972年美国加利福尼亚州Pasadena)
    芳基卤化物类 05~3(1972年美国加利福尼亚州Pasadena)
    氯酚类 57~78(1976年利时Antwerp)气颗粒物源消
    二气颗粒物粒径分布
    三气颗粒物化学组成
    四气颗粒物源识
    五气颗粒物中PM25
    气颗粒物气颗粒物源识
    气颗粒物源组成元素相
    根颗粒物组成推断源样
    助解决污染源控制问题1.富集子法
    富集子法研究气颗粒物中元素富集程度判断评价颗粒物中
    元素天然源源优点消采样程中种定素影响
    双重化数处理结果首先选定种环境中存相稳定元素R作参
    元素颗粒物中考查元素i参元素R相含量 (xixR)颗粒物壳中相
    应元素iR相含量(xixR)壳式求富集子(EF):
     
     壳
    颗粒物
    Ri
    Ri

    EF xx
    xx2.化学元素衡法
    富集子法推测污染物某区富集程度污染源受天然
    污染程度出种类型污染源相贡献定量结果
    做出定性判断
    化学元素衡法属受体模型种谓受体指某相排
    放源研究局部气环境受体模型研究气颗粒物源数学模型
    考虑颗粒物排放源受体传输程中化学变化化学反应
    动力学程测定直接受体处采集样品化学组成推测出
    源类型计算出源类型占例
    法假定环境颗粒物中元素组成污染源排放颗粒物元素组成
    总间存着线性组合关系根质量守恒原理表达
    式: ρi——某采样点颗粒物中元素 i 质量浓度
    ρj——污染源 j 产生颗粒物总质量浓度
    wij——污染源 j 排出颗粒物中元素 i 质量分数
    )( ijji wρρ气颗粒物源消
    二气颗粒物粒径分布
    三气颗粒物化学组成
    四气颗粒物源识
    五气颗粒物中PM25
    气颗粒物五气颗粒物中PM25
    城市化程开始气颗粒物成城市空气污染重原
    直着重研究直接排放次颗粒物20世纪50年代逐渐研究
    总悬浮颗粒物(TSP)转吸入颗粒物(PM10Dp ≤ 10 μm)20世纪90年代
    期开始重视二次颗粒物问题目前气颗粒物研究更侧重 PM25
    (Dp ≤ 25μm)甚超细颗粒(纳米)研究总体颗粒研究渡单颗粒
    研究1 气中PM25源
    类排放源细粒子(TSPPM2~10 PM2)贡献例
    ● 土壤扬尘海洋气溶胶机
    动车尾气重机动车
    排气排放细
    颗粒物PM25
    ● 美国资料表明PM25
    排放源划分路车辆占
    总排放量10%非路活
    动排放源占18%固定源占
    72%出机动车辆
    城市PM25污染重

    排放源 TSP PM2~10 PM2
    土壤扬尘 63±2 21±2 14±3
    生物质燃烧 6±1 8±2
    海洋气溶胶 18±2
    矿山飞灰 13±2
    二次颗粒物 25±1
    公路灰尘 13±2 12±1 13±2
    车辆尾气 6±1 17±2 17±2
    燃煤 11±2 10±3 10±2
    工业 4±1 2±2 13±2
    水泥 1±1
    注:表中±标准偏差2002年海市PM25监测点源解析结果认:
    ① 电厂锅炉燃煤中锅炉等海市城区气PM25中富
    集元素源
    ②长江口者海边带海盐PM25含量成分
    影响十分明显
    ③ 市中心交通繁忙带机动车尾气排放成相重
    污染源
    ④ 海市滨海城市属季风性气候固定污染源
    排出气污染物监测点影响时呈现出较
    明显季节差异3 PM25危害
    研究表明:PM25类活动释放污染物载体携带量
    重金属机污染物
    ● 空气污染健康影响焦点吸入颗粒物PM25呼吸程中
    深入细胞长期存留体中吸入约5%PM25吸附
    肺壁渗透肺部组织深处引起气炎肺炎哮喘
    肺气肿肺癌导致心肺功减退甚衰竭PM25类健康
    着重影响时颗粒物气态污染物联合作会
    空气污染危害进步加剧呼吸道疾病患者增心肺病
    死亡数日增
    ● 细粒子污染体健康造成严重影响时PM25气见
    度起着作细粒子增加会造成气见度幅度降


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