第五章气溶胶化学全解ppt课件.ppt

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1、第五章气溶胶化学第一节：引言气溶胶：液体或固体微粒均匀地分散在气体中形成的相对稳定的悬浮体系动力学直径：０.００３～１００μｍ，也称为大气颗粒物二、粒径1.光学等效直径：与直径Dp的球形粒子具有相同的光散色能力的不规则粒子，定义Dp为所研究粒子的光学等效直径。粒子的光散射能力与光波波长有关，一般以0.55μm绿光作为标准2.体积等效直径或几何直径：与直径为Dp的球形粒子具有相同体积的不规则粒子，定义Dp为所研究粒子的体积等效直径。3.空气动力学等效直径：与直径为Dp且密度为1g/cm3的球形粒子具有相同终端降落速度的

2、不规则粒子，定义Dp为所研究粒子的等效空动力学直径。各种等效直径描述的不是单个粒子的粒径，而是粒子群的统计特征。三、分类1.按颗粒物成因分分散性气溶胶凝聚性气溶胶2.按颗粒物的物理状态分固体气溶胶液态气溶胶固液混合态气溶胶3.按气溶胶粒径大小分总悬浮颗粒物TSP分散在大气中的各种离子的总称1飘尘：可在大气中长期漂浮的悬浮物<10μm降尘：用降尘罐采集到的大气颗粒物>30μm可吸入颗粒物PM10细粒子PM2.54.其它相关概念一次气溶胶二次气溶胶均质气溶胶(化学性质相同）单谱气溶胶（粒径相同）多谱气溶胶气溶胶形态及其主

3、要形成特征形态分散质粒径/μm形成过程主要效应轻雾水滴>40雾化、冷凝净化空气浓雾液滴<10雾化、蒸发、凝结和凝聚降低能见度，有时影响人体健康粉尘固体粒子>1机械粉碎、粉尘、煤燃烧能形成水核烟尘固、液微粒0.01~1影响能见度烟固粒微粒<1升华、冷凝、燃烧降低能见度，影响人体健康烟雾液滴、固粒<1冷凝、化学反应降低能见度，影响人体健康烟炱固粒微粒~0.5燃烧过程、冷凝、化学反应影响人体健康霾液滴、固粒<1凝集、化学反应湿度小时有吸水性，降低能见度，影响人体健康四、气溶胶对人体健康的影响粒子种类η粒子种类η粒子种类ηH

4、₂SO₄100Zn（NH₃）₃SO₄33Fe₂(SO₄)₃26ZnSO₄19(NH₄)₂SO₄10NH₄SO₄3CuSO₄2FeSO₄0.7Na₂SO₄0.7MnSO4-0.9各种硫酸盐气溶胶粒子的相对危害能力第二节气溶胶的粒径谱分布一.气溶胶的粒径谱分布函数气溶胶粒子谱分布描述多谱气溶胶浓度随粒子尺度的分布数浓度、表面积、体积分布函数基于对数的谱分布函数二、大气气溶胶谱分布的经验描述用平均粒径和谱分布范围的方差来描述气溶胶分布假设一个离散分布由M组粒径为Dk、数浓度为Nk(k=1,2.。。M）的气溶胶粒子组成对数

5、分布函数式中，N——气溶胶总数浓度；——峰值对应的粒径；——正态分布的标准偏差2.幂指数分布不适用于表面积和体积浓度谱分布的拟合3.修正的Γ谱分布爱根核模：小于0.05μm燃烧过程产生的一次气溶胶和气体转化生成积聚模：0.02~2μm爱根核膜的凝聚粗模态：大于2μm机械过程造成的一次气溶胶三、气溶胶粒子的三模态及其特性细粒子和粗粒子之间很少相互作用新鲜气溶胶一般以核膜为特征的单峰型，“老化”气溶胶表面积和体积分布以细粒子粗粒子为特征的双峰型。模态核膜积聚模粗模核膜31--积聚模794.8-粗模0.50.00130.0

6、005各种粒子模相互作用的凝聚速率单位：%h-1第三节气溶胶粒子的成核作用气溶胶粒子的成核是通过物理过程和化学过程形成的，气体经过化学反应，向粒子转化的过程从动力学角度可以分为4步：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.经过干沉降（重力沉降或与地面碰撞后沉降）和湿沉降（雨除和冲刷）清除。以上过程虽属于物理过程，但实际上都以化学反应为推动力。一、气溶胶粒子的均相成核-由气体分子形成新核均相成核：当某物种的蒸汽在气体中

7、达到一定过饱和度时，由单个蒸汽分子凝结成为分子团的过程，称为均相成核。在无来作用力的情况下，液体都有缩小其表面积的趋势在各种形状的物体中，以球形的表面积和体积比为最小，所以液滴均呈球形。1.未饱和状态：由于分子碰撞形成了胚芽，这种胚芽仍会由于蒸发（自发过程）而难以稳定存在。2.过饱和状态：存在一个临界半径，S（过饱和度）越大，临界胚芽的粒径越小，所产生的临界胚芽数目越多，越容易自发成核。随着S的增大，会使成核速率增大。二、气溶胶粒子的非均相成核非均相成核：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

8、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，常比纯水更容易成核，形成胚芽。湿度小于100%时，亲水性粒子以发生潮解，形成半径较小液滴；相比纯水，亲水性粒子成核所需过饱和度要低得多。三、新粒子生成新粒子生成现象特征：3~10nm或20nm核膜态颗粒物数浓度急剧增高，生成的新粒子是纳米级超细颗粒物。是由于低挥发性气态物质在大气中冷凝成