大氣顆粒物科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)0930第1堂

大氣顆粒物科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)吳琳2015.09.3012考核方式：出勤(20%)

課堂演講（30%）

期末論文(50%)聯(lián)系郵箱：wulin@3Chapter1緒論1.1概述Who

theyare···1.2來(lái)源Wheretheycomefrom···1.3危害Why

theyarefocused···1.4對(duì)策whatwecando···4

“顆粒物”與“氣溶膠”顆粒物——指固態(tài)物質(zhì)粒子（分散相）氣溶膠——指固、液態(tài)物質(zhì)粒子（分散相）組成的整

個(gè)物質(zhì)體系空氣顆粒物(PM)是分散在空氣中的固態(tài)或液態(tài)顆粒狀物質(zhì)。塵埃、煙粒、微生物、植物的孢子和花粉，以及由水和冰組成的云霧滴、冰晶和雨雪等粒子。粒徑范圍0.001~500m。1.1.1定義Who5粒徑的定義球形顆?！睆椒乔蛐晤w?！队爸睆?、物理當(dāng)量直徑、幾何當(dāng)量直徑空氣動(dòng)力學(xué)直徑：在空氣中顆粒運(yùn)動(dòng)處于層流區(qū)，與顆粒的自由沉降速度相同的單位密度的圓球的直徑粒徑范圍0.001～500m。投影直徑幾何當(dāng)量直徑物理當(dāng)量直徑6Science307:1857-1861,NewsFocus,March20057顆粒物質(zhì)量濃度體系8顆粒物多不規(guī)則，有片狀、柱狀、雪花狀、針狀等等。北京市典型煙塵集合體的掃描電鏡圖像（a.鏈狀;b.簇狀)1.1.2形態(tài)Who9表面光滑的飛灰表面吸附超細(xì)顆粒的飛灰

礦物顆粒石英硫酸鹽10按粒徑大?。孩倏倯腋☆w粒物(TSP)：標(biāo)準(zhǔn)大容量顆粒采樣器在濾膜上所收集到的顆粒物的總質(zhì)量。Dp<100m。②降塵：能用采樣罐采集到的大氣顆粒物。在TSP中Dp

>30m的粒子由于自身的重力作用很快發(fā)生沉降。③可吸入粒子(PM10)：易于通過(guò)呼吸過(guò)程而進(jìn)入呼吸道的粒子。目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)建議將其定為Dp≤10m（飄塵：能在大氣中長(zhǎng)期飄浮的懸浮物質(zhì)，如煤煙、煙氣、霧等。Dp<10m）。④細(xì)粒子(PM2.5)：Dp<2.5m。⑤超細(xì)粒子(PM1)：Dp<1.0m。1.1.3分類Who11按顆粒物的物理(凝聚)狀態(tài)分:固態(tài)：煙、塵液態(tài)：霧固液混合：霾、煙霧12

化學(xué)組分

元素(鎘、鉛等)

離子(SO42-、NO3-等)

碳組分(OC、EC)

有機(jī)物(多環(huán)芳烴等)

1.1.4組分特征WhoAlVNO3-CaPbSO42-Ni多環(huán)芳烴VOCPbSO42-NO3-ECCd13大氣顆粒物來(lái)源天然源海鹽粒子植物花粉二次顆粒物燃煤飛灰生物質(zhì)燃燒——?jiǎng)又参锓贌I(yè)粉塵燃油飛灰人為源鋼鐵冶煉塵

一次和/或二次顆粒物沉降到露天表面，并且可以再次揚(yáng)起，形成混合塵源。包括城市揚(yáng)塵、道路塵等土壤塵風(fēng)沙塵工業(yè)燃油飛灰民用燃油飛灰建筑水泥塵其他工業(yè)塵硫酸鹽硝酸鹽氯化物銨鹽二次有機(jī)碳一次顆粒物1.2來(lái)源Where機(jī)動(dòng)車尾氣塵工業(yè)燃煤飛灰民用燃煤飛灰14開放源固定源移動(dòng)源指露天環(huán)境中具有無(wú)組織排放的源類成為開放源類，開放源類又可以分為：裸土風(fēng)蝕型，包括裸土的荒地、農(nóng)田、山體、道路等；堆場(chǎng)型，包括工業(yè)料堆、煤堆、灰場(chǎng)、建材場(chǎng)、垃圾場(chǎng)等；建筑鋪裝型，包括已經(jīng)鋪裝的道路和建筑物的各種平臺(tái)等；道路施工型，包括正在施工的道、橋以及各種工、民建筑物等。指固定于某一位置而不能夠移動(dòng)的排放源，歸為固定源類。固定源又分為有組織排放源和無(wú)組織排放源兩種。

指沿著一定路線移動(dòng)的排放源，歸為流動(dòng)源類，也被稱為線源類。

地面流動(dòng)源類：機(jī)動(dòng)車排放源類包括大、中、小型客車，大、中、小型貨車、特種車和摩托車。火車排放源類包括蒸汽機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車、電氣火車?？罩辛鲃?dòng)源類：空中流動(dòng)源類包括大、中、小型客機(jī)，貨機(jī)、軍用機(jī)等。15污染源類CoalcombustiondustEmissionfromindustrialandhouseholdcoalcombustion,andfugitiveemission.16CoalcombustiondustSoildustDustfromdistantareas,andtheopenareasaroundand/orinthecitiesSourcetypes（源類）煤煙塵17CoalcombustiondustSoildustConstructiondustSourcetypes（源類）煤煙塵Cementmanufacturesandconstructionfields土壤風(fēng)沙塵18CoalcombustiondustSoildustConstructiondustSmelterdustMetalsmeltingandprocessingSourcetypes（源類）土壤風(fēng)沙塵煤煙塵建筑塵TakenonApril8,2005,inFusun19CoalcombustiondustSoildustConstructiondustSmelterdustVehiclesexhaustsExhaustsfromvariousmotorvehiclesSourcetypes（源類）土壤風(fēng)沙塵煤煙塵建筑塵鋼鐵塵20CoalcombustiondustSoildustConstructiondustSmelterdustVehiclesexhaustsUrbanresuspendeddustMixedprimaryPMaresuspendedagain.Sourcetypes（源類）土壤風(fēng)沙塵煤煙塵建筑塵鋼鐵塵汽車尾氣Fusun,TakeninApril8,200521SourcetypesCoalcombustiondustSoildustConstructiondustSmelterdustVehiclesexhaustsSecondaryparticlesMainlysulfateandnitratewhichweretransformedfromgaseouspollutants(precursors)inatmosphereUrbanresuspendeddustSourcetypes（源類）土壤風(fēng)沙塵煤煙塵建筑塵鋼鐵塵汽車尾氣城市揚(yáng)塵二次顆粒物22231.3.1環(huán)境空氣質(zhì)量的影響1.3.2氣候效應(yīng)1.3.3健康效應(yīng)1.3危害Why24對(duì)大氣能見度的影響1.3.1環(huán)境空氣質(zhì)量的影響2526氣溶膠通過(guò)直接和間接方式影響大氣輻射傳輸和地-氣系統(tǒng)輻射收支平衡，對(duì)氣候變化、云降水等影響巨大。1.懸浮在大氣中的氣溶膠粒子能吸收和反射太陽(yáng)輻射，特別是減少紫外光的透射，結(jié)果使到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射減弱。2.大氣中氣溶膠的增加提供了豐富的水汽凝結(jié)核，使云量、降水量、霧的頻率增多，這些因素對(duì)地表同樣能起冷卻作用。3.粒子的吸收卻又可能具有加熱作用4.氣溶膠粒子可能能引起能量重新分配的作用。1.3.2氣候效應(yīng)27JExpSciEnvironEpidemiol(2010)體外喉部

氣管

支氣管

肺泡

氣管、支氣管肺泡>10mm<2.5mm<10mm>2.5mm

總懸浮顆粒物(粒徑≤100μm)

可吸入顆粒物(PM10,

粒徑≤10m)

細(xì)顆粒物(PM2.5,粒徑≤2.5m)

極細(xì)顆粒物(PM0.1,粒徑≤0.1m)特征：顆粒物粒徑越小，比表面積越大，吸附有害物越多，侵入機(jī)體越深，健康危害越大1.3.3健康效應(yīng)28PM2.5每增加10mg/m3，心血管疾病發(fā)病和死亡分別增加24%和76%（NEJM2007）空氣顆粒物導(dǎo)致嚴(yán)重心肺健康危害新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志(NEJM,影響因子53)等報(bào)道歐美空氣顆粒物危害健康的環(huán)境流行病學(xué)(隊(duì)列)研究成果:PM2.5每增加10mg/m3，肺癌死亡率增加8%（JAMA2002）

PM2.5每增加10mg/m3,美國(guó)人預(yù)期壽命縮短0.6年（NEJM2009）29基于GIS的綜合管理平臺(tái)污染源綜合監(jiān)管空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)空氣質(zhì)量分級(jí)評(píng)價(jià)控制對(duì)象識(shí)別評(píng)估健康風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警灰霾預(yù)測(cè)PM10PM2.5TSP固定源流動(dòng)源開放源污染源監(jiān)控空氣質(zhì)量監(jiān)控環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)控氣象與遙感觀測(cè)區(qū)域基礎(chǔ)信息降塵1.4污染防控對(duì)策what綜合防治措施調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、升級(jí)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化城市功能監(jiān)測(cè)預(yù)警與應(yīng)急預(yù)警平臺(tái)，應(yīng)急預(yù)案，個(gè)人防護(hù)建議工業(yè)污染防治清潔生產(chǎn)，生產(chǎn)管理，無(wú)組織排放移動(dòng)源污染防治油品、老舊車輛、尾氣凈化、新能源揚(yáng)塵污染防治減少裸地，加強(qiáng)施工工地、渣土運(yùn)輸車輛管理生活源污染防治公眾參與、清潔能源農(nóng)業(yè)污染防治保護(hù)性耕作、加強(qiáng)管理303131未來(lái)國(guó)家大氣環(huán)境保護(hù)重大戰(zhàn)略需求與科研建設(shè)一、引子專題08年以前傳統(tǒng)三項(xiàng)08年以后現(xiàn)代五項(xiàng)SO2、Nox、PM10SO2、Nox、PM10、PM2.5、O3AQIAPI重大活動(dòng)后污染反彈，質(zhì)量高低起伏細(xì)粒子和臭氧是當(dāng)前面臨的突出問(wèn)題經(jīng)濟(jì)飛速增長(zhǎng)、原材料的快速消耗公眾健康、生態(tài)安全受到威脅城市化、工業(yè)化、機(jī)動(dòng)化的高速推進(jìn)32二、當(dāng)前大氣污染基本形勢(shì)33全球PM2.5平均值高于撒哈拉沙漠2013年中國(guó)史上最嚴(yán)重空氣污染中國(guó)500個(gè)大型城市中，僅<1%城市達(dá)到世界衛(wèi)生組織推薦的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；2013年世界上污染最嚴(yán)重的10個(gè)城市有7個(gè)在中國(guó)清單不清各城市排放量到底是多少？來(lái)源不明哪些源排放？措施難定措施有沒有效果？效果難料效果有多大？34三、造成前期大氣污染的主要成因35環(huán)保部重大部署與取得成效清單不清來(lái)源不明措施難定效果難料清單編制指南顆粒物來(lái)源解析淘汰落后產(chǎn)能等措施效果評(píng)估未來(lái)空氣質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)2017年：京津冀地區(qū)PM2.5濃度降低25%長(zhǎng)三角PM2.5濃度降低20%珠三角PM2.5濃度降低15%2020年：珠三角達(dá)標(biāo)2025年：長(zhǎng)三角達(dá)標(biāo)2030年：京津冀地區(qū)達(dá)標(biāo)36四、未來(lái)空氣質(zhì)量的變化及環(huán)境管理特征空氣質(zhì)量特征顆粒物污染呈波動(dòng)下降O3污染問(wèn)題日益突出源排放特征高架源與低架源并存固定源與流動(dòng)源并存工業(yè)與交通污染并存粗粒子與細(xì)粒子并存煤煙型與石油型并存37四、未來(lái)空氣質(zhì)量的變化及環(huán)境管理特征未來(lái)環(huán)境管理特征環(huán)境空氣質(zhì)量目標(biāo)導(dǎo)向更加清晰環(huán)境空氣目標(biāo)逐步向保護(hù)人群健康的方向發(fā)展粗放式管理向精細(xì)化管理的轉(zhuǎn)變環(huán)境管理更加倚重科學(xué)研