关于 大气中的颗粒污染物 知识

【专家解说】：大气颗粒物是指那些悬浮在大气中的微粒，在环境科学中，有时把细小颗粒物称为气溶胶。大气气溶胶按其来源及物理形态的不同可分为天然气溶胶和人为气溶胶、烟雾、尘等。若按颗粒物形成机制，又可分为一次颗粒物和二次颗粒物。一次颗粒物是由天然污染源和人为污染源放到大气中直接造成污染的颗粒物，例如土壤粒子、海盐粒子、燃烧烟尘等等。二次颗粒物是由大气中某些污染气体组分（如二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等）之间，或这些组分与大气中的正常组分（如氧气）之间通过光化学氧化反应、催化氧化反应或其他化学反应转化生成的颗粒物，例如二氧化硫转化生成硫酸盐。一次颗粒物和二次颗粒物就总量而言约各占一半。 (1)颗粒物的天然来源 天然源可起因于地面扬尘(风吹灰尘)，火山爆发的迸出物，森林火灾的燃烧物，宇宙来源的陨星尘及生物界产生的颗粒物如花粉、孢子等。二次颗粒物的天然来源主要是森林中排出的碳氢化合物(主要是萜烯类)，进人大气后经光化学反应，产生的微小颗粒，与自然界硫、氮、碳循环有关的转化产物如由硫化氢、二氧化硫经氧化生成的硫酸盐，由氨气、一氧化氮和二氧化氮氧化生成的硝酸等。 (2)颗粒物的人为来源 燃料燃烧过程中产生的固体颗粒物，如煤烟、飞灰、森林火灾和农业用火等，各种工业生产过程中排出的固体微粒，汽车尾气排出的四乙基铅凝聚而成的颗粒物以及如人为排放的二氧化硫在一定条件下转化为硫酸盐粒子等的二次颗粒物。 就城市扬尘污染而言，国内外许多大都市都对日益严重的扬尘污染现象进行了大量的研究和综合整治，其中重要领域之一，就是开展对扬尘污染源的来源进行研究，认为，城市扬尘污染源的主要来源包括以下几方面： ①道路交通机动车行驶造成的二次污染； ②城市在建工地和建设过程中产生的扬尘； ③汽车尾气排放的扬尘； ④工业锅炉及其工业生产过程中排放的烟尘、粉尘； ⑤土地开发导致的绿化带破坏和裸露地表的土尘； ⑥码头、堆场、露天仓库的扬尘； ⑦由于生态环境的变化而导致的污染物长距离输送（如我国内蒙乌兰察布盟）及沙尘暴导致的颗粒物长距离输送和沉降等。 这些污染因子和污染过程由于复杂的城市风场作用及人类活动的热力和动力过程，构成了城市大气扬尘污染的主要来源。 颗粒物是指大气中除气体之外的的物质，包括各种固体、液体和气溶胶。其中有固体的灰尘、烟尘和烟雾，以及液体的云雾和雾滴，粒度范围一般在0.01～100微米之间。按颗粒粒径及形态的不同可分为以下几类。 (1)总悬浮颗粒物（TSP） 指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100微米的颗粒物。 除自然排放的因素以外，在人为排放方面主要来自建筑工地、道路扬尘、燃煤锅炉废气排放、水泥制造业粉尘排放等。其本身的毒性并不很大，但作为空气中有害气体的承载体，它对人体的危害作用不容忽视。如二氧化硫气体与其它粉尘裹携一起进入人体，可加重对呼吸道粘膜的损害。 (2)降尘 指粒径大于10um，在重力作用下可降落的颗粒状物质。一般来源于建筑工地、道路扬尘、燃煤锅炉废气排放、燃烧残余物等，自然界刮风和沙尘暴等也产生降尘。沉降的速率与颗粒物的粒径、密度、空气运动粘滞系数等有关。下表列出密度为1g／cm3不同粒径颗粒物的移动距离和最终沉降速率。 从湿沉降方面来讲，雨除对半径小于1微米的颗粒物效率较高，特别是具有吸湿性和可溶性的颗粒物更为明显。冲刷则是云下降雨时，雨滴对颗粒物的惯性碰撞或扩散、吸附，使其除去的过程。冲刷对半径为4?5微米以上的颗粒物效率较高。 大气中消除颗粒物的量一般湿沉降为80％?90％，干沉降只有10％?20％。但是，不论雨除或冲刷，对半径为2微米左右颗粒都没有明显的去除作用，因而它们可随气流被输送到几百公里甚至几千公里以外的地方去，造成广域污染。 (3)飘尘（SPM） 环境科学上把那些长期飘浮在大气中颗粒，其粒径小于10微米悬浮物称为飘尘。又有学者认为，飘尘粒径应小于30微米，并将其分为细粒(DP<2.5微米)和粗粒(DP>2.5微米)两种。飘尘由于粒径较小，易于直接进入呼吸道和肺中，危害人体健康。又由于它能在大气中长期飘浮，易将污染物带到很远的地方，导致污染范围的扩大，同时在大气中还可为化学反应提供反应床，因此是研究的主要对象。 (4)可吸入颗粒物（PMl0） 指悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤10微米的颗粒物。 越细小的颗粒物对人体危害越大，粒径超过10微米的颗粒物可被鼻毛吸留，也可通过咳嗽排出人体，而粒径小于10微米的可吸入颗粒物可随人的呼吸沉积肺部，甚至可以进入肺泡、血液。在肺部沉积率最高的是粒径为l微米左右的颗粒物。这些颗粒物在肺泡上沉积下来，损伤肺泡和粘膜，引起肺组织的慢性纤维化，导致肺心病，加重哮喘病，引起慢性鼻咽炎、慢性支气管炎等一系列病变，严重的可危及生命。颗粒物对儿童和老年人的危害尤为明显。 可吸入颗料物还具有较强的吸附能力，是多种污染物的“载体”和“催化剂”，有时能成为多种污染物的集合体，是导致各种疫病的罪魁祸首。 其中，粒径小于2.5微米(PM2.5)的可吸入颗粒物粒小体轻，称细颗粒物，能在大气中长期飘浮，飘浮范围从几公里到几十公里，在大气中不断蓄积，使污染程度逐渐加重。看不见蓝天，也和PM2.5细粒子有关。研究已经表明PM2.5跟能见度是密切相关的。当PM2.5低的时候，能见度是好的，当PM2.5浓度高的时候，能见度肯定很差，研究数据证明PM2.5实际上对能见度起了最主要的作用。PM2.5的来源和PMlO有很大的不同，大部分是来源于二氧化碳、氮氧化物、有机物等的二次污染物和道路扬尘等，是人为的。而PMlO的大部分，即PM2.5?10部分，来源于扬尘、海盐、花粉、土壤等，大部分为天然物质。 (5)雾 是液态分散型气溶胶和液态凝集型气溶胶的统称。形成液态分散型气溶胶的物质，在常温下是液体。当它们因飞溅、喷射等原因被雾化后，即可形成微小的液滴分散在大气中。液态凝集型气溶胶则是由于加热使液体变为蒸汽散发在大气中，遇冷后凝集成微小的液滴悬浮在大气中。雾的粒径一般在10微米以下。 (6)烟 是指燃煤时所生成的煤烟和高温熔炼时产生的烟气，是固态凝集型气溶胶。生成这种气溶胶的物质，在通常情况下是固体，但在高温下由于蒸发或升华作用变成气体逸散于大气中，遇冷后又凝集成微小的固体颗粒，悬浮在大气中构成烟。烟的粒径一般在0.01?1微米之间。 (7)烟雾 通常所谓烟雾，是固、液混合的气溶胶，具有烟和雾的二重性，即当烟和雾同时形成时就构成烟雾。烟雾中又有硫酸烟雾和硝酸烟雾。硫酸烟雾主要是由燃煤时所产生的高浓度二氧化硫和煤烟所形成的。在特定的条件下，高浓度的二氧化硫被氧化为三氧化硫，后者与水蒸气结合成硫酸雾并与烟混合在一起构成硫酸烟雾。由于这种烟雾首次出现在伦敦，所以又称伦敦型烟雾。硝酸烟雾主要是汽车排气中的氮氧化物和碳氢化合物所形成的，这些物质在大气中通过光化学反应与水蒸气形成硝酸雾；又与烟混合在一起构成硝酸烟雾。因为这种烟雾首先发生在洛杉矶而称洛杉矶型烟雾。