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的直径。颗粒物的浓度通常采用单位体积气溶胶内粒子的数目(数浓度N)、粒子的总表面积(表面积浓度S)或粒子的总体积(V)或总质量(M)来表示。
图2-18是某城市大气颗粒物的数浓度、表面积浓度和体积浓度分布曲线。由图可见，在污染的城市大气中多数颗粒的粒径约为0.01μm；表面积主要决定于0.2μm的颗粒；体积或质量浓度分布呈双峰型，其中一个峰在0.3μm左右，另一个峰在10μm附近，也就是说，大气中0.3μm和10μm的颗粒物居多数。显然这三种表示的结果是不同的。图2-18 气溶胶的粒径分布 近来，对气溶胶的粒径分布与其来源和形成过程的关系方面开展了不少研究。Whitby概括提出了气溶胶粒子的三模态模型并解释气溶胶的来源和归宿。按照这个模型，气溶胶粒子可以表示为三种模结构：粒径小于0.05
μm的粒子称为爱根(aitken)核模，0.05μm≤ Dp≤2μm的粒子称为积聚模(accumulation mode)，粒径大于2μm的粒子称为粗粒子模(coarse
particle mode)，见图2-19。图中还表示出三种大气气溶胶的表面积按粒径的分布及各个模态粒子的主要来源和去除机制。 图2-19
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气溶胶的粒径分布及来源和汇
（引自Whitby and Cantrel l，1976） 由图2-19可见，爱根核模范围(0.005～0.0
5μm)的粒子是由高温过程或化学反应产生的蒸汽凝结而成的；积聚模范围(0.05～2μm)的粒子是由蒸汽凝结或核模中的粒子凝聚长大而形成的，两者合称为细粒子(0.005～2μm)。二次颗粒物多在细粒子范围。粗粒子直径大于2
μm，是由液滴蒸发、机械粉碎等过程形成的。低层大气中细粒子随高度变化不大，粗粒子则受地区局部排放源的影响较明显。应当指出，气溶胶粒径分布，除了以上所述的三模态方法外，还有数密度、表面积密度及体积密度分布函数和累积分布表示法。
气溶胶粒子的成核是通过物理和化学过程形成的。气体经过化学反应，向粒子转化的过
程从动力学角度上可以分为以下四个阶段：
(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)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。
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4）气溶胶粒子的化学组成
气溶胶粒子的化学组成十分复杂，已发现含70多种元素或化合物。气溶胶的组成与其来源、粒径大小有关；此外，还和地点和季节等有关。例如，来自地表土及由污染源直接排入大气中的粉尘往往含有大量的Fe、Al、Si、Na、Mg、Cl等元素；来自二次污染物的气溶胶粒子则含有硫酸盐、铵盐和有机物等。又如，硫酸盐气溶胶粒子多居于积聚模，而地壳组成元素
(如 Si、Ca、Al、Fe等)主要存在于粗模中。
气溶胶的化学组成按重要性顺序排列有硫酸盐、苯溶有机物、硝酸盐、铁、锰等少量其他
金属元素等。对大陆性气溶胶，与人类活动密切相关的化学成分可归纳为三类：离子成分(硫酸及硫酸 盐、硝酸及硝酸盐)、痕量元素成分和有机物成分。 ●
气溶胶粒子中的离子成分
(1)硫酸及硫酸盐气溶胶粒子
由于在煤、石油等矿物燃料的燃烧过程中排放大量的SO2，其中一部分可通过多种途径氧化成硫酸或硫酸盐，以致造成气溶胶粒子中也含有硫酸或硫酸盐。陆地气溶胶粒子中SO42-的平均含量为15%～25%，而海洋气溶胶粒子中SO42-量可达30%～60%。大多数陆地性气溶胶粒子具有的共
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同特点是，95%的SO42-和96.5%的NH4+都集中在积聚模中，而且SO42-和NH4+的粒径分布也没有明显的差别。硫酸盐气溶胶粒子大部分集中在积聚模中，它的粒径小，在大气中飘浮，对太阳光能产生散射和吸收作用，使大气能见度降低。研究结果表明，只有粒径在0.1～1.0
μm范围内才能对光线产生最大的散射。当硫酸盐占颗粒物质量的17%时，它引起的光散射占整个气溶胶造成光散射作用的32%。此外硫酸盐也是损害人体健康、造成酸雨的关键成分。
(2)硝酸及硝酸盐气溶胶粒子
大气中的NO和NO2被氧化形成NO2和N2O5等，进而和水蒸气形成HNO2和HNO3，由于它们比硫酸容易挥发，因而很难形成凝聚状的硝酸(迅速挥发成分子态)。因而一般经过下面反应形成低挥发性的硝酸盐：
NH3+HNO3→ NH4NO3
然后再发生成核和凝结生长作用而形成颗粒物。
氮氧化物在空气中也可被水滴吸收，并被水中的O2或O3氧化成NO3-，如果有NH4+存在，则可促进氮氧化物的溶解，增加硝酸盐颗粒物的形成速度。
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