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几乎所有地区SO42-都在细粒子中占优势。另外,硫酸盐气溶胶和硝酸盐气溶胶的形成对气溶胶的粒子分布有影响。 ●
气溶胶粒子中的有机物
气溶胶粒子中的有机物(particulates organic martter, POM),其粒径一般在0~10μm之间,其中大部分是2 μm以下的细粒子。气溶胶粒子中有机物的种类很多,其中烃类--烷烃、烯烃、芳香烃和多环芳烃等是主要成分,此外还含有亚硝胺、氮杂环化合物、环酮、醌类、酚类和酸类等。其浓度也相差很大,从ng/m3到mg/m3的量级,且因地而异。
有机物的一次颗粒物主要来自煤和石油的燃烧过程。煤和石油在不完全燃烧时,部分碳氢化合物发生高温分解,产物包括C2H2和1,3-C4H6;在400~500℃
时进行高温合成,形成多环芳烃化合物,如芘、蒽、菲、苯并(a)芘、苯并蒽等;同时还排出一些低级烃、醛等有机物。大气中气体有机物通过化学转化形成二次颗粒物的速度较慢
,一般小于2%/h,二次产物都是含氧有机物。
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● 气溶胶粒子中的微量元素
存在于气溶胶粒子中的元素达70余种,其中Cl、Br 和 I 主要以气体形式存在于大气中,它们在气溶胶粒子中分别占总量的2%、3.5%和17.0%。Cl-主要分布在粗模范围,地壳元素如Si、Fe、Al、Sc、Na、Ca、Mg和Ti一般以氧化物的形式存在于粗模中;Zn、Cd、Ni
、Cu、Pb和S等元素则大部分存在于细粒子中。
气溶胶中微量元素虽有天然和人为之别,但主要来自人为活动,它们都属于一次气溶胶粒子。不同类型的污染源所排放的主要元素也不同,如土壤中主要有Si、Al和Fe,汽车排放的尾气中含Pb、Br和Ba等,钢铁工业主要 含Fe、Mn、Cu等,燃烧油料会排放Ni、V、Pb和Na等,垃圾焚烧炉排放Zn、Sb和Cd等。气溶胶粒子中的微量元素随污染源的不同,其种类和浓度也不一样,不同城市和地区以及同一地区的不同时期,各种元素的排放量也不同,且各种微量元素在粗、细粒子中的分布也不一样。 5)
气溶胶的危害
气溶胶的危害主要表现在对人体的影响。当气溶胶粒子通过呼吸道进入人体时,有部分粒子可以附着在呼吸道上,甚至进入肺部沉积下来,直接影响人的呼吸,危害人体健康。降尘在空中停留时间短,不易吸入,故危害不大。可
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被吸入的飘尘因粒径不同而滞留在呼吸道的不同部位。大于5μm的飘尘,多滞留在上呼吸道,小于5μm的多滞留在细支气管和肺泡。进入呼吸道的飘尘往往和二氧化硫、二氧化氮产生联合作用,损伤粘膜、肺泡,
引起支气管和肺部炎症,长期作用导致肺心病,死亡率增高。人体呼吸道吸入颗粒物的粒径及份额见图2-20。 图2-20
人体呼吸道吸入颗粒物的粒径及份额 侵入人体深部组织的粒子化学组成不同对健康产生不同的危害。例如,硫酸雾侵入肺泡引起肺水肿和肺硬化而导致死亡,故硫酸雾的毒性比气体SO2的毒性要高10倍以上。含有重金属的颗粒物会造成人体重金属的累积性慢性中毒。特别是某些气溶胶粒子,如焦油蒸气、煤烟、汽车排气等常含有多环芳烃类化合物,进入人体后可能造成组织的癌变。细粒子的危害较大不仅表现在可吸入性上,还由于有毒污染物在细粒子的含量大大高于粗粒子。例如,北京大气颗粒物的成分测定结果表明,多环芳烃的90%集中在3μm以下的颗粒物中。 此外,气溶胶粒子具有对光的散射和吸收作用,特别是0.1~1μm粒径范围的粒子(燃烧、工业排放和二次气溶胶)与可见光的波长相近,对可见光的散射作用十分强烈,是造成大气能见度降低的重要原因。气溶胶对气候影响已引
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起了人们的注意。
由此可见,气溶胶的危害和影响与其粒子的大小和化学组成密切相关。
根据大气中颗粒物的化学组成进行污染来源的判别及其贡献率的研究,已成为近10年来大气颗粒物表征的重要内容。人们希望能从大量观测到的数据中经过处理和分析得到有关各种有害成分的来源及其贡献的有用信息,以便为制定控制人为污染源的策略提供科学依据。气溶胶粒子污染来源的常用推断方法有相对浓度法、富集因子(EF)法、相关分析法、化学质量平衡法(CMB)和因子分析法(又可分主因子分析PFA和目标转移因子分析法TTFA)。本节简要介绍一下富集因子法。
富集因子法是近年来采用的推断气溶胶污染源的有效方法。该方法的基本原理如下:首先选定一个比较稳定(受人类活动影响小)的元素r(如Si、Al、Fe、Sc等)为参比元素(基准),若颗粒物中待考查元素为i,将i与r在颗粒物中的浓度比值(Xi/Xr)气溶胶和它们在地壳中的浓度(丰度)比值(Xi/Xr)地壳进行比较,求得富集因子(EF)地壳:
(EF)地壳=(Xi/Xr)气溶胶/(Xi/Xr)地壳
若计算出的(EF)地壳=1,说明这个元素来源于地
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