被污染城市 1×105～4×106 30～150
100～3004
第五章 气溶胶化学
5.1 基本理论 5.
地点
Newark
Elizabeth
夏季IPM(D≤15um)
46.3
34.8
冬季IPM(D≤15um)
47.3
46.2
夏季IPM(D≤2.5um)
冷凝、凝聚，以及由大气化学反应所产生的各种气体分子转 化成的二次气溶胶。
粒径0.05μm～0.2μm。 不易被 干、湿沉降去除，主要是扩散去除。
15
第五章 气溶胶化学
5.2 气溶胶的粒径分布 5.2.2、气溶胶粒子的三模态及其特性
* 粗粒子模(Coarse particle mode) 主要来源于机械过程所造成的扬尘、海盐溅沫、火山
0.5～2.5
0.01～0.5
3.0
0.25～1.5
3.45～11.0二次气溶胶
7.21～15.5
0.5～2.5
0.02～1.0
0.1～0.9
1.75～3.35(二次气溶胶
2.37～7.75
3
第五章 气溶胶化学
5.1 基本理论 5.1.2、气溶胶粒子的来源与汇
气溶胶粒子的环境浓度 表５－３ 气溶胶粒子的数浓度和体积浓度
0
D
2 p
n( D p
)dD p
0 ns (Dp )dDp
V 6
0
D
3 p
n(Dp )dDp
0 nv (Dp )dDp
11
第五章 气溶胶化学
5.2 气溶胶的粒径分布 5.2.1、气溶胶粒径分布函数的表示方法
图5-2
12
第五章 气溶胶化学
5.2 气溶胶的粒径分布 5.2.1、气溶胶粒径分布函数的表示方法
* 湿沉降 雨除和冲刷
6
第五章 气溶胶化学
5.1 基本理论 5.1.2、气溶胶粒子的来源与汇 表5-5
7
第五章 气溶胶化学
5.1 基本理论
5.1.3、气溶胶粒子对人体的危害
8
第五章 气溶胶化学
5.2 气溶胶的粒径分布 5.2.1、气溶胶粒径分布函数的表示方法
* 数密度、表面积密度和体积密度 定义dN=n(Dr)dDr为1cm3空气中，粒径从Dr到Dr+dDr范
粒径
气溶胶的粒径一般用有效直径表示，即空气动力学直径。
Dr De K
p 0
Dg为几何直径
ρp为忽略了浮力效应的粒子密度
ρ0为参考密度=1
K为形状系数
1
第五章 气溶胶化学
5.1 基本理论 5.1.1、概念
气溶胶的分类 * 总悬浮颗粒物(Total Suspended Particulates，TSP) 粒径小于100μm * 飘尘 在大气中长期飘浮的悬浮物，粒径小于10μm * 降尘 依靠自身重力沉降的颗粒物 * 可吸入粒子(Inhalable Particles，IP) 可进入人的呼吸道的颗粒物。
图5-3
13
第五章 气溶胶化学
5.2 气溶胶的粒径分布
5.2.2、气溶胶粒子的三模态及其特性 气溶胶粒子的粒度分布能反应出气溶胶粒子的大小及其
来源或形成过程。 怀特比(Whitby)概括了气溶胶粒子的三模态模型：
* 爱根核模(Aitken nuclei mode)，又称成核模 主要来源于燃烧过程所产生的一次气溶胶粒子和气体
5.2 气溶胶的粒径分布 5.2.1、气溶胶粒径分布函数的表示方法
与数密度相似，定义粒子的表面积分布函数ns(Dp)和体 积分布函数nv(Dp)：
ns (Dp )
dS dD p
D
2 p
n(Dp )
nv (Dp )
dV dD p
6
D
3 p
n(Dp )
1cm3空气中总的粒子表面积和粒子体积为：
S
地区
数浓度（个/cm3） （Dr＜0.05um)
体积浓度(um3/m3) (Dr＜1um)
总体积浓度 （um3/m3)
背景区海洋 100～400
1～4
大陆边远区 50～1000
0.5～2.5
2～10
大陆(平均) 2000～5000
2.5～8
10～40
受影响城市 5000～15000
8～30
20～60
第五章 气溶胶化学
大气污染物分为两种：气态污染物和气溶胶。
5.1、基本理论
5.1.1、概念
气溶胶
气溶胶是指液体或固体微粒均匀地分散在气体中形成相对
稳定的悬浮体系。微粒(particles)的动力学直径约0.002～100μm， 下限为目前可测出的最小尺度，上限相应于在空气不能长时间 悬浮而较快降落的尺度。
25.6
20.1
冬季IPM(D≤2.5um)
36.9
Camden
40.6 41.6 27.7 33.4
Ringwood
19.5 24.5 19.7 23.6
5
第五章 气溶胶化学
5.1 基本理论 5.1.2、气溶胶粒子的来源与汇
气溶胶粒子的汇 * 干沉降 气溶胶粒子在重力或与地面碰撞后，发生沉降而被 去除。
PM10、PM5、PM2.5
2
第五章 气溶胶化学
5.1 基本理论
5.1.2、气溶胶粒子的来源与汇 气溶胶粒子的来源
天然来源 人为来源
来
源
风砂
森林火灾
海盐粒子
火山灰
H2S、NH3、NOx和HC等气体 总量
砂石（农业活动）
露天燃烧（小粒子）
直接排放（工业过程）
SO2、NOx、HC等气体 总量
排放量（×108t/a）
灰和风砂等一次气溶胶粒子。 粒径≥0.2μm。 主要靠干沉降和雨水冲刷去除。 细粒子与粗粒子之间很少相互作用，可以认为是相互独
分子通过化学反应均相成核转换成的二次气溶胶粒子。 粒径≤0.05μm，粒径小，数量多，随时间推移，易由小
粒子碰撞合并成大粒子。
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第五章 气溶胶化学
5.2 气溶胶的粒径分布 5.2.2、气溶胶粒子的三模态及其特性
* 积聚模(Accumulation mode) 主要来源于爱根核模的凝聚，燃烧过程所产生的蒸汽
ns (Dp )
dS dD p
D
2 p
n(Dp )
nv (Dp )
dV dD p
6
D
3 p
n(Dp )
1cm3空气中总的粒子表面积和粒子体积为：
S
0
D
2 p
n( D p
)dD p
0 ns (Dp )dDp
V 6
0
D
3 p
n(Dp )dDp
0 nv (Dp )dDp
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第五章 气溶胶化学
围内的粒子数，式中的n(Dr)为粒子的数密度分布函数：
n(Dr) dN dDr
1cm3空气中所有粒径大小的粒子总数N为：
N 0 n(Dr)dDr
9
第五章 气溶胶化学
5.2 气溶胶的粒径分布 5.2.1、气溶胶粒径分布函数的表示方法
与数密度相似，定义粒子的表面积分布函数ns(Dp)和体 积分布函数nv(Dp)：