日期（2002年1月 ）
中国PM2.5 / PM10浓度水平
贺克斌, 杨复沫, 段凤魁, 马永亮. 大气颗粒物与区域复合污染 . 科学出版社, 2011
北京空气质量变化
Year 年度 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
300 Concentrations ( µg m -3 ) (µ 250 200 150 100 50 0 PM10 SO2 NO2 1998 2005 1999 2006 2000 2007 2001 2008 2002 2003 2004
1 ~ 10% Al, K, Ca, Fe
> 10% (OC), Si
NO3-,NH4+,P, Zn,Sr,Ba NO3-,NH4+,Cr, Zn,Sr Cr,Mn,Zn,Sr,Ba
OC, Al, K, Ca, Fe OC, Al, K, Ca, Fe OC, Al, K, Ca, Fe OC,Al, Mg, K,Ca, Fe SO42-,Na+,OC, Al,S,Cl,K,Ca, Fe Cl-,NO3-,SO42-, NH4+,S Cl-,K+,Cl,K
年平均 （µg.m-3） 75 50 15 15
NATIONAL Concentration
Local
1971 1987 1997 2006
Regional
为达到PM2.5标准而制订的实施进度表
时间进度 1997 实施行动 USEPA 颁布细粒子的 NAAQS 全国范围内的监测布点 收集分析采样监测结果 USEPA 完成近五年来有关 NAAQS 的科 学评论研究报告 USEPA 确定未达标区域 联邦各州提交达到 NAAQS 的州执行计划 各州达到 NAAQS 的最后期限
污 染 源 排 放
RO2, HO2 VOCs
OH
健康
O3
H2O2
灰霾
SO2 H2SO4
N2O5 HNO3 NO3一次颗粒物 一次颗粒物
…
NH 3
SO4 NH4
+
2
二次有机颗粒物 二次有机颗粒物
酸雨
SOA SOA
气候
） (如 BC ） (如 BC
二次无机颗粒物 二次无机颗粒物
界 面 反 应； 内 混
SNA SNA
大气颗粒物污染：来源、成因与控制
杨复沫 贺克斌 苏州 · 2011.10.17
提 纲
�大气颗粒物及其污染现状 �大气颗粒物的来源 �大气颗粒物污染成因 �大气颗粒物污染控制
大气颗粒物（PM，Particulate matter)
Aerosol: A suspension of solid or liquid particles in a gas (air).
NH4+ 液体或固体微粒均匀分散在气体（空气）中形成的相对稳定的悬浮体系。 EC (BC) TSP
超细颗粒物 细颗粒物 可吸入 颗粒物 总悬浮颗粒物
NO3-
有机物 SO42矿物尘
大气颗粒物质量浓度的模态分布
粒径在0.1µm~1.0µm范围内的颗粒物可输送到高度 20Km、距离8000Km以外
大气颗粒物的主要成分
二次生成 臭氧 硫酸盐，硝酸盐， 二次有机气溶胶等
中国气溶胶光学厚度（AOD）分布
(Source: Li 2009)
1 月份大气输送的环境背景场 (地面) (任阵海等，大气科学1998)
大气环境质量的区域特征除排放因素外,大气输送网络和盆地地形也属重要因素。
外来源与本地源的贡献: 北京案例
PM2.5
Sn Zn,Sr
S,Ca,Fe,Br,La,Pb Ca, Fe
Cr,Mn,Zn,Sr,Ba
Cl,Cr,Mn,Ga, As,Se,Br,Rb,Zr Cr,Mn,Zn,Sr,Ba V,Ni,Se,As,Br, Ba Mn,Sr,Ba V,Mn,Sb,Cr,Ti
SO42-,Na+,K+,
NH4+,P,K,Ti,V, S,Cl,Mn,Ba,Ti Ni,Zn,Sr,Ba,Pb Cl-,Na+,EC,P,S, Al,Si,P,K,Zn Cl, Ti
Cr,Co,Ga,Se Zn,Sr,Ba
+ V,Mn,Cu,Ag, NO 3 ,NH4 ,Cr,
Fe, Si S,Cl,Mn,Ba,Ti
2+ K+,Al,Ti,Zn,Hg SO 4 , K , S, Ti
Ca, Fe
+ NO3-Al, ,NaK, , EC,Si, OC,
SO42-, Si NH4+, OC,Cl Si Si
0.3
API及卫星遥感图像均表明, 大气颗粒物污染已成为我国 城市群大气污染的显著特征; 而霾(Haze)是最直观的反映
0.3
Guangzhou 珠海 广州
深圳
PM 浓度 (mg/m ) 3 10
0.2 0.2 0.1 0.1 0.0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1011 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324 2425 2526 2627 2728 2829 2930 3031
+ - + , NO SO42-,Na ,K 3 , ,P,S,
+ + Cl,Mn,Zn,Ba,Ti NH 4 ,Na , S + + NH442,Zn, SO ,Na+,K ,P,
Cl-,NO3-,SO42-, NH4+ 1,S ~ 10%
+ Cl-,K ,Cl,K Al, K, Ca, Fe
OC,EC
土壤， 森林火灾
化石燃料燃烧
和闪电产生的 和机动车排放 NOX 氧化 的 NOX 氧化
NH4+
－
机动车排放
野兽和未开垦 饲养动物，污 土 地 释 放 的 水和施肥土地 NH3 释放的 NH3
OC
野火
露天燃烧，燃烧 木材，烹调，机 动车排放，轮胎 磨损
植物释放的碳 机动车，露天 氢化合物氧化 燃烧和烧木材 （如萜与腊） ， 野火 － 排放的碳氢化 合物氧化 －
提 纲
�大气颗粒物及其污染现状 �大气颗粒物的来源 �大气颗粒物污染成因 �大气颗粒物污染控制
美国大气颗粒物标准沿革
年代
Pollutant A
Air Quality Standards - Trends
PM种类 TSP PM60 150 65 35
区域贡献
� �
Models-3/CMAQ, ~34% of PM2.5 during July from outside sources
局地贡献
Source:
Qiang Zhang, PhD thesis, 2005, Tsinghua University Streets D.G., et al. Atmos. Environ. 2007, 41: 480-492.
Source: NARSTO PM
PM2.5
成分 SO42-
一次 自然源 海浪沫 人为源 化石燃料燃烧
二次 自然源 人为源
化 学 组 分 的 主 要 来 源
海洋与湿地排 化石燃料燃烧 放的 S 以及火 排放的 SO2 氧 山与森林火灾 化 排放的 SO2 和 H2S 的氧化
NO3-
－
机动车排放与 大型燃烧源
2Cu,Zn,Ba,La SO 4 , NO3 ,
Si
S
Cr,Ni,Y,Sr,Ba
, Ti,V,Ni,Sr,Zr, Pd,Ag,Sn,Sb,Pb Ca,Mn,Fe,Zn,
Cl-,NO3-,SO42-,
+ NO4 SO42-, NH 3 ,,S
OC,EC
Cl-,Na+, Cl,Na OC,EC
OC,EC Cl ,K+,Cl,K
< 0.1%
> 10%
OC,EC (OC),
不 同 源 所 排 放 的 颗 粒 物 组 分 的 相 对 丰 度 （ 续 ）
Ca,Mn,Fe,Zn, Cr, Sr, Pb, Zr Br,Rb,Pb
+ K+,OC,Cl,Ti, NO 3 ,NH4 ,P,
Si
V,OC,EC,Ni OC, Al, K, S, SO42Si
Br,Rb,Pb K+,OC,Cl,Ti,
NH4+,Na+, S NH +,Na+,Zn, V,OC,EC,Ni S, SO
2-
提 纲
�大气颗粒物及其污染现状 �大气颗粒物的来源 �大气颗粒物污染成因 �大气颗粒物污染控制
一次排放、二次生成与传输
云中过程
气相过程
一次排放
,颗粒物和VOCs等 SO2, NOx NOx,
Grade II days 达标天数 177 185 203 224 229 234 241 246 274
Fraction of Grade II days 达标百分比 48.5% 50.7% 55.6% 61.4% 62.7% 64.1% 66.0% 67.4% 75.1%
北京奥运会前
Class II standards
EC
野火
机动车排放，烧 木材和烹调
土壤尘
风蚀， 再扬起
无组织排放，铺 砌与未铺砌道 路，农业与林业
－
－
金属
火山活动
化石燃料燃烧， 冶炼，刹车磨损
－
－