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颗粒物知多少?

发布时间:2021-08-26      点击次数:406

什么是颗粒物?

颗粒物,又称尘,气溶胶体系中均匀分散的各种固体或液体微粒。颗粒物可分为一次颗粒物和二次颗粒物。一次颗粒物是由直接污染源释放到大气中造成污染的颗粒物,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。

2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,含颗粒物的室外空气污染在一类致癌物清单中。

颗粒物的来源

煤和石油燃烧产生的一次颗粒物及其转化生成的二次颗粒物曾在世界上造成多次污染事件。

一次颗粒物的天然源产生量每天约4.41×10^6 吨,人为源每天约0.3×10^6 吨。二次颗粒物的天然源产生量每天约.6×10^6吨,人为源每天约0.37×10^6吨。就总量来说,一次颗粒物和二次颗粒物约各占一半。颗粒物大部分是天然源产生的,但局部地区,如人口集中的大城市和工矿区,人为源产生的数量可能较多。从18世纪末期开始,煤的用量不断增多。20世纪50年代以后,工业、交通迅猛发展,人口益发集中,城市更加扩大,燃料消耗量急剧增加,人为原因造成的颗粒物污染日趋严重。

颗粒物的浓度测定

在标准状态下(即压力760毫米汞柱,温度为273K)气体每单位体积含尘重量(微克或毫克)数称为含尘浓度。测定方法主要有:
①重量法,又叫重量浓度法,采用过滤器或其他分离器收集粉尘并称重的方法,是测定含尘量的可靠方法。过滤器可用滤纸、聚苯乙烯的微滤膜等。有多种测定仪器,如静电降尘重量分析仪可测出低达每标准立方米含尘10微克的浓度。若将已知有效表面积的集尘装置放在露天的适当位置,收集足够量的尘粒进行称重,可测定降尘量。
②光散射法:激光粉尘仪具有新世纪水平的新型内置滤膜在线采样器,仪器在连续监测粉尘浓度的同时,可收集到颗粒物,以便对其成份进行分析,并求出质量浓度转换系数K值。可直读粉尘质量浓度(mg/m3),具有PM10.0、PM2.5、PM1.0及TSP切割器供选择。仪器采用了强力抽气泵,使其更适合需配备较长采样管的中央空调排气口PM10可吸入颗粒物浓度的检测,和对可吸入尘PM2.5进行监测。
③浓度规格表比较法:应用较广泛的是M.R.林格曼提出的林格曼煤烟浓度表(见表)。
该表是在长14厘米、宽20厘米的各张白纸上描出宽度分别为1.0、2.3、3.7、5.5、10.0毫米的方格黑线图,使矩形白纸板内黑色部分所占的面积大致为 0、20、40、60、80、100%,以此把烟尘浓度区别为6级,分别称为0、1、2、3、4、5度。在标准状态下,1度烟尘浓度相当于0.25克/立方米,2度相当于 0.7克/立方米,3度相当于1.2克/立方米,4度约为2.3克/立方米,5度约为4~5克/立方米。在使用时,将浓度表竖立在与观测者眼睛大致相同的高度上,然后在离开纸板16米、离烟囱40米的地方注视此纸板,与离烟囱口30~45厘米处的烟尘浓度作比较。观测时,观测者应与烟气流向成直角,不可面向太阳光线,烟囱出口的背景上不要有建筑物、山等障碍物。
④光度测定法:用一定强度的光线通过受测气体,或用水洗涤一定量的受测气体,使气体中的尘粒进入水中,然后用一定强度的光线通过含尘水,气体或水中的尘粒就对光线产生反射和散射现象,用光电器件测定透射光或散射光的强度,并与标准的光度比较,即可换算成含尘浓度。

⑤粒子计算法:将已知空气体积中的粉尘沉降在一透明表面上,然后在显微镜下数出尘粒数目,测量结果用每立方厘米内的粒子数表示,必要时可换算成含尘浓度,其换算的近似值为:每立方厘米有500个尘粒,相当于在标准状态下含尘浓度每立方米约2毫克,2000个尘粒约为每立方米10毫克,20000个尘粒约为每立方米100毫克。⑤间接测量法:含尘气流以湍流状态通过测量管,由于粉尘粒子和管内壁之间的摩擦而使尘粒带电,测量电流量,即可根据标准曲线换算出含尘浓度。

颗粒物如何消除

大气中颗粒物的消除与颗粒物的粒度、化学性质密切相关,一般有以下两种消除方法:
1、干沉降:指颗粒物在重力作用下沉降,或与其他物体碰撞后发生的沉降。这种沉降存在着两种机制。一种是通过重力对颗粒物的作用,使其降落在土壤、水体的表面或植物、建筑物等物体上,粒径越大,沉降速率越大。另一种沉降机制是粒径小于0.1μm的颗粒,即Aitken粒子,它们靠Brown运动扩散,相互碰撞而凝聚成较大的颗粒,通过大气湍流扩散到地面或碰撞而去除。
2、湿沉降:指通过降雨、降雪等使颗粒物从大气中去除的过程,它是去除大气颗粒物和痕量气态污染物的有效方法。分为两种机制,包括雨除和冲刷。雨除是指一些颗粒物可作为形成云的凝结核,成为云滴的中心,通过凝结过程和碰撞过程使其增大为雨滴,进一步长大而形成雨降落到地面,颗粒物也随之从大气中被去除。雨除对半径小于1μm的颗粒物的去除效率较高,特别是具有吸湿性和可溶性的颗粒物更明显。冲刷则是降雨时在云下面的颗粒物与降下来的雨滴发生惯性碰撞或扩散、吸附的过程,从而使颗粒物去除。冲刷则主要针对半径为4μm以上的颗粒物。
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