loading微细气溶胶粒子净化方法概论
摘要:随着大气环境的恶化,大气污染的研究越来越受到人们的关注。大气气溶胶在全球气候的变化中起着重要的作用,且主导了区域大气灰霾污染的形成,已成为目前大气污染研究的一个焦点。大气气溶胶的研究涉及大气科学的各个领域,具有很强的综合性。本文从微细气溶胶的基本概念出发,讨论其来源与基本特性,总结近年来气溶胶的研究发展趋势,列举出常用气溶胶净化设备的原理和特点,着重讨论两种常用净化设备的优劣,并最终得出自己的结论。关键词:气溶胶;雾霾;净化
purification method of aerosol particles
Abstract:The study on air pollution draws more and more attention during recent years as the worsening of atmospheric environment. The research of aerosol became a focus point as aerosol playing an important role in the changing of global climate and formation of atmospheric haze. Aerosol research involves various fields of atmospheric science.In this paper, starting from the basic concept of fine aerosol,discussing its source and basic characteristics,summarizing the research development trend of aerosol in recent years,List of commonly used aerosol
purification principle and characteristics of equipment,Discuss the pros and cons of two kinds of commonly used purification equipment,And finally to draw my own conclusions.
Key words:aerosol; haze; purification
1 前言
微细气溶胶粒子是指悬浮在大气中的直径10-3-101μm的固体或液体粒子。大气中的气溶胶粒子的自然来源主要是海洋、土壤和生物圈以及火山等[1,2]。在城市大气中,由于汽车尾气和燃煤排放出大量污染气体可通过气-粒转化过程形成二
次气溶胶。由于其粒子尺度小、平均寿命长。已对城市大气环境产生显著影响。首先, 微米尺度的气溶胶粒子对人的呼吸系统产生重要影响,气溶胶对人体和其他生物的生理健康也有其特有的影响[3,4,5]。其次高浓度的气溶胶可以通过降低大气的能见度从而影响飞机的正常起落。气溶胶还与其他环境问题如臭氧层的破坏、酸雨的形成、烟雾事件的发生等密切相关[6,7]。
随着经济的高速发展,我国多处城市出现了严重的雾霾现象,持续不断的雾霾已经对人们工作和健康造成了严重的影响,因此微细气溶胶的净化与治理迫在眉睫,本文就此目的,较全面的总结了
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国际上及国内微细气溶胶的最新研究成果和微细气溶胶净化方法的讨论,最终得出自己的观点。
2 气溶胶的基本概念
2.1 气溶胶的组成
气溶胶主要是由含碳化合物(煤飞灰及其有机物),可溶性离子(硫酸盐,硝酸盐以及铵离子)和几乎不溶的无机物(元素氧化物等)等三部分组成。由于来源不同,形成过程也不同,故其成分不一,特别是城市大气受污染源的影响,气溶胶的成分变动较大。但是非城市大气气溶胶的成分比较稳定,大体上与地区的土壤成分有关。
大气中二氧化硫转化形成的硫酸盐,是气溶胶的主要成分之一。其转化过程尚未完全明白,已知二氧化硫可在均相条件下(在气相中),或在水滴、碳颗粒和有机物颗粒表面等多相条件下(在液相或固相表面上)转化成三氧化硫,再与水反应生成硫酸,并和金属氧化物的微尘反应而生成硫酸盐。硫是气溶胶内最重要的元素,其含量能反映污染物的全球性迁移、传输和分布的状况。
2.2 气溶胶的来源和性质
同大多数环境物质来源一样,大气中气溶胶的来源也可以分为两类:自然源和人为源。自然源主要有火山的喷发、海水的溅沫、地面的扬尘、生物体的燃烧等。人为源则主要是指人类生产生活活动所造成的,如燃料的使用、工厂工业排放以及交通运输工具的尾气排放等。对流层中的气溶胶粒子主要是污染源的直接排放及一些气态前提物质如二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等通过气粒转化生成的[8]。平流层气溶胶主要是由火山爆发时大量的火山灰和二氧化硫气体注入平流层形成的。正因如此,对流层气溶胶一般具有浓度大、粒子尺度谱范围宽、空间分布复杂和随时间的变化较快等特点。平流层气溶胶粒子的浓度衰减较为缓慢,一般要经过好几年时间扩散与沉降,其浓度才接近背景值。
大气气溶胶主要有三个方面的性质:物理属性、化学属性及光学属性。物理属性主要有气溶胶的粒径、粒子的形状和颗粒粒子谱分布(包括尺度谱和质量谱)等,目前国内许多大气气溶胶数学模式的分析都是针对其物理属性来进行的;化学性质主要表现为气溶胶粒子中化学元素的丰度(或浓度)以及气溶胶粒子成分在大气中所发生的各种化学变化过程,如一些亚硫酸盐或亚硝酸盐粒子在大气中发生氧化反应转变为硫酸盐或硝酸盐粒子等;光学属性主要是指气溶胶的消光系数、散射系数、吸收系数等[9]。光学厚度是气溶胶光学属性研究中的一个重要参数,可由消光系数求出。该参数除受气溶胶尺度谱的影响外,还与气溶胶的物理特性、化学吸收特性及光谱特性等有关[10]。
3 气溶胶的研究
3.1 气溶胶的研究意义
气溶胶与环境问题,如臭氧层的破坏、雨的形成、烟雾,雾霾事件的发生等密切相关。此外,气溶胶对人体和其他生物的生理健康也有特定的影响。20 世纪世界十大公害事件有八次是由烟尘或气态污染物质引起的。流行病学研究发现,人体肺部功能的下降、呼吸系统疾病的增多和正在逐年增加的死亡率与大气中气溶胶粒子浓度的上升存在着紧密的联系[11]。