[科普中国]-颗粒物性质

释义

由于自然过程和人类活动，造成不断有微粒进入空气。空气中的物理、化学过程亦会产生一些微粒。空气颗粒物一般是指空气(连续相)中的物质粒子(分散相)，而气溶胶则是指物质粒子(分散相)和空气(连续相)组成的整个物质体系。因此，空气颗粒物并不等同于气溶胶。3

空气颗粒物化学成分空气颗粒物的主要组成包括硫酸盐、硝酸盐、氨、氢离子、粒子周围的水分、元素碳、多种有机化合物、地壳物质及海盐。在细粒子中容易观测到硫、氨以及氢离子，烹调或燃烧产生的元素碳、二次有机化合物和原生有机物质以及某些过渡金属元素。在粗粒子和细粒子中均容易观测到钾和硝酸盐等成分，但粗粒子中的钾主要来自于土壤，细粒子中的钾主要来自燃烧木材或者烹调肉类的排放。细粒子中的硝酸盐主要来自于气态硝酸和气态氨反应形成的颗粒性硝酸铵，粗粒子中的硝酸盐主要来自于气态硝酸和先前存在的粗颗粒物之间的反应。

颗粒物的分类（1）按照颗粒物的来源进行分类

单一尘源类：由同类源排放或产生的颗粒物，如煤烟尘、土壤尘、风沙尘等。

混合尘源类：混合了多种源类排放或产生的颗粒物，通常指各类扬尘。

（2）按照排放颗粒物的污染源与研究区域的位置关系进行分类

城市外来尘：指从城市以外的区域输送到城区的尘。

城市内产尘：指在城市以内的区域排放源类产生的尘。

（3）按照污染源排放颗粒物是否经过固定的排气筒或者建筑构造进行分类

按照污染源排放颗粒物是否经过固定的排气筒或者建筑构造分为有组织排放源和无组织排放源。

（4）按照排放颗粒物的污染源是否固定进行分类

固定源类 指固定于某一位置而不能够移动的排放源。固定源又分为有组织排放源和无组织排放源两种。有组织排放的固定源还可以根据排气筒的高度分为高架源、中架源（高架源和中架源又称为点源）和低架源。

流动源类 指沿着一定路线移动的排放源，也被称为线源类。又可以分为以下几种。

①地面流动源类 包括机动车排放源和火车排放源。机动车排放源类包括大、中、小型客车，大、中、小型货车，特种车和摩托车。火车排放源类包括蒸汽机车、内燃机车、电气火车。

②空中流动源类 包括大、中、小型民用及军用飞机等。

③水上流动源类 包括大、中、小型民用及军用船只等。

开放源类 指露天环境中具有无组织排放的源，开放源类又可以分为以下几种。

①裸土风蚀型 包括裸露荒地、农田、山体、道路等。

②堆场型 包括工业料堆、煤堆、灰场、建材场、垃圾场等。

③道路铺装型 包括已经铺装的道路和建筑物的各种平台等。

④建筑施工型 包括正在施工的道、桥以及各种工、民建筑物等。

上述是按颗粒物的诸多排放途径而大致分类的方法，分类具有一定的交叉，应根据本地环境管理工作的实际需要灵活掌握。4

颗粒物的粒径及分布颗粒物的粒径及其分布是污染物控制的主要参数，它们对除尘过程的机制、除尘器的设计及其运行效果都有很大的影响，因此研究它们具有很重要的意义。

（1）颗粒物的粒径

粒径是颗粒物的基本参数之一。颗粒物的粒径不同，它们的物理、化学性质就不同，而且影响除尘的机制和性能。

颗粒物的粒径是指表示颗粒物大小的代表性尺寸。对于大小均匀的球形颗粒物来说，其直径可作为颗粒的代表性尺寸，也就是颗粒物的粒径。但是对于实际中的颗粒物来说，不仅其大小不同，而且往往形状各异，这就不能取其直径作为其粒径。需要按一定的方法来确定表示颗粒物大小的代表性尺寸，作为颗粒物的粒径。

粒径通常分为代表单个颗粒太小的单一粒径和代表不同大小的颗粒组成的粒子群的平均粒径。5

① 单一粒径

单一粒径用来表示单个颗粒大小的代表性尺寸。对于球形颗粒可用其直径作为其粒径，对于非球形颗粒一般用三种方法来定义其粒径，即投影径、几何当量径和物理当量径。

② 平均粒径

平均粒径用来表示由大小不同的颗粒组成的粒子群大小的一个代表性尺寸。平均粒径的表示方法有很多，实际工程计算中应根据装置的任务、粉尘的物理化学性质选择最为恰当的粒径计算方法。

（2）颗粒物的分布

粒径分部又称为粒子的分散度，指的是某一粒子群中不同粒径的粒子所占的百分数，可以用质量、个数、表面积来表示。当用质量来表示时称为质量分布，用个数来表示时称为个数分布，用表面积来表示时称为表面积分布。其中除尘过程中常采用质量分布。

可吸入颗粒物的来源及危害可吸入颗粒物来源于人类的直接排放，主要来自燃烧过程，比如化石燃料(煤、汽油)的燃烧、生物质(秸秆、木柴)的燃烧，其次也来源于在空气中转化成可吸入颗粒物的气体污染物，主要有SO2、NO2、NH3、TVOC。其他来源如道路扬尘、厨房烟气、森林火灾、花粉、真菌孢子等也可以导致空气中可吸人颗粒物含量的增高。

吸入可吸入颗粒物后，会累积在呼吸系统中，引发许多疾病。颗粒物的直径越小，进入呼吸道的部位越深。10um直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，粒径10um以上的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面；粒径在2.5～10um之间的颗粒物，能够进人上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，对人体健康危害相对较小。

细颗粒物PM2.5产生的最主要来源则是人为的。日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质，包括散播到空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子。PM2.5可以穿透人体呼吸道进入体内，引发身体疾病；对心血管系统产生毒性作用。PM2.5有强烈的消光能力，使视野大大缩短，日照显著减少。6