1、大氣顆粒物科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)吳琳2015.09.3012考核方式：出勤(20%) 課堂演講（30%） 期末論文(50%)聯(lián)系郵箱：3Chapter 1 緒論1.1 概述 1.2 來源 1.3 危害 1.4 對策 4 “顆粒物顆粒物”與與“氣溶膠氣溶膠” 顆粒物顆粒物指指固態(tài)固態(tài)物質(zhì)物質(zhì)粒子（分散相）粒子（分散相） 氣溶膠氣溶膠指固、液態(tài)指固、液態(tài)物質(zhì)物質(zhì)粒子（分散相粒子（分散相）組成）組成的的整整 個個物質(zhì)物質(zhì)體系體系 空氣顆粒物空氣顆粒物(PM)是分散在空氣中的固態(tài)或液態(tài)顆粒狀物質(zhì)是分散在空氣中的固態(tài)或液態(tài)顆粒狀物質(zhì)。 塵埃、煙粒、微生物、植物的孢子和花粉，以及由水和冰塵埃、煙粒、微生物、植物的孢

2、子和花粉，以及由水和冰組成的云霧滴、冰晶和雨雪等粒子。組成的云霧滴、冰晶和雨雪等粒子。 粒徑范圍粒徑范圍 0.001500 m。1.1.1 定義5粒徑的定義粒徑的定義 球形顆粒球形顆粒直徑直徑 非球形顆粒非球形顆粒投影直徑、物理當(dāng)量直徑、幾何當(dāng)量直徑投影直徑、物理當(dāng)量直徑、幾何當(dāng)量直徑空氣動力學(xué)直徑：在空氣中顆粒運(yùn)動處于層流區(qū)，與顆空氣動力學(xué)直徑：在空氣中顆粒運(yùn)動處于層流區(qū)，與顆粒的自由沉降速度相同的單位密度的圓球的直徑粒的自由沉降速度相同的單位密度的圓球的直徑粒徑范圍粒徑范圍 0.001500 m。投影直徑投影直徑幾何當(dāng)量直徑幾何當(dāng)量直徑物理當(dāng)量直徑物理當(dāng)量直徑6Science 307:18

3、57-1861, News Focus, March 20057顆粒物質(zhì)量濃度體系8 顆粒物多不規(guī)則，有片狀、柱狀、雪花狀、針狀等等。顆粒物多不規(guī)則，有片狀、柱狀、雪花狀、針狀等等。北京市典型煙塵集合體的掃描電鏡圖像北京市典型煙塵集合體的掃描電鏡圖像 （a.鏈狀鏈狀;b.簇狀簇狀)1.1.2 形態(tài)9表面表面光滑光滑的飛的飛灰灰表面表面吸附吸附超細(xì)超細(xì)顆粒顆粒的飛的飛灰灰 礦物礦物顆粒顆粒石英石英硫硫酸酸鹽鹽10按粒徑大?。喊戳酱笮。?總懸浮顆粒物總懸浮顆粒物(TSP)：標(biāo)準(zhǔn)大容量顆粒采樣器在濾膜上：標(biāo)準(zhǔn)大容量顆粒采樣器在濾膜上所收集到的顆粒物的總質(zhì)量。所收集到的顆粒物的總質(zhì)量。 Dp30 m

4、的粒子由于自身的重力作用很快發(fā)生沉降。的粒子由于自身的重力作用很快發(fā)生沉降。 可吸入粒子可吸入粒子(PM10) ：易于通過呼吸過程而進(jìn)入呼吸道：易于通過呼吸過程而進(jìn)入呼吸道的粒子。目前國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的粒子。目前國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)建議將其定為建議將其定為Dp10 m （飄塵：（飄塵： 能在大氣中長期飄浮的懸浮物質(zhì)，如煤煙、能在大氣中長期飄浮的懸浮物質(zhì)，如煤煙、煙氣、霧等。煙氣、霧等。 Dp10 m）。）。 細(xì)粒子細(xì)粒子(PM2.5) ：Dp2.5 m。 超細(xì)粒子超細(xì)粒子(PM1) ：Dp10m2.5m2.5m 總懸浮顆粒物總懸浮顆粒物(粒徑粒徑100 m) 可吸入顆粒物可吸入顆粒物(PM1

5、0, 粒徑粒徑10 m) 細(xì)顆粒物細(xì)顆粒物(PM2.5,粒徑粒徑2.5 m) 極細(xì)顆粒物極細(xì)顆粒物(PM0.1,粒徑粒徑0.1 m)特征：顆粒物粒徑越小，比表特征：顆粒物粒徑越小，比表面積越大，吸附有害物面積越大，吸附有害物越多，侵入機(jī)體越深，越多，侵入機(jī)體越深，健康危害越大健康危害越大1.3.3 健康效應(yīng)28PMPM2.52.5每增加每增加10 10 g/mg/m3 3，心血心血管疾病管疾病 發(fā)病和死亡發(fā)病和死亡分別增加分別增加 24% 24% 和和 76% 76% （NEJM 2007NEJM 2007）空氣顆粒物導(dǎo)致嚴(yán)重心肺健康危害空氣顆粒物導(dǎo)致嚴(yán)重心肺健康危害新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志新英格蘭醫(yī)

6、學(xué)雜志(NEJM(NEJM, , 影響因子影響因子53)53)等報道等報道歐美歐美空氣顆粒物危害健康的空氣顆粒物危害健康的環(huán)境流行病學(xué)環(huán)境流行病學(xué)( (隊列隊列) )研究成果研究成果: :PMPM2.52.5每增加每增加10 10 g/mg/m3 3，肺癌肺癌死亡率死亡率增加增加 8%8%（JAMA JAMA 20022002） PMPM2.52.5每增加每增加10 10 g/mg/m3 3, ,美國美國人人預(yù)期壽命預(yù)期壽命縮短縮短 0.6年（年（NEJM NEJM 20092009）29基于基于GIS的的綜合管理平臺綜合管理平臺污染源綜污染源綜合監(jiān)管合監(jiān)管空氣質(zhì)量空氣質(zhì)量預(yù)報預(yù)報空氣質(zhì)量空氣

7、質(zhì)量分級評價分級評價控制對象控制對象識別評估識別評估健康風(fēng)健康風(fēng)險預(yù)警險預(yù)警灰霾灰霾預(yù)測預(yù)測PM10PM2.5TSP固定源固定源流動源流動源開放源開放源污染源監(jiān)控污染源監(jiān)控空氣質(zhì)量監(jiān)控空氣質(zhì)量監(jiān)控環(huán)境動態(tài)監(jiān)控環(huán)境動態(tài)監(jiān)控氣象與遙感觀測氣象與遙感觀測區(qū)域基礎(chǔ)信息區(qū)域基礎(chǔ)信息降塵降塵1.4 污染防控對策調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、升級產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化城市功能綜合防治措施預(yù)警平臺，應(yīng)急預(yù)案，個人防護(hù)建議監(jiān)測預(yù)警與應(yīng)急清潔生產(chǎn)，生產(chǎn)管理，無組織排放工業(yè)污染防治油品、老舊車輛、尾氣凈化、新能源移動源污染防治減少裸地，加強(qiáng)施工工地、渣土運(yùn)輸車輛管理揚(yáng)塵污染防治公眾參與、清潔能源生活源污染防治保護(hù)性耕作、加強(qiáng)管理農(nóng)業(yè)污染防

8、治303131未來國家大氣環(huán)境保護(hù)重大戰(zhàn)略需求未來國家大氣環(huán)境保護(hù)重大戰(zhàn)略需求與科研建設(shè)與科研建設(shè)一、引子一、引子傳統(tǒng)三項08年以前現(xiàn)代五項08年以后SO2、Nox、PM10SO2、Nox、PM10、PM2.5 、O3AQIAPI重大活動后污染反彈，質(zhì)量高低起伏重大活動后污染反彈，質(zhì)量高低起伏細(xì)粒子和臭氧是當(dāng)前面臨的突出問題經(jīng)濟(jì)飛速增長、原材料的快速消耗公眾健康、生態(tài)安全受到威脅城市化、工業(yè)化、機(jī)動化的高速推進(jìn)32二、當(dāng)前大氣污染基本形勢二、當(dāng)前大氣污染基本形勢33高于撒哈拉沙漠清單不清各城市排放量到底是多少？來源不明哪些源排放？措施難定措施有沒有效果？效果難料效果有多大？34三、造成前期大氣

9、污染的主要成因三、造成前期大氣污染的主要成因35環(huán)保部重大部署與取得成效環(huán)保部重大部署與取得成效清單不清來源不明措施難定效果難料清單編制指南顆粒物來源解析淘汰落后產(chǎn)能等措施效果評估未來空氣質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)2017年：京津冀地區(qū)PM2.5濃度降低25% 長三角PM2.5濃度降低20% 珠三角PM2.5濃度降低15%2020年：珠三角達(dá)標(biāo)2025年：長三角達(dá)標(biāo)2030年：京津冀地區(qū)達(dá)標(biāo)36四四、未來空氣質(zhì)量的變化及環(huán)境管理特征、未來空氣質(zhì)量的變化及環(huán)境管理特征空氣質(zhì)量特征 顆粒物污染呈波動下降 O3污染問題日益突出源排放特征高架源與低架源并存固定源與流動源并存工業(yè)與交通污染并存粗粒子與細(xì)粒子并存煤煙型與石油型并存37四四、未來空氣質(zhì)量的變化及環(huán)境管理特征、未來空氣質(zhì)量的變化及環(huán)境管理特征未來環(huán)境管理特征 環(huán)境空氣質(zhì)量目標(biāo)導(dǎo)向更加清晰 環(huán)境空氣目標(biāo)逐步向保護(hù)人群健康的方向發(fā)展粗放式管理向精細(xì)化管理的轉(zhuǎn)變環(huán)境管理更加倚重科學(xué)研究38四四、未來大氣環(huán)境科研的主要任務(wù)、未來大氣環(huán)境科研的主要任務(wù)未來環(huán)境科研特征 觀測研究、實驗研究、數(shù)值模擬觀測研究、實驗研究、數(shù)值模擬將成為領(lǐng)跑現(xiàn)代科研的三駕馬車；團(tuán)隊、人才、基地團(tuán)隊、人才、基地將成為現(xiàn)代環(huán)境科學(xué)的最重要的三大要素；標(biāo)準(zhǔn)、指南、規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)、指南、規(guī)劃將是現(xiàn)代科學(xué)研究成果的基本表達(dá)。39四四、未來大氣環(huán)境科研的主要任務(wù)