大学精品课件：气溶胶理论基础-气溶胶化学-2.ppt

1、气溶胶理论基础气溶胶理论基础气溶胶化学气溶胶化学大气气溶胶的化学组成、来源与去除大气气溶胶的化学组成、来源与去除大气气溶胶的危害大气气溶胶的危害主要内容主要内容v 相关概念相关概念p一次气溶胶：由排放源直接排放到大气中的一次气溶胶：由排放源直接排放到大气中的颗粒物。颗粒物。p二次气溶胶：通过与气体组分的化学反应生二次气溶胶：通过与气体组分的化学反应生成的颗粒物。成的颗粒物。p均质气溶胶：所有颗粒物的化学组成相同。均质气溶胶：所有颗粒物的化学组成相同。p单谱气溶胶：所有的颗粒物粒径大小相同。单谱气溶胶：所有的颗粒物粒径大小相同。p多谱气溶胶：多种粒径大小的颗粒物。多谱气溶胶：多种粒径大小的颗粒物

2、。气溶胶的来源气溶胶的来源大气气溶胶的来源复杂，按照产生的过程分为大气气溶胶的来源复杂，按照产生的过程分为自然源和人为源。自然源和人为源。自然源主要来自于洋面气泡的破裂、土壤的风自然源主要来自于洋面气泡的破裂、土壤的风蚀、生物的孢子花粉以及火山爆发、森林火灾蚀、生物的孢子花粉以及火山爆发、森林火灾等。等。人为源主要来自化石燃料燃烧、工农业生产活人为源主要来自化石燃料燃烧、工农业生产活动等；人为排放气态污染物在一定条件下的气动等；人为排放气态污染物在一定条件下的气粒转化过程也是大气气溶胶的一个重要来源。粒转化过程也是大气气溶胶的一个重要来源。大气气溶胶主要是通过干、湿沉降的方式去除。大气气溶胶主

3、要是通过干、湿沉降的方式去除。（1）干沉降：）干沉降：重力作用或与地面其他物体碰撞后沉降。（2）湿沉降：）湿沉降：雨除：气溶胶的颗粒物作为凝结核，成为云滴中心，通过凝结和碰并，云滴增长为雨滴（若T PM2.5；沙尘事件期间地壳元素浓度呈现出自西向东减弱的趋势。沙尘事件期间地壳元素浓度呈现出自西向东减弱的趋势。沙尘天气时的地壳元素浓度沙尘天气时的地壳元素浓度要明显高于非沙尘天气要明显高于非沙尘天气。沙沙尘天气时尘天气时Seoul PM10中中Al和和Ca的浓度约为非沙尘的的浓度约为非沙尘的3.4倍；倍；Gwangju 中的浓度为非中的浓度为非沙尘的沙尘的5-6倍。倍。图图5.沙尘与非沙尘期间的元

4、素浓度对比沙尘与非沙尘期间的元素浓度对比大气气溶胶的危害大气气溶胶的危害 1.大气化学反应大气化学反应(干湿沉降干湿沉降,光化学烟雾光化学烟雾,多相反应界面多相反应界面 etc.)2.气候效应气候效应(直接气候效应及间接气候效应直接气候效应及间接气候效应)3.环境质量（能见度）环境质量（能见度）4.健康效应健康效应 5.气溶胶辐射强迫气溶胶辐射强迫矿尘矿尘 黑碳黑碳 海盐海盐 硫酸盐硫酸盐 硝酸盐硝酸盐SO2,COS,DMSNOxVOCsH2OO3,H2O2O H,N O3 radicalsVirusPAH,PCB 气溶胶能吸附气溶胶能吸附 SO2、NOx 及气态有机有毒物质（如及气态有机有毒

5、物质（如PAHs、PCB等），并在气溶胶表面发生多相反应。等），并在气溶胶表面发生多相反应。化学大气化学反应化学大气化学反应 气候效应气候效应 气溶胶通过直接和间接方式影响大气辐气溶胶通过直接和间接方式影响大气辐射传输和地射传输和地-气系统辐射收支平衡，对气候气系统辐射收支平衡，对气候变化、云降水等影响巨大。变化、云降水等影响巨大。气溶胶辐射强迫气溶胶辐射强迫 气候系统总体趋于平衡状态，即地气系统气候系统总体趋于平衡状态，即地气系统所吸收的太阳辐射应等于向外发射的红外长波所吸收的太阳辐射应等于向外发射的红外长波辐射。如果某种扰动打破了这个平衡，气候系辐射。如果某种扰动打破了这个平衡，气候系统会

6、调整地表温度来形成新的平衡。为了评估统会调整地表温度来形成新的平衡。为了评估地球气候系统辐射收支的外加扰动，地球气候系统辐射收支的外加扰动，IPCC引入引入了辐射强迫这个概念。了辐射强迫这个概念。气溶胶辐射强迫气溶胶辐射强迫辐射强迫的定义：单位辐射强迫的定义：单位 W/m2全球气候的变化由地气系统辐射平衡状况决定。全球气候的变化由地气系统辐射平衡状况决定。任何对该系统平衡的扰动并因而使气候发生变化任何对该系统平衡的扰动并因而使气候发生变化的因子成为辐射强迫因子，主要有入射太阳辐射；的因子成为辐射强迫因子，主要有入射太阳辐射；温室气体、云和气溶胶等。温室气体、云和气溶胶等。在描述这些因子对气候的

7、潜在影响时，往往采用在描述这些因子对气候的潜在影响时，往往采用“辐射强迫辐射强迫”（radiation forcing）。）。气溶胶辐射强迫气溶胶辐射强迫人类活动导致大气中气溶胶浓度不断升高，人类活动导致大气中气溶胶浓度不断升高，一方面导致大气对太阳光散射作用增强，一方面导致大气对太阳光散射作用增强，反照率增加，产生负的辐射强迫；另一方反照率增加，产生负的辐射强迫；另一方面吸收太阳辐射，产生正的辐射强迫。面吸收太阳辐射，产生正的辐射强迫。大气中气溶胶通过直接和间接辐射强迫两大气中气溶胶通过直接和间接辐射强迫两种方式影响全球气候，对全球气候变化产种方式影响全球气候，对全球气候变化产生重大影响。生

8、重大影响。u 直接辐射强迫：气溶胶通过散射和直接辐射强迫：气溶胶通过散射和吸收太阳辐射，产生直接辐射强迫；吸收太阳辐射，产生直接辐射强迫；u 间接辐射强迫：可作为云凝结核，间接辐射强迫：可作为云凝结核，影响云的微物理特性和宏观云量，影响影响云的微物理特性和宏观云量，影响地气系统的水循环，产生更加复杂和地气系统的水循环，产生更加复杂和不确定的间接辐射强迫不确定的间接辐射强迫。气溶胶辐射强迫气溶胶辐射强迫气溶胶辐射强迫气溶胶辐射强迫与温室气体的辐射强迫比较：与温室气体的辐射强迫比较：1.对流层大气中气溶胶的生命周期很短，导对流层大气中气溶胶的生命周期很短，导致空间分布高度不均，而且与排放源有关；致

9、空间分布高度不均，而且与排放源有关；2.气溶胶直接辐射强迫是散射太阳短波辐射气溶胶直接辐射强迫是散射太阳短波辐射的过程，主要在白天和夏季起主导作用。即的过程，主要在白天和夏季起主导作用。即具有明显的日变化和季节变化。具有明显的日变化和季节变化。3.气溶胶的直接和间接辐射强迫都与颗粒物气溶胶的直接和间接辐射强迫都与颗粒物粒径和化学组成有关，不能简单以气溶胶质粒径和化学组成有关，不能简单以气溶胶质量源强衡量其辐射强迫的相对大小；量源强衡量其辐射强迫的相对大小；气溶胶辐射强迫气溶胶辐射强迫与温室气体的辐射强迫比较：与温室气体的辐射强迫比较：4.大气气溶胶尤其是人为气溶胶的区域分大气气溶胶尤其是人为气溶胶的区域分布不均匀；布不均匀；5.气溶胶的辐射强迫与其浓度的关系是非气溶胶的辐射强迫与其浓度的关系是非线性的，自然存在的气溶胶的影响复杂；线性的，自然存在的气溶胶的影响复杂；另外，气溶胶作为凝结核影响云滴形成和另外，气溶胶作为凝结核影响云滴形成和降水的过程复杂，间接辐射强迫研究非常降水的过程复杂，间接辐射强迫研究非常困难。困难。