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空气中有很多颗粒物 [气体中的颗粒物]
空气体中的颗粒物知识普及
参考GB 3095 – 1996《环境空气质量标准》
1、气溶胶粒子
在气体中以分散相处于悬浮状态的颗粒物称为气溶胶粒子。气溶胶粒子包括固体粒子 和液体粒子。
对于大于100μm 的粒子，其沉降速度太快（大于0.1m/s），不能久存于气溶胶中。 对于小于0.01μm 的粒子，由于布朗运动的凝聚作用会使粒子变大。
所以气溶胶粒子的大小范围在大致在0.001--100μm 之间。
固体气溶胶粒子主要是烟尘，通常把烟和尘统称为粉尘。
尘—很小的固体粒子，由破碎、筛分、运输、加工等机械或动力作用形成。粒子较 粗，形状不规则，大小范围在0.1--100μm 之间。气流温度小于100℃。
烟—悬浮于气体中的固体粒子或固/液粒子的混合物。通常为加热燃烧产物，粒径范围 在0.001—1 μm 之间，沉降作用小，温度较高。
各种不同粒子的直径范围：
粒子直径/μm 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000
电磁波 ← X 射线 → ←紫外 → 可见 近红外 ← 远红外 → 微 波
气溶胶 固体 ← 烟 → ← 尘 →粒子 液体 ← 霾 → ← 雾 →← 松香烟 → ←化肥, 石灰粉→← 烟草烟 → ← 煤 尘 →←面粉→ ← 海岸沙→呼吸性粉尘典型粒子的直径←病毒→ ← 细菌 → 头 发
说明：气体纯度标准中的各种杂质，均表示气态的杂质，不包括固态和液态的颗粒物杂质。
2、空气/气体中颗粒物的清除
清除颗粒物的方法包括：
_ 重力沉降
_ 离心分离
_ 洗涤（带或不带填料）塔
_ 过滤器（普通/精密过滤器）
_ 静电除尘
各种方法的适用范围：
粒子直径/μm 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000
←重力沉降室→离心分离 →„洗涤器→填料床→普通过滤器→高效过滤器→静电除尘器 重力沉降和离心分离一般用于大颗粒的初级清除。洗涤塔也称之为湿式除尘，只能用 于专门场合。我们最常用的是过滤器。
普通过滤器滤网孔径与目数对照表：
微米 10 30 50 100 200 400 800 1500 3000 孔径 毫米 0.01 0.03 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 1.5 3.0目数 1500 550 300 150 80 40 20 10 5目数（mesh number）表示滤网每英寸（25.4mm ）长度上所具有的网孔数。目数近似的计算方法：目数 = 15000/孔径（微米）= 15/孔径（毫米）
精密过滤器应用说明：
过滤器等级 说明 性能数据
分离/过滤器
机械分离和3微米凝聚过滤：大
量液体/大颗粒固体等。
滤除3微米以上固/液颗粒物；残留油份 5ppm w/w
主管路过滤器
1微米凝聚过滤：车间设备工
具、马达、气缸的送风管线等
滤除1微米以上固/液颗粒物；残
留油份 1ppm w/w
高效除油过滤器
精密凝聚过滤：工业生产的无油空气供应，喷涂/吹塑/仪表控制等。
滤除0.01微米以上固/液颗粒物；残留油份 0.01ppm w/w超高效除油过滤器超精密凝聚式过滤：
关键场合的无油空气供应，传送/搅动/电子元件制造/氮更换等。
滤除0.01微米以上固/液颗粒物；残留油份 0.001ppm w/w
除油除臭过滤器活性炭吸附过滤：无气味空气供应，食品和药品制造/呼吸空
气/气体加工。
滤除0.01微米以上固/液颗粒物；残留油份 0.003ppm w/w（油气状）
3、空气中的污染颗粒
空气中固态或液态颗粒的聚集体，称之为气溶胶，通常大小在0.01 μm 至10 μm 之 间，能在大气中驻留至少几个小时。气溶胶有自然的和人为的两种来源。气溶胶可以 通过两种途径对气候产生影响：通过散射和吸收辐射产生直接影响；通过在云形成过 程中扮演凝结核或改变云的光学性质和生存时间而产生间接影响。
主要空气污染物及其污染源
主要污染源
污染物名称 分为 室外 室内
1， VOCs 中苯类物质 机动车尾气 装潢材料、吸烟
2， VOCs 中醛类物质 -- 装潢材料
3，PM10 尾气、工业废气和次生颗粒 吸烟、燃气燃烧和人群活动
4 ，NOx 机动车尾，工业废气 煤气或天然气燃烧
5 ，CO 机动车尾气 煤气或天然气燃烧、吸烟
6， CO2 -- 呼吸、燃烧、生物发酵 可吸入颗粒 粒径小于10μm 的颗粒物（PM10），特别是粒径小于2.5μm 的颗粒物（PM2.5）, 不仅不易捕集，而且在大气中可以长时间漂浮，能被吸入肺内。5--10μm 较粗的粒子大都停留在呼吸道，而粒径小于2.5μm 的粒子不仅可以进入人的支气管和肺部，甚至能通过肺泡进入血液。
PM2.5
主要由有机物、硫酸盐、硝酸盐等元素组成。其中有机物成分相当复杂，有多环
芳烃、联苯类和含氮、硫、氧等原子的化合物，共110多种。细小的颗粒物中还富集有 大量重金属元素、酸性非金属化合物，并且又是细菌和病毒的载体。对人的健康危害 极大。
4、纳米材料简介
纳米（nanometer ）技术的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子和分子水平， 标志科学技术进入一个新时代---纳米科技时代。
纳米效应，纳米固体中的原子排列既不同于长程有序的晶体，也不同于长程无序、短 程有序的“气体状”固体结构，是一种介于固体和分子间的亚稳态物质。有人称之为 晶态、非晶态之外的“第三态晶体材料”。这种排列使纳米材料产生四大效应（纳米 效应）：
_ 小尺寸效应，物质无限可分，但分割到一定程度时，其性质将发生根本性的变化。 _ 表面效应，微粒尺寸小，位于表面的原子或分子所占的比例非常大，导致了性质的 急剧变化。
表面原子数与粒子大小的关系粒径/nm粒子中原子数表面原子比例，粒径/nm粒子中原子数 表面原子比例
20 2.5X105 10% 5 4.0X103 40%
10 3.5X104 20% 2 2.5X102 80%
5 4.0X103 40% 1 3.0X10 90%
_ 量子尺寸效应，根据量子力学和固体能带理论，当粒子小到一定程度，能带变得不 再连续。从而可能发生宏观特性的显著变化。
_ 宏观量子隧道效应，电子既具有粒子性又具有波动性，因此存在穿透势垒的隧道效 应。量子尺寸效应、隧道效应将是未来微电子器件的基础，或者说它确定了现存微 电子器件进一步微型化的极限。
附录：
术语和单位
VOC Volatile Organic Compounds
挥发性有机物
NOx Nitrogen oxide
氮氧化物
TSP Total Suspended Particular _100μm
总悬浮颗粒物（小于100微米）
PM10 Particular Matter less than 10 μm 小于10微米的颗粒物
PM2.5 Particular Matter less than 2.5 μm2.5
微米（μm ） 10-6 m
纳米（nm ） 10-9 m
埃（Angstrom ） 10-10 m =0.1 nm 分子度量单位
皮米（pm ） 10-12 m
氢的原子半径为28 pm = 0.028 nm
氢的范德华半径为120 pm = 0.12 nm （1.2 埃）
SI 倍数单位字头：
词头名称 词头名称
因数
英文 中文
符号
因数
英文 中文
符号
1024 yotta 尧[它] Y 10-1 deci 分 d
1021 zetta 泽[它] Z 10-2 centi 厘 c
1018 exa 艾[可萨] E 10-3 milli 毫 m
1015 peta 拍[它] P 10-6 micro 微 μ
1012 tera 太[拉] T 10-9 nano 纳[诺] n
109 giga 吉[咖] G 10-12 pico 皮[可] p
106 mega 兆 M 10-15 femto 飞[母托] f 103 kilo 千 k 10-18 atto 阿[托] a
102 hecto 百 h 10-21 zepto 仄[普托] z 101 deca 十 da 10-24 yocto 幺[科托] y GB 3095 – 1996《环境空气质量标准》
空气里的小颗粒是什么
1：粉尘（微尘、Dust）
颗粒直径：1 100 m；
物态：固体；
生成机制、现象：机械粉碎的固体微粒，风吹扬尘，风沙。
2：烟（烟气，Fume）
颗粒直径：0.01 ~ 1 m；
物态：固体；
生成机制、现象：由升华、蒸馏、熔融及化学反应等产生的蒸气凝结
而成的固体颗粒。
3：灰（Ash）
颗粒直径：1 ~ 200 m；
物态：固体；
生成机制、现象： 燃烧过程中产生微粒，如煤、木材燃烧时产生
硅酸盐颗粒，粉煤燃烧时产生的飞灰等。
4：雾（Fog）
颗粒直径：2 ~ 200 m；
物态：液体；
生成机制、现象： 水蒸气冷凝生成的颗粒小水滴或冰晶水平视程小
于1km。
5：霭（Mist）
颗粒直径：大于10 m；
物态：液体；
生成机制、现象：与雾相似，气象上规定称轻雾，水平视程在1 ~
2km之内，使大气呈灰色。
6：霾（Haze）
颗粒直径：~ 0.1 m；
物态：固体；
生成机制、现象：尘或盐粒悬浮于大气中形成，使大气混浊呈浅蓝
色或微黄色。水平视程小于2km。
烟尘（熏烟，Smoke）
0.01~ 5 m；固体与液体；含碳物质。
7：烟雾（Smog）
0.001~ 2 m；固体；粒径在2m以下，现泛指各种妨碍视程（能见度低于2km）的大气污染现象。
光化学烟雾产生的颗粒物，粒径常小于0.5m使大气呈淡褐色。
总悬浮颗粒物(Total Suspended Particulate TSP)：
用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集的颗粒物的总质量作为大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。
大气中颗粒直径小于l0m的悬浮物称为飘尘(Airborne particle)，
大于l0m的悬浮物，由于重力作用而沉降的微粒称为降尘（Dustfall）。
空气中的污染源——微粒讲的是什么？
说到空气污染，人们往往自然联想起空气中的氟化氢、氯化氢、二氧化硫、一氧化碳等有害气体。其实，除此之外，空气中飘浮的细小微粒也是严重的污染源。这些直径不到千万分之一米的微粒被定名为“PM10”，人们称其为“空气杀手”。有些专家认为，它是造成伦敦每年死亡许多人的罪魁祸首。美国《纽约时报》载文说：一个环保组织得出的最新计算结果表明，因吸入污染空气中的微粒而死亡的人数在洛杉矶地区每年达5000多人；在纽约每年达4000多人。 英国《新科学家》杂志报道说，美国、波兰和捷克科学家在污染严重的东欧地区进行研究后得出了微粒污染会阻碍胎儿在子宫内生长发育的结论。纽约哥伦比亚大学的弗雷德丽卡?佩雷拉，在布达佩斯的一次医学会议上说，妇女在怀孕期如果生活在微粒污染物含量很高的环境中，生下的婴儿头部和躯干较小，这些儿童患癌症的危险性可能增大，他们以后的学习能力也可能受影响。《新科学家》杂志同时报道说，美国环保局在捷克共和国的北波希米亚所作的一项研究也得出了同样的结果。 美国自然资源保护委员会对239个城市所作的研究表明，如果将每立方米空气中微粒的重量限定不超过20毫克，那么每年可能挽救4700人的生命；如果限定在10毫克，每年就可挽救大约5.6万人。有人测定，当空气中飘浮的微粒达100微克时，儿童气喘显著增多；达200微克时，老人和体弱者死亡率增加。更使人担心的是，每天心脏病的发病率的变化也与空气微粒的增减密切相关。当空气微粒的数量增加时，因心脏病死亡的人数也会急剧增加。哈佛公共卫生学院的道格拉斯?多克里博士，在对美国6个城市进行调查时，发现了死亡与空气微粒联系的证据。 尽管空气微粒引发心脏病的机理尚待研究，但是，考虑到血液必须经过肺部，美多克里博士认为，可能存在如下两个方面的原因：①物理方面的原因。近年来科学家已发现，人们每次呼吸都往肺部深处吸入大量微粒，在正常情况下，大约一次吸气要吸入50万个微粒。这些微粒进入肺部深处，就会作为经常性刺激物留在肺里。这种刺激物会导致炎症并产生黏液，使呼吸困难，甚至导致死亡。②化学方面的原因。微粒可以充当把化学污染物(如酸类物质、铅、汞等金属)带入肺部深处的媒介，这些物质会加速游离基之类有害物质的产生。 空气中微粒的来源十分广泛，以煤为燃料的火力发电站产生的微粒最多，烧1吨煤排放的这种微粒就达10千克；以汽油和柴油为能源的各类机动车，以及工业锅炉产生的微粒量也很大。此外，还有狂风刮起裸露地上的尘土，工业区中冶金业、石灰厂、水泥厂等排放的微粒，车辆排放的氧化氮变成的硝酸盐微粒，电厂排放的氧化硫产生的硫酸盐微粒等。 为了对付微粒这个“空气杀手”，人们想到了森林。 研究表明，森林具有清除空气微粒的“过滤器”的作用。由于树木枝繁叶茂，滞尘面积大，同时，枝叶具有与烟尘相反的电荷，能吸附飘尘。此外，林内湿度大，增加了对微粒的附着力；枝干和茂密的枝叶能阻止狂风减低风速，也使微粒不易被刮起，加之微粒又是雨滴的凝聚核，随雨降落地面，雨后大气中微粒大大减少，染尘树木经雨水冲刷后又可恢复其滞尘能力。据测定，1公顷松林每年能清除微粒36吨，1英亩林带1年可吸收并同化污染物100吨；榆树的吸尘能力高达3.39克／米2。此外，如毛白杨、大叶杨、泡桐、紫穗槐、女贞、夹竹桃、侧柏等都是滞尘的好树种；青杨、桑树有吸铅尘的本领；桂花、棕榈、腊梅都有吸汞的能力。难怪人们将森林称为降服空气尘埃的“克星”。所以，我们要加强绿化工作，使空气更加清新，环境更加美丽。
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