大气和废气监测颗粒物大气污染指数

知识点4大气颗粒物大气颗粒物由各种固体或液体微粒均匀地分散在空气中形成的一个庞大的分散体系，称为气溶胶体系。气溶胶体系中分散的各种粒子称为大气颗粒物。一、大气颗粒物的分类（一）按粒径、状态及来源划分（8种）1、粉尘（微尘、Dust）颗粒直径：1~100μm，固体。机械粉碎的固体微粒，风吹扬尘，风沙。•2、烟(烟气，Fume)颗粒直径：0.01~1μm，固体。生成、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。如熔融金属、凝结的金属氧化物、汽车排气、烟草燃烟、硫酸盐等。3、灰（Ash）颗粒直径：1~200μm；物态：固体；生成、现象：燃烧过程中产生的不燃性微粒，如煤、木材燃烧时产生的硅酸盐颗粒，粉煤燃烧时产生的飞灰等。4、雾（Fog）颗粒直径：2~200μm；物态：液体；生成、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[ǎi]（Mist）颗粒直径：大于10μm；物态：液体；生成、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[mái]（Haze）颗粒直径0.1μm左右，固体。生成、现象：干的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。7、烟尘(熏烟，Smoke)包含0.01~5μm的固体或液体。一般为含碳物质，如煤燃烧时产生的固体碳粒、水、焦油状物质及不完全燃烧的灰分所形成的混合物。如果煤烟中失去了液态颗粒，即成为烟炭。8、烟雾（Smog）0.001~2μm的固体。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0.5μm使大气呈淡褐色。（二）按监测和粒径划分1、总悬浮颗粒物(TotalSuspendedParticulate，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，是大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。2、飘尘和降尘长期飘泊在大气中颗粒直径小于l0μm的悬浮物称为飘尘(Airborneparticle)；大于l0μm的微粒，由于自身的重力作用而很快沉降下来的这部分微粒称为降尘（Dustfall）。（二）按监测和粒径划分3、可吸入颗粒物（InhalableParticulate，IP）易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子，小于10微米。PM10：空气动力学当量直径小于或等于10微米的颗粒物；PM10（二）按监测和粒径划分PPM10测定利用二段冲击式小流量采样器，在采样器规定流量下采样，空气中的颗粒物经惯性冲击分离，将空气动力学当量直径小于10um的颗粒收集于已恒重的滤料上。取下，称量，根据采样前后滤料的质量差及采样体积计算空气中可吸入颗粒物的浓度。（二）按监测和粒径划分4、可入肺颗粒物（InhalableParticulate，IP）易于通过呼吸过程而进入肺部的粒子，小于5微米。PM5：空气动力学当量直径小于或等于5微米的颗粒物；PM5（二）按监测和粒径划分5、细颗粒物（InhalableParticulate，IP）PM2.5指悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤2.5um的颗粒物。大多数PM2.5能进入呼吸道，由于表面积大，容易吸附许多空气中的有毒物质。因此，PM2.5对人体健康的危害非常大，越来越受到人们的重视。美国在1996年制定了PM2.5颗粒物的环境空气质量标准。12PM2.5对健康有什么影响？PM2.5的浓度过高，主要会对呼吸系统和心血管系统造成伤害，包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困难、降低肺功能、加重哮喘、导致慢性支气管炎、心律失常、非致命性的心脏病、心肺病患者的过早死。老人、小孩以及心肺疾病患者是PM2.5污染的敏感人群。如果空气中PM2.5的浓度长期高于10微克/立方米，死亡风险就开始上升。浓度每增加10微克/立方米，总的死亡风险就上升4%，得心肺疾病的死亡风险上升6%，得肺癌的死亡风险上升8%。13从全社会的角度出发，降低PM2.5这些看似不大的风险，收益却是很大的。美国环保局在2003年做了一个估算：“如果PM2.5达标，全美国每年可以避免数万人早死、数万人上医院就诊、上百万次的误工、上百万儿童得呼吸系统疾病”。相比当前的中国，美国当时的空气质量已经相当不错，只有很少的地区略微超标。如果中国的PM2.5能够达标，社会收益无疑将会是巨大的。上述关于PM2.5死亡风险的数据源自2002年发表于《美国医学会杂志》的一篇论文。二、大气颗粒物的源和汇（一）大气颗粒物的来源1、天然来源1）一次颗粒物可起因于地面扬尘(风吹灰尘)，与地壳、土壤的成分相似；海浪溅出的浪沫，火山爆发的喷出物，森林火灾的燃烧物，宇宙来源的陨星尘，生物界产生的颗粒物如花粉、孢子等。2）二次颗粒物森林中排出的碳氢化合物(主要是萜烯类)进入大气后经光化学反应，产生的微小颗粒；与自然界硫、氮、碳循环有关的转化产物，如由H2S、SO2氧化生成的硫酸盐，由NH3、NO和NO2氧化生成的硝酸等。2、人为来源燃料燃烧过程中产生的固体颗粒物，如煤烟、飞灰等。各种工业生产过程中排放的固体微粒，汽车尾气排出的卤化铅凝聚而形成的颗粒物。人为排放SO2在一定条件下转化为硫酸盐粒子等的二次颗粒物。(二)大气颗粒物的汇（汇集——干沉降和湿沉降）1、干沉降：干沉降是指颗粒物通过重力作用或与其它物体碰撞后发生沉降。沉降机制1：一种通过重力对颗粒物的作用。沉降的速率与颗粒的粒径、密度、空气运动粘滞系数等有关。粒子的沉降速度可应用斯托克斯定律求出：v=(ρ-ρ0)gd2/1.8η其中，v表示沉降速度；g为重力加速度；d为粒子直径；ρ和ρ0分别为颗粒及空气的密度；η空气的粘度，以泊(Pa·s)表示。结论：粒径和密度愈大，则沉降速率也愈大。沉降机制2：另一种是粒径小于0.lµm的颗粒，靠布朗运动扩散、互相碰撞而凝集成较大的颗粒，通过大气湍流扩散到地面或碰撞而消除。干沉降对粒径小于1m的颗粒物去除效率较高。2、湿沉降：指降雨、下雪使颗粒物消除的过程。存在雨除和冲刷两种机制；对粒径为4m~5m的颗粒物去除效率较高。18（1）气溶胶对全球气候的影响：吸收、散射太阳辐射和地面长波辐射，影响地-气辐射平衡，从而直接影响全球气候；气溶胶还可以作为云凝结核，通过改变云的光学特征和寿命，来间接影响气候；三、颗粒物对环境及人体健康的影响19（2）对人体健康的危害颗粒物通过呼吸道进入人体，较大的粒子可能停留在鼻腔及鼻咽部，很小的颗粒可以进入并停留在肺部。20不同粒径的颗粒物可到达呼吸系统的部位（2）对人体健康的危害：气溶胶对人体健康有很大的危害，其中有机物是危害最大的气溶胶组分，它对生物和人体的危害主要是参与机体的新陈代谢作用，具有“致癌、致畸和致基因突变”作用。5101520100200300400大气中的PM10日浓度变化（ug/m3)哮喘综合症进医院的人数死亡率健康效应指数变化百分率最大空气吸入量的降低可吸入颗粒物对人体的危害据英国环境部(1995)统计结果，随着PM10在空气中的含量上升，哮喘病患病率、住院人数以及死亡人数都会上升。PM10每增加50μg/m3，那么哮喘病患病率会上升20%，住院人数上升10%，死亡率增加5%。（3）对气象和环境的影响：随着气溶胶增加，致使大气能见度降低；使空气质量恶化，造成大气污染，对局部环境的影响很大。产生酸沉降，对生态环境危害很大。24气溶胶对大气能见度、大气光化学烟雾、酸沉降有极大的影响。60150180203050100150200250天数50年代70年代80年代1994年北京市区全年能见度低于4公里的天数知识点5大气污染物监测我国空气中的污染物主要是什么？我国空气中的污染物：二氧化硫、二氧化氮及可吸入颗粒物26环境空气质量标准新增PM2.5和O3指标据新华社北京2012年2月29日电国务院总理温家宝29日主持召开国务院常务会议，同意发布新修订的《环境空气质量标准》，部署加强大气污染综合防治重点工作。为使环境空气质量评价结果更加符合实际状况，更加接近人民群众切身感受，会议同意发布新修订的《环境空气质量标准》。新标准增加了细颗粒物（PM2.5）和臭氧（O3）8小时浓度限值监测指标。会议要求2012年在京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市开展细颗粒物与臭氧等项目监测，2013年在113个环境保护重点城市和国家环境保护模范城市开展监测，2015年覆盖所有地级以上城市。2728分期实施新标准我国不同地区的空气污染特征、经济发展水平和环境管理要求差异较大，新增指标监测需要开展仪器设备安装、数据质量控制、专业人员培训等一系列准备工作。为确保各地有仪器、有人员、有资金，做到测得出、测得准，决定在全国分期实施新标准。2.空气污染指数API（AirPollutionIndex）空气污染指数(API)是一种向社会公众公布的反映和评价空气质量状况的指标。它将常规监测的几种主要空气污染物浓度经过处理简化为单一的数值形式，分级表示空气质量和污染程度，具有简明、直观和使用方便的优点。空气污染指数计算根据我国城市空气污染的特点，开始是以SO2、NO2和PM10作为计算API的暂定项目。我国的大气污染指数是借鉴了美国的污染物标准指数而提出的。根据我国空气污染的特点和污染防治重点，目前计入大气污染指数地污染物有SO2、NO2、PM10、CO和O3，其中SO2、NO2、PM10三项以日均值计，CO和O3两项以1小时均值计。空气污染指数范围及相应的空气质量级别污染指数质量级别质量描述对健康的影响对应空气质量的适用范围0～50Ⅰ优可正常活动自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区51～100Ⅱ良可正常活动为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村101～200Ⅲ轻污染长期接触，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状特定工业区201～300Ⅳ中污染一定时间接触后，心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群普遍出现症状≥300Ⅴ重污染健康人明显强烈症状，降低运动耐受力，提前出现某些疾病32空气污染指数的确定①测定空气中各种污染物②根据污染物的浓度换算成污染指数③选取污染指数最大的为首要污染物④首要污染物的指数为该地区的空气污染指数⑤根据空气污染指数确定空气等级各种污染物的空气污染分指数计算出来后，其中最大者对应的污染物为该区域的首要污染物，其分指数即为该区域的空气污染指数API,,1,1IiijiijijijijijCCIIICC例题：浙江省瑞安市**工业区2008年9月4日空气各种污染物的污染指数分别为：二氧化硫66，二氧化氮185，可吸入颗粒145请你宣读该地区的空气质量报告空气污染指数为185，空气质量等级为轻度污染，首要污染物为二氧化氮。【例题】某城市环境空气质量经监测后综合整理，该城市当日主要污染物数据如下：CS02＝0.210(mg/m3)，CTSP＝0.453(mg/m3),CN02＝0.200(mg/m3)，试确定该城市的环境空气污染指数、首要污染物和环境空气质量级别。解：得知该城市的API＝212。首要污染物是N02，环境空气质量的级别为Ⅳ级，属中度污染。2.空气质量指数AQI（AirQualityIndex）空气质量指数3940第一步：计算各污染物的空气质量分指数IAQIAQI的计算与评价方法42第二步：选出最大的IAQI作为空气质量指数（AQI），并确定首要污染物AQI大于50时，IAQI最大的污染物为首要污染物。若IAQI最大的污染物为两项或两项以上时，并列为首要污染物。IAQI大于100的污染物为超标污染物。第三步：对照AQI分级标准，确定空气质量级别AQI的计算与评价方法43根据全国城市空气质量实时发布平台，查出2013.11.23日0:00的各污染物实时监测数据如下表。以上兰站点为例，计算实时AQI。SO2的IAQI=（相邻高指数-相