煤和石油燃燒產(chǎn)生的一次顆粒物及其轉(zhuǎn)化生成的二次顆粒物曾在世界上造成多次污染事件。

一次顆粒物的天然源產(chǎn)生量每天約4.41×10^6 噸,人為源每天約0.3×10^6 噸。二次顆粒物的天然源產(chǎn)生量每天約.6×10^6噸,人為源每天約0.37×10^6噸。就總量來說，一次顆粒物和二次顆粒物約各占一半。顆粒物大部分是天然源產(chǎn)生的，但局部地區(qū)，如人口集中的大城市和工礦區(qū)，人為源產(chǎn)生的數(shù)量可能較多。從18世紀(jì)末期開始，煤的用量不斷增多。20世紀(jì)50年代以后，工業(yè)、交通迅猛發(fā)展，人口益發(fā)集中，城市更加擴(kuò)大，燃料消耗量急劇增加，人為原因造成的顆粒物污染日趨嚴(yán)重。

組成物質(zhì)

顆粒物的組成十分復(fù)雜，而且變動(dòng)很大。大致可分為三類：有機(jī)成分、水溶性成分和水不溶性成分，后兩類主要是無機(jī)成分。有機(jī)成分含量可高達(dá)50％（重量），其中大部分是不溶于苯、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)碳化合物。可溶于苯的有機(jī)物通常只占10％以下，其中包括脂肪烴、芳烴、多環(huán)芳烴和醇、酮、酸、脂等。有一些多環(huán)芳烴對(duì)人體有致癌作用,如苯并(a)芘等。可溶于水的成分主要有硫酸鹽、硝酸鹽、氯化物等，其中硫酸鹽含量可高達(dá)10％左右。顆粒物中不溶于水的成分主要來源于地殼,它能反映土壤中成土母質(zhì)的特征,主要由硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鈉、鉀等元素的氧化物組成。其中二氧化硅的含量約占10～40％，此外還有多種微量和痕量的金屬元素，有些對(duì)人體有害，如汞、鉛、鎘等。

分類介紹

對(duì)顆粒物目前尚無統(tǒng)一的分類方法，按塵在重力作用下的沉降特性可分為飄塵和降塵。習(xí)慣上分為 ：

塵粒：較粗的顆粒，粒徑大于75微米。

粉塵：粒徑為1～75微米的顆粒,一般是由工業(yè)生產(chǎn)上的破碎和運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)所產(chǎn)生。

亞微粉塵：粒徑小于1微米的粉塵。

炱：燃燒、升華、冷凝等過程形成的固體顆粒，粒徑一般小于1微米。

霧塵：工業(yè)生產(chǎn)中的過飽和蒸汽凝結(jié)和凝聚、化學(xué)反應(yīng)和液體噴霧所形成的液滴。粒徑一般小于 10微米。由過飽和蒸汽凝結(jié)和凝聚而成的液霧也稱霾。

煙：由固體微粒和液滴所組成的非均勻系，包括霧塵和炱，粒徑為0.01～1微米。

化學(xué)煙霧：分為硫酸煙霧和光化學(xué)煙霧兩種。硫酸煙霧是二氧化硫或其他硫化物、未燃燒的煤塵和高濃度的霧塵混合后起化學(xué)作用所產(chǎn)生，也稱倫敦型煙霧。光化學(xué)煙霧是汽車廢氣中的碳?xì)浠衔锖偷趸锿ㄟ^光化學(xué)反應(yīng)所形成，光化學(xué)煙霧也稱洛杉磯型煙霧。

煤煙：煤不*燃燒產(chǎn)生的炭粒或燃燒過程中產(chǎn)生的飛灰，粒徑為0.01～1微米。

煤塵：煙道氣所帶出的未燃燒煤粒。

濃度測試

在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（即壓力760毫米汞柱，溫度為273K）氣體每單位體積含塵重量（克或毫克）數(shù)稱為含塵濃度。測定方法主要有：

①重量法：又叫重量濃度法，采用過濾器或空氣顆粒物分級(jí)采樣器其他分離器收集粉塵并稱重的方法，是測定含塵量的可靠方法。過濾器可用濾紙、聚苯乙烯的微濾膜等。有多種測定儀器，如靜電降塵重量分析儀可測出低達(dá)每標(biāo)準(zhǔn)立方米含塵10微克的濃度。若將已知有效表面積的集塵裝置放在露天的適當(dāng)位置，收集足夠量的塵粒進(jìn)行稱重，可測定降塵量。

②濃度規(guī)格表比較法：應(yīng)用較廣泛的是M.R.林格曼提出的林格曼煤煙濃度表（見表）。該表是在長14厘米、寬20厘米的各張白紙上描出寬度分別為1.0、2.3、3.7、5.5、10.0毫米的方格黑線圖，使矩形白紙板內(nèi)黑色部分所占的面積大致為 0、20、40、60、80、100％，以此把煙塵濃度區(qū)別為6級(jí)，分別稱為0、1、2、3、4、5度。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,1度煙塵濃度相當(dāng)于0.25克／米，2度相當(dāng)于 0.7克／米,3度相當(dāng)于1.2克／米,4度約為2.3克／米,5度約為4～5克／米。在使用時(shí)，將濃度表豎立在與觀測者眼睛大致相同的高度上，然后在離開紙板16米、離煙囪40米的地方注視此紙板，與離煙囪口30～45厘米處的煙塵濃度作比較。觀測時(shí)，觀測者應(yīng)與煙氣流向成直角,不可面向太陽光線,煙囪出口的背景上不要有建筑物、山等障礙物。除林格曼煤煙濃度表外，還有其他形式的濃度表和進(jìn)行濃度比較的測定儀器，如望遠(yuǎn)鏡式煤煙濃度測定儀和煙塵透視筒等。濃度規(guī)格表比較法的優(yōu)點(diǎn)是簡便易行，缺點(diǎn)是易產(chǎn)生誤差。

③光度測定法：用一定強(qiáng)度的光線通過受測氣體，或用水洗滌一定量的受測氣體，使氣體中的塵粒進(jìn)入水中，然后用一定強(qiáng)度的光線通過含塵水，氣體或水中的塵粒就對(duì)光線產(chǎn)生反射和散射現(xiàn)象，用光電器件測定透射光或散射光的強(qiáng)度，并與標(biāo)準(zhǔn)的光度比較，即可換算成含塵濃度。

④粒子計(jì)算法：將已知空氣體積中的粉塵沉降在一透明表面上，然后在顯微鏡下數(shù)出塵粒數(shù)目，測量結(jié)果用每立方厘米內(nèi)的粒子數(shù)表示，必要時(shí)可換算成含塵濃度,其換算的近似值為：每立方厘米有500個(gè)塵粒,相當(dāng)于在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下含塵濃度每立方米約2毫克，2000個(gè)塵粒約為每立方米10毫克,20000個(gè)塵粒約為每立方米100毫克。

⑤間接測量法：含塵氣流以湍流狀態(tài)通過測量管，由于粉塵粒子和管內(nèi)壁之間的摩擦而使塵粒帶電,測量電流量,即可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線換算出含塵濃度。此外，用熱電偶測定塵粒吸收特定光源的輻射熱，可間接測出含塵濃度。在離子化室內(nèi)，測出空氣中塵粒對(duì)離子流的衰減。此法也可算出含塵濃度。測定下限可到每立方厘米 200個(gè)塵粒。這幾種方法和光度法可以連續(xù)測定。

治理技術(shù)

《大氣污染防治技術(shù)匯編》涵蓋電站鍋爐煙氣排放控制、工業(yè)鍋爐及爐窯煙氣 排放控制、典型有毒有害工業(yè)廢氣凈化、機(jī)動(dòng)車尾氣排放控制、居室 及公共場所典型空氣污染物凈化、柏美迪康環(huán)保科技上海有限公司的無組織排放源控制、大氣復(fù)合污染 監(jiān)測模擬與決策支持、清潔生產(chǎn)等八個(gè)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，入選技術(shù)大 多源于“十一五”以來相關(guān)*科技計(jì)劃項(xiàng)目或自主創(chuàng)新的研究成果。

危害介紹

顆粒物污染

顆粒物中1微米以下的微粒沉降速度慢,在大氣中存留時(shí)間久，在大氣動(dòng)力作用下能夠吹送到很遠(yuǎn)的地方。所以顆粒物的污染往往波及很大區(qū)域，甚至成為性的問題。粒徑在0.1～1微米的顆粒物，與可見光的波長相近，對(duì)可見光有很強(qiáng)的散射作用。這是造成大氣能見度降低的主要原因。由二氧化硫和氮氧化物化學(xué)轉(zhuǎn)化生成的硫酸和硝酸微粒是造成酸雨的主要原因。 的顆粒物落在植物葉子上影響植物生長，落在建筑物和衣服上能起沾污和腐蝕作用。粒徑在 3.5微米以下的顆粒物，能被吸入人的支氣管和肺泡中并沉積下來，引起或加重呼吸系統(tǒng)的疾病。大氣中 的顆粒物，干擾太陽和地面的輻射，從而對(duì)地區(qū)性甚至性的氣候發(fā)生影響。

來自歐洲的一項(xiàng)研究稱，長期接觸空氣中的污染顆粒會(huì)增加患肺癌的風(fēng)險(xiǎn)，即使顆粒濃度低于法律上限也是如此。另一項(xiàng)報(bào)告稱，這些顆粒或其他空氣污染物短期內(nèi)還會(huì)濃度上升，還會(huì)增加患心臟病的風(fēng)險(xiǎn)。歐洲流行病學(xué)家發(fā)現(xiàn)，肺癌與局部地區(qū)的空氣污染顆粒有明顯的關(guān)聯(lián)。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，即使污染水平短暫升高——類似城市發(fā)出霧霾警告的同時(shí)，也會(huì)使心力衰竭住院或死亡的風(fēng)險(xiǎn)上升2%—3%。這項(xiàng)研究將這些數(shù)據(jù)應(yīng)用于美國，發(fā)現(xiàn)如果每立方米空氣中的PM2.5減少3.9微克，每年就可以避免近8000 例心力衰竭導(dǎo)致的住院治療。

污染事件

從1987年到1994年，因?yàn)轭w粒物污染，洛杉磯大約每天死亡148人，紐約每天死亡190.9人，芝加哥每天死亡113.9人。這項(xiàng)研究還證明，10微米顆粒物與心血管病、呼吸道疾病導(dǎo)致的死亡，也有很大的關(guān)系。燃燒礦物燃料也產(chǎn)生其他空氣污染物質(zhì)，如二氧化硫、氮化物和一氧化碳等，但這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，這些污染物質(zhì)的含量和人類日死亡率并沒有緊密的關(guān)系。這進(jìn)一步表明，顆粒物是導(dǎo)致人類死亡率上升的主要原因。

中國污染情況

2004年的環(huán)境狀況報(bào)告顯示，46.8％的城市顆粒物濃度超過二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；顆粒物污染較重的城市主要分布在西北、山西、內(nèi)蒙、遼寧、河南、湖南和四川。在監(jiān)測的城市中，2004年環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)*二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的占38.6％，而1999年這一數(shù)字只有33.1％，但全國總排放近年處于波動(dòng)狀態(tài)，沒有得到明顯的遏制。

治理措施

顆粒物儀器

政府部門需加強(qiáng)大氣顆粒物污染管理力度。政府部門應(yīng)將大氣顆粒物排放制度化。

*先，政府需明確污染排放許可證頒發(fā)的法規(guī)和管理流程，包括許可證申請(qǐng)的嚴(yán)格化、污染指數(shù)檢測報(bào)告的準(zhǔn)確化、許可證管理人員的考核、許可證管理機(jī)關(guān)的執(zhí)法權(quán)明確化、許可證審批程序的合理化以及管理資金的流向明朗化；其次，是在執(zhí)法辦事的過程中需要嚴(yán)格執(zhí)行污染排放許可證頒發(fā)的法規(guī)和管理流程，提高工作人員的素質(zhì)以及辦事效率。

綠化是城市生態(tài)建設(shè)的另一重要組成部分。綠化可以調(diào)節(jié)氣候、減少污染、凈化空氣、防風(fēng)固沙，是非常經(jīng)濟(jì)的生物防治措施，稱之為“城市肺”。中心區(qū)TSP 中揚(yáng)塵比例較高，與城市綠化率不高有著密切關(guān)系。因此，方案對(duì)綠化工程作出重點(diǎn)規(guī)劃。綠化工程的設(shè)計(jì)思想:以林為主，草花為輔，建設(shè)大型防護(hù)林帶和城市森林公園，盡快形成城市森林系統(tǒng)，使綠化工程zui大限度地發(fā)揮環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡作用；規(guī)劃設(shè)計(jì)大、中、小型的以林為主，林、草、花相間的城市立體景觀系統(tǒng)，使中心區(qū)內(nèi)已建成地域的裸地全部綠化,作到黃土不露天;在建地域的裸地應(yīng)隨建設(shè)工程的結(jié)束時(shí)間而完成綠化工程。

自然清除：大氣中的顆粒物可以通過以下三種途徑得到自然清除：

①雨除（作為凝結(jié)核形成雨滴而降落）和降水沖刷。這是zui有效的清除途徑。

②在大氣動(dòng)力作用下由于撞擊而被捕獲在地面、植物或其他物體表面上。

③由于本身重量而自然沉降。

一次顆粒物排放的控制主要是采用除塵器。對(duì)二次顆粒物則只能控制其前身物質(zhì)。

清除方法

大氣中的顆粒物可以通過以下三種途徑得到自然清除：①雨除（作為凝結(jié)核形成雨滴而降落）和降水沖刷。這是zui有效的清除途徑。②在大氣動(dòng)力作用下由于撞擊而被捕獲在地面、植物或其他物體表面上。③由于本身重量而自然沉降。

一次顆粒物排放的控制主要是采用除塵器。對(duì)二次顆粒物則只能控制其前身物質(zhì)。二次顆粒物的形成和變化規(guī)律是環(huán)境科學(xué)的重大研究課題之一。