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世紀末期開始，煤的用量不斷增多。20世紀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重。

組成物質(zhì)

顆粒物的組成十分復雜，而且變動很大。大致可分為三類：有機成分、水溶性成分和水不溶性成分，后兩類主要是無機成分。有機成分含量可高達50％（重量），其中大部分是不溶于苯、結(jié)構(gòu)復雜的有機碳化合物。可溶于苯的有機物通常只占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，有些對人體有害，如汞、鉛、鎘等。

分類介紹

對顆粒物目前尚無統(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。

化學煙霧：分為硫酸煙霧和光化學煙霧兩種。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作用所產(chǎn)生，也稱倫敦型煙霧。光化學煙霧是汽車廢氣中的碳氫化合物和氮氧化物通過光化學反應(yīng)所形成，光化學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

在標準狀態(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每標準立方米含塵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位置，收集足夠量的塵粒進行稱重，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，分別稱為0、1、2、3、4、5度。在標準狀態(tài)下,1度煙塵濃度相當于0.25克／米，2度相當于 0.7克／米,3度相當于1.2克／米,4度約為2.3克／米,5度約為4～5克／米。在使用時，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，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行濃度比較的測定儀器，如望遠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)點是簡便易行，缺點是易產(chǎn)生誤差。

③光度測定法：用一定強度的光線通過受測氣體，或用水洗滌一定量的受測氣體，使氣體中的塵粒進入水中，然后用一定強度的光線通過含塵水，氣體或水中的塵粒就對光線產(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度，并與標準的光度比較，即可換算成含塵濃度。

④粒子計算法：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，必要時可換算成含塵濃度,其換算的近似值為：每立方厘米有500個塵粒,相當于在標準狀態(tài)下含塵濃度每立方米約2毫克，2000個塵粒約為每立方米10毫克,20000個塵粒約為每立方米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)標準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、機動車尾氣排放控制、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、大氣復合污染 監(jiān)測模擬與決策支持、清潔生產(chǎn)等八個領(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)*科技計劃項目或自主創(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,在大氣中存留時間久，在大氣動力作用下能夠吹送到很遠的地方。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，對可見光有很強的散射作用。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，從而對地區(qū)性甚至性的氣候發(fā)生影響。

來自歐洲的一項研究稱，長期接觸空氣中的污染顆粒會增加患肺癌的風險，即使顆粒濃度低于法律上限也是如此。另一項報告稱，這些顆粒或其他空氣污染物短期內(nèi)還會濃度上升，還會增加患心臟病的風險。歐洲流行病學家發(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，也會使心力衰竭住院或死亡的風險上升2%—3%。這項研究將這些數(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 例心力衰竭導致的住院治療。

污染事件

從1987年到1994年，因為顆粒物污染，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。這項研究還證明，10微米顆粒物與心血管病、呼吸道疾病導致的死亡，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。這進一步表明，顆粒物是導致人類死亡率上升的主要原因。

中國污染情況

2004年的環(huán)境狀況報告顯示，46.8％的城市顆粒物濃度超過二級標準；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*二級標準的占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，包括許可證申請的嚴格化、污染指數(shù)檢測報告的準確化、許可證管理人員的考核、許可證管理機關(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、防風固沙，是非常經(jīng)濟的生物防治措施，稱之為“城市肺”。中心區(qū)TSP 中揚塵比例較高，與城市綠化率不高有著密切關(guān)系。因此，方案對綠化工程作出重點規(guī)劃。綠化工程的設(shè)計思想:以林為主，草花為輔，建設(shè)大型防護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)境保護和生態(tài)平衡作用；規(guī)劃設(shè)計大、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)境科學的重大研究課題之一。