1、气溶胶是指由悬浮在气体介质中的固体或液体颗粒组成的气体分散系统。这些固体或液体颗粒的密度可以与气体介质的密度稍有不同,也可以非常不同。气溶胶粒子的大小通常在0.01和10微米之间,
2、但由于来源和形成原因的广泛,例如花粉等植物气溶胶的粒径为5-100 m,木材和烟草燃烧产生的气溶胶粒径为0.01-1000 m,颗粒有多种形状,可以是近球形,如液雾珠,
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3、也可以是片状、针状等不规则形状。从流体力学的角度来看,气溶胶本质上是一种以气体为连续相,以固体和液体为分散相的多相流体。
4、天空中的云、雾和灰尘,工业和运输中使用的锅炉和各种发动机中未燃烧的燃料产生的烟雾,采矿、采石场挖掘和石料加工以及谷物加工中形成的固体灰尘,人工掩蔽烟雾和有毒烟雾都是气溶胶的具体例子。
5、气溶胶是以固体或液体为分散体(也称分散相),以气体为分散介质形成的溶胶。它具有胶体性质,如散射光、电泳、布朗运动等。大气中的固体和液体粒子以布朗运动运动,不会因重力而沉降。
6、可以在大气中悬浮数月甚至数年。
7、气溶胶粒子具有相当大的比表面积和表面能,可以使一些在普通情况下相当缓慢的化学反应进行得非常快,甚至引起爆炸,如磨细的糖、淀粉、煤等。
一、物理性质
8、气溶胶粒子可以散射光,这就是日落时天空变蓝,太阳变红的原因。在动力学性质上,它的布朗运动非常剧烈,在粒子较小时具有扩散性质;当颗粒较大时,由于与介质的密度差异较大,沉降显著。就电特性而言,
9、气溶胶粒子没有扩散双电层,但可以带电,其电荷来源于与大气中气体离子的碰撞或与介质的摩擦,电荷量随时间变化。粒子可以带正电,也可以带负电,说明它们的电性取决于外界条件。就稳定性而言,
10、气溶胶粒子没有溶胶粒子那样的溶剂化层和扩散双电层。当它们碰撞时,它们聚结并产生大的液滴(雾)或聚集体(烟)。这个过程进展极快,所以气溶胶是一种极不稳定的胶体分散体系。然而,由于布朗运动,
11、也具有一定的相对稳定性。
二、化学组成
12、由于颗粒物的来源和成因不同,气溶胶的化学成分差别很大,不同来源的颗粒物成分差别也很大。例如,来自表层或海水飞溅产生的大颗粒往往含有大量元素,如铁、铝、硅、镁、钛和钙。
13、以常见的城市大气气溶胶为例,其粒子主要通过以下方式形成:(1)低蒸汽压的气体粒子成核;低蒸汽压气体在现有颗粒上的浓度;粒子的凝聚和碰撞。总的来说,
14、气溶胶的化学成分包括以下几个主要方面:1)气溶胶中的水溶性粒子,如硫酸盐、硝酸盐、铵盐等,主要来源于气体的转化;2)气溶胶中的有机物种类繁多,一般占气溶胶总质量的10%~50%。
15、对人体健康和大气环境影响较大;3)气溶胶中的元素。气溶胶中也含有丰富的元素,目前大气中已发现70多种元素。此外,气溶胶的化学成分具有明显的季节性和区域性差异。
16、这进一步说明了气溶胶化学成分的复杂性。
17、气溶胶粒子的表面结构非常复杂,有些是光滑的,但大多数是粗糙的。因此,颗粒表面可以作为颗粒与大气发生化学反应或催化氧化反应的场所。举个例子,
18、二氧化硫可在气溶胶颗粒表面(因为表面含有铁或锰等过渡金属)被催化氧化生成硫酸盐,或气相氧化生成硫酸盐气溶胶(颗粒,二次污染物)。后者可以长距离迁移,
19、数百公里以上的沉降(干沉降)或被雨水冲刷(湿沉降)到达地面,从而造成土壤和水的酸化,影响植物和水生生物的生长。美国东北部和五大湖地区酸雨的危害是由硫酸盐气溶胶引起的。中国的燃料结构以煤为主,
20、燃煤产生的二氧化硫和烟尘已经成为一个普遍的空气污染问题。二氧化硫扩散转化为硫酸盐和烟尘颗粒中的有毒有害物质,会造成环境和生态的危害。
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