大氣氣溶膠是指“沉降速度可以忽略的固體粒子、液體粒子或固體和液體粒子在氣體介質(zhì)中的懸浮體”。當(dāng)大氣氣溶膠形成的一種大氣物質(zhì)后，就對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生了影響。隨著大氣污染事件的頻發(fā)，人們對(duì)大氣氣溶膠的關(guān)注也越來(lái)越多。

大氣氣溶膠的微粒范圍從10-7cm到10-1cm不等，在如此寬的范圍內(nèi)，隨其大小的變化，微粒的物理性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律都將發(fā)生變化。

大氣氣溶膠微粒越小，其在空氣中沉降速度就越慢，對(duì)大氣環(huán)境、人體健康、交通安全以及一些潔凈度要求較高的工業(yè)產(chǎn)品有一定的影響，特別當(dāng)顆粒直徑小于10μm以下，其影響更大。

大氣氣溶膠科學(xué)是一門新興的學(xué)科，其研究范圍很廣。雖然大氣氣溶膠在地球大氣成分中所占的比例很小，但因?yàn)槠湓诖髿鈱又蟹植紡V泛、對(duì)大氣過(guò)程有重要作用、對(duì)大氣質(zhì)量和氣候的影響等諸多因素而使得人們不能忽視大氣氣溶膠對(duì)環(huán)境的影響。

對(duì)大氣氣溶膠的研究主要有以下一些特點(diǎn)：

1、需要國(guó)際間的合作

因?yàn)榇髿鈿馊苣z是大氣中普遍存在的異質(zhì)混合物，不受國(guó)際邊界的限制。

2、需要多學(xué)科綜合

因?yàn)榇髿鈿馊苣z對(duì)大氣質(zhì)量、大氣能見(jiàn)度、酸沉降、降水、大氣的輻射平衡和平流層以及對(duì)流層中的化學(xué)反應(yīng)等有重要影響。

3、大氣氣溶膠對(duì)城市交通和人體健康也有很大的影響

在城市大氣中，由汽車尾氣和燃燒排放的尾氣造成的高濃度的大氣氣溶膠可以降低大氣的能見(jiàn)度，從而影響城市的交通和人類的正常生活;而微米級(jí)的大氣氣溶膠粒子還會(huì)對(duì)人的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響，尤其危害人類健康含有各種微生物和生物性物質(zhì)的大氣氣溶膠對(duì)人體健康影響更大。著重討論大氣氣溶膠在大氣環(huán)境、人體健康和工業(yè)生產(chǎn)中造成的危害以及現(xiàn)有的一部分治理方法。

大氣氣溶膠和氣態(tài)大氣污染物是大氣污染物的兩大基本要素。研究表明，大氣氣溶膠的污染特征和對(duì)環(huán)境的影響程度主要決定于大氣氣溶膠粒子的大小、狀態(tài)和組成。

大氣氣溶膠粒子的直徑多在0.001~10μm之間。很多過(guò)程可以產(chǎn)生大氣氣溶膠。其發(fā)生源可分為自然發(fā)生源和人為發(fā)生源兩類。

在自然發(fā)生源中，有火山噴發(fā)產(chǎn)生的微粒;有風(fēng)吹起的土壤微粒;有森林火災(zāi)放出的微粒;有海水噴沫作用帶入空氣中的海鹽微粒;有來(lái)自宇宙空間的流星塵等。

在人為發(fā)生源中，以工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的微粒為主;隨著現(xiàn)代化交通工具使用的普及，有汽車、飛機(jī)等交通工具尾氣中產(chǎn)生的微粒總量也越來(lái)越多;火災(zāi)也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的煙霧;以及人們?cè)谌粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的微粒(如廚房的油煙煙霧、室內(nèi)的香煙煙霧等)。

大氣氣溶膠是大氣與懸浮在其中的固體和液體微粒共同組成的多相體系。在不同的地區(qū)和季節(jié)普遍存在，但由于來(lái)源以及形成條件的不同，其化學(xué)組成和物理化學(xué)性質(zhì)差異很大，不同的污染可以顯示出明顯的污染源特征。

大氣氣溶膠的危害可分為：對(duì)大氣環(huán)境的影響;對(duì)人體的危害以及對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的危害。下面對(duì)這三類危害進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹：

1、對(duì)大氣的影響

大氣氣溶膠粒子對(duì)氣候的輻射平衡有重要的影響。大氣氣溶膠對(duì)氣候的影響可分為直接影響和間接影響。直接影響指大氣中的大氣氣溶膠微粒吸收和散射太陽(yáng)輻射和地面輻射出的長(zhǎng)波輻射，進(jìn)而影響地-氣輻射收支品平衡。大氣氣溶膠對(duì)氣候的間接影響是指大氣氣溶膠濃度變化會(huì)影響云的光學(xué)特性、壽命，而云的變化則會(huì)影響氣候。

2、對(duì)人體的危害

大氣氣溶膠對(duì)人體的危害強(qiáng)度主要依賴于其成分、濃度以及粒徑。粒子的成分決定是否有害和引起何種疾病。大氣氣溶膠濃度和暴露時(shí)間則決定了吸入劑量，濃度越高、時(shí)間越長(zhǎng)危害就越大。大氣氣溶膠的粒徑也是一重要組成，這是因?yàn)椋阂话愣?，大?0μm的粒子不會(huì)進(jìn)入呼吸道，10~15μm的粒子絕大部分沉在鼻腔里，當(dāng)微粒直徑大小在5~10μm則會(huì)進(jìn)入氣管或支氣管，只有小于5μm的粒子才能進(jìn)入到深部呼吸道乃至肺泡。此外，環(huán)境因素如溫度和相對(duì)濕度對(duì)大氣氣溶膠造成的吸入危害也有一定的影響。

3、對(duì)工業(yè)生成的危害

大氣氣溶膠中的金屬微粒對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的危害很大。例如Na，對(duì)半導(dǎo)體器材十分有害。在做半導(dǎo)體器件的硅片表面如果沾污上的Na量達(dá)到3.6×1011鈉原子/cm2以上，就會(huì)對(duì)器件電性能有影響。大氣氣溶膠中的重金屬影響更廣泛。以硅片為例，當(dāng)其表面上的鐵、銅、銀的濃度從1011變化為1013原子/cm2時(shí)，有效電荷值要變化2~2.5倍。

因?yàn)榇髿鈿馊苣z在大氣中停留的時(shí)間較長(zhǎng)，所以當(dāng)大氣中的大氣氣溶膠濃度達(dá)到一定程度時(shí)，除了會(huì)造成以上所述的傷害外，還會(huì)降低路面以及空中的能見(jiàn)度，對(duì)交通造成印象。

1、大氣氣溶膠污染程度的測(cè)量及評(píng)價(jià)方法

為保證大氣氣溶膠污染程度測(cè)量的可靠性，除了檢測(cè)方法合理、檢測(cè)儀器精良外，還要遵循正確的采樣原理來(lái)最大限度地減小誤差。在采樣理論的指導(dǎo)下，對(duì)微粒進(jìn)行正確采樣后，可以通過(guò)多種方法對(duì)微粒的大小、數(shù)量和分布進(jìn)行測(cè)定，對(duì)測(cè)量結(jié)果還要作出科學(xué)的評(píng)價(jià)。對(duì)微粒濃度的測(cè)定，常常采用的方法有：計(jì)重濃度法、計(jì)數(shù)濃度法(濾膜顯微鏡計(jì)數(shù)法)、計(jì)數(shù)濃度法(光散射式粒子計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)法)、其他計(jì)數(shù)濃度法(電子顯微鏡法、凝結(jié)核計(jì)數(shù)法)、相對(duì)濃度法、生物微粒測(cè)定法等。

目前市場(chǎng)上已有了商品化的大氣氣溶膠采樣裝置。如美國(guó)希勒公司的A-245型大氣氣溶膠分級(jí)采樣裝置，它的采集濾膜一般采用過(guò)氯乙烯濾膜或石英濾膜。其樣品分析方法如下：

樣品采集前后，將濾膜放置在恒溫恒濕室內(nèi)一定時(shí)間，然后用精密天平稱重，由樣品采集前后濾膜質(zhì)量差和大氣的采集體積可得出大氣氣溶膠的質(zhì)量濃度。分取一定面積的樣品濾膜，用去離子水超聲波提取，溶液用微孔濾膜過(guò)濾，綠葉定容后用離子色譜儀可測(cè)定其中的陰陽(yáng)離子的種類和量。由于大氣氣溶膠存在狀態(tài)比較特殊，無(wú)法直接測(cè)定其酸度，所以采取與測(cè)定土壤酸度相似的方法，首先將大氣氣溶膠濾膜樣品溶于去離子水，然后測(cè)定水溶液的酸度，測(cè)定結(jié)果去除本底后可以求出大氣氣溶膠溶解在水中的氫離子量，根據(jù)氫離子量可以得出大氣氣溶膠的氫離子濃度。日益增多的資料表明，TSP污染濃度與暴露人群的死亡率和發(fā)病率之間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)聯(lián)系。

2、我國(guó)大氣氣溶膠污染現(xiàn)狀

顆粒物是影響中國(guó)城市空氣質(zhì)量的主要污染物?？倯腋☆w粒物(TSP)是空氣污染的重要指標(biāo)。有關(guān)研究表明TSP每增加100μg·m-3時(shí)，慢性呼吸道疾病，如咳嗽、咳痰、呼吸困難、慢性支氣管炎和肺氣腫的相對(duì)比分別是1.20、1.23、1.19和1.59。

我國(guó)目前大氣氣溶膠污染中的大氣氣溶膠主要有以下幾種：硫酸鹽顆粒物、氮氧化物顆粒、硅酸鹽、鉛、多環(huán)芳烴等。2004年342個(gè)城市中，46.8%的城市顆粒物濃度超過(guò)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。2005年，113個(gè)大氣污染防治重點(diǎn)城市中，空氣質(zhì)量劣于二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的是57.5%。

全國(guó)城市空氣質(zhì)量狀況有以下特點(diǎn)：

①城市及其周邊地區(qū)的污染強(qiáng)度高于農(nóng)村。

②同等規(guī)模的城市，空氣質(zhì)量因工業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城市基礎(chǔ)設(shè)施完善程度及所在區(qū)域氣候特征不同而存在較大差異。

③北方城市污染重于南方城市。

④大城市污染重于中小城市。

⑤部分沿海城市的空氣質(zhì)量相對(duì)較好。

⑥冬季污染比夏季污染嚴(yán)重。

3、目前主要的大氣氣溶膠污染治理方法

由于大氣氣溶膠在整個(gè)大氣范圍內(nèi)都存在，對(duì)大氣范圍內(nèi)的大氣氣溶膠治理目前是大氣科學(xué)的主要研究方向之一。但具體的治理方法還不是很多。大氣氣溶膠的治理較為實(shí)用的目前是在室內(nèi)(如廠房、醫(yī)院等)。治理方式有從污染源著手的，也有直接針對(duì)大氣氣溶膠微粒進(jìn)行吸收、吸附的。根據(jù)除塵機(jī)理的不同，除塵裝置一般可分為以下幾種類型：

①沉降式除塵器

又稱機(jī)械式除塵器，常見(jiàn)的有重力沉降室、旋風(fēng)除塵器、慣性除塵器等;

②洗滌式除塵器

如噴淋洗滌器、文丘里洗滌器、自激式洗滌器、水膜除塵器等;

③過(guò)濾式除塵器

如袋式除塵器和顆粒層除塵器;

④吸附式除塵器

如電除塵器等;

⑤綜合式除塵器

即綜合了幾種除塵機(jī)理的新型除塵器，如通量力/冷凝(FF/C)洗滌器、高梯度磁分離器、荷電袋式過(guò)濾器、荷電液滴洗滌器等。常常采用的還有潔凈室技術(shù)。

室外大氣氣溶膠的治理主要以人工消霧技術(shù)為代表。人工消霧分為人工消暖霧(霧區(qū)的溫度高于0℃)和人工消過(guò)冷霧(霧區(qū)氣溫低于0℃，霧滴為過(guò)冷卻水滴等)。

目前有三種人工消暖霧的方法：

①加熱法

對(duì)小范圍區(qū)域的霧區(qū)如機(jī)場(chǎng)、跑道等，通過(guò)大量燃燒汽油等燃料來(lái)加熱空氣使霧滴蒸發(fā)而消失;

②吸濕法

播撒鹽、尿素等吸濕質(zhì)粒做催化劑，在空氣中產(chǎn)生大量凝結(jié)核，使水汽在凝結(jié)核上凝結(jié)成水滴，讓霧消失;

③人工擾動(dòng)混合法

用直升機(jī)在霧區(qū)頂部擾動(dòng)空氣，把霧頂以上干燥空氣驅(qū)下來(lái)與霧中空氣混合，霧便消失。

人工消過(guò)冷霧的方法是用飛機(jī)或地面設(shè)備，將干冰、液化丙烷等催化劑播撒到霧中，產(chǎn)生大量冰晶，它們通過(guò)貝吉龍冰水轉(zhuǎn)化過(guò)程，奪取原霧滴的水分，霧滴便蒸發(fā)而冰晶不斷長(zhǎng)大降落地面，霧便消失。這種方法效果顯著，已能實(shí)際應(yīng)用。

大氣氣溶膠污染涉及眾多方面，隨著當(dāng)今環(huán)境污染問(wèn)題的發(fā)展，大氣氣溶膠污染成為目前大氣氣溶膠科學(xué)研究的重點(diǎn)。但過(guò)去著重于直接排放的一次顆粒物，50年代后，逐漸從總懸浮顆粒物(TSP)轉(zhuǎn)向可吸入顆粒物PM10。90年代后期，更重視二次顆粒物的問(wèn)題?，F(xiàn)今側(cè)重于PM2.5、亞微米、甚至超細(xì)的顆粒。從總體顆粒到單個(gè)顆粒的研究。

在一項(xiàng)研究中，觀測(cè)到由于煙塵排放引起了云凝結(jié)核濃度的增加，其效果本該使云的反照率增加，但衛(wèi)星對(duì)該地云層的分析表明，云的反射率實(shí)際上在下降。由于缺乏清楚機(jī)制，平流層的大氣氣溶膠具有比對(duì)流層大氣氣溶膠更長(zhǎng)的壽命，可以達(dá)到幾個(gè)月甚至幾年，大氣氣溶膠的長(zhǎng)距離輸送通常發(fā)生在平流層。平流層大氣氣溶膠研究關(guān)注的問(wèn)題有：平流層大氣氣溶膠的產(chǎn)生、輸送、清除機(jī)制;有關(guān)大氣氣溶膠輻射強(qiáng)迫、化學(xué)特性和間接氣候效應(yīng);大氣氣溶膠對(duì)遙感的影響等。

由于目前對(duì)大氣氣溶膠的研究還存在很多疑問(wèn)，因此在大氣氣溶膠對(duì)環(huán)境的影響研究中存在不確定因素。如何減少這些不確定因素將會(huì)對(duì)治理大氣氣溶膠污染有著很大的幫助，這還需要科學(xué)界繼續(xù)探索下去。