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| 顆粒物 | |
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顆粒物，又稱塵。大氣中的固體或液體顆粒狀物質。顆粒物可分為一次顆粒物和二次顆粒物。一次顆粒物是由天然污染源和人為污染源釋放到大氣中直接造成污染的顆粒物，例如土壤粒子、海鹽粒子、燃燒煙塵等等。[1]
二次顆粒物是由大氣中某些污染氣體組分(如二氧化硫、氮氧化物、碳氫化合物等)之間，或這些組分與大氣中的正常組分(如氧氣)之間通過光化學氧化反應、催化氧化反應或其他化學反應轉化生成的顆粒物，例如二氧化硫轉化生成硫酸鹽。[2]
產生來源
煤和石油燃燒產生的一次顆粒物及其轉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生的，但局部地區，如人口集中的大城市和工礦區，人為源產生的數量可能較多。
科技部 環境保護部關於印發《大氣污染防治先進技術匯編》的通知]從18世紀末期開始，煤的用量不斷增多。20世紀50年代以後，工業、交通迅猛發展，人口益發集中，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。
分類
當前已引起人們重視的顆粒物分為兩類:PM2.5(細顆粒物，此處的"細"取漢字的第一個含義:顆粒小的，與"粗"相對)和PM10(可吸入顆粒物)，前者直徑不超過2.5微米，是人類頭髮直徑的1/30，後者則較粗大，當前的歐盟空氣質量標準限定，PM2.5的年平均值最多為40微克每立方米，PM10為25微克每立方米。聯合國世界衛生組織的指導原則建議:PM2.5和PM10的年平均值分別為20微克每立方米和10微克每立方米。
對顆粒物尚無統一的分類方法，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，粒徑大於75微米。
粉塵
粒徑為1~75微米的顆粒,一般是由工業生產上的破碎和運轉作業所產生。
亞微粉塵
粒徑小於1微米的粉塵。
炱
燃燒、升華、冷凝等過程形成的固體顆粒，粒徑一般小於1微米。
霧塵
工業生產中的過飽和蒸汽凝結和凝聚、化學反應和液體噴霧所形成的液滴。粒徑一般小於 10微米。由過飽和蒸汽凝結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後起化學作用所產生，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所形成，光化學煙霧也稱洛杉磯型煙霧。
煤煙
煤不完全燃燒產生的炭粒或燃燒過程中產生的飛灰，粒徑為0.01~1微米。
煤塵
煙道氣所帶出的未燃燒煤粒。
區別
粉塵由於粒徑不同，在重力作用下，沉降特性也不同，如粒徑小於10微米的顆粒可以長期飄浮在空中，稱為飄塵，其中10~0.25微米的又稱為雲塵,小於0.1微米的稱為浮塵。而粒徑大於10微米的顆粒，則能較快地沉降，因此稱為降塵。
三模態
1978年，Whitby將顆粒物粒徑分為三模態:核模nucleation(0.002-0.1μm)，積聚模accumulation(0.1-1μm)，粗模coarse(>1μm)。其中核模又可分為純核模pure nucleation(0.002-0.02)和愛根核模Aitken(0.02-0.1)，積聚模分為冷凝模condensation(0.1-0.6)和微滴模droplet(0.6-1)。
組成=
顆粒物的組成十分複雜，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，後兩類主要是無機成分。有機成分含量可高達50%(重量)，其中大部分是不溶於苯、結構複雜的有機碳化合物。可溶於苯的有機物通常只占10%以下，其中包括脂肪烴、芳烴、多環芳烴和醇、酮、酸、脂等。有一些多環芳烴對人體有致癌作用,如苯並(a)芘等。
可溶於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。顆粒物中不溶於水的成分主要來源於地殼,它能反映土壤中成土母質的特徵,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。
濃度測定
在標準狀態下(即壓力760毫米汞柱,溫度為273K)氣體每單位體積含塵重量(微克或毫克)數稱為含塵濃度。測定方法主要有:
重量法
又叫重量濃度法，採用過濾器或其他分離器收集粉塵並稱重的方法，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。
光散射法
激光粉塵儀具有新世紀國際先進水平的新型內置濾膜在線採樣器，儀器在連續監測粉塵濃度的同時，可收集到顆粒物，以便對其成份進行分析，並求出質量濃度轉換係數K值。可直讀粉塵質量濃度(mg/m3)，具有PM10、PM5、PM2.5、PM1.0及TSP切割器供選擇。儀器採用了強力抽氣泵，使其更適合需配備較長採樣管的中央空調排氣口PM10可吸入顆粒物濃度的檢測，和對可吸入塵PM2.5進行監測。
儀器符合工業企業衛生標準(GBZ1-2002)、工作場所有害因素接觸限值(GBZ2-2002)標準、衛生部WS/T206-2001《公共場所空氣中可吸入顆粒物(PM10)測定法-光散射法》標準、勞動部LD98-1996《空氣中粉塵濃度的光散射式測定法》標準以及鐵道部TB/T2323-92《鐵路作業場所空氣中粉塵測定相對質量濃度與質量濃度的轉換方法》等行業標準以及衛生部衛法監發[2003] 225號文件發布的《公共場所集中空調通風系統衛生規範》。
濃度規格表比較法
應用較廣泛的是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%，以此把煙塵濃度區別為6級，分別稱為0、1、2、3、4、5度。在標準狀態下.
1度煙塵濃度相當於0.25克/立方米，2度相當於 0.7克/立方米，3度相當於1.2克/立方米，4度約為2.3克/立方米，5度約為4~5克/立方米。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，然後在離開紙板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築物、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。濃度規格表比較法的優點是簡便易行，缺點是易產生誤差。
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，然後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生反射和散射現象，用光電器件測定透射光或散射光的強度，並與標準的光度比較，即可換算成含塵濃度。
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，然後在顯微鏡下數出塵粒數目，測量結果用每立方厘米內的粒子數表示，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,相當於在標準狀態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通過測量管，由於粉塵粒子和管內壁之間的摩擦而使塵粒帶電,測量電流量，即可根據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，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。
危害
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域，甚至成為全球性的問題。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化生成的硫酸和硝酸微粒是造成酸雨的主要原因。大量的顆粒物落在植物葉子上影響植物生長，落在建築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並沉積下來，引起或加重呼吸系統的疾病。大氣中大量的顆粒物，干擾太陽和地面的輻射，從而對地區性甚至全球性的氣候發生影響。
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，即使顆粒濃度低於法律上限也是如此。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。歐洲流行病學家發現，肺癌與局部地區的空氣污染顆粒有明顯的關聯。
研究人員還發現，即使污染水平短暫升高--類似城市發出霧霾警告的同時，也會使心力衰竭住院或死亡的風險上升2%-3%。這項研究將這些數據應用於美國，發現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。
摺疊編輯本段治理技術 《大氣污染防治先進技術匯編》涵蓋電站鍋爐煙氣排放控制、工業鍋爐及爐窯煙氣 排放控制、典型有毒有害工業廢氣淨化、機動車尾氣排放控制、居室 及公共場所典型空氣污染物淨化、柏美迪康環保科技(上海)有限公司的無組織排放源控制、大氣複合污染 監測模擬與決策支持、清潔生產等八個領域的關鍵技術，入選技術大 多源於"十一五"以來相關國家科技計劃項目或自主創新的研究成果。
技術目錄
序號
技術名稱
技術內容
適用範圍
一、電站鍋爐煙氣排放控制關鍵技術
1
燃煤電站鍋爐石 灰石/石灰-石膏 濕法煙氣脫硫技 術
採用石灰石或石灰作為脫硫吸收劑，在吸收塔
內，吸收劑漿液與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧 化硫與漿液中的碳酸鈣(或氫氧化鈣)以及鼓入的氧 化空氣進行化學反應從而被脫除，最終脫硫副產物為 二水硫酸鈣即石膏。該技術的脫硫效率一般大於
95% ， 可達 98% 以上 ; SO2 排放 濃度一 般小於
100mg/m3 ，可達 50mg/m3 以下。單位投資大致為
150~250 元/kW;運行成本一般低於 1.5 分/kWh。
燃煤電站鍋爐
二、工業鍋爐及爐窯煙氣排放控制關鍵技術
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石灰石- 石膏濕 法脫硫技術
採用石灰石作為脫硫吸收劑，在吸收塔內，吸收
劑漿液與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿 液中的碳酸鈣(或氫氧化鈣)以及鼓入的氧化空氣進 行化學反應從而被脫除，最終脫硫副產物為二水硫酸 鈣即石膏。該技術的脫硫效率一般大於 95%，可達
98%以上;SO2 排放濃度一般小於 100mg/m3，可達
50mg/m3 以下;單位投資大致為 150~250 元/kW 或
15~25 萬元/m2 燒結面積;運行成本一般低於 1.5 分
/kWh。
工業鍋爐/鋼鐵 燒結煙氣
三、典型有毒有害工業廢氣淨化關鍵技術
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揮發性有機氣體
(VOCs)循環脫 附分流回收吸附 淨化技術
採用活性炭作為吸附劑，採用惰性氣體循環加熱
脫附分流冷凝回收的工藝對有機氣體進行淨化和回 收。回收液通過後續的精製工藝可實現有機物的循環 利用。該技術對有機氣體成分的淨化回收效率一般大 於90%，也可達95%以上。單位投資大致為9~24萬元/ 千(m3h-1)，回收有機物的成本大致為700~3000元/噸。
石油化工、制 藥、印刷、表 面塗裝、塗布 等
四、機動車尾氣排放控制關鍵技術
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汽油車尾氣催化 淨化技術
採用優化配方的全Pd型三效催化劑，以及真空吸
附蜂窩狀催化劑的定位塗覆技術，製備汽車尾氣淨化 器核心組件。真空塗覆技術可以精確控制催化劑塗覆 量，有效提高產品的一致性。全Pd催化劑配方根據發 動機型號不同其Pd含量約在1~3g/L範圍內，較同種發 動機上用的普通Pd-Pt-Rh三效催化劑成本可降低50% 以上。利用該催化劑及塗覆技術生產的淨化器對汽車 尾氣中CO、HC和NOx的同時淨化效果可大於95%， 催化劑壽命超過10萬公里，達到相當於國VI以上的尾 氣排放標準要求。
汽車尾氣污染 物處理
五、居室及公共場所典型空氣污染物淨化關鍵技術
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中央空調空氣淨 化單元及室內空 氣淨化技術
針對不同場所，採用風盤或/和組空不同的中央空
調系統，設置過濾器和淨化組件，集成過濾、吸附、
(光)催化、抗菌/殺菌等多種淨化技術，實現室內溫 度和空氣品質的全面調節。
居室及公共場 所室內空氣淨 化
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室內空氣中有害 微生物淨化技術
研製層狀材料為載體負載銀離子的抗菌劑，在保
持很好的抗菌性能的同時解決了銀離子在高溫使用 時變色的問題。研製有機無機複合抗菌噴劑，對室內 常見的有害微生物，如大腸桿菌，金黃色葡萄球菌， 白色念珠菌，軍團菌有很好的抗菌效果，對枯草芽孢 桿菌也有很好的抑制作用。
居室及公共場 所室內空氣淨 化
六、無組織排放源控制關鍵技術
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綜合抑塵技術
主要包括生物納膜抑塵技術、雲霧抑塵技術及濕式收塵技術等關鍵技術。生物納膜是層間距達到納米 級的雙電離層膜，能最大限度增加水分子的延展性， 並具有強電荷吸附性;將生物納膜噴附在物料表面， 能吸引和團聚小顆粒粉塵，使其聚合成大顆粒狀塵 粒，自重增加而沉降;該技術的除塵率最高可達99% 以上，平均運行成本為0.05~0.5元/噸。
雲霧抑塵技術是 通過 高 壓離 子 霧 化 和 超 聲 波霧 化 ， 可 產 生1μm~100μm的超細干霧;超細干霧顆粒細密，充分增 加與粉塵顆粒的接觸面積，水霧顆粒與粉塵顆粒碰撞 並凝聚，形成團聚物，團聚物不斷變大變重，直至最 後自然沉降，達到消除粉塵的目的;所產生的干霧顆 粒，30%~40%粒徑在2.5μm以下，對大氣細微顆粒污 染的防治效果明顯。濕式收塵技術通過壓降來吸收附 着粉塵的空氣，在離心力以及水與粉塵氣體混合的雙 重作用下除塵;獨特的葉輪等關鍵設計可提供更高的 除塵效率。
適用於散料生 產、加工、運 輸、裝卸等環 節，如礦山、 建築、採石場、 堆場、港口、 火電廠、鋼鐵 廠、垃圾回收 處理等場所
七、大氣複合污染監測、模擬與決策支持關鍵技術
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大氣揮發性有機 物快速在線監測 系統
環境大氣通過採樣系統採集後，進入濃縮系統，
在低溫條件下，大氣中的揮發性有機化合物在空毛細 管捕集柱中被冷凍捕集;然後快速加熱解吸，進入分 析系統，經色譜柱分離後被FID和MS檢測器檢測，系 統還配有自動反吹和自動標定程序，整個過程全部通 過軟件控制自動完成。
系統主要特點有:自然復疊電 子超低溫製冷系統、自主研發的溫度測量技術、雙通 路惰性採樣系統、去活空毛細管捕集、雙色譜柱分離、 FID和MS雙檢測器檢測。系統可以用於在線連續監 測，也可以用於應急檢測(採樣罐現場採樣)。該系 統一次採樣可以檢測99種各類VOCs(碳氫化合物、 鹵代烴、含氧揮發性有機物)，在較長時間內可以滿 足我國環境空氣中VOCs的監測要求。
大氣環境監測
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大氣細粒子及其 氣態前體物一體 化在線監測技術
利用多種快速接口組合，設計開發出具有自主知
識產權的"大氣細粒子及其氣態前體物一體化的在線 監測系統"，實現細粒子水溶性化學成分及其氣態前 體物的同步在線監測，包括:氣態HCl、HONO、HNO3、
H2SO4，氣溶膠中F-、Cl-、NO2 、NO3 、SO4 以及WSOC
- - 2-
的分析，實現大氣細粒子中多種元素快速在線檢測。 設計開發出能夠進行不同粒徑段的細粒子樣品成分 分析裝置，用於解析大氣細粒子的來源與轉化過程， 為大氣污染區域協同控制提供基礎數據，為區域大氣 細粒子污染調控措施的制定提供科學基礎和監測技 術。
大氣環境監測
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大氣中NOx及其 光化產物一體化 在線監測儀器及 標定技術
利用光解技術和表面化學方法研發準確測量NO2
的技術，與常規化學發光技術結合開發能夠準確測定 NO、NO2、PAN和PPN的技術系統。集成所研製的動 態零點化學發光法測NO模塊，光降解NO2模塊和鉬催 化轉化模塊，製造一體化樣機，樣機可同時在線精確 測量大氣樣品中的NO、NO2、NOy。為評估含氮大氣 活性成分對O3產生貢獻的準確測算和其產物的進一 步演化提供可靠的技術方法和適合國情的儀器設備 產品。
大氣環境監測
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大氣細粒子和超 細粒子的快速在 線監測技術
針對區域大氣顆粒物立體在線監測的技術需求，
開展大氣複合污染中細粒子及超細粒子物化特性的 原位快速測定技術研究，基於"稱重法"的振盪天平 顆粒物質量濃度監測儀，完成大氣PM2.5質量濃度的實
大氣環境監測
八、清潔生產關鍵技術
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水煤漿代油潔淨 燃燒技術
水煤漿代油潔淨燃燒技術是把煤磨成細粉與水
和少量添加劑混合成懸浮狀高濃度漿液，像油一樣采 用全封閉方式輸送和儲存，用泵輸送，並用噴嘴噴入 鍋爐爐膛霧化懸浮燃燒，燃燒效率高，它是一種以煤 代油的新技術。在製漿過程中要對煤淨化處理，處理
各 種電站 鍋 爐、工業鍋爐、 工業窯爐
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(作為凝結核形成雨滴而降落)和降水沖刷。這是最有效的清除途徑。1.在大氣動力作用下由於撞擊而被捕獲在地面、植物或其他物體表面上。③由於本身重量而自然沉降。
一次顆粒物排放的控制主要是採用除塵器。對二次顆粒物則只能控制其前身物質。二次顆粒物的形成和變化規律是環境科學的重大研究課題之一。