【正文】 粒子破壞氣候系統(tǒng)的熱輻射收支平衡，可分為直接影響和間接影響。 直接影響 指大氣中的氣溶膠粒子通過吸收、散射太陽輻射和地面 射出長波輻射從而影響地 –氣輻射收支。 間接影響 是指影響云的形成，進而造成一系列的影響。 影響大氣化學過程。 能為大氣中化學反應過程提供巨大的表面，促進大氣化學反應。最近的研究表明氣溶膠與臭氧層的破壞、酸雨的形成、煙霧事件的發(fā)生都有密切的關(guān)系。 （三）來源 — 來自地球表面天然過程的直接排放和宇宙活動的這樣一類來源稱為天然源，主要有火山噴發(fā)、海洋表面的水的飛濺、森林火災、土壤碎屑的飛揚、生物物質(zhì) (如花粉、細菌、真菌等 )、流星碎屑等； — 來自人類活動直接排放的這樣一類來源稱為人為源 (見下表 )，這些排放的 90%進入對流層中。 大氣中的氣溶膠有兩種來源，天然源和人為源。 大氣氣溶膠的天然源和人為源估計量 106ta1 來源 所有粒徑 粒徑 ? 5?m 天 然 源 一次產(chǎn)物 海鹽 300－ 1000 500 風揚灰塵 7－ 500 250 火山排放 4－ 150 25 流星碎屑 － 10 0 森林火 3－ 15 5 總量 314－ 1810 780 二次產(chǎn)物 轉(zhuǎn)化生成的硫酸鹽 37－ 420 335 轉(zhuǎn)化生成的硝酸鹽 75－ 700 60 轉(zhuǎn)化生成的碳氫化合物 75－ 1095 75 總量 187－ 2215 470 天然源總量 501－ 4025 1250 來源 （續(xù)） 所有粒徑 粒徑 ? 5?m 人 為 源 一次產(chǎn)物 交通運輸 固定燃燒 工業(yè)排放 固體廢棄物處置 其它 總量 37－ 133 30 二次產(chǎn)物 轉(zhuǎn)化生成的硫酸鹽 112－ 220 200 轉(zhuǎn)化生成的硝酸鹽 23－ 34 35 轉(zhuǎn)化生成的碳氫化合物 19－ 50 15 總量 148－ 350 250 人為源總量 185－ 483 280 天然源與人為源總量 686－ 4508 1530 由污染源直接排放的顆粒物稱為一次顆粒物。大氣中某些污染組分之間，或這些組分與大氣成分之間發(fā)生反應而產(chǎn)生的顆粒物稱為二次顆粒物。 按其大小和形成原因分類 大氣顆粒物有很多種類，按其大小和形成原因，常見的可分為粉塵、煙、灰、霧、藹、霾、煙炱、煙霧。 （四）分類 粉塵（微塵、 Dust） 顆粒直徑： 1 ~ 100 ?m； 物態(tài)：固體； 生成機制、現(xiàn)象：機械粉碎的固體微粒，風吹揚塵，風沙。 煙 (煙氣， Fume) 顆粒直徑： ~ 1 ?m； 物態(tài)：固體； 生成機制、現(xiàn)象：由升華、蒸餾、熔融及化學反應等產(chǎn)生的蒸氣凝結(jié)而成的固體顆粒。如熔融金屬、凝結(jié)的金屬氧化物、汽車排氣、煙草燃煙、硫酸鹽等。 灰（ Ash） 顆粒直徑： 1 ~ 200 ?m； 物態(tài)：固體； 生成機制、現(xiàn)象：燃燒過程中產(chǎn)生的不燃性微粒，如煤、木材燃燒時產(chǎn)生的硅酸鹽顆粒，粉煤燃燒時產(chǎn)生的飛灰等。 霧（ Fog） 顆粒直徑： 2 ~ 200 ?m； 物態(tài)：液體； 生成機制、現(xiàn)象：水蒸氣冷凝生成的顆粒小水滴或冰晶水平視程小于 1km。 靄（ Mist） 顆粒直徑：大于 10 ?m； 物態(tài)：液體； 生成機制、現(xiàn)象：與霧相似，氣象上規(guī)定稱輕霧，水平視程在 1 ~ 2km之內(nèi)，使大氣呈灰色。 霾（ Haze） 顆粒直徑： ~ ?m； 物態(tài)：固體； 生成機制、現(xiàn)象：干的塵或鹽粒懸浮于大氣中形成，使大氣混濁呈淺藍色或微黃色。水平視程小于 2km。 煙塵 (熏煙， Smoke) ~ 5 ?m；固體與液體；含碳物質(zhì)，如煤炭燃燒時產(chǎn)生的固體碳粒、水、焦油狀物質(zhì)及不完全燃燒的灰分所形成的混合物，如果煤煙中失去了液態(tài)顆粒，即成為煙炭。 煙霧（ Smog） ~ 2 ?m；固體；粒徑在 2?m以下，現(xiàn)泛指各種妨礙視程 (能見度低于 2km)的大氣污染現(xiàn)象。光化學煙霧產(chǎn)生的顆粒物，粒徑常小于 ?m使大氣呈淡褐色。 顆粒物按粒徑大小的分類 大氣顆粒物的粒徑是其重要屬性，目前普遍采用空氣動力學直徑（ aerodynamic diameter)來表示。定義為：在空氣中與所研究粒子有相同終端降落速率、密度為 1（ 1g/cm3）的球體的直徑，用 DP表示。這種方法可以反映粒子的大小與沉降速率之間的關(guān)系。 空氣動力學直徑（ Dp） opD g KDp??? 式中： Dg為幾何直徑； ρp為忽略了空氣浮力影響的粒子密度； ρ0為參考密度； k為形狀因子，當粒子為球狀時， k=1。 大氣 顆粒物按粒徑大小分為： 總懸浮顆粒物 （ TSP）： 粒徑在 100μm以下 降塵： 粒徑在 10μm以上 飄塵（ PM10 ）： 粒徑在 10μm以下 可吸入粒子（ IP） ： 粒徑在 10μm以下 顆粒物按表面積與粒徑分布的關(guān)系分類： 愛根核模 （ Dp m) 積聚模 （ μ m Dp 2 μ m) 粗粒子模 （ Dp 2 μ m) 大氣顆粒物按表面積與粒徑分布的關(guān)系分為： 圖 219 氣溶膠的粒徑分布及來源和匯 （引自 Whitby and Cantrel l， 1976） 愛根核模 范圍的粒子是由高溫過程或化學反應產(chǎn)生的蒸汽凝結(jié)而成的； 積聚模 范圍的粒子是由蒸汽凝結(jié)或核模中的粒子凝聚長大而形成的，兩者合稱為細粒子。二次顆粒物多在細粒子范圍。 粗粒子 直徑大于2 μm，是由液滴蒸發(fā)、機械粉碎等過程形成的。低層大氣中細粒子隨高度變化不大，粗粒子則受地區(qū)局部排放源的影響較明顯。 （四）大氣顆粒物的化學組成 (Chemical Constitution of Atmosphere Particals) (1)硫酸及硫酸鹽氣溶膠粒子 (3)微量元素 Si、 Fe、 Al、 Sc、 Na、 Ca、 Mg、Ti 、 Zn、 Cd、 Ni 、 Cu、 Pb 無機顆粒物 有機顆粒物： (2)硝酸及硝酸鹽氣溶膠粒子 烴類 烷烴、烯烴、芳香烴和多環(huán)芳烴等是主要成分，此外還含有亞硝胺、氮雜環(huán)化合物、環(huán)酮、醌類、酚類和酸類等。 （五）大氣顆粒物的去除過程 大氣顆粒物的去除與顆粒物的粒度、化學組成及性質(zhì)有關(guān)。通常有兩種清除方式： 干沉降： （ 10%~ 20%） 機制 1： 重力對顆粒物的作用，使其降落在土壤、水體的表面或植物、建筑物等物體上。 機制 2： 布郎運動使粒徑小于 碰撞凝聚成校大顆粒，通過大氣湍流擴散到地面或碰撞而除去。 濕沉降： （ 80%~ 90%） 雨除：顆粒物作為云的凝結(jié)核，成雨降落除去。 對 1μm的顆粒物去除效率高。 沖刷：云下顆粒與雨滴碰撞、擴散、吸附從而除去。對 4μm的顆粒物去除效率高。 （六）大氣顆粒物來源的識別 氣溶膠粒子污染來源的常用推斷方法有相對濃度法、富集因子（ EF）法、相關(guān)分析法、化學質(zhì)量平衡法（ CMB）和因子分析法。本書簡要介紹一下富集因子法。 富集因子法的基本原理 首先選定一個比較穩(wěn)定（受人類活動影響?。┑脑?R（如 Si、 Al、 Fe、 Sc等）為 參比元素（基準），若顆粒物中 待考查元素 為 i，將 i與 r在顆粒物中的濃度比值（ Xi/XR）氣溶膠和它們在地殼中的濃度（豐度）比值（ Xi/XR）地殼進行比較，求得富集因子（ EF）： EF＝（ Xi/XR） 顆粒物 /（ Xi/XR） 地殼 當 EF＜ 10時，可認為該元素沒有被富集； 當EF＞ 10時，可認為該元素被富集了，即可能與某些人為活動有關(guān)。 九、溫室氣體和溫室效應 (Green House Gas and Green House Effect) （一）地球的熱平衡 輻射到地球上的太陽能約有 50％在達到地面前被大氣反射或被大氣吸收后再輻射回空間；其余 50％直接由云、大氣或顆粒物散射到地面。到達地表的太陽能被地球吸收，部分從地表反射回空間，部分通過紅外輻射返回空間，從而維持地球的熱平衡。 . . . . . . . . . . 4% 地球表面反射 47% 17% 6% 9% 15% 9% 24% 24% 52% 48% 100% 10% 25% 云吸收 浮塵 被臭氧、水蒸氣、碳酸氣等吸收 散射 太陽輻射通過大氣到達和離開地球的情況 反射 地球外部太陽輻射（包括紫外、可見光、紅外） 大氣 太陽輻射穿過晴空大氣 大部分 太陽輻射被地表吸收使地表變暖 地表放射的 紅外輻射 一些紅外輻射被溫室氣體吸收并重又放射出，這種效應使地表和低層大氣變暖。 一部分太陽輻射被地球和大氣反射 由于人類能源消耗、森林破壞致使大氣中 CO2等溫室氣體濃度增加，阻止地球熱量的散失，使地球發(fā)生可感覺到的氣溫升高，這就是有名的“ 溫室效應 ” 。 （二）溫室效應 大氣中的 CO CH4等氣體可以強烈地吸收波長12001630 nm的紅外輻射 ， 因而它在大氣中的存在對截留紅外輻射能量影響較大 。 這些氣體如同溫室的玻璃一樣 ， 它 允許 來自太陽的可見光到達地面 ， 但 阻止地面重新輻射出來的紅外光返回外空間 ， 因此 ， 這些溫室氣體起到了 單向過濾作用 ， 吸收了地面輻射出來的紅外光 ， 把能量截留在大氣之中 ， 從而使大氣溫度升高 ， 這種現(xiàn)象稱為溫室效應 。 （三）溫室氣體與全球變暖的關(guān)系 Mauns Loa 島本底站測定的大氣中CO2的濃度變化 (唐孝炎， 1990) 1960 1965 1970 1975 1980 1985 年 340 330 320 310 CO2 (mL/m3) 礦物燃料的燃燒是大氣中 CO2的主要來源。由于： 人們對能源利用量逐年增加； 人類大量砍伐森林，毀壞草原，使地球表面的植被日趨減少，降低了植物對 CO2的吸收。則目前全球 CO2的濃度逐年升高。 氣 體 大氣中濃度 （ μ L/m3） 年平均增長率 （ %） 二氧化碳 344 000 甲 烷 1 650 一氧化碳 304 二氯乙烷 臭 氧 不定 — CFC 11 CFC 12