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(2010-05-18 21:44:06)
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大气环境颗粒物气溶胶烟雾剂摘要
在胶体化学里，如果物质分散体系中的分散相物质粒子的空气动力学直径在0.001–0.1μm之间，这种分散体系则称为胶体。目前，在大气环境科学领域里，我们所研究的大气颗粒物的粒子的粒径一般在0.1 - 100μm之间，它们比胶体粒子（粒径1-100nm）大很多。因此, 将大气颗粒物笼统地称为“大气气溶胶”不妥。此外，在英语科技文献里，Aerosol一词指大气烟雾剂，其粒径范围在0.002 – 50μm之间。烟雾剂不完全等同于胶体。因此，把Aerosol一词译为“气溶胶”，也不妥当。
关键词: 环境，大气，物质，颗粒物，气溶胶, 烟雾剂
Differences between Particulates and Aerosols
Yang Xinxing
Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Beijing 100012, China
Abstract In the colloid chemistry, the aerodynamic diameters of the particles of the dispersed phase in the matter dispersion system of the matter, usually are between 0. 001- 0.1μm, and the matter dispersion system is called the colloid system. Now, in the research field of the atmospheric environment sciences, the matter particles， the aerodynamic diameter of which is between 100- 0.1μm, are referred to as atmospheric particulates. The sizes of the atmospheric particulates are much larger than that of the particles of the colloid system. And so it is not correct that the atmospheric particulates are called And the atmospheric particulates are not equal to aerosols.
Keywords: Environment, atmosphere, matter, particulate, gas colloid, aerosol
一、问题提出的依据
在大气环境科学研究领域里，人们把大气中的悬浮、滞留和沉降的物质粒子，称为大气粒子（Atmospheric particles），大气颗粒物(Atmospheric Particulate Matter)，或者悬浮颗粒物（Suspending particulates）。此外，还有人将其称为“大气气溶胶”(Atmospheric aerosol)。例如：
“与大气科学密切相关的分散相即溶胶（sol）包括两类：液滴为分散相、空气为分散介质组成的气溶胶，如雾，和固体颗粒分散相、空气为分散介质组成的气溶胶，如烟尘” [1]。
“气溶胶的严格定义是气体载体中悬浮有固体和（或）液体粒子所组成的多相体系” [2] 。
“大气中除了包含各种气体成分外，还悬浮有各种不同尺度的液体和固态的微粒。这样的气体和粒子共存的体系称为气溶胶” [3]。
在国内，大气环境科学领域里，所研究的颗粒物与胶体化学中的胶体，有很大的差别。一些专家学者将大气颗粒物，笼统地称之为气溶胶，不够妥当。
二、大气颗粒物的特征
大气悬浮颗粒物的形状、密度、粒径大小，光、电、磁学等物理性质和化学组成，随其形成和来源的不同，而有很大的差异。大气中的颗粒物的粒径谱的范围很宽，从0.1 μm到100μm以上 。不同粒径的颗粒物，在大气中悬浮的时间不同，一般大于50μm的颗粒物，在大气中滞留的时间为几分钟到几小时；由于受重力作用的影响，会很快沉落地面。小于50μm而大于1μm的颗粒物，可以在空气中滞留数日，或者数月。粒径为0.1μm - 1μm的颗粒物，可以在大气中滞留数年，可以远距离迁移，分布在整个区域，甚至跨越国界。
在大气环境科学研究领域里，根据颗粒物的粒径大小，大气中的物质粒子可分为[3]：
（1）总悬浮颗粒物（TSP）
用标准大容量采样器（流量在1.1 – 1.7m3/min）在滤膜上所收集到的颗粒物总质量，其粒径绝大多数都在100μm以下，多数在10μm以下。
（2）飘尘：可以在大气中长期漂浮的物质粒子，粒径小于10μm。
（3）降尘：用降尘罐采集到的物质粒子，粒径大于30μm。
（4）可吸入颗粒物。国际标准化组织（ISO）建议将可吸收颗粒物定为粒径等于和小于10μm的物质粒子。PM10是指粒径Dp≤10μm的物质粒子。PM2.5是指粒径Dp≤2.5μm的物质粒子。
三、胶体化学的解释
在自然界和工农业生产活动中，常常会遇到一种或几种物质分散在另一种物质中的物质体系。我们把一种或几种物质分散在另一种物质中所构成的物质体系，叫做物质的分散体系。其中被分散的物质叫做分散相，而连续相的物质叫分散介质，或者溶剂。根据被分散物质的粒子大小，物质分散系可分为溶液、胶体和粗分散体系；其相应的粒子称为粗粒子、细粒子和分子。
在胶体化学里，如果分散相中的物质粒子的空气动力学直径小于1 nm （即0.001μm），则称之为分子分散系，也就是“真溶液”。如果空气动力学直径，在1 – 100 nm （即0.001–0.1μm）之间，则这种分散体系，称为胶体分散体系，简称为胶体（colloid）。如果空气动力学直径大于100 nm （即0.1μm），则称之为粗分散体系[4，5]。根据胶体化学中的定义，大气颗粒物的空气动力学粒径 （0.1 -100μm），比胶体化学中的胶体粒子的粒径（0.001–0.1μm）大得多。
严格地说，在大气里，只有直径在0.001–0.1μm的物质粒子，才可以被称为“气溶胶粒子”，而由气溶胶粒子和气体介质组成的物质体系，才可以被称为“大气气溶胶”。目前大气环境科学所研究的大气颗粒物的空气动力学直径，通常在都0.1 -100μm之间。大气颗粒物及其空气介质组成的物质分散体系，仍然属于粗分散系，其中的分散物质的粒子，应该属于粗粒子，而不是所谓细粒子。
此外，大气颗粒物只是指大气（连续相）中分散物质的粒子，而“气溶胶”则是指分散相物质粒子和连续相的物质组成的整个物质体系。因此，大气颗粒物不等同于大气气溶胶，把大气颗粒物笼统地称之为“气溶胶”，不十分妥当。
四、 Aerosol一词的翻译
《新牛津英语词典》(The New Oxford Dictionary of English , Edited by Judy Pearsall, Oxford University Press,1998. .):
Aerosol, noun, a substance enclosed under pressure and able to be released as fine spray, typically by means of a propellant gas. ■ Chemistry， a colloidal suspension of particles dispersed in air or gas.
《牛津袖珍英汉双解词典》(The Poket Oxford English-Chinese Dictionary, 10th by Catherine Soanes, Oxford University Press,2009. .):
Aerosol, noun, a substance sealed in a container under pressure and released as fine spray, typically by means of 气雾剂
《英汉化学化工词汇》（再版本）（科学出版社，1979，北京）：
Aerosol： （1）空气气溶胶；（2）烟雾剂。
汉语辞书中的解释是：
“气溶胶是以气体为分散介质的分散体系。若分散相为液体，称为雾；若分散相为固体，则称为烟或尘。实际上，烟与尘中的分散相常常是固体与液体的混合物。烟的质点一般是从10-7 ~ 10-3cm，再大的则称为尘。雾的质点较大，通常是10-5 ~ 10-3cm” [6]。
在英语科技文献中说：
“城市烟雾剂是空气环境中的一种粒径谱连续变化的固体和液体粒子的悬浮物质体系，粒径范围大约在0.002μm到50μm之间” 。(The urban aerosol is a continuously varying suspension of liquid and solid particles in the ambient air. The particles of interest range from about 0.002 μm to about 50 μm in diameter) [7]。
“例如，能见度的降低主要是由于0.1 - 1μm的粒子造成的，而云核的形成主要是小于0.1μm的粒子所致，地表污染则主要是大于2μm的粒子”。（For example, most visibility reduction is attributable to particles in the 0.1 - 1μm range, while most cloud nucleation is formed by particles smaller than 0.1μm, and most surface soiling is attributable to particles larger than about 2μm) [7]。
“在大气科学里，烟雾剂是指扩散，或者悬浮在空气中的很小的固体物质颗粒，或者液滴，或者固体微粒和液滴的混合物，它们的粒径大小，通常在6x10-4 到0.5微米之间。烟雾剂的颗粒，与空气中的比较大颗粒物质，一起构成大气污染的颗粒物”（In atmospheric science, an aerosol is dispersion or suspension of very small particles or liquid droplets, of both, in air. Their diameters are in the range of 6x10-4 to 0.5 micros. The microparticle in aerosols, together with larger ones, make up the particulates of polluted air）[8]。
五、结语
目前，国内大气环境科学研究领域里，所研究的悬浮、滞留和沉降的物质粒子的粒径一般都在0.100- 100μm之间，称为大气颗粒物，或者粗粒子比较恰当，与英语particulate一词相当。大气颗粒物的粒子直径，一般比胶体粒子的直径（1-100nm）大得多，笼统地把大气颗粒物称之为“气溶胶”（gas colloid）不妥。Aerosol一词，在大气环境科学里，Aerosol一词指大气烟雾剂，其粒径范围在0.002 – 50μm之间。烟雾剂不完全等同于胶体。因此，把Aerosol译为“气溶胶”，不十分妥当。
参考文献
[1]章澄昌，周文贤. 大气气溶胶教程[M]. 北京：气象出版社，1995
[2] 赵德山，王明星. 煤烟型城市污染大气气溶胶[M]. 北京：中国环境科学出版社，1991年
[3] 秦瑜，赵春生. 大气化学基础[M].气象出版社 北京： 2003年
[4] 复旦大学化学系：物理化学（下册）[M].北京：人民出版社，1978年，pp.395-436
[5] 天津大学化学系：物理化学（下册）[M]（第三板）北京：人民出版社，1978年，pp. 394-464.
[6] 化工百科全书（4）[M]. 化学工业出版社，北京，1993：488-489
[7] Lippmann Morton. Size DISTRIBUTIONS IN URBAN AEROSOILS[A]. ANNALS OF THE NEW YORK ACADEMY OF SCIENCES. New York May 5, 1980. Volume 338: 1-12
[8] Holum, John R. Topics and TermsinEnvironmentalProblems [M]. John Wiley & Sons, In. 1977. pp. 6-7
