最新PM2.5中水溶性离子分布全解课件PPT.ppt 49页

'PM2.5中水溶性离子分布全解 Part1PM2.5简介 PM2.5简介010203Pm2.5的概念Pm2.5的成分PM2.5的来源复杂，成分自然也很复杂。主要成分是元素碳、有机碳化合物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐。其它的常见的成分包括各种金属元素，既有钠、镁、钙、铝、铁等地壳中含量丰富的元素，也有铅、锌、砷、镉、铜等主要源自人类污染的重金属元素。Pm2.5中水溶性离子水溶性离子组分主要包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐等，一般是二次颗粒物，都可溶于水，在PM2.5中主要以硫酸铵、硝酸铵的形式存在。PM2.5（particulatematter2.5）是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物也称为可入肺颗粒物。2013年2月，全国科学技术名词审定委员会将PM2.5的中文名称命名为细颗粒物。 硝酸盐PM2.5中NCV主要来自气态前体物氮氧化物的转化,生成途径主要有两种:(1)在白天有光照、存在经基自由基的情况下,二氧化氮首先被氧化成硝酸气,在氨气充足(富氨)的情况下硝酸气会与氨气反应形成细颗粒的硝酸铵(2)夜晚无光照的情况下,经基自由基的生成被抑制,从而二氧化氮生成硝酸气的途径也就被抑制,因此在夜间二氧化氮则倾向于被臭氧氧化生成五氧化二氮,进而在颗粒物表面水合生成确酸盐。城市大气中NOx主要来自机动车的排放和燃煤，温度是影响NO-3浓度的重要原因：当气温低于15℃时，NO-3主要以粒子形态存在;当气温高于30℃时,NO-3主要以气态HNO3的形式存在。 铵盐NH4+大多数分布在细粒子中,主要来源于牲畜喂养、农业灌溉和有机质的降解等过程产生的NH3在大气中的转化.局地源对NH+4的影响最为明显,因此其季节变化不太明显。 无机可溶性离子西安市地处中国内陆地区，远离海岸，可以排除Na+和Cl-的海盐来源.细粒子中的钠离子和氯离子主要来自燃煤源粗粒子中的钠离子主要来自土壤风沙扬尘.。Cl-的质量浓度在冬季要远远高于其它季节，PM2.5中Cl-浓度在冬季是其它季节的2.4倍，可见西安市大气颗粒物中大部分Cl-来源于取暖燃煤。Na+和Cl-Mg2+和Ca2+Ca2+和Mg2+易富集在粗粒子上，粗颗粒物中水溶性无机离子主要来自于自然源,Mg2+和Ca2+主要来自土壤源。K+是生物质(麦秸、树叶等)燃烧的示踪物,主要分布在细粒子中。冬季周边农村烧材取暖,导致K+浓度在冬季明显高。于其它季节.夏季麦收时会焚烧秸秆,导致K+在6月浓度骤然升高。K+ Part2水溶性离子在PM2.5中的分布特征 1霾和正常天气下水溶性离子的分布特征 N03-8.5NH4+8S042-18.8Na+0.7Cl-2.6晴天时可溶性离子质量浓度可溶性离子质量浓度（ug/m3）Mg2+0.3K+1.7Ca2+1.8 N03-11.2NH4+17.7S042-37.8Na+0.5Cl-1.6灰霾时可溶性离子质量浓度可溶性离子质量浓度（ug/m3）Mg2+0.2K+1.8Ca2+1.5 在正常天气下PM2.5中,水溶性离子质量浓度排序变化为SO42->NO3->NH4+>Cl->Ca2+>K+>Na+>Mg2+,SO42-、NO3-、NH4+和Ca2+的质量浓度分别是18.5μg·m-3、8.5μg·m-3、8.4μg·m-3和1.8μg·m-3,在PM2.5中水溶性离子中所占的百分比分别为43%、20%、20%和4%.霾天气PM2.5中主要水溶性离子的质量浓度由高到低的顺序为SO42->NH4+>NO3->K+>Cl->Ca2+>Na+>Mg2+,SO42-、NO3-、NH4+和Ca2+的质量浓度分别为37.8μg·m-3、17.7μg·m-3、11.2μg·m-3和1.5μg·m-3,分别占PM2.5总水溶性离子的53%、15%、25%和2.4%.霾天气时,PM2.5中的SO42-、NO3-、NH4+的质量浓度分别是正常天气的2.04、1.32和2.11倍.Na+、Ca2+和Cl-的质量浓度比正常天气时偏低. 2水溶性离子的季节分布特征 无机水溶性离子的季节变化情况PM2.5中SO42-,NO3-,NH4+和Cl-的年均质量浓度分别为35.5,17.2,10.1和15.7μg·m-3,其余离子的年均质量浓度均小于3μg·m-3.SO42-,NO3-和NH4+三种离子的浓度占到PM2.5中总水溶性离子的83%,其它离子浓度之和仅占到PM2.5的17%.PM2.5中Mg2+浓度在4月和5月为一低谷,说明春季大风天气带来的扬尘和浮尘等对细粒子中Mg2+浓度贡献不大.PM2.5中Ca2+的质量浓度季节变化均为冬>春>秋>夏. K+是生物质(麦秸、树叶等)燃烧的示踪物.冬季周边农村烧材取暖,导致K+浓度在冬季明显高于其它季节.夏季关中平原麦收时会焚烧秸秆,导致K+在6月浓度骤然升高。Na+的质量浓度在1月达到最高值214Lg/m³,最低值都出现在夏季。PM2.5中Na+的质量浓度季节变化趋势基本一致，均为冬季>春季>秋季>夏季。西安市地处中国内陆地区，远离海岸，可以排除Na+的海盐来源.细粒子中的钠离子主要来自燃煤源粗粒子中的钠离子主要来自土壤风沙扬尘。 3典型污染事件中水溶性离子的分布特征 典型污染事件和晴天时离子的质量浓度对于西安市来说,机动车尾气排放是一个持续的污染物排放源,沙尘天气和燃煤具有季节性,生物质燃烧和燃放烟花具有偶然性的特点. 浮尘天气发生时水溶性离子的分布特征明显与灰霾天气不同,各离子浓度的变化与灰霾天气相反.NH4+,NO3-和SO42-三种离子的质量浓度在PM2.5中大大降低,而Ca2+增加很多.在PM2.5中NH4+,NO3-和SO42-与其年均质量浓度的比值分别为0.11,0.12和0.21.夏、秋季节西安市郊区燃烧秸杆对大气颗粒物中K+的影响最为显著.PM2.5中的K+浓度分别达到其年均质量浓度的4.2倍,其次Cl-的百分含量也增加很多,达到正常天气时的3倍.典型污染事件 在灰霾天气下,PM2.5中各离子组分都显著增加,Na+,Mg2+和Ca2+浓度是晴天时的1.5-2倍,来自燃烧的K+,F-和Cl-均为平时的3倍,而来源于人为排放二次转化形成的NH4+,NO3-和SO42-浓度的增加更为显著,分别达到晴天时浓度的5.1,6.0和4.4倍.燃放烟花对细离子中K+,Mg2+,Ca2+和Cl-的影响很大,分别达到晴天时的4倍、6倍、3倍和1.5倍,粗离子中K+和Mg2+浓度是晴天时的2.5和1.5倍.而NH+4,NO-3和SO2-4等离子的浓度有所减少,主要原因可能是因为燃放烟花活动通常在晚上进行,光化学反应进行缓慢所致.燃放烟花时对细离子中能够发生焰色反应的离子浓度影响较大.典型污染事件 PM2.5的质量浓度显著增加,其主要污染组分为NH4+,NO3-和SO42-;大气颗粒物中的人为污染组分会大大减少,Ca2+成为最重要的离子组分；4种典型污染事件中水溶性离子的分布特征灰霾浮尘大气颗粒物中K+的影响最为显著,表征燃烧的Cl-,Mg2+,NO3-,SO42-四种离子也有不同程度的增加;燃烧秸秆燃放烟花对细颗粒中的K+,Mg2+,Ca2+和Cl-影响较大 4PM2.5中水溶性离子的时段分布特征 PM2.5中水溶性组分浓度的时段分布特征 SO42-在春季和秋季平均质量浓度时段分布相似，最高浓度均出现在09:00-12:00时段；在夏季时段变化明显，最高浓度出现在12:00-15:00时段；在冬季时段变化出现两个峰值，分别出现在09:00-12:00以及21:00-24:00时段NO3-在四个季节09:00-12:00时段均出现峰值，并且表现出清晨和晚上浓度高，下午浓度低的特点NH4+在春、秋两季时段波动相似，在09:00-12:00时段出现峰值；在夏季12:00-15:00和15:00-18:00时段平均质量浓度略高；在冬季09:00-12:00以及21:00-24:00时段浓度最高SO42-NH4+NO3- Na+.Mg2+的平均质量浓度在四个季节中表现出组分浓度小、时段分布较平均的规律Na+Mg2+Ca2+的质量浓度在四个季节时段分布平均，但在春季浓度明显高于其他季节，这可能是由于Ca2+多来自土壤和沙尘，而春季多刮风且经常出现沙尘暴天气，导致其浓度偏高Ca2+Cl-K+K+的平均质量浓度在春、夏、秋三季表现出组分浓度较小、时段分布较平均的规律，但在冬季K+浓度的时段分布呈现一定的折线变化，从18:00到次日03:00浓度明显较其它时段升高，这是由于采暖源排放增强所导致的，总的来说K+的平均质量浓度在冬季相比其它三个季节明显较高Cl-在夏季表现出组分浓度小，时段分布较平均的规律，但在其他三季呈现一定的折线变化；Cl-在冬季的浓度高于其他季节，是因为煤中含有氯化物，冬季采暖大量燃煤所致 Part3我国PM2.5中水溶性无机离子的空间分布 SNA:硫酸盐+硝酸盐+铵盐OC:有机碳EC:元素碳 我国PM2.5污染有明显的空间分布,西部和北部城市浓度较高。我国东部二次水溶性离子S042-、N03_和NH4是PM2.5的主要成分之一,占PM2.5质量的40%-57%。N037S04-"占量比不同地区差异较大,表明不同的能源结构和能源消耗。同时也展示了二次水溶性离子和N03-与S042-质量比呈现稳定增长的趋势。然而大部分研究集中在我国东部发达地区和污染严重地区,如华北平原(NCP)、珠江三角洲(YRD)和长江三角洲地区(PRD)。 Part4PM2.5中水溶性无机离子的分析测定方法 1324分析测定方法用离子色谱仪对水溶性离子进行分析.剪取四分之一的滤膜加入10mL去离子水,超声萃取1h,采用0.45μm的过滤器过滤定容数据质量控制采用美国沙漠所质量控制标准,,样品质量浓度在0.030～0.100g·L-1范围时,允许的标准偏差为±30%;质量浓度在0.100～0.150g·L-1之间时,要求标准偏差为<20%;样品质量浓度大于0.150g·L-1时,允许的标准偏差为10%.6种阴离子F-、Cl-、Br-、NO-2、NO-3和SO2-4使用AS11-HC分析柱和AG11-HC保护柱及ASRS抑制器进行检测分析Na+、NH4+、K+、Mg2+和Ca2+5种阳离子使用CS12A分析柱和CG12A保护柱及CSRS抑制器进行检测分析 Part5PM2.5中水溶性无机离子的危害 SO42-NO3-NH4+在大气污染中，SO2与多种污染物共存，吸入含有多种污染物的大气对人畜产生的危害比各种污染物各自作用之和大得多，特别是在SO2与颗粒物同时吸入时，对人畜产生的危害更为严重。这是因为飘尘气溶胶粒子把SO2带入呼吸道和肺泡内，其毒性增大3~4倍。如果飘尘为重金属粒子，它可催化SO2使之氧化为硫酸雾，其刺激作用增强10倍。氮氧化合物对环境产生的危害是产生光化学烟雾。一般认为光化学烟雾是大气中氮氧化合物、碳氢化合物和一氧化碳等污染物，在强烈的太阳光照射下发生光化学反应而形成的一种有刺激性气味的气体。其主要成分为臭氧、过氧酰基硝酸酯和醛类等化合物。它们氧化能力强，对人畜皮肤、眼睛和呼吸系统具有很大的危害。NH3由肺泡进入血液后，可与血红蛋白结合成碱性高铁血红素，降低血液的输氧能力，导致组织缺氧；低浓度的氨可刺激三叉神经末稍，引起呼吸中枢的反射性兴奋；吸入肺部的氨，可通过肺泡上皮组织，引起碱性化学性灼伤，使组织溶解、坏死；进入呼吸系统的氨还能引起中枢神经系统麻痹，中毒性肝病，心肌损伤等症。PM2.5中水溶性离子的危害 ThankYou组员：李茜张铁林孙珂李浩哲 集成触发器的应用 D→T′、JK→T′、D→JK的转换实验。用双D触发器设计一个单发脉冲发生器。实验内容测试74LS74和74LS107的逻辑功能。 实验目的掌握集成触发器的功能测试方法。熟悉触发器的两种触发方式（电平触发和边沿触发）及其触发特点。了解集成触发器的应用。 74LS74型双D触发器书上第298页 74LS107型双J--K触发器 实验原理触发器功能的转换将某种功能的触发器转换成另一种功能的触发器时，可以在触发器外添加适当的组合逻辑电路来实现。D触发器：JK触发器：T′触发器： Q1、Q2初态为0（若为1，则FF1被复位）。若加入手控脉冲（下降沿），则Q1=1；当下一个CP脉冲来时，则Q2=1；FF1Q1Q2FF2此时Q2=0，FF1被复位，Q1=0；当再来一个CP脉冲，则Q2回到0。单发脉冲发生器 D→T′、JK→T′、D→JK的转换实验。用双D触发器设计一个单发脉冲发生器。实验内容测试74LS74和74LS107的逻辑功能。 测试74LS74双D触发器和74LS107双JK触发器的逻辑功能测试直接复位端和置位端的功能。测试逻辑功能，要求在不同输入状态和初始状态。体会边沿触发的特点。74LS107没有直接置位端，初态“1”可用J端置位。 将D触发器转换成T′触发器，并进行功能测试。将JK触发器转换成T′触发器，并进行功能测试。将D触发器转换成JK触发器，并进行功能测试。D→T′、JK→T′、D→JK的转换实验未用到的和端应接电源或高电平以防干扰。 系列脉冲接1秒信号，Q2接发光二极管，进行静态测试。手控脉冲接逻辑开关，系列脉冲接1kHz信号，用示波器观察系列脉冲及输出信号的波形，并描述所观察的现象。手控脉冲和系列脉冲都接1kHz信号，用示波器观察脉冲、及输出Q1、Q2的波形，并记录波形（注意对齐）。用双D触发器设计一个单发脉冲发生器 实验箱上1Hz(1kHz)CP&单发脉冲发生器74LS00注意事项由于实验箱上1Hz、1kHz信号驱动能力有限，可在1kHz信号后接非门以增强驱动能力。 输入：串行数据输入端Din并行数据输入端D1D0控制端输出：并行数据输出端Q1Q0串行数据输出端Q1器件：74LS74一片，74LS00一片用双D触发器设计一个2位左移移位寄存器，并进行功能测试。数据并行输入数据串行输入 实验报告写出触发器转换电路的设计过程。分析单发脉冲发生器电路的工作原理。实验调试过程、实验体会及收获。记录实验现象、数据和结果。 思考题74LS74和74LS107的触发方式是哪一种？分别是上升沿触发还是下降沿触发？由74LS74转换成的JK触发器是上升沿触发还是下降沿触发？'