气溶胶谱分布.ppt

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第一章绪论-

（2）,颗粒形状气溶胶的含量尺度谱分布谱分布特征量谱分布函数,思考题-1：

该选用哪种尺度？

颗粒形状,思考：

颗粒的形状对其物理性质、化学性质，如动力学性质、化学活性等有很大影响如何表示粒子形状？

直径D,直径D、高度H,？

颗粒形状形状因子,1.形状指数外形尺寸的无量纲组合表征形状

（1）球形度：

颗粒接近球体的程度Wadell球形度:

与颗粒等体积的球的表面积与颗粒的表面积之比W1，球形：

W1,颗粒形状形状因子,1.形状指数

（1）球形度Krumbein球形度：

b宽度；l投影最大尺寸；h厚度K1，球形和立方体：

K1,颗粒形状形状因子,1.形状指数

（2）均齐度：

以长方体为基准（3）Church形状因子,扁平度,延伸度,颗粒形状形状因子,1.形状指数对于旋转体aspectratio或axisratio：

颗粒的形状形状因子,2.形状系数Q表示颗粒的几何特征，如面积、体积等，则Q与粒径d的关系可表示为：

其中，即为形状系数,颗粒的形状形状因子,2.形状系数

（1）表面积形状系数与的差异：

表示颗粒形状对于球形的偏离

（2）体积形状系数,颗粒的形状形状因子,2.形状系数（3）比表面积形状系数（4）卡门系数即比表面积等效直径与体积等效直径之比（5）动力学形状系数,颗粒的形状形状因子,2.形状系数,颗粒的形状数学分析,1、Fourier级数展开法2、分形理论,气溶胶的含量,气溶胶含量,对大气气溶胶粒子不可能采用枚举法进行研究数浓度（数密度）单位体积中气溶胶粒子的个数质量浓度即气溶胶密度，少用，避免与颗粒密度混淆表面积浓度体积浓度,Seinfeld,J.H.,andS.N.Pandis,2006:

Atmosphericchemistryandphysics:

fromairpollutiontoclimatechange.2nded.J.Wiley,xxviii,1203pp.,气溶胶含量,约95的硬盘在空气中暴露10分钟以上会报废约40的硬盘在千级操作台暴露15分钟以上会报废将操作台放在千级超净间并形成局部百级环境，暴露时间在30分钟以内而导致的数据丢失比例可控制在1以内,气溶胶含量,Hinds,W.C.,1999:

Aerosoltechnology:

properties,behavior,andmeasurementofairborneparticles.2ded.Wiley,xx,483pp.,气溶胶含量,质量浓度,习题,对于无过滤嘴香烟，吸烟者吸入的气溶胶体积为350ml，其中烟粒质量共计20mg，设烟粒直径均为0.4m，烟粒密度为1gcm3。

求：

1）吸入烟粒的个数；2）吸入烟粒的总表面积；3）吸入烟气的质量浓度；4）将3的结果与环境空气质量标准进行对比。

（参考答案：

6.01011；3000cm2；57gcm3；与50gcm3相比为1.1106倍）,尺度谱分布,（尺度）谱分布,设r为大气气溶胶质粒的半径（或直径d），n（r）为气溶胶质粒的半径分布函数（个/cm3m），其值随半径不同而异，则n（r）r为半径介于r与r+r间的气溶胶质粒数密度（个/cm3）。

如果将纵坐标用n（r）表示，横坐标以r表示，则当已测得不同半径范围的气溶胶质粒数密度n（r）r后，可将它除以半径区间r，而得不同半径处的n（r）值。

然后可将各r，n（r）值点在图上，形成一条曲线，以表示气溶胶质粒的尺度谱，该曲线便是所说的大气气溶胶的数密度谱分布曲线。

相应有表面积、体积和质量的谱分布,（尺度）谱分布,设r1：

1-3m，n1=100个/cm3；r1=2mr2：

3-7m，n2=160个/cm3；r2=5m则频率分布函数：

n（r1）=50个/cm3mn（r2）=40个/cm3m,（尺度）谱分布,例题：

该样本中10m的粒子数是多少？

大气气溶胶尺度和浓度范围达几个至十几个数量级尺度小的粒子数特别大常采用对数坐标lnrlnr+dlnr范围内的粒子数为n（lnr）dlnr同一范围内粒子数一定：

n（lnr）dlnrn（r）drn（lnr）rn（r）推广至任意两种尺度坐标下的分布函数：

n（u）dun（v）dv,（尺度）谱分布,（尺度）谱分布,（尺度）谱分布,谱分布特征量,谱分布特征量,谱宽最大粒子与最小粒子的半径（或直径）差。

限于观测仪器对小滴的分辨率，最小粒子不易测得，故常取最大尺度作为谱宽。

谱型谱分布曲线的的形态：

如单调上升、单调下降，单峰、多峰等,使用粒子分布的一、二个特性来简单概括粒子谱分布特性往往是方便的两个最常用的特性：

平均和方差平均特性即可以是粒子半径的平均，也可以是表面积或体积等的平均，分别得到平均半径、平均表面积和平均体积等特征量,谱分布特征量,假设有M组粒子组成的离散分布，其中半径为ri，数密度为Ni，i=1，2，.，M。

则粒子总数密度：

粒子群算术平均半径：

谱分布特征量,离散型的粒子群平均半径可表示为连续分布平均半径平均表面积和平均体积：

谱分布特征量,其它一些常用的平均值：

a）众数半径表示数分布的局地最大值b）中值半径表示小于它的粒子数与大于它的粒子数相等c）体积平均半径,谱分布特征量,谱分布特征量,云滴有效半径,谱分布特征量,谱分布特征量,Reist,P.C.,1993:

Aerosolscienceandtechnology.2nded.McGraw-Hill,xvi,379pp.,谱分布特征量,谱分布特征量,方差2是一种在平均半径周围对谱分布展布的量度2=0：

分布中的每个粒子都有相同半径，即单分散系2增加：

谱分布在横坐标方向扩展，即多分散系离散度,谱分布特征量,偏度（Skewness）偏向小于或大于平均半径的程度,谱分布特征量,峰度（Kurtosis）谱峰向上突出的程度,谱分布特征量,谱分布函数,较常使用的谱分布形式主要有：

Junge幂函数分布、Deirmedjian修正函数分布、对数正态分布等。

Junge幂函数分布：

在大气中的质粒，从十分之几微米到几十微米尺度之间的等间隔对数半径区间内，质粒的总累积体积为一常数,谱分布函数,Urbanpolluted,Continental,Marine,谱分布函数,谱分布函数,?

修正函数分布实测资料平均：

当尺度取线性坐标时，谱形大多具有峰值，且在半径小的一边下降较快，在大尺度端下降较缓慢，具有一条长尾巴总数密度：

谱分布函数,尺度分布函数要求（Whitby,1974）应对大气气溶胶整个尺度范围内的分布均能拟合对于数、表面积、体积或质量分布的拟合应具有较好的一致性，即要求分布函数形式与权重因子无关拟合函数应具有一定的物理基础,谱分布函数,对数正态分布函数,谱分布函数,按高斯分布，容易给出对数正态分布函数n（r）为描述对数正态分布的两个参量和分别为几何平均半径和几何标准差,谱分布函数,谱分布函数,习题,已知气溶胶样品测量数据如下（采样体积1cm3）：

1、求：

谱宽、数浓度、平均半径、平均表面积、平均体积、众数半径、中值半径、有效半径、表面积平均半径、体积平均半径、表面积中值半径、体积中值半径、消光系数（消光效率取2）、雷达反射率因子、几何平均半径、几何标准差、方差、离散度、偏度、峰度2、绘制数浓度、表面积浓度、体积浓度尺度谱分布曲线3、用Junge分布、-分布、对数正态分布拟合谱分布函数，并对三种拟合结果进行比较,