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对雾霾成分初探


对雾霾成分初探
辽宁省实验中学营口分校 2016 届 5 班 张钰哲

【摘要】本文通过猜想,生活中的小现象来探究雾霾的成分,并对其治理提 供合理展望。 【关键词】雾霾,环保
一. 引言
近年来,由于空气质量恶化,雾霾现象出现增多且危害加重。2013 年,“雾 霾”成为年度关键词。这一年的 1 月,4 次雾霾过程笼罩 30 个省(区、市) ,在 北京,仅有 5 天不是雾霾天。有报告显示,中国最大的 500 个城市中,只有不 到 1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准,与此同时,世界上污染最 严重的 10 个城市有 7 个在中国。雾霾给我国环境带来的污染可见一斑。同时, 对人的呼吸.心血管系统有影响,能引起急性鼻炎和急性支气管炎,诱发心血管 疾病的急性发作等病症:他还能影响心理健康,外出的交通安全。不仅如此, 1952 年伦敦的雾霾天气已经引起约 1.2 万人死亡,引起社会的广泛关注。 可以说雾霾已经成为人类社会的大杀手。那么雾霾是什么呢?其成分又如何 呢?能否利用化学知识进行治理? 根据资料[1]了解雾霾: 雾霾,雾和霾的统称。雾和霾的区别十分大。 空气中的灰尘、硫酸、硝酸等 颗粒物组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。霾就是灰霾(烟霞) 。当水汽凝 结加剧、空气湿度增大时,霾就会转化为雾。霾与雾的区别在于发生霾时相对 湿度不大,而雾中的相对湿度是饱和的(如有大量凝结核存在时,相对湿度不一 定达到 100%就可能出现饱和) 。

二. 作出假设

雾霾是一种胶体,他有胶体应有的一些性质。

三. 设计实验
3.1 实验思路:由于假设雾霾是一种胶体,那么,雾霾应有胶体的所有性质。 即可以用胶体的一般性质来判断雾霾是否是胶体 3.2 实验依据:由高中人教版《化学》必修一可知,胶体能发生丁达尔现象, 产生聚沉,电泳现象,渗析作用,吸附性等性质。胶体为分散系,是一些具有 相同或相似结构的一个集合,存在有数个粒子组成一个胶粒,分散质粒子直径 在 1nm—100nm 之间的分散系。

四.进行试验 4.1 实验一:利用丁达尔现象验证假设。 4.1.1

同学在验证实验中,可见清晰光亮“通路” 。

这是开发区霾天夜景,都可以看见车头发出光亮的“通路” 4.1.2 化学书上标准的丁达尔现象图

4.1.3 实验图与标准图比对可发现在雾霾中可以发生丁达尔效应

4.2 利用电泳验证假设 4.2.1 根据资料 [2] : 内蒙古介电电泳应用技术研究院利用介电泳技术吸附汽 车尾气中的 PM2.5 达到缓解雾霾的目的。 4.2.2 根据资料[3]可知:介电泳(dielectrophoresis or DEP),也称双向电 泳, 是介电常数较低的物体在非匀强电场中受力的现象。根据材料[4]:带电 颗粒在电场作用下, 向着与其电性相反的电极移动, 称为电泳(electrophoresis, EP)。 4.2.3 可知介电泳是电泳的一种,所以雾霾可以发生电泳

4.3 利用胶体颗粒的大小 4.3.1 根据资料[5]:利用复合薄膜法,对广州的大气粒子进行了研究。观察表 明,在广州大气粒子中,SO4-2 粒子在粒径小于 1 微米 领域中占有优势,而在大 于 1 微米 领域中,没有被发现。而含有 NO3- 的粒子,在以上两个领域都存在, 多数在小于 1 微米领域。 讨论认为, SO4-2 粒子主要是通过匀质核化过程而形成 (如 硫酸滴和硫酸铵) (因此多较细小) ;NO3-的粒子可能是通过硝酸和大气中既存物 质发生化学反应而生成(如硝酸钙) (因此也有较粗大的颗粒) 。雾霾中的 PM2.5 大小为 2.5 微米。 在广州采集大气细颗粒物发现: (使用采样器大致分为大于 1 微米和小于 1 微 米两级)在非雾霾天气时,两级均有颗粒物采得;但雾霾期间,采集到的颗粒 物明显集中在较细的一级(小于 1 微米) 。特别重要的是,雾霾条件下,观察到 多个细颗粒物呈现“卫星滴”结构。但雾霾前的样品中没有发现。 (卫星滴结构 很可能是造成消光系数增大,损害能见度的主要机制! )

雾霾前

雾霾后 4.3.2

根据人教版《化学》必修一可知胶体与溶液和浊液的区别在于分散质的大小, 溶剂粒子小于 1 纳米,胶体粒子介于 1—100 纳米之间,浊液粒子大于 100 纳米 4.3.3 根据已知的数据,雾霾中的粒子介于 1-100 纳米之间。

四. 分析结论
根据以上做的三个小实验雾霾均有胶体的性质,所以初步认定雾霾是一种胶 体,

五.展望 本实验已经初步验证了雾霾是一种胶体,那么,可以利用胶体的渗析与聚沉 达到缓解雾霾天气的目的。当然,缓解雾霾要从根部做起:减少化石燃料的燃 烧,多种树,大力发展清洁能源等。

六.反思 1.对于这次试验有很多不足的地方,例如数据方面少,引用资料过多,实验 过于简单等。但碍于个人能力与外界帮助的有限,只能做到这个地步。我会不 断努力,继续进步。 2.感谢李起洋老师对我的精神鼓励。

参考文献
1. 雾霾.百度百科 http://baike.baidu.com/link?url=xBjECpCv4tH4Pq4bIMiEj6HHwKYEZAUHSkLj odd5HAs9BPj4xRAHmORlP4HRcR6k

2. 人民网 http://society.people.com.cn/n/2013/1011/c136657-23165498.html 3.介电泳.百度百科 http://baike.baidu.com/link?url=nrNTjJjPVw6o-s1AiNODnx4AFZ6Muvbw11uy gyA1Cnz52APNCxvu5js3aIyy_sIeSIL-h3VWpOQbVTBUBbo2WK 4.电泳.百度百科 http://baike.baidu.com/link?url=nrNTjJjPVw6o-s1AiNODnx4AFZ6Muvbw11uy gyA1Cnz52APNCxvu5js3aIyy_sIeSIL-h3VWpOQbVTBUBbo2WK 5.《华南理工大学(自然学科版) 》1997 年 第 10 期 《广州大气的硝酸和硫酸 粒子》 钱公望 刘焕彬


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