生态环境保护资金

你是否曾好奇，在一天的时间里，大气污染物都经历了怎样的变化？它们并非一成不变，而是在持续的化学变化中演绎着复杂的故事。接下来，就让我们以时间为轴，一同探寻大气污染物在24小时内的奇妙变化，揭开污染物浓度波动背后的神秘面纱。

10点，建筑工地热闹起来，在如火如荼的氛围中，城市得以生长。
但建筑工地、拆迁工地的都会产生大量的扬尘颗粒物，例如土方开挖、渣土倒运、拌灰破碎等等。一般，上午10点左右城市空气中的颗粒物浓度会达到一个高峰。

在建筑施工、拆除等活动中产生的大量扬尘，其成分主要包括土壤扬尘、水泥粉尘、石灰、石膏、砂石等。土壤扬尘主要来自土方开挖、渣土倒运等，其主要成分是SiO₂（二氧化硅）、CaCO₃（碳酸钙）等；水泥粉尘主要成分是硅酸盐矿物，如3CaO·SiO₂（硅酸三钙）、2CaO·SiO₂（硅酸二钙）等，还含有少量的石膏和其他添加剂；石灰粉尘主要来源于石灰的使用和储存过程，其主要成分是CaO（氧化钙）和Ca（OH）₂（氢氧化钙）；沙石粉尘则主要由岩石破碎产生，成分与相应的岩石类型有关，如花岗岩砂石主要含有石英、长石、云母等矿物成分。

扬尘颗粒大一点的，粒径达到10微米-100微米的，会比较快的沉降下来；扬尘颗粒小一点的，粒径小于10微米的，会长时间地漂浮在空气里【有兴趣的可以去看我的前一篇内容，里面介绍了不同粒径颗粒物的沉降时间】。这些扬尘颗粒的化学性质比较稳定，但其中的碱性成分如CaCO₃、CaO，也会与酸性气体如SO₂、NO₂发生反应。

①CaCO₃+SO₂→CaSO₃+CO₂。CaSO₃（亚硫酸钙）还可以进一步被氧化为CaSO₄（硫酸钙）：2CaSO₃+O₂→2CaSO₄。

②2CaO+4NO₂→2Ca（NO₃）₂。

这些反应可以在一定程度上减轻大气中酸性气体的浓度，对酸雨的形成起到缓冲作用。特别是在我国北方的碱性土地区域，碱性的扬尘有效降低了酸雨的酸度。

11-12点，百业兴旺，传统的制造业早已开足马力，新兴的互联网公司基本也从这个点开始进入工作状态。

不管是传统工厂的电动机，还是互联网公司的服务器，都是电力的消耗大户。一个个燃煤电厂为了确保社会经济的正常运行，都全力以赴地燃烧着煤炭，把其中蕴含的化学能转化为电能。但也排放了大量的污染物，比如SO₂（二氧化硫）。

【据统计，全球每年由人为源排放进入大气的二氧化硫约为146×106t，其中约60%来自煤炭燃烧，30%左右来自石油燃烧和炼制过程】

SO₂在大气中的主要反应就是被氧化，在白天低湿度条件下，以自由基氧化为主；而在高湿度条件下，以催化氧化为主，往往产生H₂SO₄（气溶胶），若有NH₃吸收，在液滴中就会生成（NH₄）₂SO₄。

①自由基氧化：⋅OH+SO₂→HOSO₂⋅，HOSO₂⋅+O₂→HO₂⋅+SO₃，SO₃+H₂O→H₂SO₄。⋅OH就像一个‘小钩子’，勾住了SO₂分子，形成了HOSO₂⋅这个中间产物，然后它继续与O₂反应，一步步转化为最终H2SO4。

②催化氧化：在有催化剂的条件下，2SO₂+2H₂O+O2→2H₂SO₄，这里的催化剂可以是硫酸盐，也可以是盐酸盐。

既然，都说到了H₂SO₄，就在这里好好说说气溶胶。气溶胶是大气污染物化学变化中非常重要的物质。

【经历过新冠病毒疫情的朋友们应该都还有记忆，一开始世卫组织发布指引说病毒是通过咳嗽、打喷嚏、说话产生的飞沫传播。飞沫都比较大比较重，不能在空气中飘浮，一喷出来就掉下去了，所以你只要跟人保持一定的距离就行。但实际情况不是这样，在一个密闭的轮船里（还有没有记得是哪条轮船的？），一个人就能传染上百个人。传播者只要出现在船舱里就行，不需要分别对着每个人打一次喷嚏。后来研究发现，病毒应该是可以通过气溶胶传播。气溶胶是一种直径小于10微米的颗粒，可以想象成是一些非常小的小水泡，正常呼气就能产生，因为太小太轻，它们不会掉下去，能在空气中悬浮。也就是说，病毒携带者不用对着你打喷嚏，他只要在场，就足以让房间中遍布含有病毒的气溶胶；甚至等他离开房间，他的气溶胶还会继续悬浮一段时间】

上面这个例子，或许能够帮助你记住气溶胶的特性：它不是气体，但它很小，粒径一般在0.001-10微米之间，因为它小所以能飘浮在空气中很长时间。气溶胶就像溶液中的溶质一样，只不过这里的溶剂是空气。

大气中的污染物气溶胶也有类似的特性，只不过它们是由各种大气污染物经过一系列化学变化形成的，同样会在空气中悬浮并对空气质量产生重要影响。我们还是回到SO2氧化形成的H2SO4。

气态的H₂SO₄受潮遇冷就会凝聚成液态或固态颗粒，从而形成气溶胶：mH₂SO₄（气）+nH₂O（气）→mH₂SO₄⋅nH₂O（液相硫酸雾核）。这些液相硫酸雾核在大气中互相撞击在一起，越长越大就形成了硫酸液体小颗粒，这些硫酸液体小颗粒如果与其他碱性的污染气体或者阳离子碰撞，就会形成硫酸盐颗粒（固体）。如，H₂SO₄+NH₃→（NH₄）₂SO₄（硫酸铵固体），SO₄^2-+Ca²⁺→CaSO₄（固）。这有点像修仙小说，修士丹田中的真气由气态聚集成液态，再由液态凝聚成固态。这里需要说清楚的是，在这个凝聚中虽然体积变大了，但还是很小的，小于10微米。