大气气溶胶滞留时间计算和分析

第３３卷第３期（总第１９５期） 辐射防护通讯 ２０１３年６月

・研究通报・

大气气溶胶滞留时间计算和分析

李加兴 潘竞舜 文富平 陈 凌

（中国原子能科学研究院，北京，１０２４１３）

摘要基于放射性核素的衰变平衡条件，使用氡衰变链核素 Ｐｂ、 Ｂｉ和 Ｐ０的参数对大气颗粒物的滞留时间做

了理论推导。测量了我国２０个城市近地面大气气溶胶的 Ｐｂ和 Ｐ０的活度浓度，得到 Ｐ０／ Ｐｂ活度浓度比值范

围为０．２８ ０．８６，对计算结果进行分析。 ．

关键词：气溶胶；滞留时间：长寿命氡子体

中图分类号：Ｘ８３７．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４．６３５６（２０１３）ｏ３．ＯＯ２５．０５

大气颗粒物也称作大气气溶胶，是大气中的

治理环境尤为的重要。研究长寿命氡子体在大气

固体或液体颗粒状物质的总称。按照颗粒物的形

中的浓度，并通过氡衰变链的活度关系可以计算

成机制分为一次颗粒物和二次颗粒物。一次颗粒

气溶胶在大气中的滞留时间ｌ２ ］，本文对气溶胶在

物是由天然污染源或人为污染源释放到大气中直

大气中滞留时间进行了理论推导，分析了我国各

接造成污染的颗粒物（如土壤颗粒、燃烧烟尘、汽 城市大气的滞留时间，并与文献进行比较，为进一

车尾气等）；二次颗粒物是由大气中某些污染气体

步的研究工作提供参考。

组分与正常组分之间通过化学反应转化成的颗粒

物（如二氧化硫转化成硫酸盐）。一次颗粒物和二

ｌ气溶胶滞留时间计算

次颗粒物都主要通过成核作用、黏合作用、吸着作

利用氡衰变链上核素的不平衡度与附着颗粒

用形成，在形成过程中这些细小的颗粒物外表一

物的寿命关系，可以计算气溶胶颗粒在大气中的

般都比较粗糙，比表面积较大，所以极易吸附大气

滞留时间。本文使用 ｍＰｂ、 ｍ Ｂｉ和 ｍ Ｐ０ ３种放射

中的物质。大气颗粒物吸附大气中的放射性核素

性核素，它们的衰变关系如下：

形成放射性气溶胶，放射性核素在颗粒物表面的

。Ｐｂ ÷ 。Ｂｉ 。Ｐ０ Ｐｂ

累积量会随时间变化。

附着在大气（对流层）气溶胶颗粒物上的

大气中的氡不断的衰变，释放出 ｍＰｂ、 ｍ Ｂｉ和

ｍＰｂ、 ｍ Ｂｉ、 ∞Ｐ０主要由两部分组成：一部分是来

ｍＰ０的游离态原子，在短时间内吸附于大气颗粒

自当地大气中 Ｒｎ衰变，这部分核素的平衡关系

物上。 ｍＰｂ是最先衰变出的子体，所以一般的认

可用式（１）表示；另一部分来自于当地的额外注

为大气颗粒物形成中主要吸附的是 ｍＰｂ原子，而

入，包括土壤颗粒的再悬浮、同温层注人和人类活

颗粒物中的 ｍ Ｂｉ和 加Ｐ０是由 加Ｐｂ衰变产生的［１］。

动（如焚烧、燃煤、交通的排放等）。

在自然环境中， ｍ Ｐ０完全来自于它的母系核素

放射性核素衰变过程中的平衡关系可以表示

ｍＰｂ， ∞Ｐｂ在环境中的输运很大程度上决定了

为【 ：

ｍＰ０的分布。

Ｊ＾ｒ

随着城市规模的扩大，城市大气颗粒物污染

＝ ｐⅣｐ一（ ｄ＋ Ｒ）Ｎｄ＝０ （１）

越来越严重。掌握污染物来源及传输特征，对于

式中，Ⅳ。和Ⅳｄ分别表示母体与子体的粒子数，

收稿日期：２０１３．０５—１６

作者简介：李加兴（１９８７．），男，２０１０年毕业于山西大学光信息科学与技术专业，学士；２０１３年毕业于南华大学核科

学技术学院核技术及应用专业，硕士。

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