大氣氣溶膠滯留時間計算和分析

第３３卷第３期（總第１９５期） 輻射防護通訊 ２０１３年６月

?研究通報?

大氣氣溶膠滯留時間計算和分析

李加興 潘競舜 文富平 陳 凌

（中國原子能科學研究院，北京，１０２４１３）

摘要基于放射性核素的衰變平衡條件，使用氡衰變鏈核素 Ｐｂ、 Ｂｉ和 Ｐ０的參數對大氣顆粒物的滯留時間做

了理論推導。測量了我國２０個城市近地面大氣氣溶膠的 Ｐｂ和 Ｐ０的活度濃度，得到 Ｐ０／ Ｐｂ活度濃度比值范

圍為０．２８ ０．８６，對計算結果進行分析。 ．

關鍵詞：氣溶膠；滯留時間：長壽命氡子體

中圖分類號：Ｘ８３７．３ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：１００４．６３５６（２０１３）ｏ３．ＯＯ２５．０５

大氣顆粒物也稱作大氣氣溶膠，是大氣中的

治理環境尤為的重要。研究長壽命氡子體在大氣

固體或液體顆粒狀物質的總稱。按照顆粒物的形

中的濃度，并通過氡衰變鏈的活度關系可以計算

成機制分為一次顆粒物和二次顆粒物。一次顆粒

氣溶膠在大氣中的滯留時間ｌ２ ］，本文對氣溶膠在

物是由天然污染源或人為污染源釋放到大氣中直

大氣中滯留時間進行了理論推導，分析了我國各

接造成污染的顆粒物（如土壤顆粒、燃燒煙塵、汽 城市大氣的滯留時間，并與文獻進行比較，為進一

車尾氣等）；二次顆粒物是由大氣中某些污染氣體

步的研究工作提供參考。

組分與正常組分之間通過化學反應轉化成的顆粒

物（如二氧化硫轉化成硫酸鹽）。一次顆粒物和二

ｌ氣溶膠滯留時間計算

次顆粒物都主要通過成核作用、黏合作用、吸著作

利用氡衰變鏈上核素的不平衡度與附著顆粒

用形成，在形成過程中這些細小的顆粒物外表一

物的壽命關系，可以計算氣溶膠顆粒在大氣中的

般都比較粗糙，比表面積較大，所以極易吸附大氣

滯留時間。本文使用 ｍＰｂ、 ｍ Ｂｉ和 ｍ Ｐ０ ３種放射

中的物質。大氣顆粒物吸附大氣中的放射性核素

性核素，它們的衰變關系如下：

形成放射性氣溶膠，放射性核素在顆粒物表面的

。Ｐｂ ÷ 。Ｂｉ 。Ｐ０ Ｐｂ

累積量會隨時間變化。

附著在大氣（對流層）氣溶膠顆粒物上的

大氣中的氡不斷的衰變，釋放出 ｍＰｂ、 ｍ Ｂｉ和

ｍＰｂ、 ｍ Ｂｉ、 ∞Ｐ０主要由兩部分組成：一部分是來

ｍＰ０的游離態原子，在短時間內吸附于大氣顆粒

自當地大氣中 Ｒｎ衰變，這部分核素的平衡關系

物上。 ｍＰｂ是最先衰變出的子體，所以一般的認

可用式（１）表示；另一部分來自于當地的額外注

為大氣顆粒物形成中主要吸附的是 ｍＰｂ原子，而

入，包括土壤顆粒的再懸浮、同溫層注人和人類活

顆粒物中的 ｍ Ｂｉ和 加Ｐ０是由 加Ｐｂ衰變產生的［１］。

動（如焚燒、燃煤、交通的排放等）。

在自然環境中， ｍ Ｐ０完全來自于它的母系核素

放射性核素衰變過程中的平衡關系可以表示

ｍＰｂ， ∞Ｐｂ在環境中的輸運很大程度上決定了

為【 ：

ｍＰ０的分布。

Ｊ＾ｒ

隨著城市規模的擴大，城市大氣顆粒物污染

＝ ｐⅣｐ一（ ｄ＋ Ｒ）Ｎｄ＝０ （１）

越來越嚴重。掌握污染物來源及傳輸特征，對于

式中，Ⅳ。和Ⅳｄ分別表示母體與子體的粒子數，

收稿日期：２０１３．０５—１６

作者簡介：李加興（１９８７．），男，２０１０年畢業于山西大學光信息科學與技術專業，學士；２０１３年畢業于南華大學核科

學技術學院核技術及應用專業，碩士。

一

２５—