大气气溶胶观测术语 环保标准.pdf

ICS 中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准GB/T 大气气溶胶观测术语 The terminology of ambient aerosol observation （草案稿）（本稿完成日期：2009 年 7 月 10 日）-发布-实施国家质量监督检验检疫总局 发布 国家质量监督检验检疫总局 发布 GB/T I 目 次 前 言.II 引 言.3 1 范围.4 2 规范性引用文件.4 3 术语和定义.4 附 录 A 英文术语条目索引.9 参考文献.11 GB/T II 前 言 本标准是在引用和参考相关国际标准和有关文件的基础上编写的。本标准由中国气象局提出。本标准由全国气象防灾减灾标准化技术委员会(SAC/TC345）归口。本标准起草单位：中国气象科学研究院 中国气象局大气成分观测与服务中心 中国气象局大气化学重点开放实验室 本标准主要起草人：张养梅、孙俊英、张晓春、张小曳。本标准首次发布。GB/T 3 引 言 大气气溶胶最早在 20 世纪 70 年代就得到人们的普遍关注，人们赖以生存的环境大气，就是一个大的气溶胶体系。随着工业革命的不断进步，人类排放对大气环境的影响越来越明显，大气气溶胶在气候、环境中也扮演着重要的角色。大气气溶胶的光学特性主要表现在能够散射和吸收太阳光，影响地气系统的辐射平衡，进而影响气候，同时影响大气能见度，给社会生活生产带来很多不便。大气气溶胶的物理特性则表现为粒径分布范围广泛，化学特性表现在其化学组分非常复杂。此外，大气气溶胶作为云凝结核对降水的形成起着至关重要的作用，从而间接影响气候变化。在长期的生活、实践和科学观测中，形成了许多用来描述大气气溶胶的专门术语和词汇，这些术语和词汇有些至今仍然在用，有些术语和词汇已经不再具有科学性，还有一些专业术语和词汇同时来描述同一个要素，从而造成误解和使用混乱的现象。为此，本标准目的在于规范大气气溶胶观测术语，整理出目前大气气溶胶观测领域普遍认同的专业术语。该标准的制定、实施，可以在一定程度上改变术语使用不规范，大气气溶胶观测要素描述不统一的现象。在全国范围内推广大气气溶胶观测术语使其规范化，为参与国际比对以及气候变化研究相关国际交流提供有利的支持。本标准的制定力争按照WMO 通用术语的统一规范要求，兼顾国内外大气科学领域使用习惯进行编制。GB/T 4 大气气溶胶观测术语 1 范围 本标准规定了大气气溶胶基本概念，大气气溶胶分类，大气气溶胶观测、分析方法，以及大气气溶胶采样方面涉及到的术语等。本标准适用于大气环境科学领域，其他领域也可参照执行。2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。国际标准 ISO4225-1994 空气质量-总的方面-词汇（Air quality-General aspects-Vocabulary）GB 6919-86 空气质量词汇 Air Quality Vocabulary GB 3095-1996 环境空气质量标准 Ambient air quality standard GB 6921-86 大气飘尘浓度测定方法 Determination of the concentration of airborn particulate matters GB/T 15265-94 环境空气 降尘的测定-重量法 Ambient air-Determination of dustfall-Gravimetric method 3 术语和定义 3.1 大气气溶胶基本概念 3.1.1 大气气溶胶 ambient aerosol 大气与悬浮在其中的固体和液体微粒共同组成的多相体系。习惯上也将大气气溶胶与大气气溶胶粒子、大气颗粒物等同使用。3.1.2 颗粒物粒径 particle size 大气气溶胶颗粒物的大小，可用半径或直径表示。由于颗粒物形状一般不规则，通常使用等效半径或直径表示。3.1.3 空气动力学等效直径 aerodynamic diameter,Dp 如果所研究的不规则形状粒子与单位密度直径 Dp球形粒子的空气动力学效应相同，定义 Dp为所研究粒子的空气动力学等效直径。3.1.4 体积等效直径 equivalent volume diameter，Dev 如果所研究的不规则形状粒子的体积与直径为 Dev的球形粒子体积相同，Dev 定义为所研究粒子的体积等效直径。3.1.5 光学等效直径 equivalent optical diameter,Deo 如果所研究的不规则形状粒子与直径为 Deo的球形粒子具有相同的光散射能力，定义 Deo 为所研究粒子的光学等效直径。此定义只适用于粒子群的统计特征；粒子的光散射能力与波长有关，一般以0.55m 绿光为标准来定义光学等效直径。GB/T 5 3.1.6 电迁移率直径 Electronic Mobility diameter,Dm 如果所研究的不规则形状粒子与直径为 Dm 的球形粒子在电场中具有相同的运动速度，定义 Dm 为所研究粒子的电迁移率直径。3.1.7 斯托克斯直径 Stock diameter,Dst 如果所研究的不规则形状粒子与直径为Dst的球形粒子具有相同的沉降速度和密度，定义Dst为所研究粒子的斯托克斯直径。3.1.8 气溶胶质量浓度 aerosol mass concentration 单位体积中气溶胶粒子的质量，单位一般为是 g/m3。3.1.9 气溶胶数浓度 aerosol number concentration 单位体积空气中气溶胶粒子的个数，单位是 1/cm3。3.1.10 气溶胶表面积浓度 aerosol surface concnentration 单位体积空气中气溶胶粒子的表面积，单位一般为 m2/cm3。3.1.11 气溶胶体积浓度 aerosol volume concentration 单位体积空气中所含一定尺度范围内气溶胶粒子的总体积，单位一般用m3/cm3 3.1.12 气溶胶吸收系数 aerosol absorption coefficient 表征因大气气溶胶吸收造成辐射能量衰减程度的物理量，单位一般为 Mm-1。3.1.13 气溶胶散射系数 aerosol scattering coefficient 表征因大气气溶胶散射造成辐射能量衰减程度的物理量，单位一般为 Mm-1。3.1.14 气溶胶消光系数 aerosol extinction coefficient 表征因大气气溶胶的散射和吸收造成辐射能量衰减程度的物理量，是气溶胶散射系数和吸收系数之和，单位一般为 Mm-1。3.1.15 气溶胶光学厚度 aerosol optical depth 整层大气因气溶胶散射和吸收造成的总光学厚度，是无量纲数。3.1.16 降尘 precipitant dust 由于颗粒物自身的重力作用而沉降，用降尘罐采集到的大气颗粒物。一般为空气动力学直径 Dp 大于 30 微米的粒子910。3.1.17 飞沫 Spray 由液体机械粉碎或静电粉碎而形成的气溶胶粒子。3.1.18 凝聚体 agglomerate 通过范德华力或表面张力而聚集在一起的一组粒子。3.1.19 GB/T 6 聚合体 aggregate 一个多相粒子，粒子上的组分不同但又不易分开，多相在此表示每个组分的形状、大小、化学成分各不相同。3.1.20 絮凝物 flocculate 松散地结合在一起的一组粒子，通常是由静电力结合。絮状物容易被空气中的剪应力破坏。3.1.21 均相成核 mononuclear 当某物种的蒸气达到一定过饱和度时，由蒸气分子自身凝结成为分子团的过程。3.1.22 非均相成核 polynuclear 当有外来粒子(非蒸汽分子自身凝结)作为核心时，蒸汽分子凝结在该核心表面的过程。3.1.23 凝结核 condensation nuclear,CN 所有可能形成云滴的气溶胶粒子。3.1.24 云凝结核 Cloud condensation nuclear,CCN 在云中过饱和度条件下能够活化的那些粒子，是凝结核的一部分。3.1.25 一次气溶胶 primary aerosol 由自然源或人为源直接排放至大气中的气溶胶粒子。3.1.26 二次气溶胶 Secondary aerosol 大气中的经过气粒转化而形成的气溶胶。3.2 大气气溶胶按组成分类 3.2.1 含碳气溶胶 carbonecous aerosol 含有碳成分的大气气溶胶，其中包括元素碳EC和有机碳OC4。3.2.2 硫酸盐气溶胶 sulfate aerosol 含有硫酸根成分的大气气溶胶。3.2.3 硝酸盐气溶胶 nitrate aerosol 含有硝酸根成分的大气气溶胶。3.2.4 铵盐气溶胶 ammonium aerosol 含有铵根成分的大气气溶胶。3.2.5 海盐气溶胶 seasalt aerosol 含有海盐成分的大气气溶胶。3.2.6 沙尘气溶胶 sand aerosol 含有沙尘成分的大气气溶胶。GB/T 7 3.3 大气气溶胶按粒径分类 3.3.1 总悬浮颗粒物 Total suspended particulate,TSP 空气动力学直径Dp小于等于100微米的粒子。3.3.2 可吸入颗粒物 Inhale partilulate,IP 空气动力学直径Dp小于等于10微米的粒子,与飘尘的定义同11。3.3.3 粗粒子 Coarse particle 空气动力学直径Dp大于2.5微米的粒子。3.3.4 细粒子 Fine particle 空气动力学直径Dp小于或等于2.5微米的粒子，又称PM2.5。3.4 大气气溶胶按来源分类 3.4.1 自然来源气溶胶 natural aerosol 通过自然过程产生的气溶胶粒子。包括风沙、地球表面岩石风化、火山爆发、森林火灾的燃烧过程、海水溅沫、生物排放等的一次气溶胶，以及天然排放的H2S、NH3、NOx和挥发性有机化合物等气体通过气粒转化过程生成的二次气溶胶。3.4.2 人为来源气溶胶 anthropogenic aerosol 通过人类生产、生活活动产生的气溶胶。包括运输、固定源、工业过程、生物质燃烧等排放的一次气溶胶，以及SO2、NOx、挥发性有机物等气体通过气粒转化过程生成的二次气溶胶。3.5 大气气溶胶观测、分析方法 3.5.1 锥管震荡微天平法 tapered element oscillating microbalance,TEOM 利用弹性振荡体系（由空心锥管和采样滤膜构成）振荡频率与锥管的弹性性质和系统质量有关的原理，连续测量大气中颗粒物质量浓度的方法。3.5.2 激光散射法 light scattering 根据颗粒物对激光散射的原理，测量单个颗粒物的散射光的强度，不同粒径的颗粒物的散射光的强度不同，进而可以获得不同粒径范围的颗粒物的数量。通过测量颗粒物的数浓度，进而获得气溶胶质量浓度的方法。3.5.3 光学衰减法 optical attenuation method 基于滤膜测量的方法。通过测量一定时间间隔滤膜（或者滤带）上收集的气溶胶粒子对光的吸收造成的衰减，假设透过滤膜的光衰减是由气溶胶的光吸收造成的，并根据测量透过滤膜的光衰减的变化获得气溶胶吸收系数的方法。3.5.4 凝结核计数法 condensation nucleus counting 在一定的过饱和蒸汽环境下，蒸汽凝结到大气气溶胶粒子上，凝结长大形成液滴，通过光学探测器对粒子进行探测计数，从而获得大气气溶胶的数浓度的方法。3.5.5 GB/T 8 积分浊度法 integrating nephelometer 一种测量大气气溶胶散射系数的方法。该方法利用一个漫射光源从侧向照射测量腔体内的大气气溶胶粒子和气体，通过仪器的几何设计实现对散射光的角度积分，从而获得大气气溶胶粒子和气体的散射系数，进一步计算得到大气气溶胶的散射系数。3.5.6 离子色谱法 ion chromatography，IC 以液体为流动相，利用样品中不同离子与具有离子交换功能的固定相的亲和能力的差异进行分离检测的方法。3.5.7 原子吸收分光光度法 atomic absorption spectrometry，AAS 利用某元素的基态原子对该元素的特征光谱辐射产生选择性吸收来进行测定的方法。3.5.8 热-光碳分析法 thermal optical carbon analysis 将热分析法和光学测定法结合起来进行有机碳和元素碳分析的方法。先在纯氦环境下逐渐升温，期间挥发的为有机碳，之后再在氦氧环境下逐步升温，此时检测到的碳为元素碳。整个测量中同时检测滤膜对激光束的反射或透射光强，对测量过程中有机碳的碳化进行校正。3.5.9 电感耦合等离子体质谱法 inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS 利用电感耦合等离子体使被测的元素离子化，并利用质谱对离子化成分进行检测的方法，主要用于气溶胶中元素成分的分析测量。3.5.10 X射线荧光光谱法 x-ray fluorescence spectrometry,XRF 利用初级X射线光子或其他微观粒子激发待测物质中的原子，使之产生荧光（次级X射线）而进行元素成分分析的方法。3.5.11 质子激发X荧光法 proton induced X-ray emission,PIXE 利用原子受质子激发后产生的特征X射线的能量和强度来进行物质定性和定量分析的方法。3.5.12 中子活化分析法 instrumental neutron activation analysis,INAA 用一定能量和流强的中子轰击待测样品，然后测定核反应中生成的放射性核素衰变时放出的辐射或者直接测定核反应中放出的辐射，从而实现元素的定性定量分析。3.6 大气气溶胶采样 3.6.1 主动采样 active sampling 利用外界动力把空气吸入到测量设备中的气溶胶采样方法。3.6.2 被动采样 Positive sampling GB/T 9 利用自然的对流或扩散把空气吸入到测量设备中的气溶胶采样方法，该方法是相对于主动采样而言。3.6.3 冲击式采样器 impactor 在偏斜的空气流中能够使具有足够大惯性的气溶胶粒子与设备表面相碰撞的设备。3.6.4 低速采样 low flow sampling 空气流如采样器入口速度低于周围大气流速的采样方式。3.6.5 高速采样 high flow sampling 空气流如采样器入口速度高于周围大气流速的采样方式。3.6.6 采样膜 filter 用于从空气中收集气溶胶的的多孔膜或纤维垫子。按材质不同分为玻璃纤维膜，石英膜，聚丙烯膜，特氟龙膜（Teflon）等。附 录 A（资料性附录）英文术语条目索引 A Active Sampling 主动采样 3.6.1 Aerodynamic Diameter，Dp 空气动力学等效直径 3.1.3 Aerosol Mass Concentration 气溶胶质量浓度 3.1.8 Aerosol Number Concentration 气溶胶数浓度 3.1.9 Aerosol surface Concentration 气溶胶表面积浓度 3.1.10 Aerosol Volume concentration 气溶胶体积浓度 3.1.11 Aerosol Absorption Coefficient 气溶胶吸收系数 3.1.12 Aerosol Scattering Coefficient 气溶胶散射系数 3.1.13 Aerosol Extinction Coefficient 气溶胶消光系数 3.1.14 Aerosol Optical Depth 气溶胶光学厚度 3.1.15 Agglomerate 凝聚体 3.1.18 Aggregate 聚合体 3.1.19 Ambient Aerosol 大气气溶胶 3.1.1 Ammonium Aerosol 铵盐气溶胶 3.2.4 Anthropogenic Aerosol 人为来源气溶胶 3.4.2 Atomic Absorption Spectrometry，AAS 原子吸收法 3.5.7 C Carbonecous Aerosol 含碳气溶胶 3.2.1 Cloud Condension Nuclear，CCN 凝结核 3.1.23 GB/T 10 Cloud condensation nuclear,CCN 云凝结核 3.1.24 Coarse Particles 粗粒子 3.3.3 Condensation Nucleus Counting 凝结核计数法 3.5.4 E Electronic Mobility Diameter，Dm 电迁移率直径 3.1.6 Equivalent Volume Diameter，Dev 体积等效直径 3.1.4 Equivalent Optical Diameter，Deo 光学等效直径 3.1.5 F Fine Particles 细粒子 3.3.4 Filter 采样膜 3.6.6 Flocculate 絮凝物 3.1.19 H High Flow Sampling 高速采样 3.6.5 I Inhale partilulate,IP 可吸入颗粒物 3.3.2 Impactor 冲击式采样器 3.6.3 Integrating Nephelometry 积分浊度法 3.5.5 Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS 电感耦合等离子体质谱法 3.5.9 Insrumental Neutron Activation Analysis，INAA 中子活化分析法 3.5.12 Ion Chromatography，IC 离子色谱法 3.5.6 L Light Scattering 激光散射法 3.5.2 Low Flow Sampling 低速采样 3.6.4 M Mononuclear 均相成核 3.1.20 N Natural Aerosol 自然来源气溶胶 3.4.1 Nitrate Aerosol 硝酸盐气溶胶 3.2.3 O GB/T 11 Optical Attenuation Methods 光学衰减法 3.5.3 P Positive sampling 被动采样 3.6.2 Particle Size 颗粒物粒径 3.1.2 Polynuclear 非均相成核 3.1.21 Proton Induces X-ray Emission,PIXE 质子激发X荧光法 3.5.11 Primary Aerosol 一次气溶胶 3.1.25 Precipitant Dust 降尘 3.1.16 S Sand Aerosol 沙尘气溶胶 3.2.6 Seasalt Aerosol 海盐气溶胶 3.2.5 Secondary Aerosol 二次气溶胶 3.1.26 Spray 飞沫 3.1.17 Stock Diameter，Dst 斯托克斯直径 3.1.7 Sulfate Aerosol 硫酸盐气溶胶 3.2.2 T Tapered Elements Oscillating Microbalance，TEOM 锥管震荡为天平法 3.5.1 Thermal Optical Carbon Analysis 热光碳分析法 3.5.8 Total suspended particulate,TSP 总悬浮颗粒物 3.3.1 X X-ray Fluorescence Spectrometry，XRF X射线荧光光谱法 3.5.10 参考文献 1 Paul.A.Baron,Klaus Willeke.Aerosol Measurement.Wiley Interscience，2001。2 GB 6919-86 空气质量词汇。3 大气科学辞典编委会，气象出版社，1994。4 QXT-2005 大气气溶胶元素碳与有机碳测量-热光分析方法。5 盛裴轩，毛节泰，李建国等，大气物理学，北京大学出版社，2003。6 美保罗 A.巴伦，克劳斯维勒克著，白志鹏，张灿等译，气溶胶测量原理、技术与应用，化学工业出版社,2007。7 唐孝炎，张远航，邵敏，大气环境化学（第二版），高等教育出版社,2006。8 美约翰.M.华莱士，彼得.V.霍布斯著，何金海，王振会，银燕等译。大气科学（第二版），科学出版社,2008。9 GB 3095-1996 环境空气质量标准。GB/T 12 10 GB/T 15265-94 环境空气 降尘的测定-重量法。11 GB 6921-86 大气飘尘浓度测定方法。GB/T 13 大 气 气 溶 胶 观 测 术 语 编 制 说 明 大 气 气 溶 胶 观 测 术 语 编 制 说 明 （一）、工作简况（一）、工作简况 2006年2月中国气象局政策法规司下发了 关于下达2006年气象行业标准项目指南的通知，气溶胶观测术语标准被列入备选项目中。2009年3月中国气象局法规司正式确认气溶胶观测术语为国家标准。标准的编制单位为中国气象科学研究院。2009年3月9日在广州召开启动会，成立编写小组，明确了目标任务，确定了编写技术方案与分工，制定了工作进度计划。5月10日6月20日编写组查阅了国内外有关气溶胶词汇、术语以及相关的教科书；6月29日编写组举行了针对气溶胶观测术语词条范围、内容确定的讨论会。经过查阅大量的科学文献，归纳、统一了相关术语，7月1日7月5日将初稿送5名大气化学以及标准委员会相关专家初步征求意见。专家一致认为气溶胶观测术语标准涵盖面广泛，编写组成员均为大气科学领域研究人员，对其他行业涉及到的气溶胶观测术语了解较少，因此建议将气溶胶观测术语标准名称改为大气气溶胶观测术语标准。7月107月19日根据专家意见对气溶胶观测术语国家标准初稿进行修改，并申请将气溶胶观测术语标准更名为大气气溶胶观测术语标准。8月20日向中国气象局法规司和减灾司提交初稿。（二）、标准编制原则（二）、标准编制原则 环境问题日益成为人们关注的热点问题，大气气溶胶在大气环境中扮演着重要的角色。大气气溶胶的光学特性主要表现在能够散射和吸收太阳光，影响大气能见度；大气气溶胶的物理特性则表现为粒径分布范围广泛，不同粒径的大气气溶胶对人体健康的危害是不同的；大气气溶胶的化学特性表现在其化学组分非常复杂。此外，气溶胶作为云凝结核对降水的形成起着至关重要的作用，从而间接影响气候变化。在长期的生活、实践和科学观测中，形成了许多用来描述大气气溶胶的专门术语和词汇，有些术语和词汇至今仍然在用，有些术语和词汇已经不再具有科学性，还有一些专业术语和词汇用来描述同一个要素，从而造成误解和使用混乱的现象。因此，编制本标准的编制原则是首先按照 WMO 通用术语统一规范要求编写相关术语，原则上保留现有国家标准的术语词条，兼顾国内外大气科学领域使用习惯进行编制。（三）、收集到的相关标准（三）、收集到的相关标准 1）国际标准 ISO4225-1994 空气质量-总的方面-词汇 Air quality-General aspects-Vocabulary GB/T 14 2）国家标准 GB 6919-86 空气质量词汇 Air Quality Vocabulary 3）国家标准 GB 3059-1996 环境空气质量标准 Ambient air quality standard（四）、标准主要内容（四）、标准主要内容 大气气溶胶观测术语国家标准主要包括：标准所适用的范围与领域，规范性标准的引用，大气气溶胶基本概念，大气气溶胶分类，大气气溶胶观测、分析方法，以及大气气溶胶采样涉及到的术语等。1）气溶胶基本概念术语：主要包括大气气溶胶观测中用来描述大气气溶胶基本特性的术语。2）大气气溶胶分类：按照不同分类方法描述大气气溶胶的相关术语。3）大气气溶胶观测、分析方法：主要包括大气气溶胶不同特性的获取方法、手段相关术语。4）大气气溶胶采样：包括大气气溶胶样品获取过程中涉及到的相关术语。（五）、主要评审意见的处理经过和依据（五）、主要评审意见的处理经过和依据 经专家的初步评审，建议将原标准名称 气溶胶观测术语 国家标准更名为 大气气溶胶观测术语国家标准。主要原因是编写组成员只对环境科学领域的大气气溶胶观测术语叫熟悉，而对其他行业的气溶胶观测术语了解较少，同意专家的建议。（七）、本标准的实施建议（七）、本标准的实施建议 本标准规定了大气气溶胶观测中使用的标准术语，主要适用于环境科学领域大气气溶胶观测过程中涉及到的术语，其他行业也可参照执行。建议本标准作为推荐性标准发布。本标准实施后，环境科学领域应使用该标准规范的大气气溶胶观测术语开展相关的工作。以便于统一规范该领域的术语使用，减少不必要的误解。