氣溶膠測量原理、技術及應用（簡體書）

《氣溶膠測量原理、技術及應用》全面展示了氣溶膠測量的基本理論、技術以及儀器設備和方法。該書分為三部分：原理、技術和應用。第一部分介紹了與氣溶膠測量有關的基本概念，並讓讀者對各種類型的設備有大概認識。第二部分按照測量技術的原理分類，分章介紹一種或者一組設備。第三部分討論第二部分介紹的儀器設備在不同領域的應用，涵蓋從環境空氣監測、工作場所大氣監測、生物質氣溶膠、飛行器測量、材料合成到藥物氣溶膠的各個領域。
本書既適合初學者閱讀，又適合作為環境科研、環境監測、污染治理、大氣科學、工業衛生等相關專業學者或工程師的參考資料，也可作為環境科學、環境監測、環境工程、大氣科學等專業師生的教材。

白志鵬，中國環境科學研究院，國家環境保護城市空氣顆粒物污染防治重點實驗室主任，南開大學環境科學研究中心主任，天津市城市空氣污染防治技術推廣中心主任，教授 博導，1986.09-1990.07 南開大學環境科學系環境化學專業，獲理學學士學位



1990.09-1992.07 南開大學環境科學系環境化學專業，攻讀碩士學位



1992.09-1995.06 南開大學環境科學系環境化學專業，獲理學博士學位



1995.06-1997.12 南開大學環境科學系講師



1995.09-1997.10 南開大學環境科學系環境規劃與管理教研室副主任



1997.12-2000.10 破格晉升為南開大學副教授



1997.10-2000.07 美國環境和職業健康科學研究所暴露測量和評價室 博士後



2000.07-2000.10 美國沙漠研究所大氣科學中心訪問教授



2000.10-2011.12 引進人才，南開大學教授，南開大學環境科學與工程學院



2012.1至今 中國環境科學研究院氣溶膠室引進專家



2000.10-至今 南開大學環境科學研究中心大氣室主任，城市空氣污染防治研究中心主任



2002.01-至今 南開大學博士生指導教師



2002.09-至今 南開大學環境科學研究中心主任



2002.12 入選教育部\"跨世紀優 秀人才培養計劃\"



2003.12-至今 天津市空氣污染防治技術推廣中心負責人



2004.12-至今 國家環境保護城市空氣顆粒物污染防治重點實驗室主任



2005.01-至今 天津市氣象科學研究所客座研究員



2007年入選“新世紀百千萬人才工程”國家 人選 (國人部發〔2007〕155號







研究領域：空氣顆粒物基準與標準，城市環境空氣污染防治，灰霾的形成、危害與防控研究，開放源、燃油源、燃煤源表徵與控制技術研究，源與環境採樣技術研發，室內空氣污染防治，暴露測量與環境風險評價，信息技術在環境科學中的應用。

氣溶膠科學是環境科學、大氣物理、大氣化學、氣象學、工業衛生等許多專業必不可少的基礎課程。氣溶膠測量是氣溶膠研究的重要手段。

隨著對城市燃煤、揚塵等的治理，氣溶膠中粗粒子的污染得到控制，細粒子污染凸顯，如區域性灰霾，細粒子的成分和來源更加複雜，因此，氣溶膠需要長期深入研究，對監測技術也提出了更高的要求。隨著國家環境空氣質量標準的修訂稿的徵求意見，將增加PM2.5新指標，並加嚴PM10的限值。社會各界對顆粒物的關注空前增加。“十二五”期間，國家更加關注氣溶膠的區域性污染，各大區域和城市都在加強氣溶膠監測能力的建設，對監測儀器和相關理論知識有很大需求，但國內缺少系統全面介紹氣溶膠測量新技術應用的著作。現有資料已經不能完全滿足氣溶膠研究、監測人員對氣溶膠測量發展的瞭解需求。該專著的出版可以彌補國內學術專著和參考資料的不足，便於讀者深入瞭解國際上氣溶膠領域的研究情況以及成果，滿足環境、衛生、氣象等領域研究氣溶膠的需求，解答研究中遇到的問題和疑惑。對培養一批能從事現代氣溶膠監測、研究的業務人員和相關專業研究生有現實意義。

Aerosol Measurement（氣溶膠測量）是國際上的知名著作。主要包括氣溶膠測量的基礎知識、相關技術和應用，從理論到實際應用，囊括了氣溶膠測量的方方面面，是一本彙集從上世紀60年代到近年來眾多專家潛心研究成果，濃縮了氣溶膠研究領域之精華的學術著作。

新版Aerosol Measurement （第三版），2011年由JOHN WILEY&SONS有限公司出版，第三版氣溶膠測量在第二版的基礎上進行了深度拓展，與第二版相比，它總結增加了氣溶膠在熱點前沿研究領域的成果和技術應用，如氣溶膠測量技術在公眾健康、氣候變化、納米技術、藥學研究、核廢物處置方面的應用，內容更加豐富，領域更加廣闊，使相關領域從業人員能更系統全面地瞭解近幾年氣溶膠測量的新發展。

在第三版的翻譯中，我們還將根據自身研究經歷和成果，增加中國環境科學研究院大氣化學和氣溶膠科技創新基地和國家環境保護城市顆粒物污染控制重點實驗室在氣溶膠測量儀器開發、技術應用和理論研究方面的部分成果，將氣溶膠測量在國內的應用和研究與國際上氣溶膠的發展結合起來，為讀者提供更開闊的視野。

第三版是第二版的更新和昇華，與第二版相比，它增加了氣溶膠測量的新成果和技術應用，如氣溶膠測量技術在公眾健康、氣候變化、納米技術、藥學研究、核廢物處置方面的應用，內容更加豐富，滿足相關領域從業人員參考學習的需求。

第一部分基本理論



1氣溶膠概論2



1.1引言2



1.2單位和公式3



1.3術語4



1.4影響氣溶膠行為的參數5



1.4.1粒徑和粒子形狀5



1.4.2粒子濃度6



1.4.3粒徑分佈7



1.4.4粒子吸附和分離7



1.4.5外加力9



1.5選用氣溶膠測量設備的注意事項9



1.6參考文獻10







2單粒子傳輸基本原理14



2.1引言14



2.2連續流14



2.2.1雷諾數15



2.2.2流線15



2.2.3馬赫數15



2.2.4層流和湍流16



2.2.5邊界層16



2.2.6滯流16



2.2.7泊肅葉流17



2.2.8經過彎管、緊縮、擴張處的流體17



2.2.9氣體密度17



2.2.10黏度18



2.3滑移流區18



2.3.1空氣平均自由程19



2.3.2克努森數19



2.4曳力和遷移率19



2.4.1連續流19



2.4.2滑移流20



2.4.3曳力係數20



2.4.4機械遷移率21



2.5布朗擴散22



2.5.1氣體擴散22



2.5.2粒子擴散22



2.5.3貝克來數23



2.5.4施密特數24



2.6粒子在外力場中的運動24



2.6.1粒子在重力場中的運動24



2.6.2粒子在電場中的運動27



2.6.3粒子在其他外力場中的運動29



2.7符號列表31



2.8參考文獻33







3氣溶膠系統中的物理化學過程34



3.1引言34



3.1.1定義34



3.1.2開爾文效應35



3.2凝結36



3.2.1生長率36



3.2.2生長所需時間38



3.3成核現象38



3.3.1均相成核38



3.3.2異相成核38



3.3.3平衡狀態39



3.4蒸發39



3.4.1蒸發速率39



3.4.2乾燥時間39



3.5凝聚41



3.5.1簡單單分散凝聚41



3.5.2多分散凝聚42



3.5.3動力凝聚43



3.6反應44



3.6.1反應45



3.6.2吸收45



3.6.3吸附45



3.7參考文獻46







4氣溶膠的粒徑分佈特徵47



4.1粒徑和粒徑分佈的基本概念47



4.1.1粒徑定義47



4.1.2粒徑分佈47



4.1.3粒徑分佈函數的應用49



4.2大氣氣溶膠49



4.2.1引言49



4.2.2Whitby模型51



4.2.3核模態，粒徑範圍0.005～0.1μm52



4.2.4積聚模態，粒徑範圍0.1～2μm53



4.2.5粗粒子模態，粒徑範圍大於2μm56



4.3室內氣溶膠57



4.4工業氣溶膠59



4.5粒徑分佈中的模態廣義模型59



4.6符號列表60



4.7參考文獻60







5氣溶膠測量方法63



5.1引言63



5.2質量保證：測量計劃63



5.3測量準確度64



5.4粒徑範圍64



5.5離線測量65



5.6實時測量66



5.6.1濾膜採集粒子的測量66



5.6.2單粒子實時測量66



5.7氣溶膠測量誤差68



5.7.1採樣和傳輸69



5.7.2檢測器響應與靈敏度70



5.7.3檢測器的重合誤差71



5.7.4密度和其他物理性質的校正71



5.7.5氣溶膠採樣統計73



5.8粒徑分佈的表示方法74



5.9參考文獻76







第二部分技術



6氣溶膠在採樣入口和管路中的輸送78



6.1引言78



6.1.1校準80



6.1.2樣品提取80



6.1.3樣品輸送81



6.1.4其他採樣問題81



6.1.5小結82



6.2樣品提取82



6.2.1效率84



6.2.2用薄壁採樣嘴在流動氣體中採樣86



6.2.3同軸採樣87



6.2.4用鈍形採樣器在流動氣體中採樣95



6.2.5靜止空氣中的採樣97



6.2.6低速氣流中的採樣100



6.3樣品輸送101



6.3.1採樣管路中的重力沉降102



6.3.2採樣管路中的擴散103



6.3.3採樣管路中的湍流慣性沉積或渦流105



6.3.4彎管內的慣性沉積108



6.3.5採樣管路中氣流壓縮元件的慣性沉積109



6.3.6採樣管路中的靜電沉積110



6.3.7採樣管路中熱遷移沉積111



6.3.8採樣管路中的擴散遷移沉積112



6.3.9儲存艙與儲存袋內的沉積113



6.4其他採樣問題114



6.4.1稀釋狀況下的採樣114



6.4.2採樣管路與入口處的阻塞115



6.4.3沉積物的再懸浮現象116



6.4.4入口和傳送管道中粒子濃度的不均一性116



6.5結論117



6.6符號列表118



6.7參考文獻120