计算空气微粒

问题

空气颗粒物是城市多还是农村多?

我选择了“空气颗粒物在城市还是农村地区更多”这个问题，因为我想知道城市和农村的空气污染是否不同。此外，我还想弄清楚，不同的社区或栖息地，在颗粒物空气污染方面是否存在差异。我还想知道一个地区的颗粒物空气污染的数量是否随着时间的推移而保持不变，或者是否有其他因素影响它，比如天气或人类活动。

众所周知，空气污染对健康有害。我对做一个实验来找出空气污染的一些模式很感兴趣。

• 城市地区的空气污染与农村地区的空气污染有区别吗?
• 在一个环境中(城市与农村)，不同社区的空气污染是否存在差异?
• 随着时间的推移，空气污染的数量是相同的，还是随着温度、风或人类活动而变化?

我用颗粒物空气污染的测量方法来回答其中一些问题。

背景信息

污染物是释放到环境中的任何物质，如气体、颗粒或化学物质。释放到大气中的污染物被称为空气污染物，被称为空气污染。空气污染可以是气体污染，也可以是颗粒污染。空气污染物的主要来源是燃料和废物的燃烧、工厂排放、汽车尾气和香烟烟雾。空气污染也有天然的来源。例如，从海洋吹来的灰尘和盐，或我们大森林中植物产生的“雾霾”，都是空气污染的自然形式。

空气污染中化学污染物的主要形式是二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、挥发性有机化合物(VOC)、氮氧化物(NOX)和硫氧化物(SOX)。这些化学物质可以混合在一起形成其他化合物，这些化合物也是污染物。这些污染物会对人类产生重大影响。例如，头痛、眼睛发痒、头晕、疲劳、呼吸困难、感冒、流感、肺部问题，甚至死亡率增加。

另一种形式的空气污染来自颗粒物。它被称为颗粒物空气污染。这种类型的空气污染是指悬浮在大气中的微小空气颗粒。颗粒物的大小为10微米或更小。这相当于人类头发平均宽度的一半。大多数颗粒物空气污染源来自有机污染源。但是大多数有机材料是无害的。大气中颗粒物污染的一些来源是烟草烟雾、木材烟雾、燃烧煤炭、伐木、挖土(建筑、筑路)和燃烧柴油的车辆。即使是割草机，当草和树叶被切碎并从割草机吹出时，也会产生小颗粒。颗粒物空气污染对人类健康有害，因为它可以进入你的肺部，导致各种呼吸系统问题。 Children and senior citizens are affected the most. Particulate matter can be cause an increase in emergency room visits, hospitalization, days off of school and work, heart and lung problems, and an increase death rate.

除了人类健康问题外，化学污染和颗粒物空气污染也是温室效应和地球保护性臭氧层耗竭导致地球变暖的主要因素。我们有很多方法可以判断我们周围的空气污染有多严重。

我们使用的方法是“空气质量指数”

http://www.lungusa.org/air/air_index.html

假设

我相信城市地区的空气颗粒物会比农村地区多。通过背景阅读，我了解到大部分颗粒物的来源来自城市地区。汽车和工业是空气颗粒物污染最常见的来源，与农村地区相比，城市地区这两者都更多。

我还假设，在每个区域内，三种不同的社区类型将有不同数量的颗粒物污染。路会比田多，田会比林多(路>田>林)。我相信这是因为道路附近有更多的活动产生颗粒物污染。在田间有空气循环，这将带来颗粒，但它不在污染源附近。森林的空气质量最好，因为空气是静止的，树叶可以阻挡颗粒。

材料

• 6张或更多幻灯片(3in-1in)
• 永久性标记
• 统治者
• 市区3个地点
• 森林-米尔溪公园
• 菲尔德-米尔溪公园*公路-铁路大道
• 3个地点位于郊区
• 森林- Deerfield的后院
• Field - Deerfield的后院
• 孔箱路
• 凡士林
• 解剖显微镜

过程

1. 在城市和农村地区选择三个相似的地点:沿着主要道路，草地覆盖的开放区域和森林。
2. 用永久性记号笔在每张幻灯片的背面标记两个相等的区域(1.5 cm x 1.0 cm = 1.5 cm2)。每1.5平方厘米的面积构成一个样品。
3. 要确保所有的标签都在幻灯片的背面，否则样本区域和标签可能会被错误地擦掉。
4. 给每一张幻灯片编号1-6，并有一个区域的钥匙和地方的样本将采取。例如:#1-城市领域，#2-城市道路等。
5. 在你标记的反面，涂上一层薄薄的凡士林。擦掉滑片上多余的部分，使凡士林涂层均匀。(当颗粒物落在凡士林上时，它会粘在滑梯上。)
6. 在这三个不同的区域，把滑梯放在一个平坦的表面(倒下的树，木头等)和一个开放的区域。
7. 将载玻片放置24小时以收集颗粒物质。
8. 记录24小时内的天气情况;高温和低温，风速。
9. 记录24小时内样本附近可能发生的任何异常活动。
10. 收集样品并将其放在有盖的容器中，这样当您离开现场时，它们就不会受到其他颗粒物质的污染。
11. 小心地，不要涂上凡士林，取下每一张切片，放在解剖显微镜下。
12. 在显微镜下计数每个1.5平方厘米的样品切片中的颗粒物，并记录观察结果。
13. 每个站点至少重复此步骤三次。

讨论

我的数据显示，与城市地区相比，农村地区的空气污染颗粒更多(表1)。当所有社区的所有样本平均在一起时，农村地区的总颗粒平均为153.40个颗粒/1.5 cm2，城市平均为134.07个颗粒/1.5 cm2(图1)。在每种情况下，农村地区的颗粒数量都高于城市地区(图2)。在三个试验中，农村地区的颗粒数量分别为445.5、459.5和475.5个颗粒/1.5 cm2，而三个城市试验的颗粒数量分别为348.0、424.5和453.0个颗粒/1.5 cm2(表1)。这些发现与我的假设完全相反，我认为农村地区的颗粒污染要比城市地区少。

我认为我的实验产生这些结果有几个原因。首先，在10月中旬至11月中旬期间采集样本。这是玉米收获的尾声和大豆收获的时期。用联合收割机收割庄稼会产生大量的灰尘和被吹到空中的碎植物。我想这些粒子落在了我的幻灯片上。城市地区离收割地足够远，所以这些颗粒不会被吹到那里。如果我在夏季没有收获或农民不耕种的时候做这个测试，我想我会有不同的结果。我还认为城市地区产生的颗粒可能太小了，用解剖显微镜看不见。与收获过程中吹到空气中的灰尘、土壤颗粒和植物部件相比，汽车和卡车排放的烟尘颗粒非常小。

我的另一个假设是，在不同类型的栖息地中，颗粒物空气污染会有所不同。我的假设是，道路附近的颗粒会更多，而树林里的颗粒最少。我以为实地考察地点会介于两者之间。农村地区的数据(图3)表明，从森林地点收集的颗粒最多，从道路地点收集的颗粒最少。这与我的假设完全相反。这是因为森林减缓了风的移动，让颗粒比路边或田野里更好地沉淀下来。

与农村地区不同，城市地区确实符合我的假设，即与其他栖息地相比，道路的颗粒物污染最严重(图4)。但城市区域的颗粒物含量确实最低。

结论

综上所述，我的项目是找出“城市的空气颗粒物更多还是农村的空气颗粒物更多”。对于我的项目，我在城市地区选择了三个地点，在农村地区选择了三个地点。然后我把涂有薄薄的一层凡士林的载玻片放在每个地点，以捕捉空气污染颗粒。我把实验重复了三次，取了结果的平均值。根据我的数据，与城市地区相比，农村地区的空气颗粒物更多。这是因为我采样的时间是一年中玉米和大豆的收获期，会产生很多物质。我不认为这种水平的颗粒物是全年不变的，但确实发生在农民活跃在他们的土地。此外，城市地区汽车和卡车产生的烟尘颗粒可能太小，无法看到和计算。

我记录的数据在一种情况下与我的假设相反，而不是另一种情况。我认为与田野或森林相比，道路沿线的颗粒物污染会更多。在农村地区，我的假设是错误的。但在城市地区，这是正确的。我认为森林减缓了空气的流动。在收割庄稼的农村地区，颗粒物沉降下来了。但在城市地区，没有植物颗粒沉降到森林中，道路上的颗粒物污染是最大的。

参考书目

• Williams L. Ramsey, Lucretia A. Gabriel, James F. McGuirk, Clifford R. Phillips, Frank M. Watenpaugh, 1982, Holt科学教科书，Holt, Rinehart &Winton出版社，第472-477页。
• 美国肺脏协会，空气质量指数-事实说明。
• www.Bigchalk.com/environmental保护
• 美国童子军，1998年。环境科学奖章手册，欧文，德克萨斯州，第96页。
• 环境保护署(EPA) (www.epa.gov)空气质量指数，事实说明书。
• EPA， (www.epa.gov)，颗粒物。* EPA， (www.epa.gov)， Air Now。
• 米勒，泰勒，1988年。《环境科学》第二版。Wadsworth Belmont CA, 318-346页。
• 俄勒冈州环境部，(www.deq.state.or.us)，空气质量指数。

数据

看到http://www.qacps.k12.md.us/cms/sci/ercesair.HTM#Data

图

看到http://www.qacps.k12.md.us/cms/sci/ercesair.HTM#Graph