大气环境基础知识(销售)2017-2-3（PPT47页)

大气环境基础知识及在网格化数据分析中的应用马景金2017年2月培训目的了解大气环境污染相关知识掌握环境相关专业术语对于常见大气污染成因能够进行简单分析主要内容大气污染相关知识•大气组成•主要污染物来源环境相关专业术语•大气边界层•逆温层•空气质量指数（AQI）与空气质量综合指数实例分析大气污染相关知识大气环境基础知识-大气组成这些微乎其微的污染物却对环境的质量以及人们的生产生活带来了极大的影响！影响大气环境的主要成分温室效应淡水缺乏干旱酸雨能见度人体健康空气质量生物多样性洪涝粮食生态平衡大气污染是指大气中一些物质的含量达到有害的程度以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象。大气环境基础知识-大气分层上面为逸散层地球引力小，空气质点向外层逃逸氧原子吸收紫外线而大幅增温；其中电离层反射无线电波；上冷下热，高空对流气温下冷上热，大气水平运动（污染物高空传输）；该层也为臭氧层，其中在25Km左右出现极值；温度随高度升高而递减；天气变化显著，天气现象大多集中于这一层；其中包括了大气边界层，大气污染对人类影响最大；1、大气环境基础知识-大气污染因子对人类影响最大的大气污染因子主要集中在了对流层的大气边界层中，主要包括：总悬浮颗粒物（TSP）可吸入颗粒物（PM10）细颗粒物（PM2.5）气溶胶离子气态污染物其它污染物臭氧（O3）二氧化硫（SO2）氮氧化物（NOx）一氧化碳（CO）挥发性有机物（VOC）大气主要污染因子稳定存在温室气体最稳定常规污染气体中CO存在时间接近1年；其它在3-6个月PM2.5定义与危害定义：细颗粒物（PM2.5）指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。危害：健康-可进入人体肺泡，可携带其它病毒或污染物，致癌；环境-产生雾霾的主要成因之一；生态-造成厄尔尼诺现象频发；其它-影响人类正常生活。PM2.5来源大气中的PM2.5：一部分来自直接排放产生的“一次颗粒物”主要来自化学转化生成的“二次颗粒物”PM2.5主要组成成分：地壳元素、硫酸盐、硝酸盐、有机物、铵盐和元素碳等PM10定义与危害定义：可吸入颗粒物（PM10）指环境空气中空气动力学当量直径小于等于10微米的颗粒物。危害：健康-可进入人体呼吸道，可携带其它病毒或污染物，致癌；环境-产生雾霾的主要成因之一；生态-造成厄尔尼诺现象频发；其它-影响人类正常生活。PM10来源大气中PM10主要来自于污染源（烟囱、车辆和扬尘的）直接排放；少部分来自大气中硫的氧化物、氮氧化物和挥发性有机物等互相作用形成的细小颗粒；PM10主要组成成分：地壳元素、硫酸盐、硝酸盐、有机物、铵盐和元素碳等；臭氧（O3）定义与危害定义：臭氧是氧气的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。注意：臭氧层主要位于20km-50km的高空中，吸收对人体有害的紫外线辐射。边界层内的臭氧危害：对人体健康的危害PM2.5的重要前体物光化学烟雾重要组成成分其它环境危害臭氧（O3）来源对流层中O3一部分来源于空气放电（闪电）；主要来自紫外光照；臭氧的特点：有强氧化性，具有杀菌能力，易与大气其它组分反应；影响臭氧浓度的主要因素：太阳总辐射，温度、氮氧化物浓度和VOC（PAMS）浓度等。不同浓度下NOx和VOC对O3的影响•当O3/NOx小于15臭氧生成处于VOCs敏感区•当O3/NOx大于15臭氧生成处于NOx敏感区挥发性有机物（VOC）定义与危害定义：我国常用定义：在101325Pa标准大气压下，任何沸点低于或等于250℃的有机化合物。危害：严重危害人体健康，致癌、致突变等；臭氧重要前体物；细颗粒物重要组成部分；其它环境危害。美国EPA规定的56种臭氧前体物（PAMS）半挥发性有机物OxidationbyOH,O3,NO3直接排放化石燃料生物质燃烧萜烯成核或凝结芳香化合物自然源异戊二烯SecondaryOrganicAerosolPrimaryOrganicAerosol人为源机动车尾气挥发性有机物（VOC）来源二氧化硫（SO2）定义与危害定义：化石燃料（煤)和石油、天然气等含硫化合物燃烧产物。危害：光化学烟雾的重要组成成分；形成酸雨的主要成分之一；细颗粒物的重要前提物；对人体健康有很大危害；2009全国酸雨分布1952年伦敦光化学烟雾二氧化硫（SO2）来源大气中SO2一部分来自自然环境（森林大火和火山爆发等）；主要来自于含硫燃料的燃烧，包括固定源排放和无组织排放。固定源排放散煤燃烧氮氧化物（NOx）定义与危害定义：化石燃料（煤)和石油、天然气等燃烧是产生的氮化合物，主要包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）危害：光化学烟雾的重要组成成分；形成酸雨的主要成分之一；细颗粒物的重要前提物；对人体健康有很大危害；一氧化氮二氧化氮酸雨的元凶之一超过1948年洛杉矶光化学烟雾氮氧化物（NOx）来源自然源人为源电厂、供热等直接排放；硝酸、氮肥等中间体排放汽油、柴油、煤油和燃气等机动车排放大气中NOx主要来自于污染源（烟囱、车辆）直接排放；机动车的NOx直接排放主要为NO，NO2主要由二次反应而来；注意：大气中NO化学性质不稳定，通常和O2反应形成NO2存在。一氧化碳（CO）定义与危害定义：分子式CO，是无色、无嗅、无味、含剧毒的无机化合物气体，化学性稳定。危害：危害人体健康形成光化学烟雾细颗粒物的重要前体物一氧化碳（CO）来源CO是大气中分布最广和含量最高的污染物，也是燃烧过程中生成的重要污染物之一。大气中的CO主要来源是内燃机排气，其次是锅炉中化石燃料的燃烧。内燃机排气矿物质燃烧专业术语空气质量指数（AirQualityIndex，简称AQI）是定量描述空气质量状况的无量纲指数。根据《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》（HJ633—2012）规定：空气污染指数划分为六档，对应于空气质量的六个级别，指数越大，级别越高，说明污染越严重，对人体健康的影响也越明显。AQI空气质量综合指数根据《城市空气质量综合排名技术规定》规定：空气质量综合指数是指评价时段内，参与评价的各项污染物的单项质量指数之和，综合指数越大表明城市空气污染程度越重。空气质量综合指数均值均值均值均值95%90%大气边界层定义：大气最底层，靠近地球表面、受地面摩擦阻力影响的大气层区域。大气流过地面时，地面上各种租糙元，如草、沙粒、庄稼、树木、房屋等会使大气流动受阻，这种摩擦阻力由于大气中的湍流而向上传递，并随高度的增加而逐渐减弱，达到某一高度后便可忽略。此高度称为大气边界层厚度，它随气象条件、地形、地面租糙度而变化，大致为300～1000米。逆温层一般情况下，在对流层的低层大气中，气温是随高度的增加而降低的。但有时在某些层次可能出现相反的情况，气温随高度的增加而升高，这种现象称为逆温。出现逆温现象的大气层称为逆温层。其厚度一般可达1~1.5km。→上层逆温地面逆温逆温的危害:在逆温层中，较暖而轻的空气位于较冷而重的空气上面，形成一种极其稳定的空气层，就象一个锅盖一样，笼罩在近地层的上空，严重地阻碍着空气的对流运动，由于这种原因，近地层空气中的水汽、烟尘以及各种有害气体，上天无路，入地无门，只有飘浮在逆温层下面的空气层中，有利于云雾的形成，而降低了能见度，给交通运输带来麻烦，更严重的是，使空气中的污染物不能及时扩散开去，加重大气污染，给人们的生命财产带来危害。城市热导效应是指城市因大量的人工发热、建筑物和道路等高蓄热体及绿地减少等因素，造成城市“高温化”，城市中的气温明显高于外围郊区的现象。实例分析大气边界层变化与污染物浓度大气边界层和污染物浓度的关系：定义：大气最底层，靠近地球表面摩擦阻力影响的大气层区域，随高度的增加而逐渐减弱，达到某一高度后便可忽略。此高度称为大气边界层厚度。大气边界层变化规律：在海洋上空大气边界层的变化规律不明显，在陆地上空呈现白天高夜间低的特点；污染浓度日变化规律：由于大气边界层的影响，大气污染物（PM2.5、PM10、SO2、NO2等）浓度整体呈现夜间高，白天低的特点；但是O3例外，出现峰值的时间一般为下午2-4时。大气边界层变化与污染物浓度常见夜间重污染过程分析：由于大气边界层活动影响，傍晚气温降低，边界层下降，污染物在近地面聚集，浓度开始升高，每日22时左右开始出现颗粒物污染升高的趋势。降雨过程对颗粒物浓度影响新乡市共发生两次降雨过程，分别为25日10时-13时与26日15时至18时，如下图中绿色框标识区域。PM2.5和风速风向变化图。降雨过程对颗粒物浓度影响降雨过程对大气中颗粒物浓度的影响有两种作用：首先降雨对PM10具有冲刷作用，即降低PM10的浓度，同时降雨过程经常伴随的大风天气有利于污染物的扩散，可有效降低PM10和PM2.5的浓度；但是，在降雨量小时对PM10的冲刷作用不明显，同时由于湿度的增加，会造成PM2.5的吸湿性增大，从而表现为PM2.5浓度不降反升的现象。建筑工地（搅拌站）颗粒物污染特点：以永清县本年6月份颗粒物监测数据为例，工地PM2.5所占PM10的比值为58.83%，明显低于周边交通和企业的比值，造成此现象的原因为建筑工地（搅拌站）施工污染以扬尘为主，粒径较大；道路交通和企业排放NOx、CO等气体较多，更容易经过化学反应形成PM2.5。PM2.5/PM10占比交通污染交通污染特点：交通污染物排放量与车流量有很大关系，其中怠速情况下排放量最高；而汽车排放的气体主要为NOx和CO。有研究表明，柴油车和燃气车NOx的排放高于汽油车。廊坊永清6月份主要交通干道的CO和NO2有明显的早高峰现象。餐饮污染餐饮污染特点：餐饮点位的散煤燃烧是城区内大气污染物重要的排放源之一，其排放具有一定的规律行，每天定期SO2、NO2或CO有峰值出现，出现的时间与其摆摊时间有关。上午7时和下午17时分析数据寻找原因现场验证餐饮污染呈典型早、中、晚规律：衡水市第五中学衡水市第十三中学衡水市第五中学（滏阳中学）6:0010:0016:0019:00-21:00偏高：报社街南头餐饮区自强街餐饮中段和平庆丰餐饮区企业污染企业排放特点：企业生产为大气污染物最重要的污染源之一；不同行业排放因子不同；同种行业的排放量和排放时间不同，与其生产规律有直接关系。井陉矿区某焦化企业下午15时左右为SO2排放高峰期-与其出焦时间有关衡水某生物化工企业夜间排放SO2和CO污染源排查——企业排放归责现象：凯亚化工东北点位经常性偏高，最高可达2000ppb以上。现场：该点位于厂区东北角，南侧即为生产车间，车间门口附近有明显异味，现场手持式检测仪数据显示接近3000ppb。现场为偏南风，监测设备瞬时值达1600ppb。结论：确认为厂区排放。污染源排查——溯源11月26日世纪公园国控点周边敏感点PM10从南至北依次出现高浓度峰值•8：00左右，南面1、2点位呈现轻度污染状态，东北风，；•9：00左右，转移至3、4点位，期间风向从东北风变为东风；•9：00后，风向变为南风，同时高浓度点位转移至二十二中南校区国控点南侧的5、6、7、8点位。风向污染源排查——溯源•各点位在同时段CO和SO2也有与PM10类似的浓度变化趋势初步推断在建华大街与谈固大街之间槐安路北侧存在燃煤锅炉。污染源的定位污染源的定性污染源排查——溯源污染源排查——溯源