大气污染第一章.

大气污染控制工程授课教师：李坚电话：67392080E_mail:[e-mail]环化楼3109室第一章绪论主要内容：大气污染及其分类大气污染的影响大气污染防治法规与标准体系中国的大气污染综合防治成年人平均每天需要1公斤食物和2升水，而每天约需要9～11立方米的空气，成年人几天不吃食物或不喝水可以坚持生命，但如果几分钟不呼吸空气就会死亡。可见空气是人类及生物赖以生存的必不可少的物质。第一节、大气与大气污染的概念一、大气组成1.大气与空气ISO对大气和空气定义大气（atmosphere）环绕地球的全部空气的总和TheentiremassofairwhichsurroundstheEarth环境空气（ambientair）人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气Outdoorairtowhichpeople,plants,animalsandstructuresareexposed大气空气环境空气2.大气组成三部分:干燥清洁空气、水蒸气和各种杂质水平、垂直、湍流运动和分子扩散，90公里高度内干洁空气的组成基本不变物理性质不变标准状态（273.15K,101325Pa）平均分子量28.966密度1.293kg/m3水蒸气各种杂质大气环流二大气污染的定义（试比较其差别）大气污染指大气中某种物质的浓度超过正常水平，造成可测的对人体、动物、植被和材料的影响的大气状况。大气污染指大气中某种不良成分达到一定的浓度，造成有害的影响的大气状况。这种成分可能对人体健康、植被、器物或者全球环境以及通过浑浊的空气或不愉快的气味对环境美学造成负面的影响。如果大气中的物质达到一定浓度，并持续足够的时间，以致对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学产生可测量的不利影响，这就是大气污染。大气污染由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境福利：与人类协调共存的生物、自然资源以及财产、器物等给人类带来的利益。局部污染地区污染广域污染全球污染空气污染系统（AirPollutionSystems）EmissionsourcesSourcecontrolAtmosphereReceptorsReceptorsHumansAnimalsPlantsMaterialsresponseAutomaticcontrolLegislativeactionEmissionsourcesAtmosphereReceptorspollutantsmixedandchemicaltransformation空气污染及控制系统大气污染的研究内容SourcesofairpollutantsPollutionControlTechnologyAtmosphericbehaviorofairpollutantsEffectsofairpollutantsLegislativeandregulatorymeasuresSourcesofairbornepollutioninAsiaaremany:powergeneration,industry,traffic,homecooking,andbiomassburningSource:DavidStreets.EnergyUse,Emissions,andAirPollutioninAsia三、全球性大气污染问题1温室效应2臭氧层破坏3酸雨Wareffect第二节大气污染物及来源一、大气污染物由人类活动或自然过程排入大气的并对人和环境产生有害影响的那些物质。大气污染物种类多按照其存在的状态气溶胶状态气态污染物1.气溶胶状态污染物气溶胶—沉降速度可忽略不计的固体和液体颗粒粉尘（dust）1—200微米烟（fume）0.1--1微米飞灰（flyash）燃烧产生小黑烟（smoke）燃烧产生雾（fog）TSP(totalsuspendedparticles)空气动力学直径100微米PM10(inhalableparticles)空气动力学直径10微米霾2.气态污染物以分子状态存在的污染物,分一次和二次污染物硫氧化物氮氧化物碳氧化物有机化合物（VOC）卤素化合物一次大气污染物直接以原始形态排放入大气中并达到足够的排放量从而造成健康威胁的污染物SourcesofPrimaryAirPollutantsPollutantSourcesCarbonmonoxideIncompleteburningoffossilfuels,TobaccosmokeHydrocarbonsIncompleteburningoffossilfuels,TobaccoburningParticulatesChemicals,Burningfossilfuels,Farmingoperations,Industrialwastes,BuildingdemolitionSulfurdioxideBurningfossilfuels,SmeltingoreNitrogencompoundsBurningfossilfuels二次大气污染物二次大气污染物指大气中的一次污染物通过化学反应生成的化学物质。硫酸烟雾（Sulfuroussmog)光化学烟雾（Photochemicalsmog)光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下反应生成的多种污染物的混合物。光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧(O3)和过氧乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates,PAN)。光化学烟雾形成过程NO2（微量）NO2+UV→NO2NO2→NO+OO+O2→O3O3+NO→NO2+O2O3O3+HC→↓醛类及其它氧化物醛类复杂的有机化合物刺激眼睛NO汽车排气HCNO2太阳紫外光紫外光HC+O2+NO2+UV↓O3+甲醛+PAN+氧化产物O3PAN甲醛、丙稀醛等伤害植物伤害植物刺激眼睛刺激眼睛氧化产物聚合与核长大气溶胶光雾**光化学烟雾实例排放源:AnthropogenicsourcesTransportationElectricpowergenerationIndustrialprocessesIndustrialanddomesticfuelburningRefuseburningEtc.排放源:NaturalsourcesGeological:geyser,volcano,oceanMeteorological:lightningFauna:ruminants,termitesVegetationsEtc.二、我国大气污染的现状中国城市的大气污染概况1999年全国重点城市主要大气污染物分布TSPSO2NOx2002年中国城市空气质量状况不同空气质量状况下的人口比例达标26.3%三级41.6%劣于三级32.1%全国城市空气质量分级比例一级3.2%二级30.9%三级34.7%劣于三级31.2%中国酸雨的分布变化主要位于长江以南pH5.6pH7.0pH7.0N/ATaiwanAcidraindistributionin80’spH7.0pH7.0pH5.6pH5.0pH4.5pH4.0Acidraindistributioninmiddle90’s不同规模城市空气污染程度（2002年）空气质量达标SO2超标颗粒物超标细微颗粒物污染细颗粒物对人体健康和大气环境质量造成的危害要远比粗颗粒物大细颗粒物本身可能是有毒、有害物质细颗粒物易成为其它污染物的运载体和反应体细颗粒物污染可导致低能见度显著降低第三节大气污染的危害北京市国安宾馆附近PM2.5的化学成分谱细粒子的组成——二次粒子污染9/27/1999-10/3/1999Unknown15%SO434%NO35%NH47%Ca3%OC20%EC3%Traceelements13%9/27/1999-10/3/1999Unknown15%SO434%NO35%NH47%Ca3%OC20%EC3%Traceelements13%6/22/1999-6/30/1999Unknown9%SO420%NO31%NH44%Ca22%OC28%EC3%Traceelements13%6/22/1999-6/30/1999Unknown9%SO420%NO31%NH44%Ca22%OC28%EC3%Traceelements13%6/22/1999-6/30/1999Unknown9%SO420%NO31%NH44%Ca22%OC28%EC3%Traceelements13%6/22/1999-6/30/1999Unknown9%SO420%NO31%NH44%Ca22%OC28%EC3%Traceelements13%酸沉降:酸沉降是指某一平面上具有致酸潜势的物质的积累。致酸物质是自然和人为活动的过程中产生的。致酸物质按存在形态分为干和湿两种。自然源、电厂以及内燃机等排放出的污染物在大气中发生化学反应产生导致酸沉降的化学物质。酸雨的危害水的低pH值使得鱼的骨骼畸形生长，最终导致死亡引起树木的大量不正常死亡严重腐蚀建筑物我国酸雨的化学特征(硫酸型）SO42-NO3-Ca2+NH4+全球变暖和气候变化:MajorGreenhouseGasesGasContributiontoglobalwarming(％)CO257CFCS25CH412N2O6全球平均气温的变化大气中二氧化碳含量的变化全球变暖产生的影响碳黑对大气环境的重要影响近年来才引起人们的关注(Hansenetal.,PNAS,2001)LinkagesofAirPollutiontoClimateChangeO3(0.3+0.1)Black(0.8)Carbon政府间气候变化专门委员会（IPCC）得到的几个重要结论：在过去的100年间，地球的平均温度增加了0.3～0.6℃（1995年是记录上最暖的一年），海平面高度增加了10～25cm。气温和海平面高度仍会持续上升。众多模型的模拟结果表明，到2010年气温将增加1～3.5℃，海平面上升15～95cm。气温升高和大气中温室气体的浓度具有很强的相关性。人类活动极大地增加了大气中温室气体的含量。臭氧层破坏:臭氧分子吸收紫外线分解为一个氧气分子和一个氧原子：氧气分子可以吸收紫外线分解为两个氧原子：氧气分子和氧原子也可以合并生成臭氧分子，以便吸收更多的紫外线：32OOO2O2O23OOO上述反应过程吸收了99％的来自于太阳的紫外线。氟氯烃（CFCs）很大程度上导致了平流层臭氧的减少。这两个反应都造成了臭氧的减少。322ClOClOOClOOClO1979－1986年TOMS测得的总臭氧全球平均值注：Dobson单位－将0°C，标准海平面压力下，10－5m厚的臭氧定义为一个Dobson单位1979－1986年总臭氧纬向平均值的趋势臭氧浓度减少的百分比室内空气污染吸烟的危害经济水平和污染状况的综合比较TSPconcentrationsinselectedcitiesinvariousyearsfrom1990to1995andnationalGNPpercapita050100150200250300350400450500100100010000100000GNPpercapitainUSDollarsin1995AnnualTSPconcentration(ug/m3)DelhiShanghaiBeijingCalcuttaKualaLumpurBangkokManilaBombayJakartaSingaporeTokyoHongKongTaipeiSeoulWHOGuidelineAnnualTSPconcentration(μg/m3)对人体健康的影响CO对人体健康的影响CO（10-6）对人体健康的影响5～10对呼吸道患者有影响30人滞留8h，视力及神经机能出现障碍40人滞留8h，出现气喘