《环境学概论(刘培桐)

第二章大气污染一、名词解释1、大气污染：指大气中一些物质的含量达到有害的程度，以至破坏人和生态系统的正常生存和发展，对人体、生态和材料生成危害的现象。2、一次污染物：直接从污染源排放的污染物质，如二氧化硫、CO、NOx、颗粒等。3、二次污染物：是指由一次污染物在大气中互相作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物，其毒性比一次污染物还强。硫酸、硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧、光化学氧化剂Ox，以及许多不同寿命的活性中间物（又称自由基）。4、气溶胶：指固体粒子、液体粒子或他们在气体介质中的悬浮体。5、总悬浮颗粒（TSP）：用标准大容量颗粒采样器（流量在1.1——1.7m3/min）在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称总悬浮颗粒。6、飘尘：能在大气中长期飘浮的悬浮物质称为飘尘。其粒径主要是小于10μm的微粒。7、降尘：降尘是指用降法罐采集到的大气颗粒物。其直径一般大于30μm。8、可吸入粒子（IP）：国际标准化组织（ISO）建议将粒径(≤10μm)的粒子定为可吸入粒子。9、光化学烟雾：含有氮氧货物和烃类的大气，在阳光中紫外线照射下反应所产生的产物及反应物的混合物被称为光化学烟雾。10、干绝热递减率：干空气块或未饱和湿空气块在绝热条件下每升高单位高度（通常取用单位高度为100m）所造成的温度下降数值称为干绝热递减率，以d表示。11、辐射逆温：在睛空无云（或少云）的夜间，当风速较小（3m/s）时，地面因强烈的有效辐射而很快冷却，近地面气层冷却最为强烈，较高的气层冷却较慢，因而形成了自地面开始逐渐向上发展的逆温层，称为辐射逆温。12、下沉逆温：又称压缩逆温。当高压区内某一层空气发生强度较大的气团下沉运动时，常可使原来稳定层结的空气层压缩成逆温层结若气层下沉距离很大，就可能使顶部增温后的气温高于底部增温后的气温，从而开成逆温层。14、平流逆温：由暖空气平流到冷地表面上而开成的逆温称为平流逆温。15、湍流逆温：低层空气湍流混合形成的逆温称为湍流逆温。16、锋面逆温：在对流层中的冷空气团与暖空气团相遇时，暖空气团因其密度小就会爬到冷空气上面去，形成一个倾斜的过渡区，称为锋面。在锋面上，如果冷暖空气的温差较大，也可以出现逆温，称为锋面逆温。17、气压梯度力：单位质量的空气在气压场中受到的作用力，称为气压梯度力。可分解为垂直和水平方向两个分量。18、地转偏向力：大气在转动的地球上运动时，由于地球转动而产生的使运动偏离气压梯度方向的力，称为地转偏向力。19、风速廓线：平均风速随高度变化的曲线称为风速廓线，其数学表达式称为风速廓线模式。20、城市热岛环流（城市风）：由于城市温度经常比农村高（特别是夜间），气压比乡村低，所以可以形成一种从周围农村吹向城市市区的特殊的局地风，称为城市热岛环流或城市风。21、有界大气扩散：实际的污染物排放源多位于地面或接近地面的大气边界层内，污染物在大气中的扩散必然会受到地面的影响，这种大气扩散称为有界大气扩散。22、有效源高：是指从烟囱排放的烟云距地面的实际高度，它等于烟囱（或排放筒）本身的高度与烟气抬升高度之和。23、干式机械除尘装置：不用水或其他液体作润湿剂，仅利用重力、惯性力及离心力等沉降作用去除气体中的装置称为干式机械除尘装置。主要有重力沉降室、惯性力除尘器、离心力除尘器。24、湿式除尘装置：是使含尘气体与液体密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其他作用捕集尘粒或使增大的装置。应用的三种：喷雾式洗涤器、离心洗涤器、文丘里式洗涤器。25、大气环境质量标准：是以保障人体健康和正常生活条件为主要目的，规定出大气环境中某些主要污染物的最高允许尝试。它是进行大气污染评价，制订大气污染防治规划和大气污染物排放标准的依据，是进行大气环境管理的依据。26、大气污染物排放标准：是实现大气质量标准为目标，对污染源排入大气的污染物容许含量作出限制，是控制大气污染物的排放量和进行净化装置设计的依据，同时也是环境管理部门的执法依据。分为国家标准、地方标准和行业标准。27、大气污染控制技术标准：是大气污染物排放标准的一种辅助规定。它是根据大气污染物排放标准的要求，结合生产工艺特点、燃料、原料使用标准、净化装置选用标准、烟囱高度标准及卫生防护带等，为保证达到污染物排放标准而从某一方面作出的具体技术规定，目的是使生产、设计和管理人员易掌握和执行。28、警报标准：这是大气环境污染不致恶化或根据大气污染发展趋势，预防发生污染事故而规定的污染物含量的极限值。29、大气染污综合防治：从区域环境整体出发，综合运用各种防治大气污染的技术措施的对策，充分考虑区域的环境特征，对影响大气质量的多种因素进行综合系统分析，提出最优化对策和控制技术方案，以期达到区域大气环境质量控制目标。30.大气湍流：大气的无规则运动称为大气湍流。31.大气稳定度：大气稳定度是指在垂直方向上大气稳定的程度。32.温度层结：气温沿垂直高度的分布，这种曲线称为气温沿高度分布曲线或温度层结曲线，简称温度层结。二、简答1、简述大气环境污染的特征。答：1．影响范围大，环境污染涉及的地区广、人口多，而且接触的污染人群复杂。2．作用时间长，接触者长时间不断地暴露在被污染的环境中，每天可达24小时。3．污染物浓度低，情况复杂，往往产生复杂的联合作用。4．污染容易、治理难2、大气主要污染源的类型有哪些？答：A根据污染物质的来源可分为天然污染源和人为污染源。㈠天然污染源主要有：①火山喷发（SO2、H2S、CO2、CO、HF及火山灰等颗粒物）；②森林火灾（CO、CO2、SO2、NO2、HC）；③自然尘（风沙、土壤等）；④森林植物释放（萜烯类碳氢化合物）；⑤海浪飞沫（颗粒物主要为硫酸盐和亚硫酸盐）。㈡人为污染源：①燃料燃烧（煤、石油、天然气）；②工业生产过程排放（石油化工、金属冶炼）；③交通运输过程中排放（汽车、飞机、轮船）；④农业活动排放（农药及化肥的使用）。B若按照污染源性状特点可分为固定污染源和移动污染源两类。C若按排放物的空间分布可分为点污染源、面污染源；D按污染物排放的时间，可划分为连续源、间断源和瞬时源；E按污染物产生的类型，可划分为生活污染源、工业污染源和交通污染源。3、大气污染物按污染物发生性质的分类答：一次污染物：直接从污染源排放的污染物质（颗粒、二氧化硫、CO、NOx等）；二次污染物：一次污染物在大气中互相作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物，其毒性比一次污染物还强。硫酸、硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧、光化学氧化剂Ox，以及许多不同寿命的活性中间物（又称自由基）。4、大气污染物根据化学性质不同的分类答：⑴颗粒物及气溶胶，总悬浮颗粒物（TSP）、飘尘、降尘、可吸入（IP）。⑵硫氧化合物，SOx主要是指SO2、SO3。⑶氮的氧化物，NOx主要指NO、NO2、N2O、NO3、N2O4、N2O5等。⑷碳氧化物，主要指CO和CO2。⑸碳氢化合物（HC），甲烷和非甲烷烃。⑹卤素化合物，卤代烃，其他含氯化合物、氟化物。⑺氧化剂，主要指O3、PAN和过氧化物等。⑻放射性物质。5.飘尘的危害：飘尘粒径小，能被人直接吸入呼吸道内造成危害；又由于它能在大气中长期飘浮，易将污染物带到很远的地方，导致污染范围扩大，同时在大气中还可为化学反应提供反应床。6.二氧化硫的危害：二氧化硫在大气中易被氧化形成三氧化硫，再与水分子结合生成硫酸分子，经过均相或非均相成核作用，形成硫酸气溶胶，并同时发生化学反应生成硫酸盐。硫酸和硫酸盐可以形成硫酸烟雾和酸性降水，造成较大危害。7.氮氧货物的天然源主要为生物源，包括哪些？答：①由生物机体腐烂形成的硝酸盐，经细菌作用产生的NO及随后缓慢氧化形成的NO2；②生物源产生的氧化亚氮氧化形成NOx；③有机体中氨基酸分解产生的氨经OH自由基氧化形成NOx。5.什么是大气污染的化学转化？答：从污染源排放到大气中的污染物，在扩散、输送过程中，由于其自身的物理性质、化学性质的影响＋其他条件影响（阳光、温度、湿度、风速），污染物之间或污染物与空气原有组分之间进行化学反应形成新的二次污染物，这一反应过程称为大气污染的化学转化。6.大气污染类型的分类答：I根据污染物的性质划分：⑴还原型（煤炭型）：主要是SO2、CO、颗粒物等，逆温下形成还原型烟雾。⑵氧化型(汽车尾气型)：主要是CO、NOx、HC等一次污染物经阳光照射、光化学反应形成O3、醛类、酮类、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物。II根据燃料性质或大气污染物的组成划分：⑴煤炭型：煤炭燃烧时放出的烟气、粉尘、SO2等，一次污染物经过化学反应生成硫酸、硫酸盐类气溶胶等二次污染物。⑵石油型：汽车排气、石油冶炼等排放NOx、O3。⑶混合型：煤、石油等及工厂排放各种化学物质。⑷特殊型：特殊工业企业排放的特殊气体。7．比较氧化型与还原型大气污染在污染源、污染物、发生时间和地区等方面的差异（比较光化学烟雾型与伦敦烟雾型大气污染在污染源、污染物、发生时间和地区等方面的差异）项目还原（煤炭）氧化（汽车尾气）主要污染源工厂、家庭燃烧煤炭排放汽车尾气为主反应类型热反应光化学反应、热反应污染物质SO2、CO2、硫酸雾、硫酸盐类气溶碳氢化合物、NOx、O3PAN、醛、酮气象条件—1~4℃、湿度85%以上，辐射性逆温、静风24—32℃、湿度70%以下，沉降性逆、22m/s以下发生时间12月－1月早晨8、9月份中午或午后阳光最强时简述还原型烟雾和氧化型烟雾的主要区别答案：(1)还原型(煤炭型)：常发生在以使用煤炭和石油为燃料的地区。主要污染物是SO2、CO和颗粒物。在低温、高湿度的阴天、风速很小，并伴有逆温存在的情况下，一次性污染物在低空聚积，生成还原性烟雾。(2)氧化型(汽车尾气型)：这种类型大多发生在以使用石油为燃料的地区。污染物的主要来源是汽车排气、燃油锅炉以及石油化工生产。主要的一次性污染物是一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物。这些大气污染物在阳光照射下能引起光化学反应，并生成二次性污染物——臭氧、醛类、酮类、过氧乙酰硝酸酯等物质。由于它们具有强氧化性质，对人眼睛等粘膜能引起强烈刺激。8.光化学烟雾的特点：光化学烟雾呈蓝色，具有强氧化性，刺激人们眼睛，伤害植物叶子，能使橡胶开裂，并使大气能见度降低。9、硫氧化物、氮氧化物在大气中的化学转化10、光化学烟雾的反应过程、形成条件。11、风和湍流运动是如何影响大气污染物扩散的？答：大气的无规则运动称为大气湍流。风和湍流是决定污染物在大气中扩散稀释的最直接最本质的因素，其他一切气象因素都是通过风和湍流的作用来影响扩散稀释的。湍流有极强的扩散能力，它比分子扩散快倍，但是在风场运动的主风方向上，由于平均风速比脉动风速大得多，所以在主导风方向上风的平流输送作用是主要的。风速越大，湍流越强，污染物的扩散速度就越快，污染物的浓度就越低。16、下图是高架源连续排放的烟云，写出烟云的名称及当时地面的污染状况-d0，气温层结处于不稳定状态。翻卷形（波浪型）；多出现于太阳光较强的晴朗中午，烟云扩散快，一般不会造成公害事件-d≈0，锥形；烟云扩散较远，一般不会造成公害事件-d-1烟囱出口处于逆温层中。扇形；烟云扩散较慢，如遇高大阻挡，则不易扩散下部是稳定的大气，上部是不稳定的大气。屋脊形（上升型）；烟云向上扩散为主，地面污染较小下部-d0，上部-d-1，漫烟形（薰烟型）；烟云向下扩散，容易造成公害事件21、简述光化学烟雾的形成过程答：在光化学烟雾的形成过程中，以NO2光解生成O为引发，导致O3的生成；CHx是产生烟雾的主要成分，由于CHx的存在，促使NO向NO2的快速转化；在NO向NO2转化的过程中，自由基起到了重要的作用，产生的最终光化学烟雾产物是醛类、O3和PNA等二次污染物，这种反应直到大气中NOx和CHx消失止。22．城市热岛效应产生的主要原因是什么？答：①城市人口密集、工业集中，使得能耗水平高；②城市的覆盖物(如建筑、水泥路面等)热容量大，白天吸收太阳辐射热，夜间放热缓慢，使低层空气变暖；③城市上空笼罩着