2大气污染的基本概念

大气污染治理第七章：大气污染的基本概念第八章：颗粒物的治理第九章：气态污染物的治理第七章大气污染的基本概念第一节：大气的结构及组成第二节：大气污染和大气污染物第三节：大气污染对全球大气环境的影响第一节大气的结构及组成一、大气圈及其结构大气圈:地球表面以上的空间存在着的随地球旋转的大气层。厚度：10000km。质量：6*1015t宇宙空间：1400km以外的区域大气圈的结构（图7-1）二、大气的组成大气的垂直分层对流层平流层中间层热层单位：km508518高度特点相关自然现象500人造卫星85电离层电离层可反射无线电短波，极光50–85流星现象50—55臭氧层民航飞机飞行8—18各种天气现象特技飞行大气的组成成分及其作用组成成分体积分数作用干洁空气氮78%地球上生物体的基本成分氧21%人类和一切生物维持生命活动所必需的物质二氧化碳变动光合作用的基本原料，并对地面起保温作用臭氧变动能大量吸收紫外线，保护生物免收过多紫外线的伤害水汽因时因地而异水的三态变化产生了云、雨、雾、雪等一系列天气现象，并直接影响地面和大气的湿度尘埃与水汽一起成为成云致雨的必要条件大气的热力作用热力作用成分作用的表现大气对太阳辐射的削弱作用吸收作用氧原子吸收λ0.175μm的紫外线臭氧吸收λ0.175μm的紫外线水汽和二氧化碳吸收λ0.76μm的红外线反射作用尘埃和云层云层愈厚，云量愈多，反射愈强散射作用空气分子微小尘埃太阳可见光中λ较短的蓝紫光最易被散射大气对地面的保温作用对流层中的水汽和二氧化碳1、大气中的水汽和二氧化碳吸收绝大部分的地面长波辐射，使大气增温；2、大气放出的大气逆辐射将热量还给地面，补偿了地面的热量损失。第二节大气污染和大气污染物•大气污染•主要大气污染物及其危害一、大气污染•大气污染：指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害环境的现象。•大气污染的产生:人类的生产和生活活动•大气污染源：分为自然源和人工源两类。自然源是火山喷发、森林火灾等自然原因产生的沙尘、SO2、CO等。人工源是指任何向大气排放一次污染物的工厂、设备、车辆或行为等。人工源按污染源形成的原因按污染物排放的方式按污染物排放的时间按污染源的运动形式按污染源的排放空间工业污染源农业污染源交通污染源生活污染源点源线源面源连续源间断源瞬时源固定源移动源地面源高架源二、主要大气污染物及其危害•硫的氧化物•氮的氧化物•一氧化碳•光化学烟雾•悬浮微粒大气污染物:指以各种形式进入大气中，并可能引起大气污染的物质。粉尘微粒：碳粒、飞灰、碳酸钙、氧化锌、二氧化铅硫化物：SO2、SO3、H2SO4（雾）、H2S等氮化物：NO、NO2、NH3等卤化物：Cl2、HCl、HF等碳氧化物：CO、CO2等氧化剂：O、过氧酰基硝酸脂（PAN）等•其中影响范围广，对人类环境威胁较大的主要是煤粉尘、二氧化碳、一氧化碳、碳化氢(脂肪族碳化氢、芳香族碳化氢、卤素化碳化氢)、硫化氢和氨等。从污染物来源看，主要有燃料燃烧时从烟囱排出的废气与汽车排气和工厂漏掉跑掉的毒气，而烟囱与汽车废气约占总污染物的70%之多。按照和污染源的关系，分为一次污染物和二次污染物。按照污染物的形态，分为颗粒污染物和气态污染物。沙尘暴汽车尾气1、硫氧化物（1）来源：燃料的燃烧（煤、石油）。我国80%SO2来自燃煤，我国能源结构以煤为主，有高硫煤（3%）和低硫煤之分。（2）种类：即二氧化硫（SO2）、三氧化硫（SO3,硫酸硫氧化物酐）、三氧化二硫（S2O3）、一氧化硫（SO）；此外还有两种过氧化物：七氧化二硫（S2O7）和四氧化硫（SO4）。在大气中比较重要的是SO2和SO3（3）危害：A：不同浓度，对人体健康的影响不同。B：形成酸雨的主要物质，pH＜5.6C：对植物及材料的影响•硫酸烟雾：颗粒物（包括液态的与固态的）中铁、锰等起催化氧化作用，而形成硫酸雾，严重时会发生煤烟型烟雾事件•硫氧化物对健康危害：硫氧化物对人体的危害主要是刺激人的呼吸系统，吸入后，首先刺激上呼吸道粘膜表层的迷走神经末稍，引起支气管反射性收缩和痉挛，导致咳嗽和呼气道阻力增加，接着呼吸道的抵抗力减弱，诱发慢性呼吸道疾病，甚至引起肺水肿和肺心性疾病。SO2的浓度（ppm）影响0.03±植物损伤，落叶过多0.04±支气管炎及肺癌死亡率增多0.046±学龄儿童呼吸系统疾病增多0.11～0.19老年人呼吸系统疾病增多0.21±慢性肺癌加重0.25±死亡增加2、氮氧化物（1）种类：NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4等的总称。除二氧化氮以外，其他氮氧化物均极不稳定，遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又变为二氧化氮。（2）来源：天然源和人为源（化石燃料的燃烧过程）N2O•N2O是无色气体，称为“笑气”的麻醉剂可通过微生物的作用产生，是目前已知的温室气体之一，含量约为0.3ppm。•N2O的催化循环反应，导致了臭氧的不断损耗。•N2O天然源主要有海洋、土壤、淡水和雷电。人为源主要有氮肥、化石燃料燃烧及工业排放等。NOx无色无味的NO和刺激性的红棕色NO2均是大气中的重要污染物，通常用NOx表示。通过闪电、微生物固定及NH3的氧化等各种天然源和污染源进入大气。大气中的氮在高温下能氧化成一氧化氮，进而转化为二氧化氮。火山爆发和森林大火等都会产生氮氧化物。人为污染源是各种燃料在高温下的燃烧以及硝酸、氮肥、炸药和染料等生产过程中所产生的含氮氧化物废气造成的，其中以燃料燃烧排出的废气造成的污染最为严重。(4)危害：（NO2）浓度高时呈棕黄色A：毁坏棉花、尼龙等织物，褪色。B：损害植物,柑等落叶和发黄，减产。C：急性呼吸道病变。D：与血红蛋白结合(NO)•氮氧化物中氧化亚氮N2O(笑气)作为吸入麻醉剂,不以工业毒物论;余者除二氧化氮外,遇光、湿或热可产生二氧化氮,主要为二氧化氮的毒作用,主要损害深部呼吸道。一氧化氮尚可与血红蛋白结合引起高铁血红蛋白血症。(在一般情况下当污染以二氧化氮为主时，对肺的损害比较明显，严重时可出现以肺水肿为主的病变。而当混合气体中有大量一氧化氮时，高铁血红蛋白的形成就占优势，此时中毒发展迅速，出现高铁血红蛋白症和中枢神经损害症状。)3、COCO是由含碳燃料的不完全燃烧而产生，或者是在内燃机的高温、高压的燃烧条件下产生。(1)来源：天然源：主要来自海洋中生物的作用、植物叶绿素的分解、森林大火以及大气中CH4的光化学氧化和CO2的光解等。放电作用引起云层中有机物的光氧化作用，二氧化碳的轻微解离作用，种子发芽、籽苗生长及人和动物新陈代谢过程中都会产生CO。人为源：燃料不完全燃烧所致。现在汽车污染源有所增加，发达国家80%来源于机动车。空挡产生的CO最多，十字路口多于直道。（2）危害：无色、无臭、无味的气体、一般情况，对植物和微生物无害。对人体有害：能与血红素结合生成羧基血红素，其结合能力大于与氧的结合能力，缺氧、头痛、晕眩、严重时会死亡。4、碳氢化合物：是以碳元素和氢元素形成的化合物，大气中碳氢化合物主要是甲烷，约占70％左右。大部分的碳氢化合物来源于植物的分解，人类排放的量虽然小，却很重要。碳氢化合物的人为来源主要是石油燃料的不充分燃烧过程和蒸发过程，其中汽车尾气占有相当的比重。危害：光化学烟雾两种重要的二次污染物硫酸烟雾又称伦敦烟雾，是由燃煤所产生的烟尘、SO2与自然雾混合在一起，积聚在低层大气中形成的烟雾。伦敦曾多次发生煤烟事件，其中最严重的一次是于1962年12月5日发生的，历时5天，死亡4000多人。伦敦型烟雾是由居民、工厂取暖排放的煤烟和冬季早晨的雾相伴而生。构成这次事件的一次污染物是SO2和煤尘，其二次污染物主要是硫酸雾和硫酸盐气溶胶。硫酸雾是大气中的SO2在相对湿度比较高、气温比较低，而且又有煤烟颗粒物存在时所发生的催化反应而形成的。光化学烟雾又称为洛杉矶烟雾。是由碳氢化合物和氮氧化合物等一次污染物，在阳光的照射下发生化学反应和光化学反应生成的。美国洛杉矾光化学烟雾事件发生在1940年，其表现是白色烟雾(有时带紫色或黄褐色)，大气能见度降低，具有特殊气味，刺激眼睛和喉粘膜．使呼吸困难。其中生成的O3，可使橡胶制品开裂，使植物叶片变黄甚至枯萎，烟雾一般发生在相对湿度较低的夏季晴天，出现在中午或刚过中午，夜间消失。大气中光化学氧化剂（03等)浓度很高。5、颗粒污染物——空气中分散的液态或固态物质，粒度在分子级。（1）分类尘：直径在1～200um的固体微粒。＞10微米的为降尘，＜10微米为飘尘烟：小于1um的固体颗粒，再细的则为炭烟雾：液体微粒，直径可达100um。气溶胶：悬浮于空气中的固液微粒，直径一般小于1微米（um）•霾作为一种自然现象，其形成有三方面因素。•一是水平方向静风现象的增多。随着城市建设的迅速发展，大楼越建越高，增大了地面摩擦系数，使风流经城区时明显减弱。静风现象增多，不利于大气污染物向城区外围扩展稀释，并容易在城区内积累高浓度污染。•二是垂直方向的逆温现象。逆温层好比一个锅盖覆盖在城市上空，使城市上空出现了高空比低空气温更高的逆温现象。污染物在正常气候条件下，从气温高的低空向气温低的高空扩散，逐渐循环排放到大气中。但是逆温现象下，低空的气温反而更低，导致污染物的停留，不能及时排放出去。•三是悬浮颗粒物的增加。近些年来随着工业的发展，机动车辆的增多，污染物排放和城市悬浮物大量增加，直接导致了能见度降低，使得整个城市看起来灰蒙蒙一片。•雾和霾区别：区别在于发生霾时相对湿度不大，而雾中的相对湿度是饱和的(如有大量凝结核存在时，相对湿度不一定达到100%就可能出现饱和)。一般相对湿度小于80%时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是霾造成的，相对湿度大于90%时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是雾造成的，相对湿度介于80-90%之间时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是霾和雾的混合物共同造成的，但其主要成分是霾。（2）危害A：遮挡阳光，使气温降低，或形成冷凝核心，使云雾和雨水增多。B：使可见度降低，交通不便，交通事故增多。C：能见度差，照明耗电增加，燃料消耗随之增加，因此空气污染也更严重，恶性循环。D：SO2+微粒时，吸附大气中的污染物，对呼吸系统的危害特别大。（3）来源：运输、工业生产、固体废物处理、露天采矿、建筑工地、化学燃料燃烧等。第三节大气污染对全球大气环境的影响•温室效应温室效应和温室气体温室效应加剧的原因对全球气候环境的影响控制对策•臭氧层破坏原因后果保护•酸雨形成危害一、温室效应与全球气候变暖（GreenhouseEffectandGlobalWarming）1.温室效应：大气层本身具有的属性。它是确保地球气温总能维持在相对稳定范围的保障，而不会出现其它星球的剧烈冷热变化•大气中的某些微量气体，对太阳辐射不能接受或很少接受，对地面的长波辐射却强烈吸收，导致大气升温的现象称为温室效应。•引起温室效应的这些微量气体称为温室气体。•包括二氧化碳、氟氯烃、甲烷、低空臭氧和氮氧化物等。其中，起主要作用的是二氧化碳，温室效应的55％都是由二氧化碳贡献的。(表7-3)•当大气中的温室气体含量增加，就会加剧温室效应，引起全球气候变暖。全球气候变暖的特征：近百年来，全球气温呈上升趋势，平均升温为0.6℃全球气温的变化不呈直进式，而是呈现冷暖交替的波动温室气体对地球辐射热量的收支平衡起重要作用1）CO2主要来源：燃料的使用：石油、天然气、煤等化石燃料的使用工业生产不合理的土地利用，改变并破坏植被的自然排放CO2浓度目前增加的原因：(1)工业化的发展(2)森林的大量砍伐。每年900～2450公顷的速度在地球上消失。2)CH4主要来源：沼气、稻田以及工业生产CH4的温室效应为CO2的20倍3)NOx主要来源：化肥的使用、燃料的使用年增长率：0.2-0.3%4)氟氯烃：由于氟利烃化学性质稳定，具有不燃、无毒、介电常数低、临界温度高、易液化等特性，因而广泛用作冷冻设备和空气调节装置的制冷剂。5）臭氧：臭氧一般是由于普通氧气在闪电以及强烈