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1第六章：大气污染及防治第一节：大气圈及大气的组成一、大气圈的含义（P199）：我们把随地球引力而旋转的大气层叫做大气圈。一般情况下，可以认为地球表面到1000~1400千米气层作为大气圈的厚度。超出1400千米以外，气体非常稀薄，就是宇宙空间了。我们人类就生活在大气层的底部，大气圈是环境的重要组成部分，也是维持地球上一切生命生存的物质基础。大气圈中的大气，分布是不均匀的，大气质量的9/10都集中在近地面16公里以内的大气层中，离地面越高，空气越稀薄。二、大气圈的结构（P199）：根据不同高度上大气的特性不同，气象家们把大气划分为5个层次（P200图）：均质层（地表向上至大约90千米，包含对流层、平流层和中间层）：大气组成比例几乎不变。非均质层（热层和散逸层）：其气体组成随高度升高有很大变化。1、对流层：距地球表面最近的一层，其厚度平均约12千米（两极薄：8千米；赤道厚：18千米），同大气层的总厚度相比，对流层非常薄，但它集中了整个大气圈80—90%的质量和几乎全部的水汽。因此，对流层是大气圈中与一切生物关系最密切的一层，它对人类的生产、生活影响最大。通常所发生的大气污染现象主要在这一层，特别是靠近地面1~2千米范围内。对流层具有以下三个基本特征：A.气温随高度增加而减小B.空气对流运动显著C、天气现象复杂多变2、平流层：从对流层顶至50千米左右为平流层。该层的特点：A、温度随高度的增加而上升，并且经常保持平稳。这是因为该层臭氧含量高，吸收了大量紫外线，因此这里升温很快。B、空气稀薄，水气、尘埃很少，大气透明度好，气流以水平运动为主，很平稳，是超音速飞机飞行的理想场所。3、中间层：从平流层顶至85千米高空是中间层。4、热（暖）层或电离层：从中间层顶至800千米高空属于热层。该层的气温随高度增加而急剧升高（在距地面400千米的高空，温度可达到3000~4000℃）。5、散逸层（外层）：热层顶之上，即800千米以上的大气层，称为散逸层。三、大气的组成（P184）1、区分大气与空气：两词从科学角度来看没有什么区别。一般用法：空气特指室内或某个地方（如：车间、厂区等）供动植物生存的气体。而大气是指大区域或全球性的气流。大气或空气是多种气体组成的混合物，其中还含有一些悬浮的固体杂质和液体微粒。2、大气的组成：可认为是由恒定的、可变的、不定的三种类型组分组成。恒定组分：N2（78.09%）、氧（20.95%）、氩（0.93%）、微量的氖、氦、氪、氙、氡等稀有气体。可变组分：CO2（0.02~0.04%）、水蒸气（4%以下），随季节和气象的变化及人类活动而变化。含有恒定组分和可变组分的空气，我们认为是纯洁清净的空气（表13-1）。不定组分：来源有二①自然界---火山爆发、森林火灾、海啸、地震等自然灾害形成的尘埃、硫、H2S、硫氧化物、NO2、盐类及恶臭气体等，这些不定组分进入大气，可造成局部和暂时的污染，②人类活动：城市增加与扩大，人口密集或城市工业布局不合理、环境管理不善等人为因素，使大气中增加或增多了某些不定成分，如煤烟、尘埃、硫氧化物、氮氧化物等，这是空气中不定成分的最主要来源，也是造成污染的主要根源。第二节大气污染源及大气污染物2一、大气污染的含义（P185）大气污染是指大气中污染物质的浓度达到了有害程度，以致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。二、大气污染源（P185-186）：大气污染源极其广泛，种类繁多，从不同角度可划分为很多种类。大气污染源的主要类型有：（一）按污染源产生的类型划分：1、自然污染源：①火山喷发:SO2、H2S、CO2、CO、HF等②森林火灾:CO、CO2、SO2、NO2等③自然尘：沙、土、尘等④森林植物释放：烯类碳氢化合物⑤海浪飞沫：硫酸盐、亚硫酸盐2、人为污染源：世界各地的大气污染主要是人为因素造成的。（1）工业污染源——火力发电、钢铁厂、化工厂、水泥厂等工矿企业在燃烧和生产过程中时释放出的烟尘、硫氧化物等有害气体。（2）生活污染源------烧饭、取暖、沐浴等排放煤烟。（3）交通污染源-------汽车、飞机、火车、船舶等交通工具排放的废气。在发达的国家，汽车排气（CO、铅、硫氧化物、碳氮化合物等）已构成大气污染的主要污染源。目前，全世界汽车已超过2亿辆，一年内排出CO2亿吨、铅40万吨。（4）农业污染源-----农药、化肥在施用过程中飘散到空气中的有毒、有害及恶臭气态污染物。（二）按污染物存在的形式划分：1、固定污染源----位置固定，如工厂的排烟或排气.。2、移动污染源----位置可以移动，如交通工具。（三）按污染排放的时间划分：1、连续源----工厂；2、间断源-----冬季取暖。3、瞬间源------某些工厂的事故排放；闪电产生的气体等三、大气污染物：（一）微粒状污染物又称气溶胶状态污染物（占10%）：1、总悬浮颗粒物（T.S.P）：系指大气中粒直径小于100微米的所有固体颗粒，它是分散在大气中的各种颗粒的总称，也是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。大气环境质量标准（343页附录十四），一级标准：日平均0.15mg/m3。2、飘尘（PM10）：粒直径小于10微米的粒子能长期飘浮在大气中。人们肉眼看不到，能长期飘浮在大气中而不沉降，雨水也不能将它们冲到地面，飘浮可到几千米甚至几十千米。它在大气中不断蓄积，使污染逐渐加重，它可直接到达肺细胞并沉积，也可随血液循环流遍全身，对人体危害最大。飘尘有规定的标准值（343页）。可吸入颗粒物（IP）与飘尘相当粒径≤10μm。3、降尘：粒直径大于10微米的粒子，在重力作用下，能在较短时间内沉降到地面称为降尘。其多产生于固体破碎、燃烧残余物的结块及研磨粉碎的细碎物质。自然界刮风及沙暴也可产生降尘。在某些工业区域，估计每月每平方公里有降尘40吨。4、烟：指固体升华，液体蒸发、化学反应等过程生成的蒸气在空气或气体中凝结成的浮游粒子的气溶胶。烟气溶胶粒子的直径通常小于1微米。5、黑烟：固体微粒直径大约在0.05~1微米6、雾：蒸气状态凝结成液体的微粒，悬浮在大气中所出现的现象，其粒径小于100微米。（二）气态污染物（90%）：一次污染物：由污染源直接排入大气；二次污染物：由一次污染物经化学或光化学反应生成的。1、一次污染物：（1）硫化物：包括SO2、SO3、硫化氢等。（2）碳氧化物：主要指CO、CO2（P187—188），3（3）氮氧化物（P189）：主要是指NO、NO2、氧化亚氮（N2O）。（4）碳氢化合物：C和H形成的化合物，大多具有挥发性，包括烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃等，是形成光化学烟雾的前体物，其中甲烷约占总量的80~90%。碳氢化合物主要来自天然源，生物分解产生的甲烷为主；人为排放量不足5%，主要来自汽油的不完全燃烧、焚烧过程、溶剂挥发、石油蒸发等。（5）其它污染物（194页）：石棉、铍和卤化物（卤代烃、氟化物、氟立昂）等，石棉：引起多种疾病还能引起职业肺癌；铍：用作火箭的燃料，能引起各种肺病，急性中毒可引起死亡；氟里昂是破坏臭氧层的重要物质。我国大气污染物构成表（P194表13-4），可见我国大气污染主要是煤直接燃烧所致。2、二次污染物：即由一次污染物化学反应的结果所生成的一系列新的污染物。如臭氧、过氧化乙酰硝化酯（PAN）、硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶等。（1）硫酸烟雾：二氧化硫能与水生成亚硫酸，然后氧化为硫酸；三氧化硫与水反应生成硫酸。反应式如下：SO2+H2O→H++HSO3-（二氧化硫在湿度较高时）2HSO3-+2H++O2→2H2SO4若大气中含有NH3时，还可以形成硫酸铵气溶胶；硫酸烟雾是强氧化剂，对人体和动植物的危害极大。（2）光化学烟雾：指大气中的NOX、碳氢化合物等一次污染物，在强烈的阳光作用下发生光化学反应，生成臭氧、醛、酮、过氧乙酸硝酸酯（PAN）等二次污染物。这类光化学反应的反应物与生成物形成的特殊混合物即称为“光化学烟雾”。简言之（P195）：光化学烟雾是碳氢化合物和NOX在阳光作用下发生化学反应而生成刺激性的产物。光化学烟雾最早发生在美国洛杉机，后来日本的东京，墨西哥市及我国兰州市也相继发生这类事件，其表现为城市上空笼罩着白色烟雾（有时带有紫色或黄色），大气能见度降低，具有特殊气味，刺激眼睛和喉黏膜，造成呼吸困难；生成的强氧化剂臭氧可使橡胶制品开裂；植物叶片受害、变黄甚至枯萎。光化学烟雾事件一般发生在相对湿度较低的夏季晴天，高峰出现在中午或刚过中午，夜间消失。（3）其它：无机汞化合物（微生物）→甲基汞化合物；农药→降解产物等。二次污染对环境和人体的危害通常比一次污染物更严重，值得我们重视。二氧化硫在干燥空气中其含量达800ppm时，人还可以忍受。但形成硫酸气溶胶后，含量仅0.8ppm，人即不可忍受。我国大气环境中，影响较大的污染物有总悬浮颗粒物（T.S.P）、飘尘、SO2、NOX、CO和光化学氧化物（O3）六种，我国已制定出这六种主要污染的大气标准。（343页）对于局部地区由特定污染源排放的其他危害较重的污染物，可作为该地区的主要污染物。第三节大气污染物对人体健康的影响（P196）污染的大气可以严重影响人们的健康。在低浓度空气污染物的长期作用下，可引起上呼吸道炎症、慢性支气管炎、支气管哮喘及肺气肿等疾病。冠心病、动脉硬化、高血压等心血管疾病的重要致病因素之一也是空气污染。癌症，尤其是肺癌的多发，更与空气污染有密切的关系。另外，空气污染还会降低人体的免疫功能，使人的抵抗力下降，从而诱发或加重多种其他疾病的发生。大气污染物侵入人体主要有三条渠道：⑴呼吸道吸入；⑵随食物和饮水摄入；⑶体表接触侵入，其中，以由呼吸道吸入大气污染物，对人体健康影响和危害最为严重。正常人每天要呼吸10~15立方米的洁净空气，若吸入含污染的大气，轻者会使上呼吸道受到刺激而有不适感，重者就会发生呼吸器官障碍，使呼吸道和肺功能发生病变，出现支气管炎、支气管哮喘、肺气肿和肺癌等；若突然受到高浓度污染物作用，可造成急性中毒，甚至死亡。大气中污染物种类很多，不同污染物对人体健康所造成的危害程度也各不相同，下面对一些主要污染物对人体健康的影响作一简要介绍：一、颗粒污染物对人体健康的影响：4颗粒直径大于10微米的颗粒物，几乎都可被鼻腔和咽喉所阻隔，而不进入肺泡。对人体健康危害最大的是10微米以下飘尘——可吸入颗粒物。粒直径为0.1~10微米的颗粒物有90%沉积于呼吸道和肺泡上，其中粒直径2~4微米的颗粒物在肺泡内沉积率为最大。沉积在肺部的污染物如被溶解就会直接侵入血液（不经过肝脏的转化就起作用），引起血液中毒；未被溶解的污染物则引起尘肺，如：煤矿工人吸入煤炭形成的煤肺；玻璃厂或石粉加工厂工人吸入硅酸盐粉形成矽肺、石棉厂工人多患石棉肺等。另外某些工业粉尘还可引起佝偻病、白喉、结核病等，这是因为粉尘阻挡阳光造成紫外线照射不足，对婴幼儿微生素D的合成产生了影响。颗粒状污染物导致能见度降低，引发交通事故发生空气中铅污染的主要来源是车辆排放的尾气，四乙铅在汽油防爆剂，燃烧后排入空气的铅达97%、直径0.5微米，人体对铅最敏感的两类组织——脑、骨髓，铅中毒——脑神经麻木和慢性肾病，儿童智商下降，成年人的生殖能力也将受到不利影响，铅中毒严重者导致死亡。二、气态污染物对人体健康的影响：1、SO2对人体健康的影响SO2是无色、有刺激性臭味的窒息性气体，它对人的眼睛及呼吸道有强烈刺激作用。当吸入浓度为5ml/m3时，对鼻腔和呼吸道粘膜都会出现刺激感，如果吸入浓度超过10ml/m3，人们不仅有强刺激感，而且还会发生鼻腔出血、嗓子变哑、喘息，甚至失去知觉。通常在污染的大气中SO2与多种污染物共存，吸入含SO2与颗粒物等多种污染物时，产生协同效应，对人体危害更重，如硫酸烟雾事件。2、氮氧化物对人体健康的影响氮氧化物中NO2的毒性比NO高4—5倍，NO能刺激呼吸系统，并能与血红蛋白结合，生成亚硝基血红素。且结合能力很强，约为氧气的数百倍，造成血液缺氧而引起中枢神经麻痹。NO2不但对呼吸系统有强烈刺激作用，能使血红素硝化，危害性比NO还大，而