大气环境与污染

第三章大气环境与污染§3-1大气的结构与组成一、大气的结构1、对流层:对流运动显著，四是大气现象复杂多变2、平流层:臭氧（O3）层,平流层中空气无对流,适于空中飞行3、中间层4、热成层(暖层、电离层)5、逸散层高层大气大气的垂直分层对流层平流层对流旺盛近地面，纬度不同厚度变；高度增来温度减，只因热源是地面；天气复杂且多变，风云雨雪较常见气温初稳后升热只因层中臭氧多水平流动天气好高空飞行很适合上冷下热高空对流电离层高层大气电离层能反射无线电波，对无线电通讯有重要作用二、大气的组成大气是一个由多种气体组成的混合物。它是由干洁空气、水汽和杂质三部分组成的。干洁空气中的主要成分为N2（占78.09%）、O2(占20.95%)、Ar(占0.93%)及一些微量元素，如CO2、O3、H2、CH4、He、Kr、Ne等。78.90%20.95%0.05%大气成分中有些是可变的成分，主要包括CO2、O3、水汽和杂质。这些可变成分如含量正常，则对环境和生命有机体是有益而无害的，但含量变化后(过多或缺乏)都会造成不良影响及危害。成云致雨的必要条件主要成分次要成分水汽固体杂质生物体的基本成分维持生物活动的必要物质植物光合作用的原料；对地面保温吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害成云致雨的必要条件；对地面保温大气组成主要作用干洁空气O3N2O2CO2大气各成分的作用§3-2大气污染和污染物一、大气污染的发生大气污染–––指由于人类活动或自然过程使大气中一些物质的含量达到有害的程度(一般指有害物质，如SO2、NOX、HC、O3、飘尘等超过国家质量标准)，以至破坏人和生态系统的正常生存和发展，对人体、生态和材料造成危害的现象。二、大气污染源和污染物1、来源：天然源人为源污染源特点主要来源排放的污染物天然源它和人为源相比产生的污染物较少，浓度较低，具有局部地区某段时间内可能形成严重影响的特点。火山喷发二氧化硫、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、火山灰森林火灾一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、碳氢化合物等自然尘风砂、土壤尘等森林植物释放萜稀类碳氢化合物。海浪飞沫硫酸盐和亚硫酸盐人为源移动源汽车和火车、飞机等，分布广泛分散，难于监测和治理。交通运输过程：现代化交通运输工具一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、硫氧化合物和铅等静止源静止源则包括工厂、焚化炉等不移动的污染源。静止源污染面积广，易于集中监测治理。燃料燃烧二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、一氧化碳工业生产过程二氧化硫、硫化氢等农业活动排放：农药、化肥颗粒物、粉尘、氧化亚氮等大气污染源2、污染物：(1)气溶胶状污染物(粒状)①总悬浮颗粒物(TSP)D(粒径)在100m以下，其中多数在10m以下，是分散在大气中的各种粒子的总称。②飘尘（可吸入粒子(IP)）D＜10m能在大气中长期飘浮的悬浮物质，如煤烟、烟气、雾等。③降尘D＞30m的粒子，靠重力作用可在短时间内降到地面的。建筑粉尘颗粒物有固体的灰尘、烟尘、烟雾以及液体的云雾和雾滴，它们中一部分是致癌、致畸、致突变物质，并能被人体吸收而危害人体健康，另一方面，它们是有毒物质的载体，使一些气体污染物转化成为有害的颗粒物或使某些污染物的毒性增强。烟尘的作用：1）凝结核2）吸收太阳辐射3）降低能见度4）影响植物体生长飘尘（可吸入粒子(IP)）大于10μm的颗粒物能被鼻腔的鼻毛吸留住，而小于10μm的飘尘却能长驱直入侵蚀肺泡，叫“可吸入因子”。在可吸入微粒中80%可沉积于肺泡，且沉积时间可达数年之久。导致肺心病等一系列病变。①含硫化合物主要指SO2和SO3、H2S湿度大的情况下，含硫化合物最终被氧化形成硫酸，是形成酸雨的主要来源。二氧化硫是一种无色的刺激性气体,腐蚀性很大，会严重刺激人的呼吸系统，使人出现咳嗽、嗓子疼、胸闷和感到呼吸受阻，刺激腐蚀人的肺部，可以造成肺气肿和支气管炎。并加重哮喘病情。二氧化硫破坏植物的叶绿素，使植物脱水坏死。在适当条件下和飘尘结合在一起，或与水汽中的水蒸汽结合形成硫酸雾，硫酸雾微粒侵入人体肺部，可以引起肺水肿和肺硬化等疾病导致死亡。（2）气状污染物②氮的氧化物NOX是NO、NO2、N2O、NO3、N2O4、N2O5等的总称，造成大气污染的NOX最主要是NO和NO2。氮氧化物来源：主要来源于人类生产生活活动，以汽车尾气排放造成的污染最为严重。氮氧化物危害：•1）氮氧化物可以转化为硝酸，是形成酸雨主要物质之一•2）是形成光化学烟雾的重要物质•3）是消耗臭氧的重要因子•4）NO2对人有生理刺激和腐蚀作用，引起城市居民产生急性呼吸道病变的一种原因•5）可腐蚀织物、材料、破坏染料，使它褪色•6）危害植物，使其组织受害而落叶，甚至枯萎③碳的氧化物指CO和CO2。CO主要是由含碳化合物不完全燃烧产生的无色无味无刺激性的有毒气体。对人体的危害主要是阻碍体内氧气的传输，使人体缺氧，导致死亡。CO2是一种无毒的气体，是大气中的“正常”成分，主要来源于生物的呼吸和化石燃料等的燃烧。目前，大气中CO2浓度逐渐升高，每年上升0.4%。由于二氧化碳吸收地面长波辐射，使地球升温，导致温室效应，从而形成全球气候变化。④碳氢化合物(HC)HC是自然界中必不可少的物质，主要指烷烃、烯烃和芳香烃等具有挥发性的有机物，它们主要是由碳原子和氢原子组成。碳氢化合物主要来源于自然界植物分解，人为产生的量很小，但它们是形成光化学烟雾的重要物质。⑤含卤素化合物主要指一些氟氯烃类物质，它们主要破坏臭氧层，引起温室效应三、大气污染类型①还原型(煤炭型)：主要污染物：SO2、CO和颗粒物，在低温、高温阴天、小风、逆温情况下，在当地地形条件的影响下，被封盖在城市上空，造成对人体健康极大的危害，致使上千人死亡。类似这样的事件发生过多起，最典型的当属1952年12月发生在英国首都伦敦的SO2烟雾中毒事件。②氧化型(汽车尾气型)：污染物主要来自于汽车排气、燃油锅炉以及石油化工生产。一次污染物主要为NOX和HC、生成的二次污染物为O3、醛类、酮类、过气乙酸硝酸脂。发生在光照强烈的热带、亚热带、8～9月中午或午后阳光强烈时。最典型的当属1965年前后的洛杉矶光化学烟雾。被光化学氧化剂腐蚀的叶片光化学氧化剂是臭氧、硝酸、醛类、酮类和及氧乙酰基硝酸酯等多种物质的混合物，其中80%是臭氧，可刺激人的眼睛、喉咙，引起红眼、流泪、肝炎、肺气肿等。对植物、家畜、橡胶、染料等制品也造成危害。一方面臭氧具有杀菌作用，另一方面又是眼、喉和肺最危险刺激物之一。臭氧进入呼吸道后，与所接触器官迅速反应。导致慢性肺疾病，肺气肿和右心衰竭。这是被光化学氧化剂腐蚀的叶片。酸雨由于人类活动的影响，使降水中溶入其它酸性物质，从而使其pH值降到5.6以下的降水。酸雨的形成：是复杂的大气化学和大气物理现象，是由自然排放和人为活动等释放到大气中的SO2或NOx通过氧化反应（气相或液相反应），生成硫酸或硝酸和亚硝酸，附在凝结核上降落到地面上的。影响与危害：（1）损害水生、陆生生物：如鱼类和森林（2）对人体健康影响：使有毒重金属溶入饮用水中，危害饮用者（3）腐蚀建筑材料、金属构件、油漆以及名胜古迹等§3-3大气中污染物的扩散一、气象因素1、温度层结气温沿垂直高度的分布可用曲线表示，称为温度层结曲线，如图有几种情况：①②气温随高度的增加而递减，有利于污染物的扩散。③气温不随高度变化，为等温层结。④气温随高度增加而增加，称为逆温，不利于大气污染物的扩散。2、逆温①定义：气温随高度增加而增加的现象称为逆温；②分类：根据逆温的生成过程，分为五类：辐射逆温，下沉逆温，锋面逆温，.湍流逆温，平流逆温。(a)正常温度层结(b)逆温开始生成，随地面辐射增强，迅速冷却，逐渐向上发展(c)辐射达到最强时为黎明前(d)日出后，地面增温，空气自下而上增温，逆温逐渐消失(e)上午10时左右，逆温消失这种逆温冬季最强，中纬度地区可达200~300m2、影响大气污染的下垫面因素动力效应：地形地物热力效应：山谷风、海陆风、城市热岛效应（3）城市热岛效应一、大气污染与人体健康大气污染物通过三个途径侵入人体：①直接呼吸；②附于食物或溶解于水，随饮食、饮水侵入；③接触和刺激皮肤进入1急性中毒典型事件如：1952年伦敦烟雾，1984年印度博帕尔农药泄漏及1984年11月墨西哥液化汽爆炸事件等2慢性中毒典型事件：日本“四日市哮喘病”3致癌§3-5大气污染的危害(1)急性危害短时期内，高浓度污染物造成的危害(2)慢性危害长时间内，低浓度的污染物造成的危害(3)隐性危害外表生长发育正常，但生理机能受到影响，产量下降。主要污染物SO2、氟化物、光化学烟雾、Cl、NOX、NH3等。二、大气污染对植物的影响和危害玷污性损害和化学性损害玷污性损害是污染物颗粒落到器物上，有的可以冲洗掉，有的则很难除掉，如煤焦油等。化学性损害是由于污染物的化学作用，造成了器物的腐蚀变质对物品影响严重的污染物有SO2、H2S、O3和附有刺激性、腐蚀性物质的颗粒物等三、大气污染对器物的损害一、综合防治措施1、全面规划、合理布局2、调整能源结构战略，改变供热方式⑴城市燃气化是防治煤烟型污染的重要途径。⑵集中供热较分散供热可节煤38～40%。⑶发展民用型煤。3、控制流动源污染：汽车尾气的治理4、加强环境管理，提高生物净化能力§3-6保护人类共同的蓝天二、控制技术1、消烟除尘1）干式机械除尘：重力沉降器、惯性除尘器、旋风除尘器2）湿式除尘：喷淋塔、水膜式除尘器等3）过滤式除尘：袋式除尘器等4）静电除尘：2、烟气脱硫①干法②湿法废气处废气处理设备