第三章 大气环境与大气污染.ppt

第三章第三章 大气环境与污染大气环境与污染3-1大气的结构与组成大气的结构与组成一、大气的结构一、大气的结构1 1、对流层、对流层:对流运动显著，四是大气现象复杂多变对流运动显著，四是大气现象复杂多变 2 2、平流层、平流层:臭氧（臭氧（O3）层）层,平流层中空气无对流平流层中空气无对流,适于空中飞行适于空中飞行3 3、中间层、中间层 4 4、热成层、热成层(暖层、电离层暖层、电离层)5 5、逸散层、逸散层 高层大气高层大气大气的垂直分层对流层平流层对流旺盛近地面，对流旺盛近地面，纬度不同厚度变；纬度不同厚度变；高度增来温度减，高度增来温度减，只因热源是地面；只因热源是地面；天气复杂且多变，天气复杂且多变，风云雨雪较常见风云雨雪较常见气温初稳后升热气温初稳后升热只因层中臭氧多只因层中臭氧多水平流动天气好水平流动天气好高空飞行很适合高空飞行很适合上冷下热上冷下热高空对流高空对流电电离离层层高层大气电离层能反射电离层能反射无线电波，对无线电波，对无线电通讯有无线电通讯有重要作用重要作用二、大气的组成二、大气的组成 大大气气是是一一个个由由多多种种气气体体组组成成的的混混合合物物。它它是是由由干干洁洁空空气、水汽和杂质三部分组成的。气、水汽和杂质三部分组成的。干干洁洁空空气气中中的的主主要要成成分分为为N N2 2（占占78.09%78.09%）、OO2 2(占占20.95%)20.95%)、ArAr(占占0.93%)0.93%)及及一一些些微微量量元元素素，如如COCO2 2、OO3 3、H H2 2、CHCH4 4、HeHe、KrKr、NeNe等。等。大大气气成成分分中中有有些些是是可可变变的的成成分分，主主要要包包括括COCO2 2、O O3 3、水水汽汽和和杂杂质质。这这些些可可变变成成分分如如含含量量正正常常，则则对对环环境境和和生生命命有有机机体体是是有有益益而而无无害害的的，但但含含量量变变化化后后(过过多多或或缺缺乏乏)都都会会造造成成不不良良影影响响及及危害。危害。成云致雨的必要条件成云致雨的必要条件主要主要成分成分次要次要成分成分水水汽汽固体杂质固体杂质生物体的基本成分生物体的基本成分维持生物活动的必要物质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，使地球上的生吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害物免遭过量紫外线的伤害成云致雨的必要条件；对地面保温成云致雨的必要条件；对地面保温大气组成大气组成主主要要作作用用干干洁洁空空气气O3N2O2CO2大气各成分的作用3-2 大气污染和污染物大气污染和污染物一、大气污染的发生一、大气污染的发生 大大气气污污染染指指由由于于人人类类活活动动或或自自然然过过程程使使大大气气中中一一些些物物质质的的含含量量达达到到有有害害的的程程度度(一一般般指指有有害害物物质质，如如SO2、NOX、HC、O3、飘飘尘尘等等超超过过国国家家质质量量标标准准)，以以至至破破坏坏人人和和生生态态系系统统的的正正常常生生存存和和发发展展，对对人人体体、生生态态和和材材料料造造成成危危害的现象。害的现象。二、大气污染源和污染物二、大气污染源和污染物1 1、来源：、来源：天然源天然源 人为源人为源污染源污染源特特 点点主要来源主要来源排放的污染物排放的污染物天天 然然 源源它它和和人人为为源源相相比比产产生生的的污污染染物物较较少少，浓浓度度较较低低，具具有有局局部部地地区区某某段段时时间间内内可可能能形形成成严严重重影影响响的的特特点。点。火山喷发火山喷发二二氧氧化化硫硫、硫硫化化氢氢、二二氧氧化碳、一氧化碳、火山灰化碳、一氧化碳、火山灰森林火灾森林火灾一一氧氧化化碳碳、二二氧氧化化碳碳、二二氧化硫、碳氢化合物等氧化硫、碳氢化合物等自然尘自然尘风砂、土壤尘等风砂、土壤尘等森林植物释放森林植物释放萜稀类碳氢化合物。萜稀类碳氢化合物。海浪飞沫海浪飞沫 硫酸盐和亚硫酸盐硫酸盐和亚硫酸盐人人为为源源移移动动源源汽汽车车和和火火车车、飞飞机机等等，分分布布广广泛泛分分散散，难于监测和治理。难于监测和治理。交交通通运运输输过过程程：现现代代化化交交通通运运输输工具工具一一氧氧化化碳碳、氮氮氧氧化化物物、碳碳氢氢化化合合物物、硫硫氧氧化化合合物物和和铅等铅等静静止止源源 静静止止源源则则包包括括工工厂厂 、焚焚化化炉炉等等不不移移动动的的污污染染源源。静静止止源源污污染染面面积积广广，易易于于集中监测治理。集中监测治理。燃料燃烧燃料燃烧二二氧氧化化硫硫、氮氮氧氧化化物物、二二氧化碳、一氧化碳氧化碳、一氧化碳工业生产过程工业生产过程二氧化硫、硫化氢等二氧化硫、硫化氢等农农业业活活动动排排放放：农药、化肥农药、化肥 颗颗粒粒物物、粉粉尘尘、氧氧化化亚亚氮氮等等 大大 气气 污污 染染 源源2、污染物：污染物：(1)(1)气溶胶状污染物气溶胶状污染物(粒状粒状)总总悬悬浮浮颗颗粒粒物物(TSPTSP)D D(粒粒径径)在在100100 mm以以下下，其其中中多多数数在在10 10 mm以以下下，是是分分散散在在大大气气中中的的各各种种粒粒子的总称。子的总称。飘尘（可吸入粒子飘尘（可吸入粒子(IP)(IP)）D D1010 mm能在大气中能在大气中长期飘浮的悬浮物质，如煤烟、烟气、雾等。长期飘浮的悬浮物质，如煤烟、烟气、雾等。降尘降尘 D D3030 mm的粒子，靠重力作用可在短时的粒子，靠重力作用可在短时间内降到地面的。间内降到地面的。建筑粉尘颗颗粒粒物物有有固固体体的的灰灰尘尘、烟烟尘尘、烟烟雾雾以以及及液液体体的的云云雾雾和和雾雾滴滴，它它们们中中一一部部分分是是致致癌癌、致致畸畸、致致突突变变物物质质，并并能能被被人人体体吸吸收收而而危危害害人人体体健健康康，另另一一方方面面，它它们们是是有有毒毒物物质质的的载载体体，使使一一些些气气体体污污染染物转化成为有害的颗粒物或使某些污染物的毒性增强。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：烟尘的作用：1）凝结核）凝结核2）吸收太阳辐射）吸收太阳辐射3）降低能见度）降低能见度4）影响植物体生长影响植物体生长飘尘（可吸入粒子飘尘（可吸入粒子(IP)）大大于于10m的的颗颗粒粒物物能能被被鼻鼻腔腔的的鼻鼻毛毛吸吸留留住住，而而小小于于10m的的飘飘尘尘却却能能长长驱驱直直入入侵侵蚀蚀肺肺泡泡，叫叫“可可吸吸入入因因子子”。在在可可吸吸入入微微粒粒中中80%可可沉沉积积于于肺肺泡泡，且且沉沉积积时时间间可可达达数数年之久。导致肺心病等一系列病变年之久。导致肺心病等一系列病变。含硫化合物含硫化合物 主要指主要指SOSO2 2和和SOSO3 3、H H2 2S Su湿湿度度大大的的情情况况下下，含含硫硫化化合合物物最最终终被被氧氧化化形形成成硫硫酸酸，是是形形成成酸雨的主要来源。酸雨的主要来源。u二二氧氧化化硫硫是是一一种种无无色色的的刺刺激激性性气气体体,腐腐蚀蚀性性很很大大，会会严严重重刺刺激激人人的的呼呼吸吸系系统统，使使人人出出现现咳咳嗽嗽、嗓嗓子子疼疼、胸胸闷闷和和感感到到呼呼吸吸受受阻阻，刺刺激激腐腐蚀蚀人人的的肺肺部部，可可以以造造成成肺肺气气肿肿和和支支气气管管炎炎。并并加加重重哮喘病情。哮喘病情。u二氧化硫二氧化硫破坏植物的叶绿素破坏植物的叶绿素，使植物脱水坏死。，使植物脱水坏死。u在在适适当当条条件件下下和和飘飘尘尘结结合合在在一一起起，或或与与水水汽汽中中的的水水蒸蒸汽汽结结合合形形成成硫硫酸酸雾雾，硫硫酸酸雾雾微微粒粒侵侵入入人人体体肺肺部部，可可以以引引起起肺肺水水肿肿和和肺肺硬化等疾病导致死亡。硬化等疾病导致死亡。（2）气状污染物气状污染物 氮的氧化物氮的氧化物NONOX X是是NONO、NONO2 2、N N2 2O O、NONO3 3、N N2 2O O4 4、N N2 2O O5 5等等的的总总称称，造造成大气污染的成大气污染的NONOX X最最主要是主要是NONO和和NONO2 2。氮氮氧氧化化物物来来源源：主主要要来来源源于于人人类类生生产产生生活活活活动动，以以汽汽车车尾尾气气排排放造成的污染最为严重。放造成的污染最为严重。氮氧化物危害：氮氧化物危害：1 1）氮氧化物可以转化为）氮氧化物可以转化为硝酸，硝酸，是形成是形成酸雨酸雨主要物质之一主要物质之一2 2）是形成）是形成光化学烟雾光化学烟雾的重要物质的重要物质3 3）是）是消耗臭氧消耗臭氧的重要因子的重要因子4 4）NONO2 2对对人人有有生生理理刺刺激激和和腐腐蚀蚀作作用用，引引起起城城市市居居民民产产生生急急性呼吸道病变的一种原因性呼吸道病变的一种原因5 5）可腐蚀织物、材料、破坏染料，使它褪色）可腐蚀织物、材料、破坏染料，使它褪色6 6）危害植物，使其组织受害而落叶，甚至枯萎）危害植物，使其组织受害而落叶，甚至枯萎 碳的氧化物碳的氧化物 指指COCO和和COCO2。COCO主主要要是是由由含含碳碳化化合合物物不不完完全全燃燃烧烧产产生生的的无无色色无无味味无无刺刺激激性性的的有有毒毒气气体体。对对人人体体的的危危害害主主要要是是阻阻碍碍体体内内氧氧气气的的传传输输，使人体缺氧，使人体缺氧，导导致死亡。致死亡。COCO2是是一一种种无无毒毒的的气气体体，是是大大气气中中的的 “正正常常”成成分分，主主要要来来源源于于生生物物的的呼呼吸吸和和化化石石燃燃料料等等的的燃燃烧烧。目目前前，大大气气中中COCO2浓浓度度逐逐渐渐升升高高，每每年年上上升升0.4%0.4%。由由于于二二氧氧化化碳碳吸吸收收地地面面长长波波辐辐射射，使使地地球球升升温温，导导致致温室效应温室效应，从而形成全球气候变化。，从而形成全球气候变化。碳氢化合物碳氢化合物(HC)(HC)HCHC是是自自然然界界中中必必不不可可少少的的物物质质，主主要要指指烷烷烃烃、烯烯烃烃和和芳芳香香烃烃等等具具有有挥挥发发性性的的有有机机物物，它它们们主主要要是是由由碳碳原原子子和和氢氢原原子子组组成成。碳碳氢氢化化合合物物主主要要来来源源于于自自然然界界植植物物分分解解，人人为为产产生生的的量量很很小小，但但它它们们是是形形成成光化学烟雾光化学烟雾的重要物质。的重要物质。含卤素化合物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、大气污染类型三、大气污染类型 还原型还原型(煤炭型煤炭型)：主要污染物：SO2、CO和颗粒物，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年年12月月发生在英国首都伦敦的发生在英国首都伦敦的SO2烟雾中毒事件。烟雾中毒事件。氧化型氧化型(汽车尾气型汽车尾气型)：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、89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。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光化化学学氧氧化化剂剂是是臭臭氧氧、硝硝酸酸、醛醛类类、酮酮类类和和及及氧氧乙乙酰酰基基硝硝酸酸酯酯等等多多种种物物质质的的混混合合物物，其其中中80%是是臭臭氧氧，可可刺刺激激人人的的眼眼睛睛、喉喉咙咙，引引起起红红眼眼、流流泪泪、肝肝炎炎、肺肺气气肿肿等等。对对植植物物、家家畜畜、橡橡胶胶、染染料料等等制制品品也也造造成成危危害害。一一方方面面臭臭氧氧具具有有杀杀菌菌作作用用，另另一一方方面面又又是是眼眼、喉喉和和肺肺最最危危险险刺刺激激物物之之一一。臭臭氧氧进进入入呼呼吸吸道道后后，与与所所接接触触器器官官迅迅速速反反应应。导导致致慢慢性性肺肺疾疾病病，肺肺气气肿和右心衰竭。肿和右心衰竭。这是被这是被光化学氧化剂光化学氧化剂腐蚀的腐蚀的叶片。叶片。酸雨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值降到值降到5.6以下的降水以下的降水。酸雨的形成：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人为活动等释放到大气中的SO2或或NOx通过氧化反应（气相或通过氧化反应（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。上的。影响与危害：影响与危害：（1）损害水生、陆生生物：如鱼类和森林）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）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）腐蚀建筑材料、金属构件、油漆以及名胜古迹等 3-3 3-3 大气中污染物的扩散大气中污染物的扩散一、气象因素一、气象因素1、温度层结、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：气温随高度的增加而递减，有利于污染物的扩散。有利于污染物的扩散。气温不随高度变化，为等等温层结。温层结。气温随高度增加而增加，称为逆温，不利于大气污染不利于大气污染物的扩散。物的扩散。2、逆温、逆温定义：气温随高度增加而增加的现象称为逆温；气温随高度增加而增加的现象称为逆温；分类：根据逆温的生成过程，分为五类：辐射逆温辐射逆温，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，逆温逐渐消失日出后，地面增温，空气自下而上增温，逆温逐渐消失(e)上午上午10时左右，逆温消失时左右，逆温消失这种逆温冬季最强，中纬度地区可达这种逆温冬季最强，中纬度地区可达200300m2 2、影响大气污染的下垫面因素、影响大气污染的下垫面因素动力效应：地形地物动力效应：地形地物热力效应：山谷风、海陆风、城市热岛效应热力效应：山谷风、海陆风、城市热岛效应（3）城市热岛效应）城市热岛效应 一、大气污染与人体健康一、大气污染与人体健康 大气污染物通过三个途径侵入人体：大气污染物通过三个途径侵入人体：直接呼吸；直接呼吸；附于食物附于食物 或溶解于水，随饮食、饮水侵入；或溶解于水，随饮食、饮水侵入；接触接触和刺激皮肤进入和刺激皮肤进入 1 急性中毒急性中毒 典型事件如：典型事件如：1952年伦敦烟雾，年伦敦烟雾，1984年印度博帕尔年印度博帕尔 农药泄漏农药泄漏 及及1984年年11月墨西哥液化汽爆炸事件等月墨西哥液化汽爆炸事件等 2 慢性中毒慢性中毒 典型事件：日本典型事件：日本“四日市哮喘病四日市哮喘病”3 致癌致癌3-5 大气污染的危害大气污染的危害 (1)急性危害急性危害 短时期内，高浓度污染物造成的危害短时期内，高浓度污染物造成的危害 (2)慢性危害慢性危害 长时间内，低浓度的污染物造成的危害长时间内，低浓度的污染物造成的危害(3)隐性危害隐性危害 外表生长发育正常，但生理机能受到影响，产量下降。外表生长发育正常，但生理机能受到影响，产量下降。主要污染物主要污染物 SO2、氟化物、光化学烟雾、氟化物、光化学烟雾、Cl、NOX、NH3等。等。二、大气污染对植物的影响和危害二、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。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质对物品影响严重的污染物有SO2、H2S、O3和附有刺激性、和附有刺激性、腐蚀性物质的颗粒物等腐蚀性物质的颗粒物等 三、大气污染对器物的损害三、大气污染对器物的损害 一、综合防治措施一、综合防治措施1、全面规划、合理布局、全面规划、合理布局2、调整能源结构战略，调整能源结构战略，改变供热方式改变供热方式城市燃气化城市燃气化是防治煤烟型污染的重要途径。是防治煤烟型污染的重要途径。集中供热集中供热较分散供热可节煤较分散供热可节煤3840%。发展民用型煤发展民用型煤。3、控制流动源污染：、控制流动源污染：汽车尾气的治理汽车尾气的治理4、加强环境管理，提高生物净化能力、加强环境管理，提高生物净化能力3-63-6保护人类共同的蓝天保护人类共同的蓝天二、控制技术二、控制技术1、消烟除尘、消烟除尘1）干式机械除尘：）干式机械除尘：重力沉降器重力沉降器、惯性除尘器、惯性除尘器、旋风除尘器旋风除尘器2）湿式除尘：）湿式除尘：喷淋塔喷淋塔、水膜式除尘器等、水膜式除尘器等3）过滤式除尘：）过滤式除尘：袋式除尘器袋式除尘器等等4）静电除尘：）静电除尘：2、烟气脱硫、烟气脱硫干法干法 湿法湿法废气处废气处理设备