第5章 大气地球化学环境污染与防治.ppt

《第5章 大气地球化学环境污染与防治.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第5章 大气地球化学环境污染与防治.ppt（53页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第五章第五章 大气地球化学环境污染大气地球化学环境污染大气污染物与大气污染源大气污染物与大气污染源污染物质在大气中的迁移和转化污染物质在大气中的迁移和转化大气污染的危害大气污染的危害大气污染的控制与防治大气污染的控制与防治一、大气污染物与大气污染源一、大气污染物与大气污染源1 1、大气中重要吸光物质的光离解、大气中重要吸光物质的光离解(1)O(1)O2 2和和N N2 2(2)O(2)O3 3(3)NO(3)NO2 2(4)HNO(4)HNO3 3和和HNOHNO2 2(5)SO(5)SO2 2(6)(6)甲醛甲醛(7)(7)卤代烃卤代烃2 2、大气污染物、大气污染物一次污染物一次污染物二次污

2、染物二次污染物(1)(1)二氧化硫二氧化硫危害：刺激性气体，危害呼吸道，危害植物，危害：刺激性气体，危害呼吸道，危害植物，形成酸雨形成酸雨来源与消除：来源与消除：60%60%来自煤的燃烧，来自煤的燃烧，30%30%左右来左右来自石油燃烧和炼制过程；有自石油燃烧和炼制过程；有50%50%会转化成硫会转化成硫酸或硫酸根，另外酸或硫酸根，另外50%50%可通过干湿沉降从大可通过干湿沉降从大气中被消除气中被消除浓度特征：本底浓度一般在浓度特征：本底浓度一般在0.2-100.2-10L/mL/m3 3之之间，停留时间间，停留时间3-6.52100)(2100)条件条件下氧化生成下氧化生成NOxNOxO

3、O2 2O+OO+O（极快）（极快）O+NO+N2 2NO+N NO+N（极快）（极快）N+ON+O2 2NO+O NO+O（极快）（极快）N+OHNO+H N+OHNO+H（极快）（极快）NO+1/2ONO+1/2O2 2NONO2 2（慢）（慢）危害：危害：NONO的生物化学活性和毒性都的生物化学活性和毒性都不如不如NONO2 2，可与血红蛋白结合，并，可与血红蛋白结合，并减弱备注的输氧能力；减弱备注的输氧能力；NONO2 2使肺部使肺部损伤；植物毒性；损伤；植物毒性；NOxNOx是导致大气是导致大气光化学污染的重要污染物质光化学污染的重要污染物质(4)(4)碳氢化合物（碳氢化合物（HCH

4、C）大气中以气态存在包括可挥发的所大气中以气态存在包括可挥发的所有烃类，它们是形成光化学烟雾的有烃类，它们是形成光化学烟雾的主要参与者，其他碳氢化合物大部主要参与者，其他碳氢化合物大部分以气溶胶形式存在大气中分以气溶胶形式存在大气中烷烃、烯烃、芳香烃烷烃、烯烃、芳香烃(5)(5)微粒物质微粒物质颗粒物的分类颗粒物的分类按颗粒物成因不同按颗粒物成因不同 分散性气溶胶、凝聚性气溶胶分散性气溶胶、凝聚性气溶胶根据颗粒物的物理状态不同根据颗粒物的物理状态不同 固态气溶胶固态气溶胶烟尘烟尘 液态气溶胶液态气溶胶雾雾 固液混合态气溶胶固液混合态气溶胶烟雾烟雾颗粒物的来源颗粒物的来源天然源：风沙，森林火灾，

5、海盐粒天然源：风沙，森林火灾，海盐粒子，火山灰，子，火山灰，H H2 2S S、NHNH3 3、NOxNOx、HCHC转化转化人为源：砂石，露天燃烧，直接排人为源：砂石，露天燃烧，直接排放，放，SOSO2 2、NOxNOx、HCHC转化转化颗粒物的危害性颗粒物的危害性对人体的影响：大于对人体的影响：大于5m5m的飘尘，多的飘尘，多滞留在上呼吸道上，小于滞留在上呼吸道上，小于5m5m的多滞的多滞留在细支气管和肺泡上。飘尘往往附留在细支气管和肺泡上。飘尘往往附着有害污染物，如着有害污染物，如NONO2 2、SOSO2 2、多环芳多环芳烃等，因此其危害性很大烃等，因此其危害性很大它具有对光的散射和吸

6、收作用，特别它具有对光的散射和吸收作用，特别是是0.1-1m0.1-1m粒径范围的粒子与可见光粒径范围的粒子与可见光的波长相近，降低能见度的波长相近，降低能见度2 2、大气污染源、大气污染源(1)(1)按污染源存在的开工进行划分按污染源存在的开工进行划分固定污染源固定污染源流动污染源流动污染源(2)(2)按排放污染物的空间分布来划分按排放污染物的空间分布来划分点源、线源和面源点源、线源和面源 (3)(3)按污染源排放时间状况划分按污染源排放时间状况划分连续源连续源间断源间断源瞬时源瞬时源(4)(4)按人类活动功能划分按人类活动功能划分工业污染源工业污染源能源污染源能源污染源交通污染源交通污染源

7、生活污染源生活污染源二、污染物质在大气中的迁移和转化二、污染物质在大气中的迁移和转化1 1、污染物质在大气中的化学变化、污染物质在大气中的化学变化(1)(1)硫化物在大气中的化学变化硫化物在大气中的化学变化大气中的硫化物大气中的硫化物主要有主要有H H2 2S S、SOSO2 2、SOSO3 3、H H2 2SOSO4 4、硫酸、硫酸铵等铵等 氧化氧化2H2H2 2S+3OS+3O2 22SOSO2 2+2H+2H2 2O O2SOSO2 2+O+O2 2+2H2H2 2O O2H2H2 2SOSO4 4(铁、锰铁、锰盐为催化剂）盐为催化剂）二氧化硫的光化学氧化二氧化硫的光化学氧化a.a.直接

8、光解直接光解 290290340nm340nmSOSO2 2+h+h 1 1SOSO2 2（单重态）（单重态）340340400nm400nmSOSO2 2+h+h 3 3SOSO2 2（三重态）（三重态）单重态不稳定，会与吸收能量的物质单重态不稳定，会与吸收能量的物质分子反应分子反应1 1SOSO2 2+M+M 3 3SOSO2 2+M+M（三重态）（三重态）1 1SOSO2 2+M+M SOSO2 2+M +M （基态）（基态）b.b.与自由基反应与自由基反应c.c.有水滴存在时有水滴存在时d.d.形成气溶胶核形成气溶胶核(2)(2)氮氧化物在大气中的化学变化氮氧化物在大气中的化学变化NO

9、NO的转化的转化a.a.与与O O3 3反应反应NO+ONO+O3 3 NONO2 2+O+O2 2b.b.与与RORO2 2（过氧烷基（过氧烷基)反应反应NO+RONO+RO2 2NONO2 2+RO+RO进一步反应进一步反应RO+ORO+O2 2RCHO+HOO+HO2 2HOHO2 2+NO+NOHO+NOHO+NO2 2c.c.与与HOHO、RORO反应反应HO+NOHNOHO+NOHNO2 2RO+NORONORO+NORONONONO2 2的转化的转化a.a.光解光解NONO2 2+h+hNO+ONO+OO+OO+O2 2+M+MO O3 3+M+Mb.b.与与HOHO、O O3

10、3和和NONO3 3的反应的反应NONO2 2+HO+HOHNOHNO3 3NONO2 2+O+O3 3NONO3 3+O+O2 2NONO2 2+NO+NO3 3+M+MN N2 2O O5 5+M+Mc.c.与过氧乙酰硝酸酯与过氧乙酰硝酸酯PANPAN的反应的反应CHCH3 3CHO+hCHO+h CHCH3 3CO+HCO+HCHCH3 3CO+OCO+O2 2 CHCH3 3C(O)OOC(O)OOCHCH3 3C(O)OO+NOC(O)OO+NO2 2 CHCH3 3C(O)OONOC(O)OONO2 22 2、光化学烟雾、光化学烟雾(1)(1)概念概念指大气中碳氢化合物、氮氧化物等

11、一次指大气中碳氢化合物、氮氧化物等一次污染物在阳光照射下，发生光化学反应污染物在阳光照射下，发生光化学反应产生二次污染物，由参加反应的一、二产生二次污染物，由参加反应的一、二次污染物的混合物（包括气体污染物和次污染物的混合物（包括气体污染物和气溶胶）形成的烟雾污染现象。气溶胶）形成的烟雾污染现象。(2)(2)特征特征蓝色烟雾，强氧化性，具有强烈刺蓝色烟雾，强氧化性，具有强烈刺激性，大气能见度降低，白天生成激性，大气能见度降低，白天生成傍晚消失，傍晚消失，刺激物浓度的高峰在中刺激物浓度的高峰在中午或午后午或午后光光化化学学烟烟雾雾(3)(3)形成条件形成条件大气中有碳氢化合物、氮氧化物大气中有碳

12、氢化合物、氮氧化物气温高，湿度低气温高，湿度低强阳光照射强阳光照射(4)(4)产物产物O O3 3PANPAN高活性自由基（高活性自由基（HOHO2 2、RORO2 2、RCORCO）醛、酮、有机酸醛、酮、有机酸(5)(5)形成机制形成机制引发反应引发反应NONO2 2+h+hNO+ONO+OO+OO+O2 2+M+MO O3 3+M+MNO+ONO+O3 3NONO2 2+O+O2 2自由基传递反应自由基传递反应RH+HO+ORH+HO+O2 2RORO2 2+H+H2 2O ORCHO+HO+ORCHO+HO+O2 2RC(O)ORC(O)O2 2+H+H2 2O ORCHO+hv+2OR

13、CHO+hv+2O2 2RORO2 2+HO+HO2 2+CO+COHOHO2 2+NONO+NONO2 2+HO+HORORO2 2+NO+O+NO+O2 2NONO2 2+RCHO+HO+RCHO+HO2 2RC(O)OO+NO+ORC(O)OO+NO+O2 2NONO2 2+RO+RO2 2+CO+CO2 2 终止反应终止反应NONO2 2+HOHNO+HOHNO3 3NONO2 2+RC(O)OORC(O)OONO+RC(O)OORC(O)OONO2 2(PAN)(PAN)RC(O)OONORC(O)OONO2 2RC(O)OO+NORC(O)OO+NO2 23 3、硫酸烟雾、硫酸烟雾

14、(1)(1)概念概念也称为伦敦烟雾，主要是由于燃煤而也称为伦敦烟雾，主要是由于燃煤而排放出来的排放出来的SOSO2 2、颗粒物以及由、颗粒物以及由SOSO2 2氧化氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。污染现象。伦伦敦敦烟烟雾雾事事件件(2)(2)形成条件形成条件冬季气温较低冬季气温较低湿度高湿度高日光较弱日光较弱伦敦型烟雾和洛杉矶烟雾的比较伦敦型烟雾和洛杉矶烟雾的比较项目项目伦敦型伦敦型洛杉矶型洛杉矶型概况概况发生较早，至今已多次出现发生较早，至今已多次出现发生较晚，发生光化学反应发生较晚，发生光化学反应污染物污染物颗粒物、颗粒物、SOSO2 2、硫酸

15、雾等硫酸雾等碳氢化合物、碳氢化合物、NOx、O3、PAN、醛类、醛类燃料燃料煤煤汽油、煤气、石油汽油、煤气、石油季节季节冬冬夏秋夏秋气温气温低（低（4）高（高（24以上以上）湿度湿度高高低低日光日光弱弱强强臭氧浓度臭氧浓度低低高高出现时间出现时间白天夜间连续白天夜间连续白天白天毒性毒性对呼吸有刺激作用，严重时对呼吸有刺激作用，严重时导致死亡导致死亡对眼和呼吸道有强刺激作用，对眼和呼吸道有强刺激作用，等氧化剂有强氧化破坏作用，等氧化剂有强氧化破坏作用，严重时可导致死亡严重时可导致死亡4 4、污染物在大气中扩散和输运的影、污染物在大气中扩散和输运的影响因素响因素污染物在迁移转化过程要受到各污染物在

16、迁移转化过程要受到各种因素的影响，如：空气机械运种因素的影响，如：空气机械运动（如风和湍流），逆温现象，动（如风和湍流），逆温现象，污染源本身的特性等等。污染源本身的特性等等。(1)(1)风和大气湍流的影响风和大气湍流的影响污染物在大气中的扩散取决与三个因素：污染物在大气中的扩散取决与三个因素：风：可使污染物向下风向扩散风：可使污染物向下风向扩散 风的方向、速度等对污染物的扩散有重要影响风的方向、速度等对污染物的扩散有重要影响湍流：湍流可使污染物向各方向扩散湍流：湍流可使污染物向各方向扩散 风在主导风向的左右和上下出现无风在主导风向的左右和上下出现无规则的摆动，这种无规则的陈性和摆规则的摆动，

17、这种无规则的陈性和摆动就叫作大气湍流动就叫作大气湍流浓度梯度：可使污染物发生质量扩散浓度梯度：可使污染物发生质量扩散(2)(2)天气形势和地理形势的影响天气形势和地理形势的影响不利的天气形势和地形特征结合在一起不利的天气形势和地形特征结合在一起常可使某一地区的污染程度大大加重。常可使某一地区的污染程度大大加重。丘陵和山谷盆地，污染物难于扩散，容丘陵和山谷盆地，污染物难于扩散，容易形成污染物浓度高的污染区易形成污染物浓度高的污染区城市里和工厂周围的高大建筑物对烟气城市里和工厂周围的高大建筑物对烟气的上升和扩散也有很大影响的上升和扩散也有很大影响(3)(3)“城市风城市风”的作用的作用城市风：城市

18、（热岛）中的暖空气与郊城市风：城市（热岛）中的暖空气与郊外的冷空气之间形成的环流现象。外的冷空气之间形成的环流现象。影响影响a.a.城市内排放的烟尘等污染物易聚积在城城市内排放的烟尘等污染物易聚积在城市的上空，形成烟幕，导致市区大气污市的上空，形成烟幕，导致市区大气污染加剧染加剧b.b.如果城市四郊都有工厂，则如果城市四郊都有工厂，则“城市风城市风”的作用会加重市区的污染的作用会加重市区的污染2 2、大气污染与工农业生产、大气污染与工农业生产(1)(1)大气对工业的危害大气对工业的危害大气中的酸性污染物对工业材料、设大气中的酸性污染物对工业材料、设备和建筑设施的腐蚀备和建筑设施的腐蚀飘尘增多给

19、精密仪器、设备的生产、飘尘增多给精密仪器、设备的生产、安装、调试和使用带来不利影响安装、调试和使用带来不利影响(2)(2)对农业生产的影响对农业生产的影响酸雨可导致植物淋失酸雨可导致植物淋失酸雨可使土壤淋失酸雨可使土壤淋失酸雨对生物的影响酸雨对生物的影响3 3、大气污染与天气和气候、大气污染与天气和气候(1)(1)减少到达地面的太阳辐射量减少到达地面的太阳辐射量(2)(2)增加大气降水量增加大气降水量(3)(3)下酸雨下酸雨(4)(4)增高大气温度增高大气温度(5)(5)对全球气候造成影响对全球气候造成影响四、大气污染的控制与防治四、大气污染的控制与防治1 1、大气污染的控制、大气污染的控制(1)(1)进行合理的工业布局进行合理的工业布局(2)(2)集中采暖供热，改善燃料结构集中采暖供热，改善燃料结构(3)(3)进行燃料预处理，改进燃烧技术进行燃料预处理，改进燃烧技术(4)(4)用高烟囱和集合式烟囱排放用高烟囱和集合式烟囱排放(5)(5)机动车尾气排放治理机动车尾气排放治理(6)(6)绿化造林、增加绿地绿化造林、增加绿地2 2、大气污染物的治理、大气污染物的治理(1)(1)颗粒污染物的治理颗粒污染物的治理(2)(2)气态污染物的治理气态污染物的治理