大气污染化学 (第三章),温州大学化学与材工程学院 叶明德,3-1 大气污染与“消失”的城市 3-2 大气污染对人类的报复 3-3 还我蓝天大气污染的防治 3-4 大气的主要层次及其特征 3-5 大气中的化学物质 3-6 大气中的颗粒物 3-7 大气质量标准 3-8 大气污染物的时空分布,第三章 大气污染化学目录,思考题,1 、谈谈大气污染的危害性（效应）与防治方法 。 2、大气中有哪些重要的含氮化合物？说明其人为来源。 3、试说出SO2的主要来源，年日分布、引起的八大公 害事件和烟道气中的SO2消除方法。 4、光化学烟雾形成的条件及其危害性。 5、说明臭氧层的浓度、高度、破坏的原因和机理。 6、试说出大气中的颗粒物的主要来源。,3-1 大气污染与“消失”的城市 1.大气污染,大气污染指的是:进入大气中的物质（如烟尘、CO、CO2、SO2、NOX、硫氢化物以及各类无机物和有机物、能量（如光、声、磁、热等）和生物（如病毒、病菌等各种微生物）等超过了大气环境容许量，直接或间接地对人类的生活、生产和身体健康等方面发生不良影响的现象。 Air pollution index API，2002年全国城市的API,1979年，联合国环境规划署从卫星拍摄的照片，惊奇地发现占地4320公顷的本溪市竟从中国大陆上失踪了！ 原因：本溪市有420家工厂，200多家的滚滚的烟尘如“气盖”扣在城市的上空。由于河谷盆地，四面环山，不易扩散。每年有9.1万吨烟尘、12.2万吨工业粉尘、875亿米3有害气体，其中SO2年日均浓度高达 0.19 毫克米3之多。 另一个是济南市。唐代诗人李贺的一首梦天诗：“遥望齐州九点烟，一泓海水杯中泻”。站在千佛山顶向北远眺，济南人引为自豪的“齐烟九点”如今已看不到了。,2.“消失”的城市,可导致呼吸、心血管、神经等系统疾病和其他疾病。 化学性物质污染 主要来自煤和石油的燃烧。冶金、火力发电、石油化工和焦化等工业生产过程排人大气的有害物质最多。 人体首先受到威胁的是呼吸道。 浓度一般较低，主要是慢性中毒。大气污染是慢性支气管炎、肺气肿和支气管哮喘等疾病的直接原因或诱因。,3-2大气污染对人类的报复 1对人体健康的危害,（1）美国1914年因患肺癌而死的总人数才317人，到1969年就高达6900人，55年间增高了200多倍。 （2）我国山西省肺癌发病率明显高于其他省市。 专家认为，肺癌90以上是由于大气污染和职业致癌因子经过长期作用诱发的。工业“三废”中含有许多致癌物质，如炼焦排出的苯并（a）芘就是诱发肺癌的罪魁祸首。 山西省冶炼行业10万人中就有163人患肺癌。,肺癌问题,肺癌的潜伏期也很长，如刚投产几年的焦化厂几乎没有，而一般老焦化厂肺癌患者却很多。山西省古定市由于炼焦业兴旺，肺癌死亡率比太原市高27倍，平均10万人中就有17人死于癌症。 苔藓对污染物硫十分敏感。苔藓品种的多样性作为污染的标尺：污染越严重，苔藓品种越少。实验结果是苔藓多样性高的地方55岁以下的男性肺癌死亡率低，多样性低的地方肺癌死亡率高。,放射性物质污染 更重要的是远期效应，包括引起癌变、不育和遗传的变化或早死等。核电站事故造成的危害甚大，患者死于辐射污染的土地、空气和水。 生物性物质污染 一种空气应变源，主要有花粉和一些霉菌孢子，能在个别人身上起过敏反应，可诱发鼻炎、气喘、过敏性肺部病变。抵抗力较强的病原微生物，如结核杆菌、炭疽杆菌。化脓性球菌，能附着在尘粒上污染大气。,大气受到严重污染时，动物往往由于食用积累了大气污染物的植物和水，发生中毒或死亡。 大气污染物浓度超过植物的忍耐限度，会使植物的细胞和组织器官受到伤害，生理功能和生长发育受阻，产量下降，产品品质变坏，甚至个体死亡消失。 我国南方的一个天然气田，开采后严重的SO2污染，使附近的油桐树一片片地死光。广西合山市柳花岭林场的0.52万公顷林木，在1967年至1978年合山电厂先后建成投产后，造成大面积松林枯死。,2对动植物的危害,腐蚀金属、侵蚀建筑材料、使橡胶产品脆裂、损坏艺术品、使有色金属褪色等。 如我国重庆市的嘉陵江大桥，其锈蚀速度为每年0.16毫米，每年用于钢结构维护费达20万元。 1987年12月28日，南昌市昌东变电站，因被95家加工葵花子和盐瓜子的个体炒货厂包围，当日大雾迷漫，积存在电气设备上的盐尘(颗粒物)经雾水溶解，降低了电气设备的绝缘性能，在高压电的作用下，发生严重短路事故。,3对材料的损害,能改变大气的性质和气候的类型。二氧化碳等吸收地面辐射，颗粒物散射阳光，可以使地面温度升高或降低。 前者就是温室效应。 后者是称为“阳伞效应”。由于粉尘等悬浮粒子反射和吸收太阳辐射，特别是紫外辐射，使到达地面的太阳辐射减弱，地面接收到的太阳能少了，气温下降。 大气中氟里昂等破坏大气圈中的臭氧层。 颗粒物可降低能见度，作为凝结核，使云量和降水量增加，也使雾的出现频率增加和持续时间延长。,4对大气的影响,1988年12月 29日，国务院环境委员会作出关于治理本溪市环境污染的决定，限本溪市从1989年始到1995年用7年时间整治。 本溪采取了一系列超常规措施，如期完成。结果表明：本溪市的大气环境质量达到国家三级标准；每年减少废水排放量912万吨，严重污染本溪大气质量的24条“尘龙”已全部得到控制。城区大气10千米能见度，已从原来的每月23天提高到2728天左右。 1995年，本溪市被国家确定为北方工业化城市可持续发展示范市，1996年，本溪市又首次进人全国卫生城行列。,3-3 还我蓝天大气污染的防治,只有从整个区域的大气污染情况出发，统一规划并综合运用各种防治措施，才能有效地控制大气污染。 天津市采取综合的布置、综合的措施，有计划、有步骤地推进城市环境的综合治理。城市烟尘控制区覆盖率达100，大气中总悬浮微粒为036毫克米3 ,二氧化硫为013毫克米3达到国家三级标准，在北方城市中领先。,1怎样治理大气污染？,控制大气污染源 对工业进行合理布局。如工业企业分布应该分散，工业城市规模不宜过大，选择合理的厂址等。 减少或防止污染物排放 （1）改革能源结构，采用清洁能源。如太阳能、地热能、风能、水力能、潮汐能、氢能、生物质能（如沼气）等。 （2）提高煤炭品质。我国有的地方生产供应的煤炭硫分高达7，灰分超过50，我国的大气污染防治法新增了“国家推行煤炭洗选加工”等内容，降低煤的灰分和硫分，限制高硫分、高灰分煤炭的开采，或配套煤炭洗选设施。,大气污染防治的措施,（3）对燃料进行处理 如把固态的煤转变成气体管道煤气，解决了炉灶带来的大气污染。 （4）改进燃烧装置和燃烧技术 改革炉灶、采用沸腾炉燃烧等以提高燃烧效率和降低有害气体排放量。 沈阳第四橡胶厂在锅炉设计上采取麻石除尘、水力除渣方法。国家标准烟尘含量为 300毫克米3，该厂仅 178毫克米3。 重庆鱼洞型轧钢厂轧钢车间改造窑炉后，结束了浓烟滚滚的历史，多年来困扰该厂的环境问题得到了根治。,（5）采用无害生产工艺或低污染的生产工艺。 （6）节约能源和开展资源综合利用，改变供热方式。 1990年济南市全市有105个单位试用了大型煤，其中48家采用了烟煤无烟燃烧煤型。全市集中供热和联片供热，市区局部大气环境有所好转。 抚顺市对老虎台矿的瓦斯开发利用。该矿是高沼气且瓦斯有突出危险的大型矿井，瓦斯总储量为68亿米3。现供气用户已达14万，区域达到03万多公顷。,（7）加强企业管理，减少事故性排放和逸散。 （8）及时清理和妥善处理工业、生活和建筑废渣，减少地面扬尘。 （9）汽车排气的防治措施。 “无铅汽油”，指的是每升含铅量少于0.013克的汽油。 美国从1975年就已开始了汽油无铅化的推广工作，目前，全世界使用无铅汽油的车辆已达70以上。 1996年，世界银行发出警告，立即停用使用含铅汽油的国家或地区，采用无铅汽油。,我国在1997年6月1日，北京市城区推广使用无铅汽油，并于1998年初在全市全面推广使用无铅汽油。 不久后，上海、天津、深圳等也开始推广使用无铅汽油。中国石化总公司决定在1998年底停止标号70号汽油的生产， 2000年在全国实现汽油无铅化。 汽车尾气的污染物，大部分是一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物，只有加装电子喷射管发动机和催化转化器才会大大减少，而目前我国95的汽车没有这两种装置。,（1）利用机械除尘、洗涤除尘、过滤除尘和静电除尘等去除烟尘和各种工业粉尘。 机械除尘是利用机械力的作用原理，使粉尘沉降下来，适用于治理含尘浓度较高和粉尘颗粒较大的气体。 洗涤除尘是用水洗涤含有粉尘的气体，使尘粒随水流走。 过滤除尘是用有很多毛细孔的物料做成织物状的滤布，使含尘的气体通过，而将灰尘截留下来，达到分离的目的。 静电除尘是使含尘气体通过高压电场，使尘粒粘附在电极上而除去。,治理排放的主要污染物,1984年，上海市提出要建设基本无烟区，到1989年年底止，上海市12个区全部达到了国务院规定的城市烟尘控制区标准。炉、窑、灶中，98安装了消烟除尘装置，95达到排放标准。5年间，上海燃煤量增加了近20，但相关的SO2、NOX和降尘等污染物，都优于或与计划控制标准持平。 马鞍山钢铁厂采用了湿法除尘方法，彻底降服了肆虐14年之久的“黄龙”，成为1989年马鞍山市90多万市民生活中的大喜事。,（2）采用气体吸收塔处理有害气体。如用碱性溶液吸收废气中的二氧化硫。 （3）应用其他物理的（如冷凝）、化学的（如催化转化）、物理化学的（如分子筛、活性炭吸附、膜分离）方法回收利用废气中的有用物质，或使有害气体无害化。 （4）发展植物净化，植树造林，绿化环境。 通常1公顷阔叶林一天可以吸收1吨CO2，放出0.73吨氧气；l米2草坪1小时可以吸收1.5克CO2 。按每人每小时呼出38克CO2计算，只要有10米2林地或50米2草坪，就可以把一个人呼出的CO2吸收掉。,林木，对粉尘有很大的阻挡和过滤吸收作用。 如柳杉、槐树、白毛杨、夹竹桃、丁香、枫树、柑桔以及玉米、黄瓜、葫芦、芹菜等，都有很强的吸收SO2的能力。l公顷柳杉1年可以吸收720千克SO2 ，柑桔树的吸硫量可以达到叶重的08。 有些植物可当作大气污染报警器,比人和动物敏感。它们只要稍受污染物侵袭，就能在叶片或花上明显地表现出病患。,（5）利用环境的自净能力。大气环境的自净有物理、化学作用（扩散、稀释、氧化、还原、降水洗涤等）和生物作用。 此外，还应采取一些日常的防治措施。如保持家庭中空气洁净、新鲜，坚持湿法扫地，不要堆烧落叶，防止天然硫化氢等有毒气体的中毒，不要在烟雾中跑步锻炼身体等。,1989年12月26日第7届全国人大通过了中华人民共和国环境保护法， 第24条规定：“产生环境污染和其他公害的单位，必须采取有效措施，防治在生产建设或者其他活动中产生的废气、粉尘、恶臭气体等对环境的污染和危害”。 1987年9月5日第6届全国人大通过了中华人民共和国大气污染防治法。 1995年8月29日第8届全国人大常委员会修改了中华人民共和国大气污染防治法。,2污染的法制管理,大气的重要性 1提供碳、氮、氧源（CO2 、N2和O2） 2完成水循环冷凝，海洋大陆 对流层中，高度升高，温度降低，平流层则相反 3吸收紫外线，只有300-2500nm光穿过大气 4维持地表热平衡,3-4大气的主要层次及其特征,主要成分：N2 78%；O2 21% 次要成分：Ar 0.934%；CO2 0.033% 微量成分：Ne,He,Kr,Xe,H2,CH4,N2O,O3,Rn,干燥、清洁大气的成份,大气的分层,(1)对流层 15 -56OC 012km N2、O2、CO2、H2O (2)平流层 -56-2 OC 1250km O3 (3)中间层 -2-92 OC 5085 km O2+、NO+ (4)电离层 -921200 OC 85500km O2+、NO+、O+ (5)逸散层 摆脱地球引力