环境学导论大气污染及其防治大气概述一、大气的成分1、N2、02等气体2、水滴（如 云滴、雾滴）3、冰晶和固体微 粒（如尘埃、花粉）（没有水汽和悬浮物的空气称 为干洁空气）二、大气的分层1对流层，（大气边界层的主要特 征：湍流运动、风、温度的垂 直分布）2平流层，（主要成分;臭氧范围； 对流层顶50-55km主要特点；随高度增加而升 高。气流以平流运动为主，天 气晴朗，能见度好。有利于飞机 飞行。人类生存环境的天然 屏障。3中间层 4暖层（电离层，）5外层（散逸层，）在对流层下部靠近下垫面的 1.2-1.5公里范围内的薄层大气 由于贴近地面，空气运动受到地 面摩擦作用影响又称摩擦层。三、大气的组成：（一）大气的恒定组分：02、N2 和稀有气体。（二）大气的可变组分：主要指C02和H20 （g）,这些气体组分 受不同地区气候、季节等多种因 素的影响而发生变化。正常状况 下，H20（g）约占 04%, C02 约 占 0.033%。由恒定组分和可变组分所组成 的大气称为洁净大气。（三）大气的不定组分：大气中 的尘埃、硫化物、氮氧化物、硫 氧化物等是大气中的不定组分， 当它们进入大气后，可能造成大 气污染。大气污染一、大气污染的定义起源于对 有害影响的观察，即若大气污染 物达到一定浓度，并持续足够的 时间，达到对公众健康、动植物、 材料、大气特性或环境美学产 生可以测量的影响，就是大气污 染。大气污染类型：大气污染按影响 范围可分为：1）局部地区大气污染2）区域 性大气污染3） 广域性大气污 染4）全球性大气污染：指温 室效应与全球气候变暖、酸雨、 臭氧层空洞二、大气污染源及污染物 A按发生类型分：（一）工业污染源：共同的特点 是：排放源集中、浓度高、局地 污染强度高，是城市大气污染的 罪魁祸首。（二）农业污染源：主要是不 当施用农药、化肥、有机粪肥等 过程产生的有害物质挥发扩散， 以及施用后期NOX、CH4、挥发 性农药成分从土壤中逸散进入 大气等形成的污染源。（三）生活污染源： 是指居民 日常烧饭、取暖、沐浴等活动， 燃烧化石燃料而向大气排放烟 尘、S02、N0X等污染物。这类 污染源属固定源，具有分布广、 排放量大、污染浓度低等特点， 是一些城市大气污染不可忽视 的污染源。但是，随着城市电气 化的推进，城市生活污染源将从 根本上得到遏制。（四）交通运输污染源：由汽 车、飞机、火车和轮船等交通运 输工具运行时向大气中排放的 尾气。这类污染源属流动污染 源，主要污染物是烟尘、碳氢化 合物、N0X、金属尘埃等，是城 市大气环境恶化的主要原因之。B按污染源存在的形式分为：固 定源和流动源两类。（1）固定源就是位置和地点固定 不变的污染源。主要指工矿企业 在生产中排放的大量污染物。冶 金、钢铁、建材等工业企业都是 对大气环境污染严重的固定源。（2）流动污染源是指交通工具在 行驶时向大气中排放的有害气 体而形成的污染源。C大气污染源： 按排放空间高度分：1、高架源：在距地面一定高度 排放污染物，如电厂烟囱等。2 低架源：在地面上或离地面高度 很低的排放源按排放形式分：1、线源：沿着一条线排放污染 物，如汽车、火车等2、面源： 在一个大范围内排放污染物，如 煤田自燃的煤堆、密集而低矮的 居民住宅烟囱群等3、点源： 集中在一点或在可当作一点的 小范围内排放污染物，如烟囱等三、污染源a天然源：自然界自行向大气环 境排放污染物的污染源b人为 源：人类的生产活动和生活活动 所形成的污染源。四、大气污染物：由于人类活动 或自然过程排入大气，并对人和 环境产生有害影响的物质。按来源，分为一次污染物（直接 由污染源排放的污染物）和二次 污染物（进入大气的一次污染物 之间或与正常大气组分发生反 应，以及在太阳辐射下引起光 化学反应而产生的新的污染物 它常比一次污染物对环境和人 体的危害更为严重。） 降尘是指用降尘罐采集到的大 气颗粒物,一般直径大于30p m， 由于其自身的重力作用会很快 沉降下来。单位面积的降尘量可 作为评价大气污染物程度的指 标之一。常表示为总悬浮微粒物（TSP）、 飘尘和降尘。按存在状态，分为 颗粒物和气态污染物 飘尘指可在大气中长期飘浮的 悬浮物，分为PM10 （粒径10 m）和 PM2.5 （粒径2.5p m）。 PM10可以通过呼吸道进入人体, 从而对人体健康产生危害， PM2.5的危害则更为严重。大气中主要污染物（一）颗粒物：颗粒物是指大气 中弥漫着的固态和液态物质，成 份较复杂。（1）总悬浮颗粒物：用标推大 容量颗粒采样器在滤膜上所收 集到的颗粒物的总质量，通常称 为总悬浮颗粒物。用TSP表示。 其粒径多在100um以下，尤以 10um以下的为最多。（2）飘尘:颗粒物粒径小于10um 的颗粒物称为飘尘。它们能长时 间地悬浮于大气中而不沉降下 来。（3）降尘:颗粒物粒径大于10um 的颗粒物叫降尘。它们在重力的 作用下能很快降落到地面。（4）可吸入粒子：易于通过呼 吸过程而进入呼吸道的粒子。目 前目际标准化组织建议将其定 为粒径WIOum。大气飘尘的危害：（1）影响大气的物理性质（2） 使建筑物、金属制品等受到腐 蚀；（3）对人、动植物产生危害；（4）与其它大气污染物协同作 用形成大气污染。近年来，人们认识到大气悬浮颗 粒中的可吸入颗粒物对人体健 康的危害远比粗颗粒大，而且是 引起城市大气酸雨、光化学烟 雾、能见度降低的重要因素，许 多研究已经揭示出PM10对人体 健康的严重危害和对气候的重 要影响。（二）含硫化合物：污染大气的 含硫化合物有H2S、S02、S03、 硫酸酸雾及硫酸盐气溶胶等，但 在大气中主要是S02。大气中 的SO2主要来源于矿物燃料的 燃烧。SO2是无色、有刺激性和 窒息性的气体，对呼吸道有刺激 作用，能引起呼吸道和心血管疾 病。值得注意的是SO2与飘尘的 协同作用将使其毒性大大增强， 使得大气污染加剧。大气中的 SO2可以通过均相或非均相氧化 生成SO3。SO3 一经形成，便迅 速与大气中的水蒸气作用生成 硫酸，因此大气中SO3的含量十 分低微，生成的硫酸是严重危害 健康的物质，其毒性远大于S02。（三）氮氧化物：对流层中危 害较大的氮氧化物是NO和NO2, 统称为总氮氧化物（NOx）。当 矿物燃料高温燃烧时，空气中的 N2与02结合而生成NO,温度越 高，生成NO的速度和量越大， 由这种方式生成的NOx称为热 NOx；另一类是因燃料中含有吡 啶、氨基化合物等含氮化合物， 在燃烧的过程中生成了 NOx，这 种方式数生成的NOX称为燃料 NOx；另外一些工厂（如生产硝酸 或使用硝酸、氮肥厂等）的生产 过程中排放到大气中的NOx。NO是无色，有刺激性气味不活 泼的气体，它能与血红蛋白结合 生成亚硝基血红蛋白而引起中 毒，并可产生缺氧症状和中枢神 经受损。O氧化后生成红棕色、 有刺激性的NO2,它的毒性较强, 能迅速破坏肺细胞，可能是引起 肺气肿和肺癌的病因。NO2又是一吸光物质，易发生光 化学反应，是形成光化学反应的 元凶，由此产生的二次污染物的 危害更大。（四）碳氧化物：1、一氧化碳大气中CO来源于燃料的燃烧。 而由汽车尾气中的CO造成的大 气污染已引起世界各国的重视。 值得注意的是一氧化碳的另一 人工源是吸烟排出的烟气。吸烟 者吸入的CO远高于不吸烟者， 尤其是吸过滤嘴香烟的人。CO 的主要危害是妨碍体内氧气的 传输。它与血红蛋白的亲和力比 氧大二百多倍，而生成的羰基血 红蛋白的解离速度比氧合血红 蛋白小三千六百多倍，因此一旦 生成羰基血红蛋白就很难解离， 导致输氧能力降低，造成机体缺 氧，危害人体健康。体内缺氧时 对所有的器官都有影响，而最敏 感的是中枢神经系统和心肌。2、CO2CO2是无色、无毒的气体，目前 由于人类活动排放到大气中的 CO2的量不断增加，而吸收CO2 的森林反遭到严重破坏，使得大 气中CO2的浓度不断增加。据测 定，一个世纪前，大气中CO2的 含量约为284ppm,目前已达到 379ppm。CO2浓度的增加，可 能对全球的气候产生影响，因而 是目前环境科学上颇为注意的 问题之一。（五）光化学氧化剂：1、光化学反应和光化学烟雾。 在太阳紫外线作用下，大气中的 某些污染物发生反应，生成新的 污染物，这种反应叫光化学反 应。由此产生的烟雾称为光化学 烟雾。2、光化学烟雾形成的条件1） 充足的阳光，无风；2）出现逆 温；3）大气含有一定浓度的NO2 和碳氢化合物。3、光化学烟雾的危害：（1）对人体健康的影响 光化学烟雾最明显的危害是对 人眼的刺激作用。出现眼流泪、 发红（俗称红眼病）。除眼外，对 鼻、咽、气管和肺均有明显的刺 激作用。对老人、儿童和病弱者 尤为严重。2）对植物的伤害光化学烟雾能使植物叶片受害 变黄以致枯死。（六）碳氢化合物 大气污染的类型：（一）根据污染物的化学性质及 其存在的大气状况，可将大气污 染分为还原型大气污染和氧化 型大气污染。（二）根据燃料性质和污染物的 组成，可将大气污染分为煤炭 型、石油型、混合型和特殊型四 类。五、几种典型的大气污染（一）煤烟型污染（伦敦烟雾 事件）主要污染源是燃煤。主要污染物 是SO2、CO和微粒物质，它们 遇上低温、高湿的阴天，且风 速很小并伴有逆温存在的情况 时，一次污染物扩散受阻，易 在低空聚积，生成还原型烟雾。（二）交通污染（洛杉矶光化学 烟雾）污染源主要是机动车（汽油车和 柴油车）和机动船。主要污染物 是CO、NOX和HC。在相对湿度 较低的夏季睛天，交通污染严重 的地区可能会出现典型的二次 污染光化学烟雾。它对人体、动植物、材料均会产生破坏 作用，并且严重影响大气能见 度。（三）酸沉降污染（酸雨） 它是指大气中的酸通过降水（如 雨、雾、雪）迁移到地表，或 在含酸气团气流的作用下直接 迁移到地表。引起酸沉降的主要 物质是人为和天然排放的SOX（SO2 和 SO3）和 NOX （NO 和 NO2），其天然源一般是全球分布的，而 人为排放的SOX和NOX则具有 地区性分布的特点。气象条件和下垫面对大气污染 的影响一、气象条件对大气污染的影响1. 风和湍流对大气污染的影响（1）整体输送（2）冲淡稀释 风速愈大，湍流愈强，污染物的 稀释扩散速率愈快，大气污染物 浓度就愈低。因此风和湍流是决 定污染物大大气中稀释扩散的 最直接因子，也是最本质的因 子。2. 大气稳定度对大气污染的影 响3. 辐射和云对大气污染的影响 4降水对大气污染的影响5. 天气形势对大气污染的影响 （天气形势指大范围的气压分 布状况）二、下垫面对大气污染的影响1. 城市下垫面对大气污染的影 响2.山区下垫面对大气污染 的影响3.水陆交界区对对大 气污染的影响六、大气污染的危害1. 大气污染对人体健康的危害2. 大气污染对植物的危害3.大 气污染对材料的危害4大气污 染对大气环境的危害具体：（一）大气污染对人体健 康的危害（二）大气污染对植物 的危害：损害植物酶的功能组 织；影响植物新陈代谢的功能； 破坏原生质的完整性和细胞膜。 此外，还会损害根系生长及其功 能;减弱输送作用与导致生物产 量减少。（三）大气污染对材料 的危害:大气污染可使建筑物、 桥梁、文物古迹和暴露在空气中 的金属制品及皮革、纺织等物品 发生性质的变化，造成直接和间 接的经济损失。（四）大气污染 对大气环境的危害:大气污染会 导致降水的增加或减少，它对降 水化学的影响表现在酸性化合 物的输入，即出现酸雨。大气 污染还会产生全球性的影响：大