o大气的结构与组成o大气污染o大气环境质量标准o大气污染控制的基本方法o了解大气的组成以及主要大气污染物的来源、性质和影响o掌握大气污染的概念o理解大气污染气象学方面的概念第五章第五章大气质量与大气污染大气质量与大气污染主要内容学习要求第一节第一节大气的结构与组成大气的结构与组成o大气的结构大气的结构o大气的组成大气的组成o影响空气污染的气象因素影响空气污染的气象因素 大气圈：受地心引力而随地球旋转的大气层，厚度从地：受地心引力而随地球旋转的大气层，厚度从地表到表到1000-1400km1000-1400km高度范围，总质量为高度范围，总质量为6000106000101515kgkg，为，为地球质量的百万分之一。地球质量的百万分之一。 大气在垂直方向上的物理性质有显著的差异。根据温度、大气在垂直方向上的物理性质有显著的差异。根据温度、成分、电荷等物理性质，以及大气的垂直运动状况，可成分、电荷等物理性质，以及大气的垂直运动状况，可将大气分为将大气分为五层，即，即对流层、平流层、中间层、暖层和对流层、平流层、中间层、暖层和逸散层逸散层。一、大气的结构一、大气的结构大气层大气层大气圈垂直结构大大气气圈圈分分层层对流层 暖 层平流层中间层散逸层 特征：A.对流层中气温随高度增加而降低，一般为-6.5/1km。B.空气对流运动显著，且低纬夏季强，高纬冬季弱。C.气象要素水平分布不均匀，由于受地表性质差异影响大，因些温度、湿度的水平分布不均，于是可产生一系列物理过程，形成复杂的天气现象。o厚度：对流层顶-50-60公里o特点：对流层顶到35-45公里左右的高度气温不变，称同温层，35公里以上升温快，到顶部可接近0，平流层1535km集中了大气中大部分的臭氧。o厚度：8085公里o特点：气温随高度上升而迅速下降，并有强烈的垂直运动，在这一层顶部，气温降到-83-113以下。o厚度：中间层顶800公里o特点：气温随高度上升而迅速升高，在300公里处达1000。又称电离层。电离层能反射短波波段的无线电波，故在远距离短波无线电通讯中具有重要意义。o即800公里以上的大气层。气温随高度而升高，由于温度高，空气粒子运动速度很快，又距地球较远，地球引力作用小，大气质点经常散逸至星际空间。几点说明o大气层的空气密度随高度而减小，越高空气越稀薄。o对流层集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，是展示风云变幻的“大舞台”。o平流层没有对流运动，污染物停留时间很长。o1995年1月23日，联合国大会通过决议，确定从1995年开始，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日国际保护臭氧层日”。二、大气的组成二氧化碳：二氧化碳： 来源：呼吸作用，有机体的燃烧与分解。来源：呼吸作用，有机体的燃烧与分解。 现状：在大气中的含量有增加的趋势。现状：在大气中的含量有增加的趋势。 影响：强烈吸收地面的长波辐射，影响：强烈吸收地面的长波辐射， 引起温室效应的加剧。引起温室效应的加剧。臭氧：臭氧： 来源：高空通过光化作用，低空通过闪电来源：高空通过光化作用，低空通过闪电 或有机物氧化及高空传输。或有机物氧化及高空传输。 作用：能大量吸收太阳紫外线，使地面生作用：能大量吸收太阳紫外线，使地面生 物免受过量紫外线的灼伤。物免受过量紫外线的灼伤。 分布：自然大气中含量很少。随高度分布分布：自然大气中含量很少。随高度分布 不均匀，也随纬度和时间而异。不均匀，也随纬度和时间而异。水汽：水汽： 来源：海洋和地面蒸发与植物蒸腾。来源：海洋和地面蒸发与植物蒸腾。 分布：随时间、地点变化很大。在铅直分布：随时间、地点变化很大。在铅直 方向，一般随高度增加而减少。方向，一般随高度增加而减少。 影响：形成云、雾、雨、雪等大气现象。影响：形成云、雾、雨、雪等大气现象。 对生物的生长和发育有重要影响。对生物的生长和发育有重要影响。微粒：微粒： 种类：固体微粒与液体微粒。种类：固体微粒与液体微粒。 影响：影响太阳辐射传输，使能见度影响：影响太阳辐射传输，使能见度 变低，有的能起凝结核的作用。变低，有的能起凝结核的作用。三、影响空气污染的气象因素1气温天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。2气压单位：mb（毫巴）大气的压强1atm101326Pa1013.26mb=760mmHg静力学方程:3气湿绝对湿度1m3湿空气中含有的水汽质量相对湿度空气的绝对湿度与同温度下饱和湿度的百分比含湿量湿空气中1kg干空气包含的水汽质量水汽体积分数水汽在湿空气中所占的体积分数露点同气压下空气达到饱和状态时的温度4风向和风速水平方向的空气运动叫做风（垂直方向升降气流）风的来向叫风向（16个方位圆周等分）风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离（2或10min平均）(km/h)F风力级（012级）4风向和风速风玫瑰图5云大气中水汽的凝结现象叫做云（使气温随高度变化小）云量:天空被云遮蔽的成数（我国10分，国外8分）云高:云底距地面底高度低云（2000m以下）中云（2000-6000m）高云（6000m以上）云状:卷云（线）,积云（块）,层云（面),雨层云(无定形）云高云（高云（6000m以上）以上）中云（中云（2000-6000m）低低云云（ 2000米米以以下下）6能见度正常视力的人，在天空背景下能看清的水平距离级别（09级，相应距离为5050000米）第二节第二节大气污染大气污染o大气污染及污染源o大气污染物o大气污染的影响“大河之旅大河之旅环保中国环保中国黄河万里行黄河万里行”o活动自活动自2005年年8月月29日启动以来，报道组历时日启动以来，报道组历时29天，徒经黄河沿线天，徒经黄河沿线8省区，行程省区，行程2万里，从黄河源头一路走到黄河的入海口，对黄河沿线的万里，从黄河源头一路走到黄河的入海口，对黄河沿线的环保状况环保状况、经济文化、风土人情等都作了报道。、经济文化、风土人情等都作了报道。从万家寨至保德的黄河沿岸，冒着浓烟的化工厂随处可见从万家寨至保德的黄河沿岸，冒着浓烟的化工厂随处可见大河之旅报道组沿黄河晋陕峡谷北端行车时发现，黄河两岸的各类污染企业尽管大河之旅报道组沿黄河晋陕峡谷北端行车时发现，黄河两岸的各类污染企业尽管屡经查处，但依旧处处点火，处处冒烟。屡经查处，但依旧处处点火，处处冒烟。 村民纷纷起来抗议村民纷纷起来抗议 一个白灰窑都有几十个民工，他们每天把石灰块敲成一个白灰窑都有几十个民工，他们每天把石灰块敲成78公分大小，石灰公分大小，石灰块主要供应给炼钢厂、电石厂作原料，生意非常兴隆块主要供应给炼钢厂、电石厂作原料，生意非常兴隆 石灰粉尘大，西部风也大，民工们把头、脸裹得严严实实。石灰粉尘大，西部风也大，民工们把头、脸裹得严严实实。 满脸灰尘的孩子，他每天要干十几个小时满脸灰尘的孩子，他每天要干十几个小时 污染严重的工业园区刺鼻的气味、烟雾、粉尘扑面而来，放学污染严重的工业园区刺鼻的气味、烟雾、粉尘扑面而来，放学的孩子只能捂住嘴通过。的孩子只能捂住嘴通过。 工业园区附近羊群生活在污浊的空气中，白色羊毛变成了黑色。工业园区附近羊群生活在污浊的空气中，白色羊毛变成了黑色。 在高耗能、高污染企业的民工没有任何防护措施，照样卖命的干活，每天大在高耗能、高污染企业的民工没有任何防护措施，照样卖命的干活，每天大量粉尘吸进肺部。在这里干一、二年，他们就感到身体不适，甚至发病，这量粉尘吸进肺部。在这里干一、二年，他们就感到身体不适，甚至发病，这些民工大多是贫困地区来的。些民工大多是贫困地区来的。 满脸煤灰的妇女，每天能赚满脸煤灰的妇女，每天能赚30元钱，她已经非常满意了。元钱，她已经非常满意了。 一、大气污染及污染源一、大气污染及污染源1、大气污染的定义大气污染是指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境的现象。2、大气污染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、二二氧氧化化碳碳、一氧化碳、火山灰一氧化碳、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、二二氧氧化化硫、碳氢化合物等硫、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火火车车飞飞机机等等，分分布布广广泛泛分分散散，难难于于监监测和治理。测和治理。交交通通运运输输过过程程：现现代化交通运输工具代化交通运输工具一一氧氧化化碳碳、氮氮氧氧化化物物、碳碳氢氢化化合物、硫氧化合物和铅等合物、硫氧化合物和铅等静静止止源源 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，易易于于集集中中监监测测治理。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、二二氧氧化化碳、一氧化碳碳、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：农农药、化肥药、化肥颗粒物、粉尘、氧化亚氮颗粒物、粉尘、氧化亚氮二、大气污染物1、大气污染物的概念与分类定义大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人和环境产生有害影响的那些物质。2、分类（1）按存在方式分：气溶胶状态污染物（颗粒物）和气态污染物；（2）按污染物形成的方式分：一次污染物和二次污染物二次污染物是指由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。（3）按化学成分分：含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、卤代化合物、尘类颗粒物、有机化合物、放射性物质和其它有毒物质。3、主要大气污染物（1）颗粒物的粒度、性质和成因）颗粒物的粒度、性质和成因（2）几种颗粒物的区分）几种颗粒物的区分（a）粉尘（dust）粒径1200m，主要由机械作用或是土壤、岩石的风化形成的，如粘土粉尘、煤粉等。（b）烟（fume）粒径0.011m，主要由冶金过程熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物，如PbO烟、ZnO烟等。（c）飞灰（flyash）燃料燃烧产生的烟气排出的分散的较细的灰分。（d）黑烟（smoke）燃料燃烧产生的能见气溶胶，不包括水蒸气。0.051m（e）雾（fog）气体中液滴悬浮体的总称，如水雾、酸雾、油雾。小于200m按存在状态，分为按存在状态，分为颗粒物颗粒物和和气态污染物气态污染物总悬浮微粒物（总悬浮微粒物（TSP）、）、飘尘和降尘飘尘和降尘主要有一次污染物：主要有一次污染物： SO2、H2S 、NO、NH3 、CO、CO2 、HF、HCl 、C1C12化合物化合物 二次污染物：二次污染物： SO3、H2SO4、MSO4 、NO2、MNO3 、醛类、酮类、酸类。、醛类、酮类、酸类。 其粒径绝大多数在其粒径绝大多数在100m100m以下，其中多数以下，其中多数在在10m10m以下。它是分散在大气中的各种粒以下。它是分散在大气中的各种粒子的总称，也是目前大气质量评价中的一子的总称，也是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。个通用的重要污染指标。 飘尘飘尘指可在大气中长期飘浮的悬浮物，分为指可在大气中长期飘浮的悬浮物，分为PMPM1010（粒径（粒径10m10m）和）和PMPM2.52.5（粒径（粒径2.5m10%2502h接触，头疼，血液中接触，头疼，血液中COHb=40%5002h接触，剧烈心痛，眼花，虚脱接触，剧烈心痛，眼花，虚脱3000 30min即死亡即死亡NO2对人体健康的影响对人体健康的影响NO2（10-6）对人体健康的影响对人体健康的影响1 闻到臭味闻到臭味5 闻到强臭味闻到强臭味1015 10min眼、鼻受到刺激眼、鼻受到刺激50 1min内人呼吸困难内人呼吸困难80 3min感到胸痛、恶心感到胸痛、恶心100150 在在3060min内死亡内死亡250 很快死亡很快死亡臭氧对人体健康的影响臭氧对人体健康的影响注：部分人群接触臭氧后肺功能下降突发性严重大气污染事故突发性严重大气污染事故1952年12月伦敦烟雾事件中死亡人数与大气中烟尘和二氧化硫浓度的相关性2.对植物的伤害注：二氧化氮浓度和暴露时间与植物死亡、叶器官损伤和新陈代谢或生长影响之间的关系Source：Springer-VerlagandProf.D.C.MacLean3.对器物和材料的影响o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。4.对大气能见度的影响v对大气能见度或清晰度有影响的污染物，一般应是气溶胶粒子、能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或有色气体，包括：总悬浮颗粒物（TSP）SO2和其它气态含硫化合物，在大气中以较大反应速率生成硫酸盐和硫酸气溶胶粒子NO和NO2，在大气中反应生成硝酸盐和硝酸气溶胶粒子光化学烟雾，反应生成亚微米的气溶胶粒子危害危害遮挡阳光，降低气温，或形成冷凝核心，使云雾和雨水增多，以致影响气候 ；使可见度降低，交通不便，航空与汽车事故增加；可见度差，照明耗电增加，燃料消耗随之增多，因此空气污染也更严重形成恶性循环恶性循环； 燃煤时生成的SOx，再加上微粒的作用，对呼吸系统的危害特别大；用四乙基铅作汽油的防爆剂时，排入空气中的铅有97为直径小于0.5微米的微 粒，分布很广，危害很大。室内空气污染室内空气污染“三个污染时期三个污染时期”交通型污染交通型污染煤烟型污染煤烟型污染室内空气污染室内空气污染污染原因：污染原因： 建筑材料及装潢材料、涂料中有害物质建筑材料及装潢材料、涂料中有害物质 的挥发、人们不健康的生活习惯。的挥发、人们不健康的生活习惯。苯、甲醛、氡苯、甲醛、氡多开窗换气，戒烟，正确使用家庭化学剂，多开窗换气，戒烟，正确使用家庭化学剂， 增加户外活动，摆放室内花卉植物增加户外活动，摆放室内花卉植物o增加室内换气频度增加室内换气频度o室内戒烟室内戒烟o取暖防止燃料燃烧不完全取暖防止燃料燃烧不完全o使用家庭化学药剂后开窗半小时使用家庭化学药剂后开窗半小时o增加户外活动时间增加户外活动时间o提倡绿色装潢提倡绿色装潢怎样从源头上控制室内空气污染？吸烟的危害据WHO统计，每年死于吸烟有关疾病的人高达400万，平均每秒钟就有一个人死于吸烟有关疾病。如果不加控制，到2030年，每年死于吸烟有关疾病的人数将达到1000万人，而我国将占200万人。长期吸烟者的肺癌发病率比不吸烟者高10-20倍，喉癌发病率高6-10倍，冠心病发病率高2-3倍。循环系统发病率高3倍，气管炎发病率高2-8倍。一、环境空气质量标准一、环境空气质量标准第三节第三节 大气环境质量标准大气环境质量标准我国1996年1月18日环境空气质量标准（GB3905-1996）1.环境空气质量功能区分类：环境空气质量功能区分类：一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交护的地区。二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。三类通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。三类区为特定工业区。区为特定工业区。2.环境空气质量标准分为环境空气质量标准分为三级三级：一类区执行一级标准；：一类区执行一级标准；二类区执行二级标准；三类区执行三级标准。二类区执行二级标准；三类区执行三级标准。二、排放标准二、排放标准1大气污染物综合排放标准（大气污染物综合排放标准（GB16279-1996）2行业标准如：锅炉大气污染物排放标准行业标准如：锅炉大气污染物排放标准（GBPB3-1999）、工业窑炉大气污染物排放标准）、工业窑炉大气污染物排放标准（GB9078-1996）、恶臭污染物排放标准）、恶臭污染物排放标准（GB14554-93）、摩托车排气污染物排放标准）、摩托车排气污染物排放标准（GB14621-93）。）。执行要求：执行要求：1)设置设置三类三类指标：通过排气筒排放气的指标：通过排气筒排放气的最高允许浓度最高允许浓度；通过排气筒排放高度规定的通过排气筒排放高度规定的最高允许排放速率最高允许排放速率；以无组织；以无组织排放方式排放的废气，规定无组织排放的排放方式排放的废气，规定无组织排放的监控点相应的监监控点相应的监控浓度限制控浓度限制。2)排放速率标准分级：现有污染源分为一、二、三级，排放速率标准分级：现有污染源分为一、二、三级，新污染源分为二、三级，按所在环境空气质量区别，执行新污染源分为二、三级，按所在环境空气质量区别，执行相应级别的排放速率标准。相应级别的排放速率标准。3）对新老污染源规定了不同排放限值：对新老污染源规定了不同排放限值：97年年1月月1日前日前设立的污染源为现有（老）污染源，设立的污染源为现有（老）污染源，97年年1月月1日后设立日后设立的污染源为新污染源。的污染源为新污染源。3.中华人民共和国国家标准 环境空气质量标准AmbientairqualitystandardGB30951996(代替GB309582)国家环境保护局1996-01-18批准1996-10-01实施v主题内容与适用范围本标准规定了环境空气质量功能区划分、标准分级、污染物项目、取值时间及浓度限值，采样与分析方法及数据统计的有效性规定。本标准适用于全国范围的环境空气质量评价。v环境空气质量功能区的分类和标准分级环境空气质量功能区分类一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。三类区为特定工业区。环境空气质量标准分级（环境空气质量标准分为三级）一类区执行一级标准二类区执行二级标准三类区执行三级标准各项污染物的浓度限值注：适用于城市地区；适用于牧业区和以牧业为主的半农半牧区，蚕桑区；适用于农业和林业区。空气污染指数分级标准(试行)空气污染指数分级浓度限值计算公式：当第k种污染物浓度为时，其分指数为注：各变量含义参看环境监测三、环境技术标准三、环境技术标准u大气环境基础标准、方法标准、样品标准；u大气污染控制技术标准；u环保产品质量标准等；第四节第四节大气污染控制的基本方法大气污染控制的基本方法一、大气污染控制的含义一、大气污染控制的含义两个方面：1、立法2、防止重点：控制污染源本书着重探讨：向大气排放的各种废气中的污染物去除问题，即所谓的除污过程的原理、装置及设计。烟气治理的基本流程二、废气排放控制系统二、废气排放控制系统（一）污染物的捕集集气罩，按与污染源的相对位置、围挡情况及气流方式分为4类：密闭式集气罩、半密闭式集气罩、外部集气罩、吹吸式集气罩（二）颗粒污染物控制除尘设备根据其原理大致可分为机械除尘器，湿式洗涤除尘器，过滤式除尘器和静电除尘器等二、废气排放控制系统二、废气排放控制系统（三）气态污染物控制分离法：利用污染物与废弃中其他组分物理性质的差异使污染物分离，物理吸收、吸附、冷凝及膜分离等转化法：把污染物转化成无害物质或者易于分离的物质，如催化转化、燃烧法、生化法、电子束法等二、废气排放控制系统二、废气排放控制系统（四）污染物的稀释法控制利用烟囱排放污染物，通过大气的输送和扩散作用降低其“着地浓度”，使污染的地面浓度达到规定的环境质量标准。说明：烟囱排放本身并不减少排入大气污染物的量，但它能使污染物从局地转移到大得多的范围内稀释扩散稀释扩散，从而降低对人们的危害程度。控制大气污染的技术措施控制大气污染的技术措施1)清洁生产：清洁生产：清洁的生产过程和清洁的产品2)可持续发展的能源战略改善能源供应结构和布局，提高清洁能源和优质能源比例提高能源利用效率和节约能源推广少污染的煤炭开采技术和清洁煤技术积极开发利用新能源和可再生能源3)建立综合性工业基地：各企业间相互利用原材料和废弃物，减少污染物排放总量4.控制污染的经济政策1)必要的环境保护投资环保投资占国民生产总值的比例，发展中国家为0.51，发达国家为12我国目前比例为0.70.8，希望能达到1.52)实行“污染者和使用者支付原则”，可采用的经济手段：建立市场（排污许可证制度等）税收手段（污染税、资源税等）收费制度（排污费等）财政手段（生态环境基金等）责任制度（赔偿损失和罚款等）5.其他手段1)植树造林，加强绿化2)加强宣传教育3)加强监督管理思考o什么是大气污染？简述TSP、降尘和PM10之间的区别o什么是二次污染物？什么是大气污染综合防治？o简述大气污染的综合防治措施o简述大气污染控制的含义及内容