XXXX环境科学概论第二章大气环境黄荣华

美国环保局1995年公布的评价结果显示， 二噁英不仅具有致癌性，而且具有生物毒性、 免疫毒性和内分泌毒性；特别是可能使男性 雌性化。
1997年，世界卫生组织国际癌症研究中 心将其确定为一级致癌物。
它已被世界卫生组织作为新的环境污染 物列入监测名单
1998年联合国环境规划署（UNEP）将 其列为12种POPs之一，严格禁止和限制使用。
表 空气飘尘对人、对物的影响
飘尘浓度/ug.m-3
影
响
25-50 60-180
75-100 100 >100
大气中的本底浓度 S快O2和水共存时可使钢材、锌板等腐食速度加 多数人尚能忍受 视程缩短8千米，太阳紫外线减少7.5% 慢性病及可致死病的死亡率增高
150-200 >200
多数人感到“肮脏” 多数人感到“肮脏”难忍
主要成分 臭氧（O3）、过氧乙酸硝酸酯（PAN）、酮类、醛
类等二次污染物。 形成条件
大气中有氮氧化合物和碳氢化合物的存在，这是形 成光化学烟雾的前提；有强烈的阳光照射；高温低湿， 有逆温层存在。 危害 ①刺激眼睛，主要由甲醛、过氧乙酰硝酸酯等引起 ②臭氧会引起胸部压缩、刺激粘膜、头痛、咳嗽、疲倦 等症状； ③臭氧能损害有机物质； ④可能会引起哮喘病的增多，还会引起植物毁坏。
②气温随高度迅速上升，最高可达1200℃ 。 ③空气分子发生电离，能将电磁波反射回地
球。
5.逸散层(exosphere) 800km以上的从大气圈逐步过渡到星际空
间的大气层。
①空气分子大部分电离，质子含量高。
②大气稀薄，气体及微粒向太空逸散。
③温度随高度上升。
第二节 大气污染和污染源
一、大1.气大污气污染染及的大定气义污染源
大气中停留时间小于1年的气体，如H2O(10.1天)、 O3( 小 于 1天 ) 、 SO2(小 于 0.01 年 ) 、 NH3(~1天 ) 、 NO和 NO2(小于1月)等，它们在大气中的浓度变化比较明显。
二、大气圈垂直结构
大气圈的总质量约为6×1015t，相当于地 球质量的百万分之一。大气圈的厚度约为 3000km，由于大气圈与宇宙空间很难确切划 分，在大气物理学和污染气象学中，常把大 气圈上界定为1400km，超出1400km ，气体 非常稀薄，可认为是宇宙空间了。
特点： ①气温随高度递减，每上升100m，温度降低0.65℃。 ②近地高温气流膨胀上升，上部冷空气下沉，形成垂直 向上的强烈对流；大气现象复杂多变。 ③密度大，该层大气质量为空气总质量的75%以上和集 中了几乎全部的水蒸气、微尘杂质。
2.平流层（stratosphere) 对流层以上直至离地表55km的大气层为
SO2浓度（ppm）
影响
0.03±
慢性植物损伤，叶落过多
0.04±
支气管炎及肺癌死亡率增多
0.046±
学龄儿童呼吸系统疾病增多
0.11-0.19
老年人呼吸系统疾病增多可能增加死亡率
0.21±
慢性肺癌加重
0.25±
死亡增加，发病率激增
（2）会形成硫酸烟雾，危害更大；（SOx与颗粒物（主 要是FeO）的混合物，经过化学反应生成硫酸， 如伦敦 烟雾事件 。）
（7）、光化学烟雾
在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之 间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾（有时带些紫色或 黄褐色）。
产生： 光化学烟雾形成的主要步骤： （1）NO2 → NO+O （2）NO+O →NO2 O+O2 →O3 O+HC →R·+RCO· （3）O3 +HC→RCO2·+RCHO（醛）+R2CO（酮） （4）RCO2·+NO → NO2 +RCO· RCO·+O2 → RCO3·
（2）人为原因造成的大气污染物及有毒气体，如煤烟、粉尘、氯化 氢、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物等。这是人类保护 大气和防治大气污染的主要对象。
大气成分பைடு நூலகம்停留时间
惰性气体He、Ne、 Ar、Kr和Xe停留时间都在107 年以上，属于外循环气体。
其次是参与生物、水、岩石等循环的生物循环气体 N2(100 万 年 ) 、 O2(6000 年 ) 、 H2(5 年 ) 、 CO2(10 年 ) 、 CH4(2~5年)、N2O(8~15年)、CO(1年)。
2.分类 按存在方式分：颗粒污染物（气溶胶状态
污染物）和气态污染物； 按污染物形成的方式分：一次污染物和二
次污染物 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。
（2）按污染物形成的方式分： 一次污染物是指直接由污染源排放的污染物；可分
其他危害
①遮挡阳光，使气温降低，或形成冷凝核心，使云 雾和雨水增多，以致影响气候 ；
②使可见度降低，交通不便，航空与汽车事故增加；
③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；
④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；
⑤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。
主要来源：汽车尾气、燃料燃烧、部分生产或使用硝酸的 工厂排放的尾气；
燃烧过程中NOx的产生： 燃烧温度在300℃以下，产生的NO很少，高于1500℃时，
NO的生成量显著增加。燃烧温度越高，氧的浓度越大或反应 时间越长NO的生成量就越大。
热解NO 燃烧的NO
N2 + O2 = 2NO - 181kJ N2 + 2O2 = 2NO + 2O N2 + O = NO + N
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。
主要有：臭氧、过氧化乙酰硝酸酯（PAN）、 硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶，以 及一些活性中间产物如氢氧自由基、氧原子、过 氧化氢自由基、过氧化氮自由基等。
（2）、一氧化碳（CO）
性质：无色、无味、无臭的气体；有毒，能与氧气争夺血液中 的血色素，使血液携带氧气能力大大降低，使人体缺氧而窒 息。
数量：是城市大气中数量最多的污染物（约占大气污染物总量 的1/3）。
主要来源：汽车尾气。
（3）、氮氧化物（ NOx ）
主要污染物：NO、NO2 性质：棕黄色、有刺激性气味（黄龙）；
可变组分的含量往往随各地季节、天气变化和 人类活动的状况而变化的； 它包括CO2及水。正常 状况下，H2O(g)约占0－4％，CO2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。
不定组分
（1）自然灾害如火山爆发、森林火灾、海啸、地震等引起。主要成 分为：尘埃、S、H2S、NOX、SOX 、盐类及恶臭气体。
（3）对植物造成伤害，破坏叶面结构；
（4）腐蚀材料。
（6）.二噁英 二噁英（英文dioxin）是一类多氯代三环芳香化 合物 。 主要的污染源 化工冶金工业、垃圾焚烧、造纸以及生产杀 虫剂等产业。日常生活所用的胶袋，PVC（聚氯 乙烯）软胶等物都含有氯，燃烧这些物品时便会 释放出“二噁英”，悬浮于空气中。 毒性 “二噁英”为脂溶性，毒性较高，它的毒性 以微克半，数是致氰死化量钾LD毒50性表的示5，0-其10L0倍D5。0为每千克体重1
水蒸气 （ 0.01％ ～ 4％ ）
主要成分
次要成分
氮 （ 78。 084％ ）
氧 （ 20。 946％ ）
氩 （ 0。 934％ ）
二氧化碳 （ 0。 0333％ ）
杂质 （自然过程、人类活动）
大气是由多种气体和水蒸气组成的混合物，可 分为恒定的、可变的和不定的三种组分。
恒定组分在地球上任何地方的体积分数几乎是 不变的；N2、O2、Ar及微量的He、Ne、Kr、Xe等 稀有气体。 N2、O2、Ar三种组分占大气总量的 99.97%。
环境科学概论 ——大气环境
武汉大学动力与机械学院
第一节 大气的结构和组成 第二节 大气污染和污染源 第三节 室内空气环境 第四节 大气环境中污染物的扩散 第五节 全球主要的环境问题 第六节 大气污染物展综合防治与管理
第一节 大气的结构和组成
大气的组成 大气的结构
一、大气的组成
大气
干燥清洁空气
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。
大气污染的分类：局部地区污染、地区性污 染、广域性污染和全球性污染。
2、大气污染源的分类
按污染源存在的形式分：固定污染源和移 动污染物；
平流层。
特点： ①该层的下部温度变化小，气温趋于稳定（55℃），故称同温层。 ②该层中上部气温随高度而增高，是一逆温 层,层顶温度约-3℃ 。 ③平流层无对流运动，平流运动占优势，大 气扩散速度慢，空气干燥，水尘含量微，透 明度高。 ④臭氧含量高，通常将22～25km处称为臭氧 层。
⒊中间层 （mesosphere） 从平流层顶到80km高度的大气层为中间层。
特点： ①空气质量仅占大气质量的1-3%。 ②空气的对流运动强烈，垂直方向混合明显。 ③ 气 温 随 高 度 迅 速 下 降 ， 顶 部 温 度 在 -83 ～ -
113℃。
⒋电离层(ionosphere) 从 中 间 层 顶 部 至 距 地 表 约 800km 的 大 气
层。
①该层下部基本上由分子氮组成，上部由原 子氧组成。
根据大气圈在垂直高度上的温度变化、组 成及运动状态，可将大气圈划分成不同的层。
由大气所形成的围绕地 球周围的混合气体称 为大气圈。大气圈可 分为对流层、平流层、 中间层、电离层、和 逸散层五部分。
1.对流层（troposphere) 大气圈的最下层，是指从地表至离地10-12km以内
的这一层大气。
TSP （Total Suspended Particulate ）：是大气中各种粒子的总 称，是能浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于100微米的颗粒 物；，也是目前大气质量中的一个重要污染指标。
降尘：粒径大于10微米颗粒物； 飘尘：粒径小于10微米的颗粒物，亦称可吸入颗粒物（PM10）。 飘尘可通过呼吸道被人吸入体内而造成危害。
危害： （1）引起呼吸道病变如肺水肿和慢性支气管炎。NO与血红蛋 白结合导致人体缺氧而中毒。NOX还可刺激中枢神经系统，导 致麻痹和痉挛等现象发生。 （2）会引起光化学烟雾。 （3）造成植物生长速度减慢、叶面损伤毁坏。 （4）形成硝酸，硝酸盐和亚硝酸盐等酸性雨雾，产生严重的腐 蚀作用。
（4）、碳氢化合物（CxHy）
主要来源： 自然源—由生物分解产生；CH4约3亿吨，萜烯和2-甲基
丁二烯约4.4亿吨。 人为源——不完全燃烧和有机物的挥发。其中汽车排放
量占有相当的比重。其他如石油炼制，化工生产等也会产生 多种类型的碳氢化合物。 主要危害
（1）不饱和烃类生成有害的光化学烟雾。 （2）多环芳烃类物质如苯并芘类稠环烃强致癌作用。
（5）、硫氧化合物（SOx）
主要污染物：SO2、SO3 性质：有刺激性气味；SO2能与水反应生产亚硫酸；SO3能与
水反应生成硫酸。
主要来源：含硫的煤和石油等矿物燃料的燃烧；硫铁矿焙烧、 有色金属冶炼、硫酸制造、石油提炼、造纸等；火电厂是 最大的SO2排放源。
危害：
（1）对人体健康造成危害，还有促癌作用
为反应性污染物和非反应性污染物两类。 主要有：碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化合物、硫氧
化合物和微粒物质等。 在大气中的物理作用和化学反应 ①气体污染物之间的化学反应
②空气粒状污染物对气体污染物的吸附作用或粒状污染物 表面上的化学物质与气体之间的化学反应
③气体污染物在气溶胶中的溶解 ④气体污染物在太阳光作用下的光化学反应
（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 颗粒物是除气体之外所有包含在大气中的物质，包括各种各样
的分散于大气中的液态或固态物质。从大气污染的角度，常表示为 总悬浮颗粒物（TSP）、飘尘和降尘。
按污染物排放的方式分：点源（高架源）、 面源、线源和体源；
按污染物排放的时间分：连续源、间断源 和瞬间源；
按污染物产生的类型分：工业污染源、生 活污染源、交通运输源和农业污染源
二、主要的大气污染物
1.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。