环境学——大气污染及最新数据

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Байду номын сангаас
由污染源直接排入环境的,其物理和化
空气的水平运动称为风。风向和风速时刻都在变化。风速是每秒 钟空气流动的距离(m/s)。风向是指风吹来的方向,以罗盘方位表示 (8个或l6个方位)。一定时间内出现的不同方位的风向频率,可按罗盘 方位绘制风向频率图。将一定时间内(根据需要而定,多年、一年或一 季度等)每个风向出现的频率,以圆心为0,按比例定在相应的方向线上, 再连接而成。无风(即静风)的频率可按比例画成圆。风向频率图又称 风玫瑰图。 风向能反映出污染源周围受影响的方位。瞬时间污染以排污当时 的下风侧地区受影响最大,而全年污染以全年内主导风向的下风侧地区 受影响最大。风速决定了污染物被大气稀释的程度和扩散的范围。 不规则的空气流动称为湍流。湍流的风速大小不定,具有阵发性。 这是由于垂直气温的变化和大气中气团间的摩擦作用而引起的短暂性紊 流。湍流的强弱变化取决于垂直气温结构、风速和地面起伏状况(地形、 高度不等的建筑物、植被等)。气温的垂直递减率越大,湍流运动越强。 地面起伏程度越大,湍流运动也越强。湍流强,有利于污染物的稀释和 扩散。
(1)按污染源存在形式:固定污染源、移动污染源; 分析认为,目前我国大气污染的主要来自于工业端排放,根据 (2)按污染源排放方式:高架源、面源、线源; 《2013-2017年 中国大气污染治理行业深度调研与投资战略规划分析 (3)按污染源排放时间:连续源、间断源、瞬时源; 报告。[5]最新数据显示,2011年,我国工业二氧化硫废气排放中, (4)按污染源产生类型:工业污染源、家庭炉灶、汽车 电力行业所占比例高达47.52%,而钢铁、水泥建材、有色冶金行业的 排气。 二氧化硫排放量分别达10.64%、13.26%、6.04%。
工业污染
家庭炉灶排气
汽车排气
大气污染物种类:按其存在状态可概括为二大类:气溶胶状态污染物 (颗粒污染物),气体状态污染物 ②气体状态污染物 ①气溶胶状态污染物 气体状态污染物是以分子状态存在的污染物,简称气态污染物。 在大气污染中,气溶胶系指固体粒子,液体粒子或它们在气体介 质中的悬浮体。从大气污染控制的角度,按照气溶胶的来源和物理性 气态污染物的种类很多,大部分为无机气体.常见的有五大类 质,可将其分为如下几种: 含硫化合物、含氮化合物、碳氧化物、碳氢化合物及卤素化合物 a粉尘(dust) 指悬浮于气体介质中的小固体粒子,一般为1—200μm 左右 对于气态污染物,又可分为一次污染物和二次污染物。 b烟(fume) 一般系指由冶金过程形成的固体粒子的气溶胶。一般为 0.01一lµm左右。 c飞灰(flyash)指随燃料燃烧产生的烟气飞出 的分散得较细的灰分。 d黑烟(smoke)一般系指由燃料燃烧产生的能见气溶胶. e雾(fog)是气体中液滴悬浮体的总称.在气象中指造成能见度小于lkm的小
大气的压强称为气压。在不同的海拔高度、地理温度和空气温度 的状态下,气压的高低是不同的。标准大气压是指在纬度45°的海平面 上,气温为273K状态时的大气压。1个标准大气压=1013.25百帕(hPa) =760mmHg。1mmHg=133.322帕(Pa)。 当地面受低压控制时,四周高压气团流向中心,中心的空气便上 升,形成上升气流。由于地球自转作用,北半球的上升气流向反时针方 向旋转,称为气旋。此时云天较多,通常风速较大,大气呈中性状态或 不稳定状态,有利于污染物向上扩散。 当地面受高压控制时,中心部位的空气向周围下降,呈顺时针方 向旋转,形成反气旋。此时天气晴朗,风速小,出现逆温层,阻止污染 物向上扩散。因此,在稳定气压(高压持续几天)的控制下,大气污染 加重。
水滴悬浮体。
一次污染物 在大气污染中目前受到普遍重视的一次污染物 学性状未发生变化的污染物。又称原发性污染物。 主要有硫氧化物(SOx )、氮氧化物(NOx),碳氧化物(CO, 系相对于二次污染物而言,后者由前者转化而来。 二次污染物是指排入环境中的一次污 某些污染物既可能是由污染源直接排放的一次污 CO2)以及碳氢化物(HC)等.受到普遍重视的二次污染物 染物在物理、化学因素或生物的作用 染物,也可能是在排入环境后转化而成的二次污 下发生变化,或与环境中的其他物质 主要是硫酸烟雾和光化学烟雾。
事故日的多少可以表现大气污染的可能性 污染指数API——AQI 空气污染指数(Air pollution Index,简称API)就是将 常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性 指数值形式,并分级表征空气污染程度和空气质量状况, 适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。空气 污染的污染物有:烟尘、总悬浮颗粒物、可吸入悬浮颗 粒物(浮尘)、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、 挥发性有机化合物等等。
空气的温度来自地表物体的散热。所以,距地面越近的气温 越高,越往上面,气温越低。正常情况下,大气温度垂直递减率 (γ)的平均值为0.65℃/100m。其含义是:正常大气的高度每增 加100m,其温度降低0.65℃。这种大气温度递减的特性,有利于地 面热空气的垂直流动,也就有利于污染物的扩散。 污染物是随近地面的气块上升的。其上升过程的温度变化, 基本符合干绝热过程的规律。气块干绝热垂直递减率(γd)为 0.986℃/100m。含义是:气块每上升l00m,气块温度降低0.986℃, 这也是污染物上升过程中本身温度降低的规律。
我国目前每年排放二氧化硫1 200万吨,酸雨污染已成为我国非常严 重的一个环境问题。 目前我国长江以南的四川、贵州、广东、广西、江西、江苏、浙江 已经成为世界三大酸雨区之一,酸雨区已占我国国土面积的40%。如贵州是 酸雨污染的重灾区,全区1/3的土地受到酸雨的危害。省城贵阳出现酸雨 的频率几乎为100%。 其他主要大城市的酸雨频率也在90%以上。降水的pH约为3,有时 甚至约为2。这简直下的不是雨,而是稀硫酸了。 我国著名的雾都重庆,雾也变成了酸雾,对建筑物和林木的危害极 大。 四川和贵州的公共汽车站牌,几乎全都是锈迹斑斑,都是酸雨造成 的。 重庆的嘉陵江大桥,在酸雨酸雾的进攻下腐蚀得特别快,以致保养 和维修的速度比其他的大桥要快得多,否则就会被酸雨腐蚀完了。
当γ<0时,此时,大气温度反而随高度升高而上升,形成上 层气温高于下层气温,此现象称为逆温。逆温层的高度和厚度经常变 动,与其形成的原因和条件有关。逆温的形成原因很多,最常见的是 辐射逆温。这是由于在冬季或夜间,地面物体的辐射热吸入量小于散 出量,使地表温度逐渐低于上层空气的温度,便形成了辐射逆温。出 现逆温时的大气状态是处于极稳定状态。污染物被逆温层覆盖在下方, 不能扩散,造成近地面的大气严重污染。历史上各国很多次大气烟雾 事件的发生都与逆温的出现有关。
据中国国家气象局近期观测的数据显示,9月末,中国东中部地区再次 遭遇雾霾天气袭击,部分地区PM2.5再次爆表,多地空气质量甚至达到重度污染 程度。中国国际气象局表示,30日,中国东中部多省份和地区的大气污染仍将持 续,呼吁广大民众外出时佩戴口罩。
据NASA地球观测站网页介绍,地图上棕色区域颜色越深,因为空气 污染过早死亡的人数就越多。蓝色区域的空气质量相对于1850年已经有明显 这张地图采用了北卡罗来纳大学采集的空气污染数据。深棕色区域 的改善,因空气污染过早死亡的人数也明显下降。在中国东部、印度北部以 的过早死亡人数大于浅棕色区域。蓝色区域代表了空气质量明显改善的国家 及欧洲大片地区,工业革命以来的城市化进程使大气中的PM2.5水平大幅度 和地区。NASA绘制世界空气污染地图:亚洲东欧为重灾区 上升,导致过早死亡的风险出现了显著提高。
可变组分
二氧化碳二氧化碳(0.02~0.04) 水蒸气(4以下)
自然界的火山爆发、森林火灾、海啸、地震 等暂时性的灾难所引起的
不定组分
人为因素
按照国际标准化组织(ISO)的定义,‚大气污染通 大气污染源 常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中, 导致大气污染的因子或污染物的发生源:自然污染源和 呈现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此危害了人体 人为污染源。 的舒适、健康和福利或环境污染的现象‛。 大气污染源的分类:有四种分类法
2006年,全国工业肥胖排放量330990亿立方米(标态),比上年增 加13.2%。全国二氧化硫排放量为2588.8万吨,比上年增加1.5%。其中,工 业二氧化硫排放量为2237.6万吨,比上年增加3.2%,工业二氧化硫排放量占 全国二氧化硫排放量的86.4%;生活二氧化硫排放量351.2万吨,比上年减少 7.8%,生活二氧化硫排放量占全国二氧化硫排放量的13.6%。 2006年,在全国GDP增加11.1%、煤炭消耗量增加10.7%的宏观经济 形势下,工业二氧化硫排放量增加幅度远远低于经济和能源的增长速度;另 一方面,由于城市清洁能源使用量的持续增加、全球气候变暖等原因,生活 二氧化硫排放量继续呈现下降趋势。
染物。如空气中的SO3和NO2,可能是燃煤或汽车 发生反应所形成的物理、化学性状与 排气排放的一次污染物 ,也可能由排放的SO2和 往往二次污染物比一次污染物的危害大得多。 一次污染物不同的新污染物。又称继 NO在空气中经氧化而生成的二次污染物 。常见的 发性污染物。如一次污染物SO2在空 一次污染物有大气中的SO2、氟利昂、萜烯,火山 气中氧化成硫酸盐气溶胶,汽车排气 灰,水体和土壤中的重金属、有机物等。由一次 中的氮氧化物、碳氢化合物在日光照 二次污染物 污染物造成的环境污染,称为一次污染。 射下发生光化学反应生成的臭氧、过 一次污染物是从污染源直接排出的大气 氧乙酰硝酸酯、甲醛和酮类等二次污 污染物,如颗粒物、二氧化硫、一氧化碳、氮氧 染物。 化物、碳氢化合物等
空气 大气
对于室内和特指某个地方(如车间、 厂区等)供动植物生存的气体 在大气物理、大气气象和自然地理研 究中,是以大区域或全球性的气流作 为研 究对象,因此常用大气一词 上述两类污染,也可统称为大气污染
恒定组分
氮(78.084) 氧(20.946) 氩(0.934) 水汽(0.25)二氧化碳 (0.032) 氖(0.0018) 氦(0.00052) 甲烷(0.0002) 氪 (0.0001) 氢(0.00005) 氙(0.000008) 臭氧(0.000001) 其 他(0.001421)
大气稳定度表示大气垂直运动的程度。其稳定程度与γ、γd二 者的相对值和γ的绝对值等因素有关。在实际情况下,由于太阳辐射和 其他各种气象因素的影响,大气温度垂直递减率(γ)是经常发生变动 的。当γ>γd时,气块容易上升,有利于空气垂直对流。大气的这种状 态称为大气不稳定状态。此时,大气中污染物容易扩散。当γ<γd时, 气块上升受阻,大气垂直对流极弱,此时大气处于稳定状态,污染物扩 散极差。当γ=γd时,大气处于中性状态,空气垂直对流不剧烈,污染 物能扩散,但不够充分。
2013上半年,全国环境保护城市PM10浓度前二十排名城市
一般来说,颗粒物越渺小,越可怕。越是细小的颗粒,越容易深入人体内 PM10,监测中的‚隐形杀手‛ 部,对人体产生的危害也越加复杂。相比于涵盖更广的TSP来说,PM10 真正的主角往往姗姗来迟,它就是在总悬浮颗粒物中的更加‚隐形‛ 因体重轻、体积小,更易在空气中持续和传播;同时,它还可以不受鼻腔 的小物质——可吸入颗粒物PM10。PM10又被称为飘尘,它是粒径小于或 和咽喉的捕集作用,轻易地进入肺泡内部,因此对人体的健康有不可忽视 等于10微米的颗粒物。目前,PM10是中国空气质量的常规监测项目,因此 的威胁。研究表明,PM10被吸入后,小于10μm(微米)大于5 μm 的颗 我们常常能在天气预报里见到‚首要污染物为可吸入颗粒物‛的说法。 粒物会被上呼吸道挡住,主要累积在上呼吸道;小于5 μm大于2 μm的颗 在我国的环境空气质量标准中,城镇居民区和一般工业区的PM10年平均浓 粒物会进入到呼吸道的深部,小于2 μm的颗粒物会进入到细支气管和肺 度限值为0.10毫克/立方米。根据NGO组织‚公众环境研究中心‛的统计, 泡。 在2011年上半年全国113个环境保护重点城市空气的PM10浓度监测中, 大量研究表明,PM10会引起人体呼吸系统、心脏及血液系统、生殖 PM10超标的城市数量为35个,其中兰州以0.145 毫克/立方米居首,这一 系统和内分泌系统等广泛的损伤。对于健康人而言,PM10不是直接的致死 数值甚至已经逼近0.15毫克/立方米的特定工业区浓度限值。 因素, 但是它却可以导致患有相关疾病的敏感体质患者的死亡。虽然具体 的致病机理目前尚未研究透彻,但已有的PM10流行病学研究表明,PM10 日均质量浓度增加50μg/ m3 , 死亡率平均增加4 %~5 %。
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