当代资源与环境问题(2)

第5章当代资源与环境问题第三节环境污染二、大气污染（一）大气概况1.大气物质成分大气是一个由多种气体组成的混合物。

它是由干洁空气、水汽和杂质三部分组成的。

干洁空气没有水汽与悬浮物的空气，主要成分为N2（占78.09%）、O2(占20.95%)、Ar(占0.93%)及一些微量元素，如CO2、O3、H2、CH4、He、Kr、Ne等。

（1）氮、氧、氩等常定的气体成分；（2）水滴（云滴、雾滴）（3）冰晶、固体微粒（花粉、尘埃、烟粒、盐粒等）2.大气分层(二)大气污染源1.大气污染的定义:如果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、动物、植物、材料、大气特性或环境美学因素产生可以测量的影响，这就是大气污染。

2.大气污染源大气污染源可分为两类：天然源和人为源。

天然源系指自然界自行向大气环境排放物质的场所。

人为源系指人类的生产活动和生活活动所形成的污染源。

由于自然环境所具有的物理、化学和生物机能（自然环境的自净作用），会使自然过程造成的大气污染，经过一定时间后自动消除，使生态平衡自动恢复。

一般而言，大气污染主要是人类活动造成的。

(三)大气污染物1.概念大气污染物系指导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。

2.大气污染的种类（1）按其来源可分为一次污染物和二次污染物。

一次污染物系指直接由污染源排放的污染物。

二次污染物：在大气中一次污染物之间或一次污染物与大气的正常成分之间发生化学作用生成的污染物，常称为二次污染物，它常比一次污染物对环境和人体的危害更为严重。

（2）大气污染物按其存在状态则可分为两大类：①气溶胶状态污染物（亦称颗粒物）颗粒物常表示为总悬浮微粒物（TSP）、飘尘、降尘。

总悬浮颗粒物(TSP)：D(粒径)在100μm以下，其中多数在10 μm以下，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一个通用的重要污染指标。

飘尘（可吸入粒子(IP)）D＜10μm能在大气中长期飘浮的悬浮物质，如煤烟、烟气、雾等。

由于飘尘粒径小，能被人直接吸入呼吸道内造成危害及其在大气中长期飘浮，易将污染物带到很远的地方，使污染范围扩大。

飘尘是最引人注目的研究对象之一。

降尘：D＞30μm的粒子，靠重力作用可在短时间内降到地面的。

单位面积的降尘量可作为评价大气污染程度的指标之一。

小结：颗粒物有固体的灰尘、烟尘、烟雾以及液体的云雾和雾滴，它们中一部分是致癌、致畸、致突变物质，并能被人体吸收而危害人体健康，另一方面，它们是有毒物质的载体，使一些气体污染物转化成为有害的颗粒物或使某些污染物的毒性增强。

烟尘的作用：1）凝结核；2）吸收太阳辐射；3）降低能见度；4）影响植物体生长飘尘（可吸入粒子(IP)：大于10μm的颗粒物能被鼻腔的鼻毛吸留住，而小于10μm的飘尘却能长驱直入侵蚀肺泡，叫“可吸入因子”。

在可吸入微粒中80%可沉积于肺泡，且沉积时间可达数年之久。

导致肺心病等一系列病变。

②气体状态污染物（简称气态污染物）。

含硫化合物：主要指SO2和SO3、H2S湿度大的情况下，含硫化合物最终被氧化形成硫酸，是形成酸雨的主要来源。

二氧化硫是一种无色的刺激性气体, 腐蚀性很大，会严重刺激人的呼吸系统，使人出现咳嗽、嗓子疼、胸闷和感到呼吸受阻，刺激腐蚀人的肺部，可以造成肺气肿和支气管炎。

并加重哮喘病情。

二氧化硫破坏植物的叶绿素，使植物脱水坏死。

在适当条件下和飘尘结合在一起，或与水汽中的水蒸汽结合形成硫酸雾，硫酸雾微粒侵入人体肺部，可以引起肺水肿和肺硬化等疾病导致死亡。

氮的氧化物：NOX是NO、NO2、N2O、NO3、N2O4、N2O5等的总称，造成大气污染的NOX 最主要是NO和NO2。

氮氧化物来源：主要来源于人类生产生活活动，以汽车尾气排放造成的污染最为严重。

氮氧化物危害：1）氮氧化物可以转化为硝酸，是形成酸雨主要物质之一2）是形成光化学烟雾的重要物质3）是消耗臭氧的重要因子4）NO2对人有生理刺激和腐蚀作用，引起城市居民产生急性呼吸道病变的一种原因5）可腐蚀织物、材料、破坏染料，使它褪色6）危害植物，使其组织受害而落叶，甚至枯萎碳的氧化物：指CO和CO2。

CO主要是由含碳化合物不完全燃烧产生的无色无味无刺激性的有毒气体。

对人体的危害主要是阻碍体内氧气的传输，使人体缺氧，导致死亡。

CO2是一种无毒的气体，是大气中的“正常”成分，主要来源于生物的呼吸和化石燃料等的燃烧。

目前，大气中CO2浓度逐渐升高，每年上升0.4%。

由于二氧化碳吸收地面长波辐射，使地球升温，导致温室效应，从而形成全球气候变化。

碳氢化合物(HC)：HC是自然界中必不可少的物质，主要指烷烃、烯烃和芳香烃等具有挥发性的有机物，它们主要是由碳原子和氢原子组成。

碳氢化合物主要来源于自然界植物分解，人为产生的量很小，但它们是形成光化学烟雾的重要物质。

含卤素化合物：主要指一些氟氯烃类物质，它们主要破坏臭氧层，引起温室效应（四）大气污染类型①还原型(煤炭型)：主要污染物：SO2、CO和颗粒物，在低温、高温阴天、小风、逆温情况下，在当地地形条件的影响下，被封盖在城市上空，造成对人体健康极大的危害，致使上千人死亡。

类似这样的事件发生过多起，最典型的当属1952年12月发生在英国首都伦敦的SO2烟雾中毒事件。

②氧化型(汽车尾气型)：污染物主要来自于汽车排气、燃油锅炉以及石油化工生产。

一次污染物主要为NOX和HC、生成的二次污染物为O3、醛类、酮类、过气乙酸硝酸脂。

发生在光照强烈的热带、亚热带、8～9月中午或午后阳光强烈时。

最典型的当属1965年前后的洛杉矶光化学烟雾。

光化学氧化剂是臭氧、硝酸、醛类、酮类和及氧乙酰基硝酸酯等多种物质的混合物，其中80%是臭氧，可刺激人的眼睛、喉咙，引起红眼、流泪、肝炎、肺气肿等。

对植物、家畜、橡胶、染料等制品也造成危害。

一方面臭氧具有杀菌作用，另一方面又是眼、喉和肺最危险刺激物之一。

臭氧进入呼吸道后，与所接触器官迅速反应。

导致慢性肺疾病，肺气肿和右心衰竭。

光化学烟雾污染是典型的二次污染，即由源排放的一次性污染物在大气中经过化学转化而形成，污染区域可达下风向几百到上千公里，是一种区域性的污染问题。

它一般出现在对湿度较低的夏季晴天，最易发生在中午或下午，夜间消失。

光化学烟雾造成危害的主要原因是由于对流层的O3和其他氧化剂直接与人体和动植物相接触，其极高的氧化性能刺激人体的黏膜系统，人体短期暴露其中能引起咳嗽、喉部干燥、胸痛、黏膜分泌增加、疲乏、恶心等症状；长期暴露其中，则会明显损伤肺功能，影响呼吸道结构。

另外，对流层的高浓度O3还会对植物系统造成损害，O3深度低时，虽不会产生可见的伤害，但会减低植物的生长速度；当深度增加时，会使植物叶片受到急性伤害。

此外，光化学烟雾对材料（主要是高分子材料，如橡胶、塑料和涂料等）也产生破坏作用，并且严重影响大气能见度，造成城市的大气质量恶化。

机动车尾气是光化学烟雾污染的主要污染源。

机动车排放的碳氢化合物达100多种，包括杂环和多环芳烃。

机动车燃料中并不含有甲烷、乙烷、乙炔、丙炔、甲醛及其他醛类化合物，它们都属于完全燃烧产物。

有些有机物的致突变性较强，多以间接致突变性为主。

柴油车尾气中颗粒物浓度是汽油车尾气中颗粒物的20~100倍。

其中60%~80%颗粒物的粒径小于2μm，90%颗粒径小于5μm。

这些颗粒物成分复杂，有诱导细胞增殖的作用，使细胞长期处于活化状态，发生恶性转化，具有较强的潜在致癌性。

酸雨酸雨通常定义为“pH值低于5.6的雨水”。

酸雨的形成：是复杂的大气化学和大气物理现象，是由自然排放和人为活动等释放到大气中的SO2或NOx通过氧化反应（气相或液相反应），生成硫酸或硝酸和亚硝酸，附在凝结核上降落到地面上的。

影响与危害：（1）损害水生、陆生生物：如鱼类和森林（2）对人体健康影响：使有毒重金属溶入饮用水中，危害饮用者（3）腐蚀建筑材料、金属构件、油漆以及名胜古迹等酸雨早在19世纪中叶就在英国发生过，然而酸雨真正被作为一种国际性问题正式提上议事日程，则是从1972年在斯德哥尔摩召开的联合国人类环境会议开始的。

瑞典政府提交给大会的研究报告《跨越国境的空气污染：大气和降水中的硫对环境的影响》标志着政府开始关注致酸物的越境迁移。

现在酸沉降已经与臭氧层破坏、全球气候变化一起成为全球性大气环境问题中最为突出的三个热点。

最早欧洲的酸雨多发生在挪威、瑞典等北欧国家，后来扩展到东欧和中欧，直至几乎覆盖整个欧洲。

在酸雨最严重的时期，挪威南部约5000个湖泊中有1750个由于pH过低而使鱼虾绝迹；瑞典的9万个湖泊中有1/5已受到酸雨的侵害。

据估算，在斯堪的纳维亚半岛，由于酸雨的影响，于20世纪80年代初就已有1万个湖泊完全酸化，另有1万个受到严重威胁。

从20世纪80年代以来，中国的酸雨污染呈加速发展趋势。

在80年代，中国的酸雨主要发生在以重庆、贵阳和柳州为代表的高硫煤使用地区及部分长江以南地区，酸雨区面积约为170×104km2。

到90年代中期，酸雨已发展到青藏高原以东及四川盆地的广大地区，酸雨面积扩大了100*104km2。

以长沙、赣州、南昌、怀化为代表的华中酸雨区，现在已成为全国酸雨污染最严重的地区，其中心区年均降水pH低于4.0，酸雨频率高于90%，已到了几乎“逢雨必酸”的程度。

北起青岛、南至厦门，以南京、上海、杭州、福州和厦门为代表的华东沿海地区也成为我国主要的酸雨地区，年均降水pH低于5.6的区域面积已占全国面积的30%左右。

（五）大气污染的危害1.大气污染与人体健康大气污染物通过三个途径侵入人体：①直接呼吸；②附于食物或溶解于水，随饮食、饮水侵入；③接触和刺激皮肤进入急性中毒：典型事件如：1952年伦敦烟雾，1984年印度博帕尔农药泄漏及1984年11月墨西哥液化汽爆炸事件等慢性中毒：典型事件：日本“四日市哮喘病”致癌2.大气污染对植物的危害大气污染对植物的危害可归纳为以下几个方面：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。

3.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失损。

SO2与其他酸性气体可腐蚀金属、建筑石料及玻璃表面。

SO2还可使纸张变脆、褪色，使胶卷表面出现污点、皮革脆裂并使纺织品抗张力降低。

O3及NOx 会使染料与绘画褪色，从而对宝贵的艺术作品造成威胁。

4.大气污染对大气环境的影响长期以来人们一直把对能见度的影响作为城市大气污染严重性的定性指标。

随着研究的深入，人们更多地认识到污染物的远距离迁移和由此引起的区域性危害，对能见度影响的关心已经远远超出城市地区，能见度成为一个区域性的重要指标。