武汉理工大学环境保护概论选修课课件与习题作业3

（3）中间层 平流层顶至离地表80km 这一层。 （4）电离层 在离地80－500km左右的这一空间称为电 离层。 （5）散逸层 电离层以上的大气层称为逸散层，是大气 层向星际空间过渡的区域，没有什么明显的 界限。
二、大气的组成
（一）大气的恒定组分
（二) 大气的可变组分 （三）大气的不定组分
（一）大气的恒定组分 大气的恒定组分是指大气中的O2、N2和 稀有气体。在近地层大气中这些气体组分地 含量几乎可认为使不变的，它们约占大气总 量的99.96%。 （二)大气的可变组分 主要指CO2和H2O（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，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。
第三章 大气污染及其防治
第一节 大气环境
一、大气圈及其构造 1、大气圈 在自然地理学上，把随地球旋转的大气 层称为大气圈。在通常状态下，可以认为从 地表至1000-1400km的气层作为大气圈的厚 度。在大气圈中的大气分布不均匀，随着离 地表高度的增加，空气越来越稀薄。
2、大气圈的组成
根据大气圈中大气组成状况以及大 气垂直高度上大气的温度变化，大气 圈可分为对流层、平流层、中间层、
据资料统计，美国加里福尼亚洲由于 光化学烟雾的作用，曾使该州3／4的人 发生了红眼病。日本东京19 70年发生的 光化学污染时期有20000人患了红眼病。
1943年洛杉矾事件发生时，两天内就使
65岁以上的老人死亡400余人。
（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。据资料统计，仅加利福尼亚 州1959年由于光化学污染引起的农作物 减产损失已达800万美元。使大片树木枯 死，葡萄减产60％以上，柑橘也严重减 产。对光化学烟雾敏感的植物还有棉花、 烟草、甜菜、番茄、菠菜、某些花卉和 多种树木。

但紫外线B的吸收与臭氧的浓度密切相关，随 着臭氧层中臭氧浓度大大降低，到达地面的紫 外线的量大大增加，给人类的生存带来极大威 胁，同时，危害农作物和水生生物，所以臭氧 层的破坏已引起全世界的广泛重视和关注。
（三）大气污染物对臭氧层的破坏
1. NOx对臭氧层的破坏作用
平流层中破坏臭氧层的主要NOx是NO NO+O3——NO2+O2 NO2+O——NO+O2 总反应为：O+O3——2O2 平流层中NO的来源有N2O及超音速飞机 排放的NOx.
(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。
NO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。
（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≤10um、 2.5um （ PM10 和PM2.5等 可吸入颗粒物)。
合物。
3、光化学反应机理 （1）污染空气中NO2的光解是光化学烟 雾形 成的起始反应
NO2+hv (λ ＜430nm)——NO2*,
NO2*——NO+O
O+O2+M——O3+M
O3+NO —— O2+NO2
（2）碳氢化合物与O、O3、 OH、NO 等自由基作用生成醛、酮、酸以及RO2、
HO2、RCO等自由基。
（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O2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
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。
二、大气污染源
按发生类型分： （一）、工业污染源 （二）、农业污染源 （三）、交通运输污染源 （四）、生活污染源
按排放空间分： 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
（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(如：氮氧化物与碳 氢化合物），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
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SO2。
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、CO2

2、大气飘尘的危害
据分析，在总悬浮颗粒物中
硫酸盐 ： 约10％（主要为硫酸铵）
硝酸盐 ： 约5％ 金 属 ：约5％（三十多种，以铁 为最多） 有机物 ：约5％ （脂肪烃多于芳香烃）
（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。
以紫外线对人体效应为依据，按照波长 的顺序将紫外线分为 紫外线A(320~400nm)、
紫外线B(290~320nm)、
紫外线C(190~290nm)。
尽管紫外线C的危害最大，但它几乎全部 被臭氧层吸收，即使是平流层中臭氧浓度大 大降低，紫外线C也几乎不能到达地球。

紫外线B能强烈影响人类的基因物质脱氧核糖 核酸而导致皮肤衰老，产生晒斑，形成皮肤癌。 而且这种波长的紫外线的能量足以破坏C—H 键，对地球上的生命及有机物均有破坏作用。 正是由于臭氧层能吸收λ≤330nm 的紫外线，因 而对地球上的生物起了保护作用。
第三节 大气污染的危害
一、大气污染对人体健康的影响
大气污染物的种类繁多，排放量大，污 染范围广，对人体健康的危害是多方面的， 如呼吸道疾病、中枢神经系统受损、癌症 等。大气污染对人体健康的影响与污染物 的种类、性质、暴露时间及个体敏感性有 关。
二、大气污染对气候的影响
（一）大气污染对城市气候的影响 大气污染使得城市气温高于农村，城市 的能见度较农村低，云、雾、降雨比农村多。 （二）对全球气候的影响 目前对地表气温上升的真正原因还未证 实，提得较多的是“温室效应”。的确，人 类的活动已使得大气中二氧化碳的含量有所 升高，因此不得不引起人们的高度重视。
（2）平流层
对流层以上直至离地表50km的大气层
为平流层。在平流层中没有什么尘埃和水 汽，空气比对流层稀薄得多。平流层中气 温随高度的增加有所增加，因此平流层大 气处于平流状态，气流稳定且透明度好， 适宜飞机飞行。然而一旦污染物进入平流
层，则会长期滞留。
在平流层的中上部，由于受阳光紫外线辐 射，使O2发生化学反应生成了O3而形成了臭氧 层，臭氧层吸收了阳光中对生物杀伤力极强的 短波紫外线和宇宙射线，从而保护了地球上的 生物免受其害。所以一定厚度的臭氧层的形成 对地球环境至关重要。 目前由于人类活动，使一些有机污染物进 入平流层，使臭氧层受到破坏，给地球上的生 物造成危害，必须引起我们的高度重视。
三、大气污染对臭氧层的破坏
（一）平流层中臭氧的形成
O2+hv——2O(3P)
O2+O+M——O3+M
同时臭氧也会因光解而破坏。
O3＋hv——O2+O
此外臭氧也能与O作用： O3+O——2O2
通常情况下，臭氧的形成和分解达到平 衡，臭氧保持一定浓度，约为10ppm，结果 在平流层中上部形成臭氧层。
（二）平流层中臭氧层对地球生命的重要性
电离层和散逸层。
（1）、对流层 对流层是大气圈的最下层，是指从地表 至离地10－12km以内的这一层大气。对流 层的大气密度最大，只有十几千米厚的对 流层的空气量就占了整个大气层大气总质 量的75％左右。 在对流层中，正常条件下的空气温度是 随高度增加而降低的，因此具有强烈的对 流运动，但有时会形成逆温。
Байду номын сангаас
时间
飘尘浓度
（mg/m3）
SO2浓度
（mg/m3） 3.8 1.6 1.8 4.1