第5章 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。