最新环境学概论第6章 大气环境保护

大气污染源的其它分类：
按污染源存在的形式可划分为固定污染源和移 动污染源，此划分法适用于进行大气质量评价时 绘制污染派分析图。
固定源就是位置和地点固定不变的污染源。主要 指工矿企业在生产中排放的大量污染物。冶金、 钢铁、建材等工业企业都是对大气环境污染严重 的固定源。
流动污染源是指交通工具在行驶时向大气中排放 的有害气体而形成的污染源
天然源：海洋排气，全球约有千亿吨的CO2在海洋和
大气圈之间进行交换；甲烷氧化转化；动植物呼吸、 腐败作用以及生物质的燃烧；来自地球内部的释放 （如火山活动等）；森林火灾。
CO2对12-18μm的红外线有强烈的吸收作用； 大量的硫酸盐颗粒的存在对全球变暖过程有显著的抑
制作用，硫酸盐颗粒可能已经抵消温室效应对全球变 暖贡献量的三分之一。
2.大气组成
干 洁 空 气 主 要 由 N2 78.09%、O2 20.95%、Ar 20.95% 0.93%、CO2 0.03%及微量 惰性成分构成。各成分有比 例是几十亿年演化的结果。 这种比例最适宜于人类及各 种生物的生存与生长。
0.03% 0.93%
78.09% 干洁空气的平均成份
大气的演化
空气和大气是同义词。
一般对于室内或特指某个场所(如车间，会议室 和厂区等)供人和动植物生存的气体习惯上称为 空气。
而在大气物理学、大气气象学、自然地理学以 及环境科学的研究中，常常以大区域或全球性 的气流为研究对象常用大气。
1.大气圈及结构
对流层（地表－18km） 平流层（对流层顶－55km ） 中间层（平流层顶－ 85km ） 暖层或电离层（中间层顶－ 800km ） 散逸层（ 800km 以外）
二次污染物：排入环境的一次污染物， 与大气中的原有组分，或几种一次污染 物之间发生一系列的变化或光化学反应， 形成了与原污染物性质不同的新的污染 物。
例如：
煤炭型污染的一次污染物是烟尘和二氧化硫。 二次污染物是硫酸及其盐类所构成的气溶胶。
石油型污染又称排气型或联合企业型污染．其 一次污染物是烯烃、二氧化氮以及烷、醇、碳 基化合物等。二次污染物主要是臭氧、氢氧基、 过氧氢基等自由基以及醛、酮和PAN(过氧乙 酸硝酸脂)。
主要是不当施用农药、化肥、有机粪 肥等过程产生的有害物质挥发扩散，以及 施用后期NOX、CH4、挥发性农药成分从 土壤中逸散进入大气等形成的污染源。
交通运输污染源
汽车排气 一氧化碳
碳氢化合物 氮氧化物
由汽车、飞机、火 车和轮船等交通运输工 具运行时向大气中排放 的尾气。这类污染源属 流动污染源，主要污染 物是烟尘、碳氢化合物、 NOX、金属尘埃等，是 城市大气环境恶化的主
粉尘(dust) 1 µm <<200µm 先悬浮后沉降
烟(fume) 0.01µm << 1µm 漂浮于大气
雾(fog)
<100µm 悬浮于大气的小水滴
飞灰（fly ash) 特指燃料燃烧产生的较细的灰份
黑烟（smoke) 特指燃料燃烧产生的可见的气溶胶
大气中气态污染物分类
污染物种类 含硫化合物 含氮化合物 碳氢化合物 含碳化合物 卤素化合物
大气污染源的分类：
按源的形态
固定源 移动源
工厂烟囱
汽车、飞机、轮船等
按源的几何形状
点源 面源
工厂烟囱 居民区、车间无组织排放
线源
公路、一排烟囱
按源离地高度
高架源 地面源
30m以上 近地面排放
按源排放时间
连续源 间断源
连续排放 间歇排放
工业污染源
按人类社会活动功能
农业污染源 交通运输污染源 生活污染源
一次污染物
SO2、H2S NO、NH3
C1－C3 CO、CO2 HF、HCl
二次污染物 SO3、H2SO4、硫酸盐 NO2、HNO3、硝酸盐 醛、酮、过氧乙酰硝酸酯
无
无
含硫化合物
大气中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳(COS)、二硫 化硫(的M碳腐(SSO烂(OC23）S))、和2产)、三硫生二氧酸的甲化盐多基硫(为M硫(低SS(OOC价34H))硫、等3)。2硫。S、酸生硫(物H化活2S氢动O(4（H)、动2S亚植)、硫物二酸机氧盐体化
无色、无味、无臭的有毒气体，转化为CO2速度很慢； 去除途径是通过土壤中某些细菌的吸收和代谢为CO2和CH4；此
外，自由基的作用也是很重要的。
T停为0.4a. 对植物和微生物无害，但对人体有害(使人体缺氧)，参与光化学
烟雾的形成，温室效应。
CO2
大气的正常组分，无毒，一种重要的温室气体；
大气中含量甚微，化学活性差，吸收地面热辐射使全 球气候变暖，t=120年。 在平流层中：N2O+hν→ N2+ O； N2O+O → N2+O2； N2O+O → NO+NO；
NOX
NOX：自，闪电，生物活动；人（主），煤和 石油的燃烧（燃烧型和温度型）、汽车尾气和 工业排放；
一般有2/3来自汽车等流动源的排放，1/3来自 固定源的排放。
主来自天然源，甲烷的氧化转化；海水中CO的挥发为1.0*108t； 植物排放的烃类（主要是萜烯）经HO氧化而成CO；植物叶绿素 的光解，其量为（5-10)*107t/a；森林火灾等，其量为 60*106t/a.
人为源主要是燃料的燃烧和加工、汽车排气。其中约80%来自 汽车尾气的排放，燃烧不完全，当空燃比超过15时，汽油燃烧 完全，汽车尾气中就没有CO。
大气污染的分类：
按影响范围
局城性污染 地区性污染 广域性污染 全球性污染
按污染物特征
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煤烟型污染 混合型污染 石油型污染 特殊型污染
按放射性特征
放射性污染 物理化学污染
按化学性质
氧化型污染 还原型污染
一次污染物和二次污染物
一次污染物：由人类活动直接产生，自 污染源直接排入环境后，其物理和化学 性状未发生变化的污染物。
要原因之一。
生活污染源
是指居民日常烧饭、取暖、沐浴等活动， 燃烧化石燃料而向大气排放烟尘、SO2 、 NOX等污染物。这类污染源属固定源，且多 为面源排放，具有分布广、排量大、污染高 度低等特点，是一些城市大气污染不可忽视 的污染源。随着城市电气化的推进及清洁能 源的推广，城市生活污染源将从根本上得到 遏制。
NO占90％以上；NO2占0.5％到10％。 NOx最终将转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降
和干沉降从大气中去除。其中湿沉降是最主要 的消除方式。
NOx的危害
植物叶片产生斑点，引起植物光合作用的可逆 衰减。
导致光化学污染的重要物质。危害：引起酸雨和 光化学烟雾。
CO
是大气中很普遍的排放量极大的污染物。全世界CO年排放量为 2.10*108t,排放量为大气污染物之首。
大气污染源的分类：
按污染物排放的高度可划分为高架源和地面源。 按污染源的几何形状可分为点源、面源和线源，此
划分法适用于大气扩散计算。 按污染物排放的时间可划分为连续源、间断源、瞬
时源，此划分方法适用于分析大气污染物排放的时 间规律。 按人类社会活动功能划分，还可以分为工业污染源、 农业污染源、交通运输污染源和生活污染源等
第一代大气（原始大气）-氢、氦、氖等。 第二代大气（还原大气）-氮、二氧化碳、甲烷、氨和
水汽。
现代大气（氧气大气）-干洁空气、水汽和悬浮微粒。
稳定组分：氮、氧、氩、氖、氦、氪、氢、氙等，这一 组分的比例，从地球表面至90公里的高度范围内都是稳 定的。
不稳定组分：二氧化碳、二氧化硫、甲烷、硫化氢、臭 氧、氮氧化物、水汽等。主要来源于自然界的火山爆发、 地震、岩石风化、森林火灾等和人类活动产生。
SO2的危害：刺激性气体,呼吸道危害；植物危害；酸雨。
S来O自2 石的油来燃源烧与和消炼除制：过有程60；％一来般自煤煤的的含燃硫烧量，为301％-5左%右， 石氧油化含。硫 有量50为%0会.8转-2化%形；成另硫天酸然或源硫包酸括根火，山另排外放5和0%H2可S 以通过干湿沉降从大气中被消除。
大气的运动
大气水平方向的运动称为风 大气无规则的运动称为湍流 城市的热岛效应（如图）
3、大气污染类型
大气污染的概念：
由于人类活动或自然力（火山、海啸等）而排 放到空气中的大气污染物（有害气体和颗粒污染 物等），累积到超过大气的自净过程（稀释、转 化、洗净、沉降等）所能降低的程度，在一定的 持续时间内有害于生物和非生物。
S停O留2的时浓间度<3特～征6：.5本天底。浓度一般在0.2～10μL/m3之间， Q=（Wkg×）S×；2W×8，0燃%煤=1量.6（WkSg，）其; S中,煤：中Q全，硫S含O量2 的（产%生）量
H2S和有机硫化物(CH3)2S
天然源：主要污染源，生物活动（水、土壤有机残体 无氧细菌作用，海洋生物活动排放）、火山活动(主 要是SO2)、海水浪花（主要是SO42- ）。
◆颗粒污染物（气溶胶状态污染物）：是指固体粒子、液体粒
子或它们在气体介质中的悬浮体。
飘尘
<10µm 可长时间 漂浮于大气
降尘
﹥10µm 在较短时间内沉降到地面
总悬浮微粒（TSP) <100µm 的所有固体颗粒
可吸入颗粒物（PM10) <10µm 悬浮在空气中的颗粒物
∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽
人为源：工业排放（H2S为SO2的2%）
汇：在大气中氧化OH+H2S→H2O+SH，O2和O等氧 化为SO2。在大气中停留时间1-4天。
实验前黑豆的生长情况
SO2熏48h后黑 豆的生长情况
受HF 污染的剑麻症状
NOX
主要形态：NO，N2O，NO2，NH3
N2O主来自天然源，即在土壤中硝酸盐在微生物作用 下的还原过程形成的；人为源主要是燃料燃烧及含氮 化肥的施用。
大气污染过程
大气污染源
大气污染物
发出反溃信息，对 污染源进行控制
措施、设备等
大气扩散
接受者
人、动植物
中国城市污染概况
绝 大 多 数 城 市 以 煤 烟 型 为 主 ， 主 要 污 染 物 为 TSP （PM10）、SO2。
少数特大城市（北京、上海、广州等）为煤烟与汽车尾 气 并 重 型 污 染 ， 主 要 污 染 物 为 TSP （ PM10 ） 、 SO2 、 NOX（NO2）。
天然源－火山爆发
森林火灾
天然源－海啸
土 壤 扬 尘
大气污染物的人为污染源
大气污染物的人为污染源有哪些？？
钢铁厂排放的废气
火力发电厂排烟污染大气
排入大气中的烟尘随风扩散
大山深处的工厂
废弃物的燃烧发出有害气体和粉尘
人为污染源的类型
人为造成大气污染的污染源较多，根 据不同的研究目的以及污染源的特点， 污染源的类型有多种划分方法：
第六章 大气环境保护
第一节 大气的组成和结构 第二节 大气污染和污染物 第三节 大气气体污染物的扩散 第四节 大气污染物控制方法
本章作业
名词解释： 一次污染物、二次污染物、TSP、PM10
简答题： 1、按行业来分，人为污染源分为哪几个来
源？ 2、常见的大气污染物一般有哪几种？
第一节 大气结构与组成
碳氢化合物HC
大部分的HC来自植物的分解，人类排放量较小；HC 的人为源主要来自石油燃料的不充分燃烧和蒸发过 程，其中汽车排气占了相当的比重。
大气污染研究中，通常把HC分为甲烷（80-85%的 HC ）和非甲烷烃NMHC；
工业污染源
由火力发电、钢铁、化工和硅酸盐等工矿企业在 生产过程中所排放的煤烟、粉尘及有害化合物等形成 的污染源。此类污染源由于不同工矿企业的生产性质 和流程工艺的不同，其所排放的污染物种类和数量大 不相同，但有一个共同的特点是，排放源集中、浓度 高、局地污染强度高。是城市大气污染的罪魁祸首。
农业污染源
5 大气污染物
颗粒污染物
粉尘 烟
飞灰 黑烟
雾
气态污染物
含硫化合物 含氮化合物 碳氧化合物 碳氢化合物
卤化物
颗粒污染物
重要概念 总悬浮颗粒物（TSP） 空气动力学当
量直径在0.1-100微米：悬浮在大气中的 微粒之总称。
PM10：通常把空气动力学当量直径在10 微米以下的颗粒物称为PM10 ，又称为可 吸入颗粒物或飘尘
大气污染北方重于南方。 酸雨区分布广泛：长江以南、青藏高原以东的广大地区；
四川盆地为酸雨重污染区；华中、华南、西南及华东地 区酸雨面积占国土面积的30%。
4.大气污染源
大气污染可分为自然的和人为的两大类。 前者是自然界所发生火山爆发、地震、台风、 森林火灾等自然灾害所造成的。后者是人类 活动所排放的有毒有害气体所造成的。目前， 一般所说的大气污染多指后者。