大气环境课件

3、根据燃料性质和污染物的组成分类 a.煤炭型大气污染：主要污染物是由煤炭燃烧时放 出的烟尘、二氧化硫等构成的一次污染物，以及由 这些污染物发生化学反应而生成的硫酸、硫酸盐类 气溶胶等二次污染物。造成这类污染的污染源主要 是工业企业烟气排放，其次是家庭炉灶等取暖设备 的烟气排放。
b.石油型大气污染：主要污染物来自汽车排气、石 油冶炼及石油化工厂的排放。主要污染物是二氧化 氮、烯烃、链状烷烃、醇、羰基化合物等，以及他 们在大气中形成的臭氧、各种自由基及其反应生成 的一系列中间产物和最终产物。
第三章
大气污染与防治
L/O/G/O
第一节 大气组成与结构
一、大气的组成
大气
干燥清洁的空气 水蒸气（0.01%——4%） 杂质
主要成分
次要成分
氮78.09%
氧20.95%
氩0.93%
二氧化碳0.03%
二、大气的结构 1、对流层 对流层是大气圈中最接近地面的一层。对流层的 厚度从赤道向两极减少，集中了大气总质量75% 的空气和几乎全部水蒸气，是天气变化最复杂的 层次。对流层具有如下两个特点：
b.大气湍流 大气的湍流是指大气以不同的尺度作无规则运动的流 体状态。风速有大有小，具有阵发性，并在主导风向 上也还出现上下左右无规则的阵发性搅动，这种无规 则阵发性搅动的气流成为大气湍流。大气污染物的扩 散，主要是靠大气湍流作用。
大气做规则运动时
烟囱处于比它尺度小的大气湍流中的扩散状态
处于比它尺度大的大气湍流作用下的下的烟云扩散
(六)、含卤素化合物
1、卤化烃 大气中卤代烃包括卤代脂肪烃和卤代芳烃。（DDT、 六六六、多氯联苯、氟利昂）； 2、其他含氯化合物 大气中含氯的无机物主要是氯气和氯化氢。氯气主要 来自由化工厂、塑料厂、自来水净化厂等产生，火山 爆发也能排放一定氯气。氯化氢主要来自盐酸制造、 焚烧等。氯化氢在空气中可形成盐酸雾，也构成酸雨 的成分。 3、含氯废气 主要是指含HF和SiF4的废气。主要来自炼铝工业、钢 铁工业及磷肥和氟塑料生产等化工过程。
③按污染物排放空间分 a.高架源：在距地面一定高度上排放污染物的污 染源 b.地面源：在地面上排放污染物的污染源 ④按污染物排放的时间分 a.连续源：连续排放污染物的污染源 b.间断源：间歇排放污染物的污染源 c.瞬时源：无规律地短时间排放污染物的污染源
⑤按污染物发生类型分 a.工业污染源：工业用燃料燃烧排放的废气及工 业生产过程的排气等 b.农业污染源：农用燃料燃烧的废气、某些有机 氯农药对大气的污染，施用的氮肥分解产生的 NOX等 c.生活污染源:民用炉灶及取暖锅炉燃煤排放污 染物，焚烧城市垃圾的废气，城市垃圾在 堆放 过程中由于厌氧分解排放的二次污染物等 d.交通污染物：交通运输工具燃烧燃料排放污染 物，如一氧化碳、碳氢化合物等。
复合尺度湍流作用下的烟云扩散
2、气象热力因子 气象的热力因子主要是指大气的温度层结及大气稳定 度等。 a.温度层结与逆温 温度层结是指在地球表面上方大气的温度随高度 变化的情况，或者说是在垂直地球表面方向上的气温 分布。 当气温垂直递减率小于零时，大气层的温度分布 于标准大气情况下气温分布相反时称为温度逆增，简 称逆温。此时，上层空气密度低，下层空气密度高， 空气在垂直方向上不存在任何运动，气温异常稳定， 以致常常发生空气污染事故。
第二节 大气污染及污染源
一、大气污染 1、大气污染的概念 按照国际标准化组织（ISO）做出的定义:大气污染 通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进 入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间 并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了 环境的现象。
二、大气污染的分类 1、根据污染范围的大小分类 a.局部性大气污染：如某个工厂烟囱排气所造成的 直接影响 b.区域性大气污染：如工业区及其附近地区及整个 城市受到大气污染 c.广域性大气污染：涉及到比一个城市更广泛地区 的广域污染：如西南地区的酸雨污染； d.全球性大气污染：指跨国届乃至涉及整个地球大 气层的污染，如温室效应、臭氧层破坏、酸雨等。
4、热成层 热成层又称暖层，位于85~800km的高度之间。这一 层空气更加稀薄，气体在宇宙射线作用下处于电离状 态，因此又将其称为电离层。因此，气温是随高度的 增加而增加。电离层能将地面发射的无线电波反射回 地面，对全球的无线电通讯具有重要意义。
5、散逸层 热成层顶以上的大气统称为散逸层，也称为外层。该 层大气极为稀薄，气温高，分子运动速度快。
2、大气污染源分类 ①按污染源存在形式分 a.固定污染源：排放污染物的装置、处所位置固定 b.移动污染源：排放污染物的装置、处所位置移动 ②按污染源的排放形式分 a.点源：集中在一点或在可当作一点的小范围内排放 污染物的污染源。 b.线源：沿着一条线排放污染物的污染源。 c.面源：在一个大范围内排放污染物的污染源。
a.气温随高度增加而降低。对流层的大气不能直 接从太阳辐射中得到热能，但能从地面反射得到 热能而使大气增温，因而靠近地面的大气温度高， 远离地面的空气温度低。
b.空气具有强烈的对流运动 近地层的空气接受地面的热辐射后温度升高，与高 空冷空气发生垂直方向的对流，构成了对流层空气 的强烈对流运动，一旦大气中进入污染物，则能够 得到扩散和稀释。
3、降尘 指粒径大于10微米，靠重力作用能在短时间内沉 降到地面的颗粒物。它主要产生于固体破碎、燃烧产 物的颗粒结块及研磨粉碎的细碎物质。 4、可吸入颗粒物（PM10） 悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于10微米的 颗粒物；
5、PM2.5(微尘) 悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于2.5微 米的颗粒物；细颗粒物粒径小，富含大量的有毒、 有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远， 因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。研究 表明，颗粒越小对人体健康的危害越大。细颗粒物 能飘到较远的地方，因此影响范围较大。此外，细 颗粒物对人体健康的危害要更大，因为直径越小， 进入呼吸道的部位越深[5]。10μm直径的颗粒物通 常沉积在上呼吸道，2μm以下的可深入到细支气管 和肺泡。细颗粒物进入人体到肺泡后，直接影响肺 的通气功能，使机体容易处在缺氧状态。而且这种 细颗粒物一旦进入肺泡，吸附在肺泡上很难掉落， 这种吸附是不可逆的。
(四)、氮氧化物（NOx）
1、主要污染物：NO、NO2 2、性质：棕黄色、有刺激性气味（黄龙）； 3、主要来源：燃料燃烧、汽车尾气、部分生产 或使用硝酸的工厂排放的尾气； 4、燃烧过程中NOx的产生情况：热力（热解） NOx、燃料（燃烧）NOx和瞬时NOx。 5、危害： 毁坏棉花，尼龙等织物； 损害植物——使柑桔落叶、发生萎黄病和减产； 引起急性呼吸道病变。会导致光化学烟雾。
5、化学转化 单体硫燃烧： S 0 2 SO2
1 SO2 O2 SO3 2 硫铁矿的燃烧： 4 FeS2 11O2 2 Fe2O3 8SO2 1 SO2 O2 SO3 2
(三)、碳氧化合物 一氧化碳 性质：无色、无味、无臭的气体； 有毒，能与氧气争夺血液中的血色素， 使血液携带氧气能力大大降低，使人体缺氧 而窒息。 数量：是城市大气中数量最多的污染物（约占 大气污染物总量的1/3）。 主要来源：汽车尾气。
(五)、碳氢化合物（CxHy）
碳氢化合物包括烷烃、烯烃和芳烃等复 杂多样含碳含氢化合物，大气中碳氢化合物 主要是甲烷。 （1）主要来源： 自然源——生物分解；（CH4） 人为源——石油的不完全燃烧和蒸发过程，其 中汽车排放占有相当的比重。 （2）主要危害 能生成有害的光化学烟雾，其中碳氢化 合物苯并芘具有明显的致癌作用，甲烷具有 温室效应，比二氧化碳大20多倍。
2、根据污染物的化学性质及存在状况分类 a.还原型大气污染（煤烟型）：发生在所使用煤 碳为主，同时也使用石油的地区。
①污染物：SO2、CO和颗粒物。 ②气象条件：低温、高湿度的阴天，且风速很小， 并伴有逆温存在的情况，一次污染物受阻，易在 低空聚集、生成还原性烟雾。
实例： “伦敦烟雾”事件
b.氧化型（汽车尾气型）：发生在使用石油燃料 的地区，污染物的主要来源是汽车排气，燃油 锅炉以及石油化工企业。 ①污染物：一次污染物有 CO 、 NOx 和 CnHm ；二次 污染染物有O3，醛类、PAN等。 ②气象条件：光照强烈的热带、亚热带地区； 温度24-32℃,湿度<70%,沉降性逆温。 ③实例：1943年的洛杉机的光化学烟雾事件
b.干绝热直减率rd 在物理学上，若一系统在与周围物体没有热量交 换而进行状态变化时，称为绝热变化。状态变化 做经历的过程称为绝热过程。在绝热过程中系统 的状态变化及对外作功是靠系统的内部变化来达 到的。 干绝热递减率，干空气块或未饱和的湿空气块在 绝热条件下，每升高单位高度所造成的温度下降 数值。通常取100米表示， rd=0.98℃/100m或一 般取rd=1℃/100m
c.大气稳定度 概念：垂直方向大气的稳定程度。 判断：假如一空气块由于某种原因受到外力的作用， 产生了上升或下降运动后， 可能发生三种情况： (a)当外力去除后，气块就减速并有返回原来高度 的趋势，称这种大气是稳定的； (b)当外力去除后，气块加速上升或下降，称这种 大气是不稳定的； (c)当外力去除后 ，气块静止或作等速运动，称 这种大气是中性的。 判据：当γ> γ d时．大气处于不稳定状态； 当γ=γ d 时，大气处于中性平衡状态； 当γ<γ d时，大气处 于稳定平衡状态。
c.混合型大气污染：主要污染物来自以煤炭为燃料的 污染源排放、以石油为燃料的污染源排放，以及从工 矿企业排出的各种化学物质等。
d.特殊型大气污染：是指有关工厂企业排放的特殊气 体所造成的污染。这类污染常限于局部范围之内。
三、大气污染源
1、大气污染源的概念 关于污染源，目前没有一个通用的确切的定义。一 般理解有两个意思，第一个“污染物发生源”，第二 个“污染物来源”，我们通常所说的污染源，其含义 指的是前者。大气污染源从总体来看，分为自然源和 人为源，主要是人为源。
四、大气中主要污染物
（一）、颗粒物 颗粒物是除气之外的包含于大气中的固体和液体物质。 1、总悬浮颗粒物（TSP） 指分散在大气中的各种颗粒物的总称，其粒径绝大多 数小于100微米。是指用标准大容量颗粒采集器连续 采集24小时，在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量。 是目前大气质量评价中的一个重要指标。 2、飘尘 指粒径小于10微米，能在大气中长期漂浮的悬浮颗粒 物质，包括煤烟、烟气和雾等。能被人直接吸入呼吸 道内造成危害，又由于它能在大气中长期漂浮，易被 带到很远的地方，导致污染范围扩大。
人类活动排放的污染物主要是在对流层聚集，大气 污染主要也是这一层发生。是我们研究的主要对象
2、平流层 对流层顶至高度约50~55km处为平流层。平流层 内空气比较干燥，几乎没有水汽和尘埃，大气透 明度好。平流层中存在着厚度为20km的臭氧层， 且平流层的空气无垂直对流运动，主要是平流运 动，一旦进入污染物则难于扩散。 3、中间层 平流层顶至高度85km处为中间层。由于该层的臭 氧稀少，其温度垂直分布的特点是气温随高度的 增加迅速降低，这种温度分布下高上低的特点， 使得中间层空气再次出现强烈的垂直对流运动。
(七)、氧化剂
大气中一类氧化能力特别强的氧化剂，如臭氧、过 氧化物、过氧乙酰硝酸酯等统称为氧化剂，它们都 是二次污染物。
ห้องสมุดไป่ตู้、大气污染物的扩散
1、气象动力因子 气象的动力因子主要是指风和湍流，风和湍流对 污染物在大气中的扩散和稀释起着决定性作用。 a.风 风不仅对污染物起着运输的作用，而且还起着扩 散和稀释的作用。一般说来，污染物在大气中的 浓度与污染物的总排放量成正比，而与平均风速 成反比，若风速增加一倍，则在下风向污染物的 浓度将减少一半。
（二）、含硫化合物 1、主要污染物：SO2、SO3 2、性质：有刺激性气味；SO2能与水反应生产 亚硫酸；SO3能与水反应生成硫酸。 3、主要来源：矿物燃料的燃烧； 4、危害： a.对人体健康造成危害，还有促癌作用； b.会形成硫酸烟雾，危害更大；SOx与颗粒物（ 主要是FeO）的混合物，经过化学反应生成硫 酸， 如伦敦烟雾事件 。 c.对植物造成伤害，破坏叶面结构； d.腐蚀材料。