环境科学导论_05大气污染及其保护

第一节 大气污染及主要污染物
一、大气污染
大气污染是指由于人类活动或自然过程引起某些物质介入大 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。大气污 染主要由人类活动和自然过程两方面造成。 按照污染的范围来分，大气污染大致可分为四类； （1）局限于人类范围的大气污染； （2）涉及一个地区的大气污染； （3）涉及比一个城市更广泛地区的广域污染； （4）全球性污染。
第五章 大气污染及其保护
4.按燃料性质和大气污染物的组成分类 （1）煤炭型：是由煤炭燃烧时放出的烟气、粉尘、二氧化硫 等构成的一次污染物，及由这些污染物发生化学反应而产生的 硫酸、硫酸盐类气溶胶等二次污染物。 （2）石油型：主要污染物来自汽车排放、石油冶炼及石油化 工厂的排放，其主要包括二氧化碳、烯烃、醇、碳基等碳氢化 合物，以及它们在大气中形成的臭氧，各种自由基及其反应生 产的一系列中间产物与最终产物。 （3）混合型：指以煤炭为燃料的污染源排放的污染物，以及 从各类工厂企业排出的各种化学物质等。 （4）特殊型：指由工厂排出的特有污染物，如生产磷肥造成 的氟污染，氯碱工厂周围形成的氯气污染等。
面源
在一定区域范围内，以低矮集的方式自地面或近地面的高度 工艺过程中的无组织排放、储 排放污染物的源 存堆、渣场等 污染物呈线状排放或者由移动源构成线状排放的源 城市道路的机动车排放
线源
体源
由源本身或附近建筑物的空气动力学作用使污染物呈一定体 积向大气排放的源
焦炉炉体、屋顶天窗等
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五、工业布局的影响
大气中的污染物主要来自工业生产，其中又以化工、冶金、轻 工排出的污染物为多，所以工业布局对大气污染有直接的影响。
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第三节 大气污染的危害
一、大气污染对人体健康的伤害
大气污染对人体的影响，首先是感觉上不舒服，随后生理上出 现可逆性反应，再进一步就出现急性危害症状。大气污染对人 的危害大致可分为急性中毒、慢性中毒和致癌三种。 （一）急性中毒 大气中的污染物浓度较低时，通常不会造成人体急性中毒，但 在某些特殊条件下，例如工厂在生产过程中出现特殊事故，大 量有害气体泄露外排，外界气象条件突变等，便会引起人群的 急性中毒。例如印度帕博尔农药厂甲基异氰酸酯泄露，直接危 害人体，使2500人丧生，十多万人受害。
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表5-1 大气污染物的来源及主要污染物
污染源 火山喷发 森林火灾 天然源 自然尘 森林植物释放 海浪飞沫 交通运输过程：现代化交通运 输工具 燃料燃烧 人为源 工业生产过程 主要来源 排放的污染物 SO2、H2S、CO、火山灰等 SO2、CO、CO2等 风砂、土壤尘等 萜稀类碳氢化合物 硫酸盐和亚硫酸盐 CO、NOx、铅等 SO2、CO、NOx、CO2等 SO2、H2S等
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第四节 大气污染的综合防治
一、大气污染的综合防治措施
大气污染综合防治从区域环境整体出发，综合运用各种防治大气 污染的技术措施和对策，充分考虑区域的环境特征，对影响大气 质量的多种因素进行综合系统分析，得出最优的控制技术方案和 工程措施，并加以实施，以期达到区域大气环境质量控制目标。
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3.按含有物的不同分类 根据含有物的不同，大气污染物又可分为： （1）含硫化合物：是硫的氧化物的总称，包括二氧化硫、三 氧化硫、三氧化二硫、一氧化硫等。 （2）碳氧化合物：是碳的氧化物的总称，如一氧化碳、二氧 化碳等。 （3）氮氧化合物：是氮的氧化物的总称，包括氧化亚氮、一 氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮等。 （4）碳氢化合物：是以碳元素和氢元素形成的化合物，如甲 烷、乙烷等烃类气体。 （5）卤素化合物：主要是含氯化合物及含氟化合物，如HCl等。 （6）其他有害物质：如重金属类、含氟气体、含氯气体等。
据观测统计，在大工业城市烟雾不散的时间内，太阳光直接照射到地 面的量比没有烟雾的日子减少近40％。大气污染严重的城市，到达 地面的太阳辐射量将更低。太阳辐射过低就会导致人和动植物因缺乏 阳光而发育不良。
2.增加大气降水量
从大工业城市排出来的微粒，其中有很多具有水汽凝结的作用。因此， 当大气中有其他一些降水条件与之配合的时候，就会出现降水天气。
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三、大气污染源
（一）概念 大气污染源指向大气环境排放有害 物质或对大气环境产生有害影响的 场所、设备和装置。 （二）分类 1.按大气污染的来源分类 大气污染源按大气污染的来源可分为天然来源和人为来源两大 类。前者是由于自然界的自身原因所引起的大气污染，后者是 由于人们从事生产和生活活动而产生的污染。 大气污染物的来源及排放的主要污染物具体见表5-1。
材料或物体在大气环境下会发生腐蚀作用。金属置于大气环境 中时，其表面通常会形成一层极薄的不易看见的湿气膜（水 膜）。当这层水膜达到20~30个分子厚度时，它就变成电化学 腐蚀所需要的电解液膜。影响腐蚀的主要因素有湿度、大气腐 蚀性成分等。
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五、大气污染对天气和气候的影响
1.减少到达地面的太阳辐射量
第二节 影响大气污染的因素
一、气象因素的影响
（一）气象动力因素 气象动力因素主要指风和湍流，它们对污染物在大气中的稀释和 扩散起着决定性作用。 （二）气象热力因素 气象热力因素主要指大气的温度层结、逆温和大气稳定度。 大气的温度层结是指大气垂向的气温分布状况，它决定着大气的 稳定度。在近地的低层大气，有时出现气温分布与标准大气情况 下的气温分布相反，即气温随高度的增加而增加的温度逆增情况， 称为逆温。大气稳定度与大气温度垂直递减率（γ）、气块干绝热 垂直递减率（γd）二者的相对值和γ的绝对值等因素有关。
3.按污染源性状分类 大气污染源按污染源性状分为固定源和移动源。固定源如 工厂、焚化炉等；移动源如汽车、火车、飞机等交通工具。
4.按污染物空间分布分类
大气污染源按污染物空间分布可分为点源、线源和面源。 5.按污染物排放时间分类 大气污染源按污染物排放时间可分为连续源、间断源和瞬 时源。
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第五章 大气污染及其保护
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二、地形地物的影响
由于地形、地物不同，大气污染物的危害程度会有很大差异。 在丘陵和山谷盆地，污染物不易顺利扩散，可能形成一定范围 的污染区。 城市中的高大建筑物和构筑物会使运动着的大气产生涡流。大 气污染物在涡流区很难逸散，使涡流区完全处在污染状态中。 在污染源多的地域，恰当地利用地形地势，避开高大建筑物和 构筑物的影响是促使污染物迅速扩散、减少污染的重要条件。
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（二）慢性中毒 大气污染对人体健康的慢性毒害作用主要表现为污染物质在低 浓度、长时间连续作用于人体后，出现的患病率升高等现象。 （三）致癌 这是长期影响的结果，污染物长时间作用于机体，损害体内遗 传物质，引起突变。例如生殖细胞发生突变，使后代机体出现 各种异常，称致畸作用；引起生物体细胞遗传物质和遗传信息 发生突然改变作用，称致突变作用；诱发成肿瘤的作用称致癌 作用。环境中的致癌物可分为化学性致癌物、物理性致癌物、 生物性致癌物等。致癌作用过程相当复杂，一般有引发阶段、 促长阶段。能诱发肿瘤的因素统称致癌因素。由于长期接触环 境中的致癌因素而引起的肿瘤，称环境瘤。
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2.按存在的状态分类 大气污染物根据存在的状态，可分为气溶胶态污染物和气态污 染物。 气溶胶态污染物是指沉降速度可以忽略的固体或液体颗粒在气 体介质中的悬浮体。 根据颗粒污染物物理性质的不同，气溶胶态污染物可分为： （1）粉尘；（2）烟；（3）飞灰；（4）黑烟；（5）雾； （6）总悬浮颗粒物。 气态污染物指在常态、常压下以分子状态存在的污染物，包括 气体和蒸汽。气体是某些物质在常温、常压下所形成的气态形 式。蒸汽是某些固态或液态物质受热后，引起固体升华或液体 挥发而形成的气态物质。
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二、大气污染物
（一）概念 大气污染物是指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。 （二）分类 1.按形成过程分类 大气污染物从形成过程可分为一次污染物和二次污染物。 一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质，它们又可分为 反应物和非反应物。 二次污染物是指由一次污染物在大气中互相作用经化学反应或 光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的 新的大气污染物，其毒性比一次污染物还强。
第五章 大气污染及其保护
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1.理解颗粒物除尘器的工作原理； 2.理解袋式除尘器的工作原理； 3.理解湿式除尘器的工作原理； 4.了解控制气态污染物的方法； 5.了解大气污染源及其主要的大气污染物； 6.掌握颗粒污染物的控制技术； 7.掌握气态污染物的控制技术。
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农业活动排放：农药、化肥
颗粒物、粉尘、氧化亚氮等
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2.按预测模式的模拟形式分类 大气污染源按预测模式的模拟形式分为点源、面源、线源、 体源四种类别。以上四种污染源包括的内容具体见表5-2。
表5-2 四种污染源包括的内容
污染源 含义 形式
点源
通过某种装置集中排放的固定点状源
烟囱、集气筒等
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三、大气污染危害生物的生存和发育
大气污染对生物整个生命周期都存在着影响。例如在植物萌发 期会由于大气污染物对植物的覆盖而影响植物正常的种子萌出； 在植物生长期使植物光合作用降低，伤害植物结构甚至死亡； 大气污染还可以通过降水的方式影响土壤环境，降低土壤肥力。
四、大气污染对物体的腐蚀
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二、大气污染对工农业生产的危害
大气污染物对工业的危害主要有两种：一是大气中的酸性污染 物和二氧化硫、二氧化氮等，对工业材料、设备和建筑设施的 腐蚀；二是飘尘增多给精密仪器、设备的生产、安装调试和使 用带来的不利影响。大气污染对工业生产的危害，从经济角度 来看就是增加了生产的费用，提高了成本，缩短了产品的使用 寿命。 大气污染对农业生产也造成很大危害。酸雨可以直接影响植物 的正常生长，又可以通过渗入土壤及进入水体，引起土壤和水 体酸化、有毒成分溶出，从而对动植物和水生生物产生毒害。 严重的酸雨会使森林衰亡和鱼类绝迹。
二、大气污染的防治技术概述
从大气污染的发生过程分析，防治大气污染的根本方法，是从污 染源着手，通过削减污染物的排放量，促进污染物扩散稀释等措 施来保证大气环境质量。
三、植物净化作用的影响
种植花草、树林可过滤和净化大气中的粉尘和有害气体，减轻 大气污染。
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四、污染物综合作用的影响
各种污染物进入大气环境后，都不是孤立、静止地存在的，而 是不断运动、互相制约、互相影响，污染物之间产生着综合作 用。有的互相叠加，使两种有害的物质更有害；有的互相抑制， 使两种有害的物质都变成无害。互相叠加者叫协同作用，互相 抑制者叫拮抗作用。一般说来，性质近似的污染物，容易产生 协同作用，加重大气环境污染；而性质差异大的污染物，容易 产生拮抗作用，降低对大气环境的污染。
3.增高大气温度
在大工业城市，由于有大量废热排放到空中，因此，近地面空气的温 度比四周郊区要高一些。这种现象在气象学中称作“热岛效应”。
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六、大气污染对全球大气环境的影响
大气污染发展至今已超越国界，其危害遍及全球。例如，臭氧空洞使 地球表面的UV-B类紫外线辐射量增加，会提高人体皮肤癌、白内障 等疾病的患病率，影响作物的品质和产量，造成鱼虾等海生动物繁殖 力下降和幼体发育不全。酸性降水会使湖泊变成酸性，水生生物死亡， 危害水生生态系统，一方面是通过湖水pH值降低导致鱼类死亡，另 一方面侵蚀了矿物，使铝元素和重金属元素沿着基岩裂缝流入附近水 体，影响水生生物生长或使其死亡。同时，对浮游植物和其他水生植 物起营养作用的磷酸盐，由于附着在铝上，难于被生物吸收，其营养 价值就会降低，并使赖以生存的水生生物的初级生产力降低。全球变 暖将使沿海地区的海岸线变化，使海平面上升，使沿海地区受到威胁， 沿海低地有被淹没的危险，还包括一些气候带移动等全球性不利因素。