04大气污染及其防治.ppt
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1、第四章,大气污染及防治,第一节,大气概述,大气圈是指包围在地球周围,距地球表面约1000多公里厚度的气体构成。 对特定场所或区域,供人和动植物生存的气体称为“空气”;而以大区域或全球性的气流为研究对象时,则采用“大气”一词。 人类生活在大气圈中,成年人每天需呼吸10-13 m3的空气,它相当ld食物量的10倍,饮水质量的3倍。一个健康人在5周内不吃食物,或5d内不喝水都可能生存下来。但若5 min不呼吸空气,会窒息死亡。由于大气直接参与人和其他生物的物质和能量代谢,清洁的空气是一切生物生存的保证。,一、大气结构与组成,1.大气结构,1)对流层 平均厚度约为12km,集中了占大气总质量75的空气
2、和几乎全部的水蒸气量,是天气变化最复杂的层次。具有两个特点。 (1)气温随高度增加而降低 高度每增加l00m,气温约下降0.65。 (2)空气具有强烈的对流运动 对流层中气象条件复杂,既有形成污染物易于扩散的条件,又会出现污染物。,2、平流层 对流层层顶之上1255km处的大气。 特点: (1)大气稳定,温度垂直分布。(受地面辐射影响小臭氧层可直接吸收太阳的紫外线辐射,造成了气温的增加) (2)平流层内垂直对流运动很小。 (3)大气透明度高。 3、中间层 平流层顶5585km高处的大气为中间层。无臭氧组分,气温随高度的增加而迅速降低. 4、暖层 气温的分布是随高度的增加而增加 5、散逸层,2.
3、大气组成,恒定组分在地球上任何地方的体积分数几乎是不变的; 可变组分的含量往往随各地季节、天气变化和人类活动的状况而变化的; 不定组分指煤烟、尘埃、NOX、SOX及CO等,包括自然灾害和人为原因造成的大气污染物及有毒气体,后者是人类保护大气和防治大气污染的主要对象。,惰性气体Ar、Ne、He、Kr和Xe停留时间都在107年以上,属于外循环气体。 其次是参与生物、水、岩石等循环的生物循环气体N2(100万年)、02(6000年)、H2(5年)、CO2(10年)、CH4(2-5年)、N2O(8-15年)、CO(1年)。 大气中停留时间小于1年的气体,如H2O(10.1天)、O3(小于1天)、SO2
4、(小于0.01年)、NH3(1天)、NO和NO2(小于1月)等,它们在大气中的浓度变化比较明显。,大气成分停留时间,二、大气污染源及污染物,(一)大气污染源,按污染源存在的形式分: 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。,1、工业污染源,按人类社会活动功能划分:,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,烟尘弥漫整个地区,大山深处的工厂,小炼油,2、农业污染源 主要是不当施用农药、化肥、有机粪肥等过程产
5、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。,3、交通运输污染源 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要原因之一。,尾气污染,健康杀手,4、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,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。但是,随着城市电气化的推进,城市生活污染源将从根本上得到遏制。,市区垃圾焚烧,(二
6、)大气污染物,1、一次污染物与二次污染物 一次污染物是从污染源直接排出的大气污染物,如颗粒物、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等; 二次污染物则是由污染源排出的一次污染物与大气正常组分,或几种一次污染物之间,发生了一系列的化学或光化学反应而形成了与原污染物性质不同的新污染物。其毒性一般较一次污染物强。,2、常见主要大气污染物,尘粒 指粒径大于75m的颗粒物。 粉尘 粒径大于10m的称为降尘,小于10m 的为飘尘。 烟(尘)一般粒径小于1m(0.011m) 雾 小液滴粒子(粒径小于100m ),颗粒污染物,气态污染物,有机污染物,挥发性有机污染物 (Volatile organic co
7、mpounds,VOC) 常压下沸点低于260度的有机化合物,碳原子数小于12,易挥发,许多有毒。是室内空气污染的主要物质(苯类,醛类,酮类)。主要来自机动车和燃料排气、石油炼制和有机化工生产,有机溶剂的使用,建筑材料的挥发。 多环芳烃(PAH) 有毒有害的污染物(三致物质),其中苯并()芘是强致癌物质,三、主要的大气污染,“空中的死神” -酸雨 光化学烟雾 迅速扩大的“臭氧空洞” “温室效应”下的地球,硫酸烟雾(酸沉降、酸雨),以煤为原料,大气中的烟尘、SO2,与水蒸气混合并发生化学反应所生成的烟雾,称为硫酸烟雾,也称伦敦型烟雾。pH小于5.6的雨雪或降水。,光化学烟雾(二次污染物),以石油
8、为能源,排入大气的一次污染物,在太阳紫外线的作用下发生光学反应,参与光化学反应的一次和二次污染物的混合物,所形成烟雾污染称为光化学烟雾,也称洛杉矶型烟雾。,伦敦型烟雾与洛杉矶烟雾的比较,臭氧层是地球的“保护伞”。太阳辐射到地球的波长等于200-300nm紫外线99%吸收。1985年南极地区发现臭氧层空洞以后,1988年发现北极上空也出现了一个臭氧层空洞。 臭氧层的破坏主要是氟氯烃和氮氧化物引起的。 科学家认为,臭氧层中的臭氧浓度减少10%,则地面紫外线的辐射将增加20%,导致皮肤癌的发病率增加15-25%,若臭氧层破坏,地球上2/3的生物将失去繁殖能力,最终危害人体免疫系统功能。,迅速扩大的“
9、臭氧空洞”,“温室效应”下的地球,1.地球的热平衡 进入大气的太阳辐射约50%以直接方式或被云、颗粒物和气体散射的方式到达地球表面;另外的50%被直接反射回去或被大气吸收。 地球表面能量返回大气由传导、对流和辐射三种能量传输机制来完成。,2.温室效应和温室气体 温室效应是指太阳的短波辐射透过大气到达地面使地面升温,而地面所发射的长波又能被大气中的CO2等气体吸收,从而使地球保持适当的温度。 温室气体包括两类:一类在对流层混合均匀,如CO2 (55%的作用),CH4 (20%的作用),CFCs (20%的作用)和N2O (俗称笑气)。另一类在对流层混合不均匀,如O3。,“温室效应”的可怕后果:
10、农业减产 物种变迁 疾病流行 海平面上升 计算机模拟实验表明,当地球气温升高2摄氏度,局部地区会明显变暖。增加4摄氏度以上时,万年冰山融化,极地冰层融解,地球的沿海地区将被淹没。在20世纪,地球升温了整整0.7摄氏度。,四、大气污染的危害,(一)对人体的影 感觉上不舒服 生理上可逆性反应 急性危害症状,1、急性中毒 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,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,便会引起起人群的急性中毒。如印度帕博尔农药厂甲基异氰酸酯泄露,直接危害人体,发生了2500人丧生,十多万人受害的惨剧。,2、慢性中毒 主要表现为
11、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。近年来我国城市居民肺癌发病率很高,其中最高的是上海市,城市居民呼吸系统疾病明显高于郊区 。 3、致癌作用 这是长期影响的结果,是由于污染物长时间作用于肌体,损害体内遗传物质,引起突变,如果生殖细胞发生突变,使后代机体出现各种异常,称致畸作用;如果引起生物体细胞遗传物质和遗传信息发生突然改变作用,又称致突变作用;如果诱发成肿瘤的作用称致癌作用。,(二)对工农业生产的危害 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; 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。 对动植物和水生生物产
12、生毒害。严重的酸雨会使森林衰亡和鱼类绝迹。,(三)对大气和气候的影响,颗粒物使大气能见度降低,减少到达地面的太阳光辐射量。在大工业城市中,烟雾不散时,日光比正常情况减少40% 。 氮氧化物、碳氢化合物和氟氯烃类等污染物使臭氧大量分解,引发的“臭氧洞”问题。 气候异常。,SO2熏48h后黑豆的生长情况,实验前黑豆的生长情况,受HF 污染的剑麻症状,大气污染以煤烟型为主,主要污染物是烟尘和二氧化硫; 汽车尾气污染明显增加,并逐渐上升为城市大气主要污染源,总悬浮颗粒物或可吸入颗粒是影响城市空气质量的主要污染物;,五、中国大气污染的特征及现状,酸雨分布区域性、季节性明显,污染物成分特点突出,多以硫酸酸
13、雨为主; 工业“三废”任意排放是目前大气污染的罪魁祸首,但农业引发的大气污染仍不容忽视。,全国重点城市主要大气污染物分布,城市空气,统计的338个城市中,36.5%的城市达到国家空气质量二级标准,63.5%的城市超过国家空气质量二级标准,其中超过三级标准的有112个城市,占监测城市的33.1%。总悬浮颗粒物(TSP)或可吸入颗粒物(PM10)年均值超过国家二级标准限值的城市占统计城市的61.6%。20.7%的城市二氧化硫浓度年均值超过国家二级标准限值。47个环境保护重点城市中,27个城市空气质量达到国家二级标准,7个城市空气质量为三级,13个城市超过三级标准。,全球322个大气污染严重的城市前
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- 04 大气污染 及其 防治
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