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1、1第第7 7章章 大气污染的防治大气污染的防治prevention and cure of atmosphere pollution w 主要内容：主要内容：w 大气质量atmosphere quality w 颗粒污染物控制control of granule pollutant w 气态污染物控制control of gaseous pollutant 2第一章第一章 大气质量大气质量atmosphere quality 基本要求：w 了解天然大气的结构与组成，大气各主要层次的特点；w 了解大气污染物的来源和发生量；w 了解大气质量控制标准；w 大气污染控制的基本方法。3第一节第一节 大气
2、的结构及组成大气的结构及组成 structure and constitute of of atmospherew 一、大气结构一、大气结构w 大气圈厚度约为地球表面到10001400千米的范围，其总质量估计为6000万亿吨，约为地球质量的百万分之一。根据大气气温的垂直分布、化学组分和运动规律，大气圈可以相对分为五个气层，即对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层（外大气层）。w（一）对流层（一）对流层(troposphere)w 是最接近地面的一层，其平均厚度约为12千米，大气总质量的90%集中在这一层，该层有如下特点：(1)气温随高度增加而降低。在不同地区、不同季节和不同高度，降低的数值并不相
3、同。(2)空气具有强烈的对流运动。(3)气体密度大。这层对人类的影响较大，通常所讲的大气污染就是指这一层。4（二）平流层（二）平流层parallel flow layparallel flow lay 此层在对流层上面，距地面高度可达5060千米，总质量只占大气总质量的5%，特点：(1)大气温度随高度的增加而上升。(2)平流层内垂直对流运动很小。(3)大气透明度高。（三）中层（三）中层(middle-lay)middle-lay)平流层上面是中层，该层距地面8085千米。特点：(1)气温随高度的增加而下降，顶界温度可降至-83-113。(2)空气具有强烈的对流运动。(3)大气透明度高。第一节第
4、一节 大气的结构及组成大气的结构及组成structure and constitute of of atmosphere5第一节第一节 大气的结构及组成大气的结构及组成 structure and constitute of of atmosphere（四）暖层（四）暖层 warm lay 中间层顶到800千米高度为暖层。特点：(1)气温随高度增高而普遍上升，温度最高可升至1200这一极大值。(2)空气处于高度电离状态。电离层能使无线电波返回地面，这一层对远距离通讯极为重要。（五）散逸层五）散逸层scatter layscatter lay 在暖层上部800km以上的大气层称为散逸层(或外层大
5、气层)。由于那里空气已极其稀薄，同时又远离地面，受地球引力作用较小，因而大气质点将不断地向星际空间逃逸。同时该层气体距地面越远，气温越高，气体的电离度也越大，粒子的运动速度也越快。67第一节第一节 大气的结构及组成大气的结构及组成structure and constitute of of atmosphere二、大气的组成二、大气的组成 大气和空气的区别：空气是指对于室内或特指某个场所供人和动植物生存的气体。大气是以大区域或全球性气体流为研究对象，如大气物理学、大气气象学等。大气是多种气体混合物，其组成包括恒定的、可变的和不定的组分。恒定组分恒定组分：N2、O2及惰性气体；可变组分可变组分：
6、CO2、水蒸气等，这些气体受地区、季节、气象以及人们生活和生产等因素的影响而有所变化。不定组分不定组分：尘埃、硫、H2S、硫氧化物、氮氧化物、恶臭气体，这些不定组分随时间、地点、气象条件的不同而有较大的变化。大气中的固体悬浮物主要来自工业烟尘、火山喷尘和海浪飞逸的盐质，一般把大于l0m颗粒称为降尘，几小时后可落到地面。粒径小于l0m的颗粒，称为飘尘，可在大气中飘荡数年。8第二节第二节 大气污染大气污染w 一、大气污染的定义一、大气污染的定义(definition of atmosphere pollution)w 当污染物超过环境所能允许的极限时（环境容量），大气质量发生恶化，使人们的生活、工
7、作、身体健康和精神状态，以及设备财产等直接地或间接地遭受破坏或受到恶劣影响，这种现象称为大气污染。w 根据国际标准化组织作出的定义：大气污染通常是指由于人类活动和自然过程所引起某种物质进入大气中，呈现足够浓度达到足够的时间，并因而危害了人体健康、舒适感或环境。w 按大气污染的范围来说，大致可分为四类：w 1、局部地区大气污染；2、区域性大气污染；3、广域性大气污染；4、全球性大气污染。9第二节第二节 大气污染大气污染w 二、大气污染物的种类二、大气污染物的种类（一）颗粒污染物（一）颗粒污染物 1、粉尘、粉尘(dust)：是指悬浮于气体介质中的细小固体粒子。其粒径一般在1200m之间，大于10m
8、的粒子称为降尘，小于10m的粒子称为飘尘。2、烟烟(fume)：通常是指冶金过程形成的固体粒子的气溶胶。粒径范围 一般在0.01 1m之间。3、飞灰飞灰(flyashflyash)：是指燃料燃烧后产生的烟气带走的灰分中分散得较细的粒子。4、黑烟黑烟(smoke)smoke)：通常是指燃烧产生的能见气溶胶。粒径范围 一般在0.05 1m之间。5、雾雾(fog)fog)：一般泛指小液体粒子的悬浮体。6、总悬浮微粒总悬浮微粒(TSP)TSP)：是指大气中粒径小于100 m的所有固体颗粒。10第二节第二节 大气污染大气污染w（二）气态污染物（二）气态污染物w 气态污染物种类较多，主要有五个方面：以二氧
9、化硫为主的含硫化合物，以一氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物、碳的化合物、碳氢化合物及卤素化合物等。污染物一次污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SSO3、H2SO4、MSO4碳的氧化物CO、CO2无含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3、MNO3、O3碳氢化合物CmHn醛、酮、过氧乙酰基硝酸酯卤素化合物HF、HCl无11第二节第二节 大气污染大气污染1 1、含硫化合物（、含硫化合物（sulphidesulphide）大气中硫化合物主要包括硫化氢sulfureted hydrogen、二氧化硫sulfur dioxide、三氧化硫sulfur trioxide、硫酸vitriol、亚硫酸盐su
10、lphite、硫酸盐sulphate和有机硫化合物等。其中最主要的是硫化氢、二氧化硫和硫酸盐。二氧化硫和硫化氢可能是从火山喷射出来的，后者也可能是由土壤、坑道、潮汐低地的厌气性细馏产生的。有些硫酸盐颗粒物也可能直接从火山或海水散发出来，但多数是硫化氢和二氧化硫的最终氧化产物。人类的活动，使大量硫化合物进入大气。12第二节第二节 大气污染大气污染2 2、含氮化合物（、含氮化合物（nitridenitride）大气中主要含氮化合物为N2O、NO、NO2、N2O5、NH3、硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐等。N2O是无色气体，这种称为“笑气”的麻醉剂可通过微生物的作用产生，是目前已知的温室气体之一，含量约为0
11、.3ppm。N2O的催化循环反应，导致了臭氧的不断损耗。而N2O如催化剂的作用，其本身不被破坏。N2O的天然源主要有海洋、土壤、淡水和雷电。人为源主要有氮肥、化石燃料燃烧及工业排放等。13第二节第二节 大气污染大气污染 无色无味的NO和刺激性的红棕色NO2均是大气中的重要污染物，通常用NOx表示。通过闪电、微生物固定及NH3的氧化等各种天然源和污染源进入大气。大气中的氮在高温下能氧化成一氧化氮，进而转化为二氧化氮。火山爆发和森林大火等都会产生氮氧化物。人为污染源是各种燃料在高温下的燃烧以及硝酸、氮肥、炸药和染料等生产过程中所产生的含氮氧化物废气造成的，其中以燃料燃烧排出的废气造成的污染最为严重
12、。14第二节第二节 大气污染大气污染3 3、含碳化合物（、含碳化合物（carbidecarbide）大气中含碳化合物主要包括一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物及含氧烃类等。3.13.1、一氧化碳、一氧化碳carbon monoxide carbon monoxide CO是由含碳燃料的不完全燃烧而产生，或者是在内燃机的高温、高压的燃烧条件下产生，几乎主要是来自人为源，估计约80%的CO来自汽车。CO的天然源主要来自海洋中生物的作用、植物叶绿素的分解、森林中放出萜的氧化、森林大火以及大气中CH4的光化学氧化和CO2的光解等。此外，放电作用引起云层中有机物的光氧化作用，二氧化碳的轻微解离作用，种子发芽
13、、籽苗生长及人和动物新陈代谢过程中都会产生一氧化碳。15第二节第二节 大气污染大气污染3.23.2、二氧化碳、二氧化碳carbon dioxide 二氧化碳是一种无毒的温室气体，它几乎在所有生物中都起着重要的作用。动物和人类呼出二氧化碳，而植物却吸收二氧化碳，生物可以把碳转化成它们需要的碳水化合物。在大气污染问题中，CO2之所以引起人们的关注是由于CO2的增加将引起温室效应的加剧，而导致全球气候变暖的重大影响。大气中CO2是自然存在的，它可通过动物的呼吸排出CO2，植物体废弃物作为燃料燃烧或腐败而自然氧化时，均将产生CO2排入大气。甲烷在平流层中与OH自由基反应的最终产物为CO2。此外，海水中
14、CO2比大气高60余倍，因此可以进行交换作用而排出CO2。16第二节第二节 大气污染大气污染 由于化石燃料的大量使用，矿物燃料燃烧过程中使大量CO2排入大气，导致CO2浓度增加25%，陆地上森林破坏，也使CO2浓废增加。但是燃烧矿物燃料对大气中CO2浓度的影响还是难以估计，迄今都是假设排入大气的CO2一半留在大气里，一半被海洋和植物吸收掉。由于CO2能强烈吸收12.5至17.0m波段的光谱，因而能有效地吸收地面发射的长波辐射从而造成温室效应，使地面大气变暖。3.33.3、碳氢化合物、碳氢化合物carbon carbon hydridhydrid 碳氢化合物通常指C1C8的可挥发的碳氢化合物，它
15、包含烷烃、烯烃、炔烃、脂肪烃和芳香烃等，其中CH4是主要的碳氢化合物。17第二节第二节 大气污染大气污染 碳氢化合物主要来自天然源，其次是植物排出的萜烯化合物。CH4主要是由厌氧细菌的发酵过程如沼泽、泥塘、湿冻土带、水稻田底部、牲畜反刍和白蚁的墓穴等产生，其中牲畜反刍、水稻田是很大的排放源。CH4是唯一由天然源排放造成环境浓度较高的气体。人为排出的碳氢化合物占总产生量不到5%，主要来自汽油燃烧、焚烧、溶剂蒸发、石油蒸发、氮肥的使用和运输损耗等。其中汽车废气排出的碳氢化合物数以百计，但主要可分为两类，烃类-甲烷、乙烯、乙炔、丙烯和丁烷等；醛类-甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛和苯甲醛等，此外还有少量多环
16、芳烃和芳烃。18第二节第二节 大气污染大气污染 CH4是重要的温室气体之一，其温室效应要比CO2大20倍。碳氢化合物从大气中去除的途径主要是土壤微生物活动、植被的吸收和消化，对流层和平流层化学反应以及颗粒物转化等。4 4、含卤素化合物、含卤素化合物halide 由于氟氯烃类对臭氧层的破坏等几种大气现象的发生，引起人们对含卤素化合物的关注。其中CH3Cl、CH3Br、CH3I来自天然源，主要是来自海洋，其余含卤素化合物都是由于人类活动产生的。氟氯烃类(CFCs)化合物可用作冰箱制冷剂、喷雾器中的推进剂、溶剂和塑料起泡剂等。CFCs在大气层中不是自然存在的，而完全是由人为产生的。19第二节第二节 大气污染大气污染 由于CFCs在平流层紫外线的作用下，分解出氯原子可进一步引起臭氧的分解，从而威胁能够防御地球上生物免遭紫外线袭击的臭氧层，尤其是南极发现臭氧洞以后，国际上已经开展许多活动，限制CFCs的生产和使用。此外，CFCs类化合物也是温室气体，在对流层中十分稳定，并具有很强的吸收红外线的能力，具有比CO2更强的吸收能力。因此，CFCs化合物是具有破坏臭氧层和影响对流层的双重效应的物质。20
