1、大气污染与大气环境,主讲人：邓仕槐,对本章的要求：,了解大气的组成、结构，掌握大气污染的概念、分类和特点，掌握大气污染物的概念、主要成分，了解大气污染的概况，掌握我国大气污染的类型和成因，熟悉影响大气污染的主要因素 了解主要的几种大气污染物对农业生产的影响 熟悉臭氧层破坏和产生温室效应的成因，掌握主要的几种破坏臭氧层和产生温室效应的气体 了解大气污染综合防治的含义，掌握主要的大气污染综合防治措施,前言,工业的发展和交通运输的发达，人类的垦荒，一方面在给人们的工作，生活带来方便的同时，另一方面也在损害着人类自身的环境。如酸雨、温室效应、沙尘暴等。 造成这些大气环境问题的原因，一方面是自然的原因，
2、如沙尘暴的产生需要相应的自然条件，另一方面是人为的原因。对于自然的原因，人类目前还不能够控制，最多只能预测。因此从人类自身的原因去寻找减轻或者缓和大气污染的途径和方法，是最现实的，也是最切实可行的。,第一节 大气污染和大气污物及 影响大气污染的因素,一、大气的组成 二、大气的结构 三、大气污染 四、大气污染物 五、大气污染概况 六、影响大气污染的因素,一、大气的组成,（一）大气的组分,1、干燥清洁的空气 （包括大量组分和微量组分） 2、水汽和二氧化碳 3、大气中的不定组分（指颗粒污染物质和气体污染物质）,(二)大气的特征,1、干洁大气组成较稳定 2、二氧化碳和水汽的含量变化较大 3、大气污染物
3、对大气环境影响较大,二、大气的结构,（一）大气的高度,1、物理上界根据极光出现的高度来划分，约为1200公里 2、根据密度确定的上界根据星际气体密度为标准来确定的上界，约为2000-3000公里,（二）大气的结构,1、对流层（0-12公里） 2、平流层（12-55公里） 3、中间层（55-85公里） 4、暖层（85-800公里） 5、散逸层（800公里）,三、大气污染,（一）大气污染的概念,大气污染指由于人类活动和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。,（二）大气污染的分类,1、根据范围来分，可以分为： （1
4、）局限于小范围的大气污染：如受到某些烟囱排气的直接影响； （2）涉及一个地区的大气污染：如工业区及其附近地区及整个城市受到大气污染； （3）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； （4）全球性污染：如温室效应等。,2、以污染物化学性质为依据,（1）还原型（煤碳型）：发生在所使用煤碳为主，同时也使用石油的地区。污染物：SO2、CO和颗粒物。 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,(2)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
5、化工企业。 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。 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。 实例：1943年的洛杉机的光化学烟雾事件,（三）大气污染的特点 1、大气中污染物含量低:水中的浓度用ppm 表示，而空气中污染物的浓度用ppb 表示,两者相差1000倍； 2、污染物反应速度慢，常以每小时或每天变化百分之几或千分之几计算； 3、污染物传递距离长，反应系数大，常以km或千公里计； 4、被污染了的空气组成复杂多样。,四、大气污染物,（一）大气污染物的概念 （二）大气污染物的种类,大气污染物的概念,指由于人类活动
6、或自然过程排入大气的并对人或环境产生有害影响的那些物质。,（一）大气污染物的种类,1、气溶胶状态的污染物 2、气体状态的污染物,1、气溶胶状态的污染物,（1）粉尘（DUST）：指悬浮于气体介质中的小固体粒子，能因重力作用发生沉降，但在某一时间内能保持悬浮状态，一般为1-200um左右。 （2）烟（FAME）：指由冶金过程形成的固体粒子的气溶胶，一般为0.01-1um左右。 （3）飞灰（FLY ASH）：指燃料燃烧产生的烟气飞出的分散得较细的灰分。 （4）黑烟（SMOKE）：指由燃料燃烧产生的能见气溶胶。 （5）雾（FOG）：是气体中液滴悬浮体的总称。在气象中指造成能见度小于1km的小水滴悬浮体
7、。,2、气体状态的污染物,（1）SOX （2）NOX （3）COX （4）CH （5）硫酸烟雾 （6）光化学烟雾,五、大气污染的概况,（一）世界大气污染的概况 （二）我国大气污染的概况,表5-1 我国部分城市大气监测结果,表5-2 四川省大气质量监测结果（19911995）,1、我国大气污染严重的原因,（1）直接燃煤是我国大气污染严重的根本原因(2)能源浪费严重，燃烧方式落后，加重了大气污染： （3）交通污染源集中于城市，也是大气污染的原因之一。（4）城市布局、工业布局的不够合理，也是大气污染的原因之一。,2、我国大气污染的特点,（1）我国的主要大气污染物是降尘的总悬浮微粒（T.S.P），其次
8、是SO2，说明是以粉尘和SO2为代表的煤烟型污染； （2）我国北方城市大气污染水平高于南方（尤以冬季为甚），冬季高于夏季，早晚高于中午，是大气污染的突出问题。 （3）产煤区污染严重，尤以高硫煤区为甚，是大气污染的区域性问题。,六、影响大气污染的因素,（一）污染源特性 （二）气象因子 （三）环境特性,（一）污染源特性,污染物的成分和发生 污染源的几何形状和排放方式 源强影响：源强是指污染物的排放速率。,（二）气象因子,1、风 2、湍流 3、大气的稳定度,1、风：空气的水平运动而形成,作用：输送作用稀释作用,2、湍流作用：大气围绕着主导风向的阵性和摆动,（1）作用：对大气污染物的稀释扩散作用 （2
9、）影响因素：机械因子热力因子,3、大气稳定度,（1）定义：假如一块空气做垂直运动，在上升或下降时会有三种情况：A.垂直运动气块受外力作用离开原来的位置，当外力消失后则又继续上升，而且加速前进，称这时的大气是不稳定的。B.运动气块受外力作用离开原来的位置，当外力消失后即减速，最后回到原来的高度，称这时的大气是稳定的。C.运动气块受外力离开原来的位置，当外力消失后，就停止在这一高度，随遇而安称这时的大气是处于中性平衡状态。,（2）大气稳定度的判断,两个概念 气温的垂直递减率（ r ） 气温的干绝热递减率（ rd ） 大气稳定度的判断 A、rrd：不稳定的大气 B、rrd：稳定的大气 C、rrd：中
10、性平衡状态的大气 结论： r越大，大气越不稳定，越有利于污染物的扩散。,（3）逆 温 概念 类型 A、辐射逆温 B、地形逆温 C、下沉逆温 D、锋面逆温 E、平流逆温 危害：在逆温条件下，ro,rrd，大气处于稳定状态，严重影响了污染物的垂直扩散，易造成大气污染。,（三）环境特性,1、地形和地物的影响 2、局地气流的影响 （1）山谷风： （2）海陆风： （3）城市效应,第二节 大气污染对农业的影响,我国大气污染形势虽在少数城市有所控制，但就全国而言，还在继续发展。特别是随着乡镇企业的蓬勃兴起，使广大农村原本较好的空气质量日渐恶化，对农业的危胁和影响越来越大。据中国环境保护21世纪议程中资料报道
11、，我国大气污染仍属煤烟型，主要污染物为降尘（粉尘和烟尘）和SO2，酸雨发生频率和面积也正在扩大。从农业环境的影响和危害来看，SO2、氟化物及酸雨等污染物更为突出。 大气污染物的侵入途径：叶面上的气孔。大气污染时，大气污染物与CO2同时进入植物体内。在植物进行光合作用的同时，与叶内的某些成分进行生化反应，破坏叶组织，造成伤痕。,一、SO2 对农业生产的影响,SO2是我国当前的主要大气污染物之一。随着工业化的发展，煤炭消耗量的增加，SO2的排放量正以每年5%的速度增长。90年代末，年排放量在1800万吨以上，而且没有得到治理，所以在我国SO2的污染相当普遍。由于SO2对植物的毒性相当强，污染源分布
12、面广，排放量大，对植物的危害相当严重，因此受到国内外研究者的普遍重视。,（一）可见症状危害,可见症状危害就是通过肉眼可以直接观察到的危害，它主要表现在对植物叶片的伤害，可以分为两种： （1）急性危害：急性危害是在污染物浓度高（一般在mg/m3级），接触时间短，植物暴露几小时和几天之后，叶片的边缘和叶脉间出现水渍状暗绿色斑块，干燥后一般呈浅黄或白色斑块，也有植物显示棕色或红色斑块，而且叶片出现症状部分与正常部分之间界限分明如刀刻状。单子叶植物的叶片伤害出现在叶尖与叶面平行的窄带上。针叶树的急性伤害通常出现在当年生的针叶顶部，金桔红色坏死，受害部位与正常绿色基部之间界限明显，随着顶部死亡，针叶变脆
13、并折断。,（2）急性伤害阀值,根据污染物对叶片的伤害程度，国内外学者进行了广泛的研究，提出了急性伤害阈值，它指当植物叶片的伤害面积达5%时SO2浓度和曝露时间的乘积即SO2曝露剂量。 SO2对小麦，大麦，棉花等作物产生急性伤害阈值如表1和表2所示。,表1 SO2对几种农作物的急性伤害阈值 作物种类 叶片枯斑率达5%时SO2的浓度（ml/m3）曝露时间 1.0 2.0 4.0 6.0 8.0（h）大麦 2.02 1.42 1.19 1.09 0.51小麦 1.00 0.59 0.50 0.35 0.25棉花 1.80 1.20 1.00 0.70 0.50大豆 2.70 1.97 1.64 1.
14、00 0.61菜豆 2.01 1.50 1.08 0.50 0.41,表2 SO2对植物产生急性伤害阈值 曝露时间（h） 叶片产生5%伤害所需SO2浓度（ml/m3）敏感植物 中等敏感植物 抗性植物0.5 1.0-4.0 3.5-10.0 9.01.0 0.5-2.5 2.0-7.0 7.52.0 0.3-2.0 1.5-5.0 4.54.0 0.15-1.25 1.0-3.5 3.08.0 0.10-1.75 0.5-3.0 1.5,注意：1、由叶片伤害程度确定的急性伤害阈值是判断植物对SO2敏感程度的一个重要依据。但实践证明，产生急性伤害时，由于供试植物不同，导致伤害的SO2浓度和曝露时间
15、的贡献不同，一般来说，浓度的贡献大于曝露时间。也就是说在同一剂量的情况下，高浓度短时间造成的伤害比低浓度长时间造成的伤害更严重。因此降低大气中SO2的浓度是防止大气污染伤害植物的关键。2、叶片伤害程度不一定反应出SO2对植物经济产量的影响。因为在短时间曝露停止之后，植物症状减轻，甚至消失，或新的功能叶取代了旧的叶片，使植物能够恢复正常。因此单凭叶片伤害程度不宜作为SO2影响植物生长和产量的可靠指标。从国内外许多研究资料看，SO2引起叶片伤害能否影响植物生长和减产，取决于受害植物的种类，环境条件和污染物的曝露剂量。一般可出现三种情况：一是没有叶片伤害的减产效应：二是不影响产量的叶片伤害；三是产量
16、减少与叶片伤害呈正相关。,（3）慢性危害,慢性危害：指植物长期或重复地曝露在污染物浓度较低的条件下，接触几天后，植物才表现出失绿，早衰，生长缓慢等症状叫慢性危害。由于慢性危害是因长期曝露引起的叶组织内硫酸盐的缓慢积累所致，也称硫酸盐伤害。其生理过程是SO2通过气孔进入叶片后迅速与细胞间隙中的水反应生成亚硫酸盐和亚硫酸氢盐，再被氧化为硫酸盐。在正常情况下，进行硫素营养代谢而被同化。然而当亚硫酸根和亚硫酸氢根离子积累过多，不能及时转化为硫酸根时就会导致亚硫酸根和亚硫酸氢根的危害，其毒性比硫酸根大30倍。当然，硫酸根的过渡积累，超出正常代谢能力，也可达到致毒水平。这时可见的慢性伤害症状即可产生，最初
17、表现为叶片由绿变黄，进而导致叶绿体膜破坏，叶绿素数量减少，在叶片间出现失绿的漂白斑点，至危害后期，叶脉亦褪色枯死。叶片中积累的硫可达正常含量的5-10倍。所以在鉴定大气中SO2的污染危害时，测定叶片内水溶性硫的含量能较好地反应SO2的污染情况。,（二）不可见症状危害,不可见症状：指从外观上很难用肉眼看出植物生理代谢反应和细胞内部结构改变等一类影响，统称为不可见效应或不可见症状危害。这类不可见效应一般被认为是SO2引起植物生长发育，产量和繁殖等变化的初始阶段。植物对SO2的反应程度与污染物的浓度，环境因子和发育阶段以及它们的抗性差异有关。植物的生长和产量是一定时间内各种影响因素产生可见和不可见效
18、应的综合反应。20世纪70-80年代国内外学者在SO2对植物的生长和产量的影响与曝露剂量方面的研究成果如表3所示。,表3 SO2曝露剂量与植物反应的关系 植物种类 平均浓度（ug/m3） 曝露时间（天）植物反应（%） 禾谷类： 大麦 48 112 谷粒减产37 冬小麦 104 43 减产11.1 大豆 104 55 减产5 玉米 104 37 减产3.7 水稻 104 52 减产3.2 蔬菜类 马铃薯 104 44 减产17.9 黄瓜 52 28 减产36.0 白菜 104 32 减产23.5 西红柿 260 11周 减产16 菜豆 260 28 减产24.8 果木类： 苹果，梨 130* 3
19、年 无叶片伤害，但生长和产量减少,烟草 131 40h/周*4 生长减少，叶干重减轻甜菜 133* 生长季 对生产和产量有明显影响油菜： 322 * 生长季 对生产和产量有明显影响 饲料作物 黑麦草 38 28 总干重减轻25苜蓿 131 40h/周*4 叶子重减产26，根干重减产49梯牧草 177 20周 总干重下降51 注：*为污染源附近的田间曝露，由于其它污染物如O3，HF可能会渗入，表中所列浓度值可能偏低。 结论：从表中可以看出，尽管所列的各种作物的剂量反应关系由于研究方法不同，环境的差异以及不同品种的选择，其结果不一定都具有可比性，但SO2对植物生长和产量的影响却是不容置疑的事实。,
20、各国都在研究的基础上提出了保护植物能正常生长的SO2长期浓度限值。如欧共体1980年提出保护植物能正常生长的SO2年平均浓度限值：非常敏感植物为50ug/m3：敏感植物为80 ug/m3；不敏感植物为120 ug/m3。近年来由于考虑到实际环境中通常是多种污染物同时存在的复合污染，因此有人建议慢性SO2伤害的长期阈值浓度为25-150 ug/m3较为适宜。另外，在处理剂量相同的情况下，SO2浓度的短期波动作用和不同曝露节律也可以产生不同的植物效应。因此为保证植物生长发育不受影响，还必须有一个短期浓度限制，即30分钟浓度限值：非常敏感植物为250 ug/m3；敏感植物为400 ug/m3；抗性植
21、物为600 ug/m3。同时曝露节律中低浓度周期的频率和时间是植物在较高峰值浓度之后生理恢复的关键。,(三)SO2浓度限值,（四）影响植物对SO2反应的各种因素,1.温度 温度一般能促进植物生长，较高温度也容易促进植物对污染物的吸收，因而增强危害程度。一般认为，在-5-30的范围内，植物敏感性随温度升高而增加。低温时则表现出较大的抗性。因此，大气污染对农业的危害，一般春夏季容易发生，这是由于温度较高，生命活动旺盛，组织幼嫩。而秋冬季则温度较低，组织发育完成，生理活性降低，抵抗力增强，很少发生大气污染危害问题。 2.相对湿度 相对湿度可以影响气孔开张和SO2在叶片内的流动阻力。随着大气相对湿度的
22、增加，植物的敏感性增强。,3.光照条件 气孔的开闭受光照条件的影响，在黑暗中常使气孔关闭，因此受害减轻。相反，随光照增强植物会变得更加敏感，易受害。 4.土壤因素 土壤的肥力和水分直接影响植物对SO2的敏感性。充足的水分能导致气孔的开张，增强植物的敏感性。暂时缺水可导致植株对SO2的耐性。因此在高浓度污染期，暂停水分供应能够减少植物危害。土壤肥力对植物抗性有明显影响。施肥，特别是氮肥能够增加对植物的抗性，或促进曝露伤害的恢复。尤以硝态氮肥的效果更好。因此，在农业生产上把施肥作为抗污染伤害的有效措施。,5.植物因素 植物是大气污染的受害者，但在同一种浓度和曝露时间及同样环境条件下，不同植物对于S
23、O2的敏感性不同（如表4所示），其受害情况有很大的差异；同种作物不同品种间也有很大不同，同品种不同发育阶段也表现出不同的影响。我们可以利用作物的这些生理特点，选育抗污染品种，以适应大气环境质量，又可以在植物对大气污染敏感的生育期，如苗期，孕穗期，开花期采取必要的保护措施，减少大气污染对农业的危害。,表4 作物对SO2的敏感性 敏感性 作 物 敏感 紫花苜蓿，大麦烟草，棉花，萝卜，莴苣，甘薯，菠菜，南瓜，胡萝卜，蚕豆，芝麻，大豆，荞麦，辣椒，水稻，油菜， 抗性中等 番茄，茄子，苹果，甘薯，豌豆，黑麦，葡萄，桃，杏，花生，菜豆，黄瓜，水稻（部分品种），油菜（后期） 抗性强 樱桃，西瓜，马铃薯，蓖麻
24、，洋葱，玉米，胡芦，芹菜，柑橘，甜瓜，高梁，谷子，水稻（部分品种，后期）,二、氟化物对农作物的危害,在我国氟化物对农业生产和生态环境的影响仅次于SO2。据估计，目前，我国的氟化物年排放量约30多万吨，主要来源于燃煤，冶金，建材，磷肥，炼铝等，特别是以建材为主的乡镇企业发达的农村，大气污染比较严重，已对农业，畜牧业，蚕桑业造成明显的危害。气态氟化物（HF，SiF4）毒性很强，比SO2对植物的毒性大数十倍，而且具有在生物体内累积为害的特点，并可通过食物链危害人，畜和蚕桑。,氟化物危害植物的典型症状是在幼叶，幼芽的尖端和边缘部分出现坏死斑。这是因为氟化物从叶片气孔侵入叶片组织后不参与代谢过程而随着水
25、分运动流向叶片的尖端和边缘，并在这些部位逐渐积累，当达到或超过植物的最大容许量时，叶尖，叶缘就会出现伤害症状。不论急性，慢性危害，其症状基本相同。受害初期叶尖和叶缘出现水浸渍状，再逐渐失绿变黄，最后出现褐红色伤斑，而且受害部位与正常组织之间有一条明显的红棕色或深褐色界线。坏死组织经常破裂并脱落，严重时，伤斑从叶缘向较大的叶脉间发展，向叶的中基部延伸，出现整个叶片失绿，坏死脱落。禾谷类经常在叶尖出现浅棕色，白色失绿伤斑或烧尖。松柏类植物主要在叶尖部位出现黄绿色斑点或叶尖坏死呈棕色干尖。,（一）可见症状危害,（二）不可见症状危害,氟污染对植物的影响概括起来有三种情况： 一是氟污染对植物的生长速率有
26、显著影响； 二是氟在植物体内积累，使粮食，牧草，桑叶等品质质量降低，甚至达有害程度，但并一定影响生长和产量； 三是氟污染对生长和产量的影响与伤害症状之间无必然的联系。,（三）氟化物浓度限值,为了保护农作物的正常生长发育和品质产量不受影响，国内外许多学者研制出保护农作物不受氟化物危害的浓度阈值，如表5和表6中规定的氟化物浓度限值。,表5 欧共体保护植物的氟化物允许浓度 敏感类型 平均浓度（ug/m3 ） (24d) (30d) (生长季)敏感 2.0 0.4 0.3 中等敏感 3.0 0.8 0.5抗 性 4.0 2.0 1.4,表6 我国保护农作物的大气氟化物浓度限值 敏感程度 平均深度（ug
27、/dm2.d） 作物种类 生长季 每天 敏感作物 1.0 5.0 冬小麦，花生，甘蔗，菜豆，苹果，黑麦草，梨，桃，杏，李，葡萄，草莓，樱桃，桑叶，苜蓿 中等敏感植物 2.0 10.0 大麦，水稻，玉米，高梁， 大豆，白菜，荠菜，花叶菜，柑橘，三叶草 抗性作物 4.5 15.0 向日葵，棉花，茶，茴香，番茄，辣椒，马铃薯,三、酸雨对农作物的危害,所谓酸雨，是酸性沉降物的总称，它既包括pH小于5.6的雨，雾，雪，霜，露等，也包括气态及固态的酸性污染物（SO2及酸性颗粒物）。酸雨已成为当今世界重要的环境问题之一。20世纪70年代，酸雨主要发生在工业发达的欧美地区，近年来的研究证明我国也存在酸雨危害问
28、题。我国酸雨区主要分布在秦岭淮河以南，川桂湘黔粤及皖赣局部和浙闽沿海，降水PH值低于5.0。酸雨的分布规律仍以城市周围最为严重，其中重庆，贵阳，长沙等城市降水平均pH值低于4.5，与北美，西北欧及日本重酸雨的pH值相近，说明酸雨污染已达到相当严重的程度。,1994年，广东全省的降雨pH值年均4.86，酸雨频率46.4%，形成以韶关，汕头，广州三个城市为中心的三角形重酸雨沉降区。广州市1993年平均pH值为4.24，番禺降雨pH平均值更低为3.92，酸雨频率几乎可达100%。另外，我国酸雨沉降有明显的季节性，云南东北部主要在冬季，而广州在春季降水的酸度最高。从降水的化学组成看，我国酸雨组成中SO
29、42-所占比例最高，达70-90%左右，比美国，日本降水平均高2-6倍，NO3-则较低，NH4+，Ca2+，Mg2+浓度也比美国酸雨区高出5-10倍。随着我国工业化的发展，煤炭燃烧量增加，SO2排放量的不断上升，酸雨有从局部向区域发展的趋势，酸雨的潜在危害不容忽视。,（一）可见症状危害,目前酸雨引起植物叶片的可见伤害症状都是在人工模拟酸雨条件下产生的，而且出现可见伤害症状的模拟酸雨pH值多在1.5-2.0左右。伤害症状多出现在叶脉附近的毛状体和气孔相邻的表皮细胞中，呈现微小失绿的枯死斑点。冯宗炜等人研究表明，pH 2.0的模拟酸雨可导致树木叶片出现失绿伤斑，根，茎叶生物量下降，呼吸增强，成叶中
30、叶绿素a和b含量下降；而pH 3.0的模拟酸雨对于多数受试树种根，茎，叶的生长有增加作用。汪雅各等人试验报道，模拟酸雨pH为3.0时，作物和青菜生长才会受到严重抑制。大量研究结果认为，除极少数地区的强酸性酸雨外，目前酸雨的酸度还很难对植物造成直接伤害，因此把pH4.0作为敏感植物产生可见伤害症状的最高pH值。另外，根据植物叶片对模拟酸雨的敏感程度的排序如下：草本双子叶植物 木本双子叶植物 单子叶植物 针叶植物。,大量试验资料表明，pH3.0的模拟酸雨会抑制作物的生长发育，降低生物产量。但各种供试作物（包括蔬菜类，禾谷类，薯类，牧草类等30多种）对pH 3.0-4.0等不同酸度模拟酸雨的反应是大
31、部分作物不表现出任何影响，少部分作物的生长和产量被促进，或者被抑制（约占15-20%）。在生产实践中，往往酸雨污染严重的地区，其它大气污染物如SO2，NOx颗粒物质浓度也比较大，尽管降水的酸度不是很大，但因酸雨与其它污染物的协同作用，往往造成复合污染危害。,（二）不可见症状危害,国外有研究认为，波兰莴苣，甜菜菠菜及谷物在酸雨及SO2的综合作用下可减产20-40%左右。我国刘燕云等以油菜和白菜为材料，研究了不同pH的酸雨和0.1ml/m3的SO2对蔬菜生长的影响，结果表明，酸雨与SO2处理会产生复合影响。1982年5-7月，我国重庆地区酸雨对作物造成明显危害达4次之多，酸雨pH值变动在3.6-4
32、.6之间，受害农田面积达数千公顷，受害作物主要是水稻，其次有豆类，芋头等。受害水稻叶片失绿变红，几天内植株局部枯死，减产6.5%以上。很可能是酸雨与SO2酸雾等其它污染物复合污染的结果。,（三）酸雨对生态环境的影响,农业是人类繁衍生存的基础，保护农业环境，农业资源免遭污染和破坏，是当前人类面临的一项重要任务。随着欧美和我国的一些地区酸雨污染的不断加重，酸雨的潜在危害不容忽视。根据现有研究资料，酸雨对农业生态系统的影响主要表现在以下几方面： 1.酸雨对土壤的影响：酸雨能引起土壤酸化；增强碱性阳离子淋洗速率；引起营养元素流失；使重金属等有毒元素活化；影响土壤微生物种群和生理活性；改变营养元素的循环
33、速率，破坏土壤结构；使土壤肥力下降。,2酸雨对水生生态系统的影响和危害：酸雨使湖泊，河流等地表水体酸化，危害鱼及其它水生生物的正常生长，繁殖，甚至造成水生生物绝迹；还会引起地下水的污染。 3酸雨对森林的影响和危害：酸雨可使森林土壤酸化，养分流失，有毒元素活化，使原本瘠薄的森林土壤更加贫瘠；酸雾可直接危害森林，造成林木生长衰退，抗病虫害能力降低；甚至造成大片森林死亡。,4酸雨对物品的侵蚀：酸雨能加速文物古迹，纪念碑桥梁，雕塑，装饰，历史建筑等严重损害。,第三节 臭氧层破坏和全球变暖,臭氧层破坏与全球性环境变暖是当前大气污染中两项重大的全球性环境问题，引起各国科学家及政府的极大关注，正在通过各种途
34、径积极谋球解决办法，为有效控制大气污染对气候的影响制定共同的公约和计划。,一、臭氧层破坏,离地球表面10-50公里的平流层中的臭氧层能吸收太阳辐射到地球上99%的紫外线，起着保护地球上生物，使之免受紫外线伤害的作用。近年来科学研究发现这一臭氧层正在遭受破坏，南极上空的臭氧浓度减少，出现了大面积的臭氧空洞。在1969-1988年的20年间，北纬30-60上空，冬季臭氧浓度下降了1.7-3.0%，臭氧总量减少了3-5%；1987年，北极上空的臭氧浓度下降了10%。,（一）臭氧层简介,臭氧是一种淡蓝色的气体，具有特殊刺激性臭味。大气中的臭氧非常稀少，整个大气中的臭氧含量仅为108，90%的臭氧位于平
35、流层中，我们将这一层浓度的臭氧称为臭氧层。平流层中臭氧的生成和消耗机制，在相当长的一段历史时期内，被认为是Chapman于1930年提出的纯氧体系的光化学反应机制。其反应议程式如下：,生成机制：O2+h（240nm）O+O O2+OO3 消耗机制：2O3+ h3O2 （光解作用） 及催化反应机制：+O3O +O2O+O+O2 注：其中的主要是指平流层中的三类物质，即奇氮（NO，NO2），奇氢（OH，HO2）和奇氯（Cl，ClO）等。在上述反应过程中，物质破坏了一个O3分子，但本身并没有消耗，它可以继续破坏另一个O3分子，充当着催化剂的作用。,通过以上的臭氧生成及消耗过程，臭氧和氧气间达到动态的
36、化学平衡，大气中形成了一个较为稳定的O3层，这个O3层的高度大约在距地球表面15-25km处。生成的O3对太阳的辐射有很强的吸收作用，有效地阻挡了对地表生物有伤害作用的短波紫外线（主要指320nm280nm和280nm200nm）两个波段）。因此，实际上可以说，直到O3层形成之后，生命才有可能在地球上生存，延续和发展，O3层是地表生物的保护伞。,（二）臭氧层的破坏,近30年来，人们逐渐认识到平流层大气中O3正在遭受着越来越严重的破坏。很多科学家很早就开展了对平流层中O3的来源与去除过程的研究。1985年，英国科学家Farmen等人总结他们在南极哈雷湾观测站（Halley Bay）自1975年的
37、观测结果，发现从1975年以来，那里每年早春（南极的10月份）总O3的浓度减少超过30%。如此惊人的O3减弱引起了全世界极大的震动。O3层破坏的问题也从此开始受到科学界，各国政府，企业和社会各界的广泛重视。1987年10月，南极上空的臭氧浓度降到了1957-1978年间的一半，O3洞面积则扩大到足以覆盖整个欧洲大陆。1998年臭氧洞的持续时间超过了100天，是南极臭氧洞发现以来最长的记录，而且臭氧洞的面积比1997年增大约15%，几乎可以相当于三个澳大利亚。这一切迹象表明，南极臭氧洞的损耗仍在恶化之中。,1、破坏臭氧层的物质：氟里昂（CFCs）和哈龙（Halons） 氟里昂: 又名氟氯化碳（C
38、FCs），是美国人托马斯米德雷奇于1925年发明的一种人造化学物质。它是一种性能优越的化合物，因其化学性质稳定，无毒无腐蚀、不燃烧，长期以来被广泛应用于许多领域，如制冷、喷雾和清洗罐等行业。除了人们熟悉的作为冰箱和空调的制冷剂外，它们还用作半导体清洗，薄钢板脱脂以及干洗的溶剂；用作无毒软、硬泡沫塑料的原料，用作气溶胶消毒剂、食品凝固剂等等。氟氯化碳自从20世纪30年代以来，一直很受欢迎，原因是其合成过程相当简单。,哈龙（Halon）: 是一种灭火器里的化学物质。作为灭火剂，其灭火效果很好。它通过燃烧或爆炸的复杂的化学链式反应来达到灭火的目的。这是一种洁净灭火剂，灭火后不留痕迹，无污染，且毒性小
39、。特别是哈龙1301能使用在有人操作的场所，灭火效果显著。因此被广泛应用在各宾馆、饭店、工业建筑以及精密仪器、通讯系统等处。由于哈龙灭火剂在救火和训练时产生气体对大气臭氧层具有破坏作用。因此必须减少对它的使用。其产量虽小，但对臭氧层的破坏能力更强，而且在大气中的寿命也很长，它在平流层对臭氧的破坏作用将持续几十年。如哈龙1301在大气中能存活65年。,2、破坏机理：Cl+O3ClO+O2； Br+O3BRO+O2ClO+OCl+O2； BrO+OBr+O2 净结果: O3+O2O2 。,（三）臭氧层破坏的后果,1.对人体健康的影响 紫外线的增加能够引起和加剧眼部疾病，皮肤癌和传染性疾病。据估算，
40、臭氧浓度每减少1%，到达地球的紫外线将增加2%，皮肤癌患者将增加2-5%。 2.对陆生植物的影响：超过50%的植物会产生负面影响，如豆类，瓜类等植物；另外某些植物如土豆，番茄，甜菜等的质量会下降。,3.对水生生态系统的影响紫外线的辐射增加，会使浮游植物的生产力下降，在冰川边缘地区的生产力将下降6-12%。由于浮游植物是水生生态系统的基础，浮游生物种类和数量的减少会影响鱼类和贝类生物的产量。另一项科学研究的结果表明，平流层O3减少25%，浮游生物的初级生产力将下降10%，这将导致水面附近的生物减少35%。,4.对生物化学循环的影响:紫外线的增加，会改变植物的生成和分解，进而改变大气中重要气体的吸
41、收和释放。如在强烈紫外线的照射下，地表落叶层的降解被加速；当由于对生物组织的化学反应而导致埋在下面的落叶层降解过程减慢时，降解过程被阻滞。这些都会影响生物化学的循环。 5.对材料的影响：加速喷涂，包装及电缆电线等材料，尤其是高分子材料的降解。,6.对对流层大气组成和空气质量的影响:一是使对流层中O3和其它相关的氧化剂（如OH自由基）增加，从而增加大气的氧化能力，加速一些有机高分子材料的降解，使人类患皮肤病；二是导致颗粒物生成的变化，如云的凝结核，由来自人为源和天然源的硫（如氧硫化碳和二甲基硫的氧化和凝聚生成），因此水的正常循环将受影响。,二、全球变暖,近年来人们普遍感到气候异常。从已经测得的某
42、些数据和气候变化，说明人类活动特别工业化的发展，有害气体的大量排放，已经影响到大气成分的改变，从而引起了地球上气候的变化。,(一)地球系统的能量平衡：当太阳光到达地球的大气层之前，几乎是真空状态，因此没有能量损失。进入大气层之后，大气中的化学物质对太阳中的短波辐射产生吸收，如O2对波长小于240nm的紫外线的吸收，O3对200-300nm，300-360nm，400-850nm的紫外线的吸收。在吸收太阳辐射的同时，地球将以长波的形式向外辐射能量（3-30um），CO2和H2O对于这些长波辐射能够吸收。此外，一些颗粒物质和云层也会对太阳和地球的辐射进行反射和散射，而且大气层本身也有热辐射过程发生
43、。另外，海洋为主的地球水系统也参与热循环。一般来说，在自然的状态下，地球的温度基本上是不变的，保持着自身的平衡。,（二）人类活动对气候的影响：主要是改变了大气中原有的组分，或者增加了一些新的组分，从而对气候造成影响。下表是工业革命前后一些温室气体的变化情况：,注：表中所列浓度为体积百分数,人为活动对一些温室气体变化的影响,（三）主要的温室气体, CO2 CH4 N2O HFCs(氢氟碳) 六氟化硫:大型电器设备中的绝缘流体物质，人为活动产生，化学性质不活泼。 PFCs(全氟化碳) 颗粒物 注：前面六种为1997年京都议定书中列入的六种受控温室气体。,（四）温室气体对全球气候的影响,由于温室气体
44、能够吸收地面放射出的长波辐射，因此，随着温室气体含量的增加，地表增加的能量越来越多，从而引起温度逐渐升高，产生“温室效应”。,（五）全球气候变化可能产生的影响,1.对人体健康的影响：气候的变化会导致极热天气频率的增加，使得心血管和呼吸道疾病的死亡率增加，传染病（如虐疾，脑膜炎等）的频率由于病原体（病菌，蚊子）的广泛传播而增加。 2.对水资源的影响：导致水体挥发和降雨量增加，加剧全球旱涝灾害的频率和程度，并增加洪灾的机会。 3.对森林的影响：使得森林树种的变迁可能跟不上气候变化的频率；温度的上升还会加重森林病虫害和森林火灾的可能性。,4.对沿海地区的影响：引起海平面上升，对经济发达的沿海城市产生
45、重大影响。据估计，在美国，海平面上升50cm的经济损失为300-400亿美元；同时还会造成大片海滩的损失。 5.对生物物种的影响:很多动物的迁徙能力将跟不上气候变化的速率；温度的上升还会使一些特殊的生态系统（如常绿植被，冰川生态等）及候鸟，冷水鱼类的生存面临困境。,6.对农业生产的影响： 由于气候变化，某些地区的农业生产可能会因为温度上升，农作物产量增加而受益，但全球范围内农作物的产量和品种的地理分布将发生变化 ；农业生产可能必须相应改变土地使用方式和耕作方式。,第四节 大气污染综合防治措施,环境污染综合防治的基本点是防与治的结合。这种综合立足于环境问题的区域性，系统性和整体性。大气污染，作为
46、环境污染的一个方面，也只有纳入区域环境综合防治之中，才能真正解决问题。,一.大气污染综合防治的含义,大气污染的综合防治，实质上就是对多种大气污染控制技术方案的技术可行性，经济合理性，实施可能性和区域适应性等作最优化选择和评价，从而得出最优的控制技术方案和工程措施，达到整个区域的大气环境质量控制目标。,二. 大气污染综合防治措施,1.全面规划，合理布局。 2.严格环境管理 3.控制大气污染的技术措施 (1)改革生产工艺，优先采用无污染或少污染的工艺，是防治环境污染的根本途径 (2)严格生产工艺操作，选配合适的原材料，有利于减轻污染或对所产生的污染物进行处理。 (3)合理利用能源，改革能源构成，改
47、进燃烧设备和燃烧条件，是节约能源和控制大气污染的重要途径。 (4)建立综合性工业基地，开展综合利用，使废水，废气，废渣资源化，减少污染物的总排放量。,4.控制环境污染的经济政策,(1)保证必要的环境保护的投资。 (2)对治理环境污染从经济上给予奖励，如低息长期贷款，对综合利用产品实行利润提成和减免税政策。 (3)贯彻谁污染谁治理的原则，并把排污收费的制度和行政，法律制裁措施具体化。一般分三种形式：排污收费，赔偿损失和罚款，追究行政责任以及刑事责任。,5.高烟囱扩散稀释,6.绿化造林 7.安装废气净化装置 8.农业措施：选育栽培抗污染品种：在工矿企业周围推广抗污染优良品种，搞好作物布局，品种搭配，以减轻或避免大气污染对农作物的危害。,
