1、第六讲 大气污染与防治,（一）,南开大学滨海学院 王喆,大气的组成,“大气”和“空气”？,正常（干燥）空气的气体成分,三者合计达99.97%,由于地球引力的作用，大气质量集中于大气层下部，全部质量的 50% 集中在离地面 5km 以下范围内；75% 的质量集中在 10km 以下；90% 集中在 30km 以下的范围内。 从地面愈向上去，大气质量愈小，空气愈稀薄。结合大气的运动状况，考虑到大气温度的变化以及电荷等物理性质的差异，将大气圈分为五层。,大气圈的结构,大气圈的结构,（1）对流层：大气圈最下一层，层内气流对流强烈，气温随高度而降低。 （2）平流层：对流层顶到 50 55km 高处的大气层
2、，空气以平流运动为主，垂直运动很少。 （3）中间层：从平流层顶到 85km 高度属中间层。此层气温又随高度增高而下降，空气有较强的对流运动。 （4）热成层：中间层之上，上界可达 800 km 高处。原子氧吸收了太阳紫外光的能量，使此层的温度随高度的上升迅速升高（又叫暧层或热层）。因太阳和其它星球射来的各种射线的作用， 此层大部分空气发生电离，具有较高密度的带电粒子（又称电离层）。 （5）逸散层： 逸散层是大气圈的最外层，它的厚度大约 800 km 一直延到 20003000 km 高处， 是地球大气向外层空间过渡的层次。,大气污染,大气污染: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
3、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。,人类活动包括生产活动，也包括生活活动，如做饭、取暖、交通等。自然过程，包括火山活动、山林火灾、海啸、土壤和岩石的风化及大气圈中空气运动等。 大气污染主要是人类活动造成的!,人为活动,自然过程,大气污染源,大气污染源:向大气排放足以对环境产生有害影响物质的生产过程、设备、物体或场所。,（1）按污染源存在的形式分：固定污染源和移动污染物源； （2）按污染物排放的方式分*：点源、线源、面源、体源； （3）按污染物排放的时间分：连续源、间断源和瞬间源； （4）按污染物产生的类型分*：工业污染源、生活污染源、交通运输
4、源,分类,大气污染物,概念大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人和环境产生有害影响的那些物质。,大气污染物,分类 （1）按存在方式分 ：气态污染物：含硫化合物（SO2）、氮氧化物、碳氢化合物、碳氧化物（CO, CO2）、卤素化合物；气溶胶状态污染物（颗粒物）；粉尘；烟; 飞灰；黑烟；雾；,几种颗粒物的区分 （a）粉尘（dust）粒径1200 m ，主要机械作用或是土壤、岩石的风化形成的，如粘土粉尘、煤粉等。 （b）烟（fume）粒径0.011 m ，主要由冶金过程熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物，如PbO烟、ZnO烟等。 （c）飞灰（fly ash）燃料燃烧产生的烟气排出的分
5、散的较细的灰分。 （d）黑烟（smoke）燃料燃烧产生的能见气溶胶。 （e）雾（fog）气体中液滴悬浮体的总称，如水雾、酸雾、油雾。,几个重要的指标 （a）总悬浮颗粒物（TSP，Total Suspended Particulate ）：悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于100 m的颗粒物； （b）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 m的颗粒物； （c） PM2.5：悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于2.5 m的颗粒物； （d）降尘：颗粒粒径大于10 m的颗粒物； （e）飘尘：颗粒粒径小于10 m的颗粒物。,大气污染物,分类 （2）按污染物形成的方式分
6、*：一次污染物：直接由污染源排放的污染物。如二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、颗粒物等 二次污染物：大气中一次污染物之间或一次污染物与大气的正常成分之间发生化学作用生成的污染物。如硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧等,常比一次污染物对环境和人体的危害更严重！,大气中主要污染物,“八大公害”事件（一）,“八大公害”事件（二）,煤烟型污染*,燃煤是煤烟型污染的主要污染源。燃煤是多种污染物的主要来源。与燃油和燃气相比，相同规模的燃烧设备，燃煤排放的颗粒物和二氧化硫要高得多。燃烧条件影响污染物的形成和排放，但煤的品质是最主要的影响。,煤燃烧过程的生成物,燃煤产生SO2的计算：G= BS80%2
7、式中：G二氧化硫的产生量，kg/h；B燃煤量，kg/h；S煤的含硫量，。燃烧排放的SO2计算：G= BS80%2（1） 式中：SO2的去除率，；,燃煤SO2排放量的计算：,燃煤烟尘排放量的计算：,Y=BAD(1)式中： Y烟尘排放量，kg/h；B燃煤量，kg/h；A煤的灰分含量，； D烟气中烟尘占灰分量的百分数，其值与燃烧方式有关；除尘器的总效率，。,光化学烟雾* photochemical smog,（1）产生：在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾（有时带些紫色或黄褐色）。 （2）主要成分：臭氧（O3）、过氧乙酰硝酸酯（PAN）、醛类、酮
8、类等。 （3）危害 （a）刺激眼睛； （b）臭氧会引起胸部压缩、刺激粘膜、头痛、咳嗽、疲倦等；（c）臭氧能损害有机物质（如橡胶、棉布、尼龙和聚酯等）； （d）可能会引起哮喘病的增多，还会引起植物毁坏。,光化学烟雾笼罩下的城市洛山矶烟雾,上图： 清洁空气下的洛杉矶下图： 光化学烟雾笼罩下的洛杉矶,常用大气环境标准介绍,(1)环境空气质量标准*（GB3095-1996） (2)大气污染物综合排放标准*（GB16297-1996）规定了33种大气污染物排放限值 （最高允许排放浓度、最高允许排放速率和无组织排放监控浓度限值）。 (3) 恶臭污染物排放标准（GB14544-93） (4) 工业炉窑大气污
9、染物排放标准（GB9078-1996） (5) 锅炉大气污染物排放标准 （GB13271-2001） (6)饮食业油烟排放标准（GB18483-2001）,环境空气质量功能区划分为三类： 一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区； 二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区； 三类区为特定工业区。,环境空气质量标准共分为三级： 一类区执行一级标准； 二类区执行二级标准； 三类区执行三级标准。,标准制定了9种污染物在不同取值时间情况下的各级别的浓度限值，包括SO2、总悬浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物（PM10）、NO2、CO、O3 、铅（Pb
10、），苯并a芘（BaP），氟化物（F）。,一氧化碳（CO）,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。,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； （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： （a）毁坏棉花，尼龙等织物； （b）损害植物如使柑桔落叶、发生萎黄病和减产；
11、 （c）引起急性呼吸道病变。会导致光化学烟雾。,硫氧化合物（SOx）,（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。 （2）主要来源：矿物燃料的燃烧； （3）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。,位于一类区的污染源执行一级标准；位于二类区的污染源执行二级标准；位于三类区的污染源执行三级标准。,1997年1月1日前设立的污染源,1997年1月1日起
12、设立（新建、改建、扩建）的污染源,2010年11月02日全国重点城市空气质量日报(部分),什么是空气污染指数API?,数据来源：中国环境监测总站,空气污染指数(Air pollution Index，简称API)就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式，并分级表征空气污染程度和空气质量状况，适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。,必测参数为SO2 ，NO2和PM10日均浓度值！,空气污染指数050，空气质量级别为I级，空气质量状况优。此时不存在空气污染问题，对公众的健康没有任何危害。 空气污染指数51100，空气质量级别为II级，空气质量状况良。此时空气质量被认为
13、是可以接受的，除极少数对某种污染物特别敏感的人以外，对公众健康没有危害。 空气污染指数101150，空气质量级别为III(1)级，轻微污染。此时对污染物比较敏感的人群，例如儿童和老年人、呼吸道疾病或心脏病患者，以及喜爱户外活动的人，他们的健康状况会受到影响，但对健康人群基本没有影响。,空气污染指数151200，空气质量级别为III(2)级，空气质量状况属于轻度污染。此时，几乎每个人的健康都会受到影响，对敏感人群的不利影响尤为明显。 空气污染指数为201300，空气质量级别为IV(1)级和IV(2)级，空气质量状况属于中度和中度重污染。此时，每个人的健康都会受到比较严重的影响。 空气污染指数大于
14、300，空气质量级别为V级，空气质量状况属于重度污染。此时，所有人的健康都会受到严重影响。,大气污染的危害,1. 大气污染对人体的危害： (1) 通过直接呼吸进入人体； (2) 附着在食物或溶于水，随饮水、进食侵入人体；(3) 通过接触或刺激皮肤而进入到人体，尤其是脂溶性物质更易从皮肤渗入人体。急性中毒慢性中毒重要生理机理的变化：致癌、致畸、致突变。,大气污染的危害,颗粒物：危害取决于化学成分和粒度。 二氧化硫：造成呼吸道内径狭窄。 一氧化碳：碳氧血红蛋白。 臭氧：危害肺部和气管。 铅： 轻度神经衰弱综合征、消化不良；中度贫血、多发性神经病；重度肢体麻痹，儿童推迟大脑发育。,1. 大气污染对人
15、体的危害：,2. 大气污染对植物的危害：,大气污染的危害,损害植物酶的功能组织；影响植物新陈代谢的功能；破坏原生质的完整性和细胞膜；损害根系生长及其功能；减弱输送作用与导致生物产量减少。,急性危害、慢性危害、不可见危害。,2. 大气污染对植物的危害：,大气污染的危害,大气污染物对植物的危害程度决定于污染物剂量、污染物组成等因素。例如，环境中的SO2能直接损害植物的叶子，长期阻碍植物生长；氟化物会使某些关键的酶催化作用受到影响；O3可对植物气孔和膜造成损害，导致气孔关闭，也可损害三磷酸腺苷的形成，降低光合作用对根部的营养物的供应，影响根系向植物上部输送水分和养料。,3. 大气污染对材料的危害：,
16、大气污染的危害,大气污染可使建筑物、桥梁、文物古迹和暴露在空气中的金属制品及皮革、纺织物等物品发生性质的变化，造成直接和间接的经济损失。SO2与其他酸性气体可腐蚀金属、建筑石料及玻璃表面。SO2可以使纸张变脆、褪色，使胶卷表面出现污点、皮革脆裂并使纺织品抗张力降低。O3和NOX会使染料与绘画褪色，从而对宝贵的艺术作品造成威胁。,经历了60年，德国的这座雕像已经彻底被酸雨毁坏了。,3. 大气污染对材料的危害：,大气污染的危害,4. 大气污染的其他危害：,大气污染的危害,对能见度的影响；城市热岛效应；全球性影响：全球变暖、臭氧层耗竭；酸雨,对能见度的影响,由于城市下垫面特殊性质、空气中由燃料产生的
17、二氧化碳等较多、加上人为热，城市气温明显高于郊区，这种情况称为“城市热岛效应”。研究表明：城市热岛强度夜间大于白天，日落以后城郊温差迅速增大，日出后又明显减小。1979年12月13日20时，上海市中心气温为8.5，近郊为4，远郊仅有3。 “热岛效应”日益显著，我国观测到的最大“热岛效应”，上海为6.8，北京为9；世界最大的城市热岛，要数加拿大的温哥华（11）、德国的柏林（13.3）。,城市热岛效应,天津市热岛遥感监测研究,根据2009年8、9月份遥感数据,热岛主要分布在天津中心城区和塘沽区两个经济发达、城市建筑密集的区域，比周边区域高5.5左右。 形成原因：城市下垫面；人工热源；绿化面积不足。,The end！,Thank you！,
