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1、农村环境保护单元辅导3第五章 大气污染与控制大气是由多种成分组成的混合气体。除去水汽和杂质的空气称为干洁空气（干燥清洁空气）。大气层中空气质量的分布是不均匀的，总体看，海平面处的空气密度最大，随高度的增加，空气密度逐渐变小。在超过10001400km的高空，气体已非常稀薄，因此，通常是把从地球表面到10001400km作为大气层的厚度，超过1400km就是宇宙空间了。大气在垂直方向上的温度、组成与物理性质也是不均匀的。根据大气温度垂直分布的特点，在结构上可将大气分为五层。对流层是大气圈中最接近地面的一层。对流层集中了占大气总质量75的空气和几乎全部的水蒸气，是天气变化最复杂的层次。对流层中存在
2、着极其复杂的天气现象，如雨、雪、霜、雹、云、雾等。人类活动排放的污染物主要是在对流层聚集，大气污染主要也是在这一层发生。对流层顶至高度约5055km处为平流层。平流层内空气比较干燥，几乎没有水汽和尘埃，大气透明度好，是现代超音速飞机飞行的理想场所。由于平流层的空气无垂直对流运动，主要是平流运动，一旦进入污染物则难于扩散。平流层顶至高度为85km处为中间层。热成层（又称暖层）位于85800km的高度之间。这一层空气更加稀薄，气体在宇宙射线作用下处于电离状态，因此又将其称为电离层。热成层顶以上的大气统称为散逸层，也称为外层。该层大气极为稀薄，气温高，分子运动速度快。有的高速运动的粒子能克服地球引力
3、的作用而逃逸到太空中去，所以称其为散逸层。大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，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。按污染的范围大小，大气污染可分为：（1）局部性大气污染如某个工厂烟囱排气所造成的直接影响；（2）区域性大气污染如工矿区或其附近地区的污染，或整个城市的大气污染；（3）广域性大气污染是指更广泛地区，更广大地域的大气污染，在大城市及大工业区可以出现这种污染，最主要的污染是酸雨；（4）全球性大气污染指跨国界乃至涉及整个地球大气层的污染，如温室效应、臭氧层破坏等。按污染物的化学性质及存在状况，大气污染可分为：还
4、原型大气污染（煤炭型）；氧化型大气污染（汽车尾气型）根据燃料性质和污染物的组成，大气污染可分为：煤炭型大气污染；石油型大气污染；混合型大气污染；特殊型大气污染特殊型污染是指有关工厂企业排放的特殊气体所造成的污染。这类污染常限于局部范围之内。按污染源存在形式分固定污染源和移动污染源。按污染物的排放形式分点源、线源和面源。按污染物排放空间分高架源和地面源。按污染物排放的时间分连续源、间断源和瞬时源。工业污染源、农业污染源、生活污染源和交通污染源。排入大气的污染物种类很多，其中影响范围广、对人类环境威胁较大、具有普遍性的污染物有颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物、氟化物及光化学氧化剂等
5、。依照与污染源的关系，可将其分为一次污染物与二次污染物。若大气污染物是从污染源直接排出的原始物质，进入大气后其性质没有发生变化，则称其为一次污染物或原发性污染物，如颗粒物、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等；若由污染源排出的一次污染物与大气中原有成分，或几种一次污染物之间，发生了一系列的化学变化或光化学反应，形成了与原污染物性质不同的新污染物，则所形成的新污染物称为二次污染物或续发性污染物，如伦敦型烟雾中硫酸、光化学烟雾中过氧乙酰硝酸酯、酸雨中硫酸和硝酸等。颗粒物是除气体之外的包含于大气中的固体和液体物质。总悬浮颗粒物（TSP）指分散在大气中的各种颗粒物的总称，其粒径绝大多数小于100
6、m。飘尘指粒径小于10m，能在大气中长期飘浮的悬浮颗粒物质，包括煤烟、烟气和雾等。降尘指粒径大于10m，靠重力作用能在短时间内沉降到地面的颗粒物碳氢化合物浓度是形成光化学烟雾的主要成分。碳氢化合物中的多环芳烃化合物3,4-苯并芘具有明显的致癌作用，已引起人们的密切关注。氟化氢对人的呼吸器官和眼结膜有强烈的刺激性，长期吸入低浓度的HF会引起慢性中毒。目前在氟污染地区氟对人体健康的危害通常以植物为中间介质，即植物吸收大气中氟并在体内积累，然后通过食物链进入人体产生危害，最典型的是引起牙齿酸蚀的“斑釉齿症”和使骨骼中钙的代谢紊乱的“氟沉着症”。大气中一类氧化力特别强的氧化剂，如臭氧、过氧化物、过氧乙
7、酰硝酸酯（PAN）等统称为氧化剂。它们是二次污染物。汽车、工厂等排入大气中氮氧化物、碳氢化合物等一次污染物，在太阳紫外线的作用下发生光化学反应，生成浅蓝色的混合物（一次污染物和二次污染物）的污染烟雾现象称为光化学烟雾。光化学烟雾的表观特征是烟雾弥漫，大气能见度低。一般发生在大气相对湿度较低、气温为2432的夏季晴天。酸雨是指pH5.6的雨、雪或其他降水，是大气污染的一种表现。我国酸雨特点如下：（1）以长江为界，南方酸雨多于北方。（2）我国酸雨属硫酸型。（3）降水酸度有明显的季节性，一般冬季雨水pH值低，夏季pH值高。（4）城区的酸雨比郊区严重。室内空气污染居室内生活燃料的污染、吸烟的污染、居室
8、装修污染和建筑物结构的影响等。大气污染物的扩散由于大气中各种迁移转化过程造成的大气污染物在时间上、空间上的再分布称大气扩散。影响大气污染物扩散的因素主要是气象因素和地理因素。影响大气污染物扩散能力的主要气象因素是风、大气湍流、温度层结和大气稳定度。大气的温度层结是指大气的气温在垂直方向上的分布，即指在地表上方不同高度大气的温度情况。由于近地层实际大气的情况非常复杂，各种气象条件都可影响到气温的垂直分布，因此实际大气的气温垂直分布与标准大气可能有很大的不同。总括起来有下述三种情况：气温随高度的增加而降低，其温度垂直分布与标准大气相同，此时r0；这种情况一般出现在晴朗的白天，风速不大时。气温基本不
9、随高度变化，符合这样特点的气层称为等温层，此时r=0；这种情况一般出现在多云天或阴天，风速比较大时。气温随高度的增加而增加，其温度垂直分布与标准大气相反。这种现象称为温度逆温，简称逆温。出现逆温的气层叫逆温层。此时r0。这种现象一般出现在少云、无风的夜晚。逆温层的出现将阻止气团的上升运动，使逆温层以下的污染物不能穿过逆温层，只能在其下方扩散，因此可能造成高浓度污染。逆温分为接地逆温和上层逆温。若从地面开始出现逆温，称为接地逆温，这时把从地面到某一高度的气层，称为接地逆温层；若在空中某一高度区间出现逆温，称其为上层逆温，该气层称为上部逆温层。逆温层的下限距地面的高度称为逆温高度，逆温层上、下限的
10、高度差称为逆温厚度，上、下限间的温差称为逆温强度。通过大气稳定度对烟流扩散的影响，可以直观地看出大气稳定度与污染物扩散的关系。地形地势对大气污染物的扩散和浓度分布有重要影响。地形地势千差万别，但对大气污染物的影响其本质上都是通过改变局部地区（湍流和温度层结）气象条件来实现的。大气中主要污染物对农业的影响大气污染对农业的危害首先表现在植物生产上。对植物生长危害较大的大气污染物主要是二氧化硫、氟化物和光化学烟雾。二氧化硫对植物的危害，首先从叶背气孔周围细胞开始，逐渐扩散到海绵和栅栏组织细胞，使叶绿素破坏，组织脱水坏死，形成许多点状、块状或条状褪色斑点，受害部位与健康组织之间界限分明。受二氧化硫伤害
11、的植物，初期主要在叶脉间出现白色伤斑，轻者只在叶背气孔附近，重者则从叶背到叶面均出现伤斑，这是二氧化硫危害的主要特征，后期叶脉也褪成白色，叶片脱水，逐渐枯萎。氮氧化物对植物的毒性较其它大气污染物要弱，一般不会产生急性伤害，而慢性伤害能抑制植物的生长。危害症状表现为在叶脉间或叶缘出现形状不规则的水渍斑，逐渐坏死，而后干燥变成白色、黄色或黄褐色斑点，逐步扩展到整个叶片。对氮氧化物敏感植物有扁豆、番茄、莴苣、芥菜、烟草、向日葵等；抗性植物有柑桔、黑麦等。大气中的氟化物主要是氟化氢和四氟化硅。它们对植物的危害症状表现为从气孔或水孔进入植物体内，但不损害气孔附近的细胞，而是顺着导管向叶片尖端和边缘部分移
12、动，在那里积累到足够的浓度，并与叶片内钙质反应。生成难溶性氟化钙沉淀于局部，从而干扰酶的催化活性，阻碍代谢机制，破坏叶绿素和原生质，使得遭受破坏的叶肉因失水干燥变成褐色。当植物在叶尖、叶缘出现症状时，受害几小时便出现萎缩现象，同时绿色消退，变成黄褐色，二、三天后变成深褐色。对氟化物敏感的植物有玉米、苹果、葡萄、杏等；具抗性的植物有棉花、大豆、番茄、烟草、扁豆、松树等。光化学烟雾中对植物有害的成分主要是臭氧、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等。臭氧对植物的危害主要是从叶背气孔侵入，通过周边细胞、海绵细胞间隙，到达栅栏组织，使其首先受害，然后再侵害海绵细胞，形成透过叶片的密集的红棕色、紫色、褐色或黄褐色的
13、细小坏死斑点。同时，植物组织机能衰退，生长受阻，发芽和开花受到抑制，并发生早期落叶、落果现象。对臭氧有抗性的植物有胡椒、银杏、甜菜、松柏等。过氧乙酰硝酸酯（PAN）是光化学烟雾的剧毒成分，对植物的毒性很强。PAN危害植物的症状表现为叶子背面海绵细胞或下表皮细胞原生质被破坏，使叶背面逐渐变成银灰色或古铜色，而叶子正面却无受害症状。PAN还能够促进植物整株老化，抑制植物生长发育。对PAN敏感的植物有番茄、扁豆、莴苣、芥菜、芹菜、马铃薯等；对PAN抗性强的植物有玉米、棉花、黄瓜、洋葱等。酸雨对环境的影响（一）对水生生态系统的影响酸雨对水生生态系统的危害最为严重。（二）对陆生生态系统的影响酸雨对陆生生
14、态系统的影响表现在以下几个方面：1土壤酸化问题；2森林破坏（三）对各种材料的侵蚀作用1对建筑材料的侵蚀；2对金属的侵蚀（四）对人体的危害作用酸雨对人体健康的影响是间接的。例如许多国家由于酸雨的溶侵作用，使地下水中Al、Cu等金属元素的浓度超出正常值的10100倍，饮用这样的水必然对人体健康有害。此外，由于食物链的作用，如果食用受过酸性水污染的鱼类，则也可能对人的健康造成伤害。大气污染对人体健康的影响大气中有害物质主要通过下述三个途径侵入人体造成危害：第一，通过人的直接呼吸而进入人体；第二，附着在食物或溶于水，随饮水、饮食而侵入人体；第三，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
15、肤渗入人体。大气污染对人体的影响，首先是感觉上受到影响，随后在生理上显示出可逆性反应，再进一步就出现急性危害的症状。大气污染对人的危害大致可分急性中毒、慢性中毒、致癌三种。目前，困扰世界的全球性大气污染的问题主要是全球气候变暖（即温室效应）与臭氧层的破坏。大气层中的某些微量气体组分能使太阳的短波辐射透过，加热地面，而地面增温后所放出的热辐射，却被这些组分吸收，使大气增温，这种现象称为温室效应。这些能使地球大气增温的微量气体组分，称为温室气体。科学家估计，全球变暖对世界的影响集中在这样几点：1海平面上升2气候变化全球变暖将引起世界温度带的移动，大气运动也会产生相应的变化，降水情况也发生改变。气候变化明显特点如下：（1）大部分地区温度上升但也有例外。（2）全球降雨量增加，全球陆地降雨量增加了1。（3）沿海岸的亚热带地区会出现更潮湿的季风。（4）台风的强度增强。（5）飓风更频繁、更强大，并向高纬度地区发展。3对生物多样性的影响全球
