典型环境现象或现象与重要环境污染物（期末复习资料）

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1、1典型环境现象或现象与重要环境污染物典型环境现象或现象与重要环境污染物 1、逆温、逆温 （1）逆温由于过程的不同，可分为近地面的逆温、自由大气逆温逆温、自由大气逆温。 近地面的逆温：辐射逆温、平流逆温、融雪逆温、地形逆温 自由大气逆温：乱流逆温、下沉逆温、锋面逆温 （2）危害危害：在对流层中，由于低层空气受热不均，能够使气体发生垂直对流运动，致使对 流层上下空气发生交换。通过垂直对流运动，污染源排放的污染物能够被输送到远方，并 由于分散作用而使污染物浓度降低。逆温现象经常发生在较低气层中，这时气层稳定性特 强，对于大气中垂直运动的发展起着阻碍作用，对大气垂直流动形成巨大障碍，地面气流 不易上升

2、，使地面污染源排放出来的污染物难以借气流上升而扩散。 2 2、大气中的主要污染物、大气中的主要污染物 （1 1）定义）定义：大气污染物大气污染物是指由于人类的活动或是自然过程所直接排入大气或在大气中新转 化生成的对人或环境产生有害影响的物质。 （2 2）分类）分类：大气污染物按存在形式分可分为气态污染物和颗粒态污染物气态污染物和颗粒态污染物； 按照化学组成可以分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤素化合物含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤素化合物； 按形成过程可以分为一次污染物和二次污染物一次污染物和二次污染物； 一次污染物一次污染物：直接从污染源排放的污染物质。如一氧化碳二氧化硫

3、一氧化氮等。 二次污染物二次污染物：由一次污染物经过化学反应行程的污染物质。如臭氧、硫酸盐颗粒物等。 （3 3）重要污染物来源及消除途径）重要污染物来源及消除途径 （1）含硫化合物）含硫化合物 大气中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳（COS） 、二硫化碳（CS2） 、二甲基硫 （CH3）2S、硫化氢（H2S） 、二氧化硫（SO2） 、三氧化硫（SO3） 、硫酸（H2SO4） 、亚硫 酸盐（MSO3）和硫酸盐（MSO4）等。大气中的 SO2（就大城市及其周围地区来说）主要 来源于含硫燃料的燃烧。大气中的 SO2 约有 50%会转化形成 H2SO4 或 SO42-，另外 50% 可以通过干、湿沉降从

4、大气中消除。H2S 主要来自动植物机体的腐烂，即主要由植物机体 中的硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。大气中 H2S 主要的去除反应为：HO + H2S H2O + SH。 （2）含氮化合物）含氮化合物 大气中存在的含量比较高的氮的氧化物主要包括氧化亚氮（氧化亚氮（N2O） 、一氧化氮（、一氧化氮（NO） 和二氧化氮（和二氧化氮（NO2） 。主要讨论一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2） ，用通式 NOx 表示。 NO 和 NO2 是大气中主要的含氮污染物，它们的人为来源主要是燃料的燃烧燃料的燃烧。大气中的 NOx 最终将转化为硝酸和硝酸盐微粒经湿沉降和干沉降湿沉降和干沉降从大气中去除。其中湿沉

5、降是最主 要的消除方式。 （3）含碳化合物）含碳化合物 大气中含碳化合物主要包括：一氧化碳（一氧化碳（CO） 、二氧化碳（、二氧化碳（CO2）以及有机的碳氢化有机的碳氢化 合物（合物（HC）和含氧烃类，如醛、酮、酸等。CO 的天然来源主要包括甲烷的转化、海水中甲烷的转化、海水中 CO 的挥发、植物的排放以及森林火的挥发、植物的排放以及森林火 灾和农业废弃物焚烧灾和农业废弃物焚烧，其中以甲烷的转化最为重要。CO 的人为来源主要是在燃料不完全燃料不完全 燃烧燃烧时产生的。大气中的 CO 可由以下两种途径去除：土壤吸收土壤吸收（土壤中生活的细菌能将 CO 代谢为 CO2 和 CH4） ；与与 HO

6、自由基反应被氧化为自由基反应被氧化为 CO2。CO2 的人为来源主要是来自于矿物燃料的燃烧矿物燃料的燃烧过程。天然来源主要包括海洋脱气、海洋脱气、 甲烷转化、动植物呼吸和腐败作用以及燃烧作用甲烷转化、动植物呼吸和腐败作用以及燃烧作用等。 甲烷甲烷既可以由天然源产生，也可以由人为源产生。除了燃烧过程和原油以及天然气烧过程和原油以及天然气 的泄漏的泄漏之外，产生甲烷的机制都是厌氧细菌的发酵过程厌氧细菌的发酵过程。反刍动物以及蚂蚁等的呼吸过程反刍动物以及蚂蚁等的呼吸过程2也可产生甲烷。甲烷在大气中主要是通过与与 HO 自由基反应自由基反应被消除：CH4 + HOCH3 + H2O。 （4）含卤素化合

7、物）含卤素化合物 大气中的含卤素化合物主要是指有机的卤代烃和无机的氯化物和氟化物的氯化物和氟化物。大气中常见 的卤代烃以甲烷的衍生物，如甲基氯（如甲基氯（CH3Cl） 、甲基溴（、甲基溴（CH3Br）和甲基碘（）和甲基碘（CH3I） 。它 们主要由天然过程产生，主要来自于海洋海洋。CH3Cl 和 CH3Br 在对流层大气中，可以和和 HO 自由基反应自由基反应。而 CH3I 在对流层大气中，主要是在太阳光作用下发生光解光解，产生原子碘 （I） 。许多卤代烃是重要的化学溶剂，也是有机合成工业的重要原料和中间体，如三氯甲 烷（CHCl3） 、三氯乙烷（CH3CCl3） 、四氯化碳（CCl4）和氯乙

8、烯（C2H3Cl）等均可通过 生产和使用过程挥发进入大气进入大气，成为大气中常见的污染物。它们主要是来自于人为源。在 对流层中，三氯甲烷和氯乙烯等可通过与与 HO 自由基反应自由基反应，转化为 HCl，然后经降水而被 去除。 氟氯烃类中较受关注的是一氟三氯甲烷（一氟三氯甲烷（CFC11 或或 F11）和二氟二氯甲烷）和二氟二氯甲烷 （CFC12 或或 F12） 。它们可以用做致冷剂、气溶胶喷雾剂、电子工业的溶剂、制造塑 料的泡沫发生剂和消防灭火剂等。大气中的氟氯烃类主要是通过它们的生产和使用过程进生产和使用过程进 入大气入大气的。由人类活动排放到对流层大气中的氟氯烃类化合物，不易在对流层被去除

9、，它 们在对流层的停留时间较长，最可能的消除途径就是扩散进入平流层扩散进入平流层。 3 3、大气中重要的自由基、大气中重要的自由基 HO、HO2、R（烷基）（烷基） 、RO（烷氧基）和（烷氧基）和 RO2（过氧烷基）（过氧烷基） 来源：来源： （1）HO：O3的光离解（重要来源） ；HNO2的光离解（污染大气重要来源） ； H2O2的光离解；HO2与 CO 的反应 （2）HO2：醛（甲醛）的光解（重要来源） ；亚硝酸酯的光离解； H2O2的光解；HO 与 NO 的反应 （3）R：乙醛的光解；丙酮的光解；O 和 HO 与烃类的氢摘除反应 （4）RO：甲基亚硝酸酯的光解；甲基硝酸酯的光解 （5）R

10、O2：R 与 O2的结合 4、光化学烟雾与硫酸型烟雾、光化学烟雾与硫酸型烟雾 （1）光化学烟雾）光化学烟雾：含有氮氧化物和碳氢化合物氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生化 学反应而产生二次污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物形成的烟雾污染现象。性质与特征性质与特征：烟雾蓝色烟雾蓝色；具有强氧化性，能使橡胶开裂强氧化性，能使橡胶开裂；对眼睛、呼吸道等有对眼睛、呼吸道等有 强烈刺激强烈刺激，并引起头痛、呼吸道疾病恶化，严重可造成死亡；对植物叶子有害对植物叶子有害，能使大 气能见度降低能见度降低；刺激物浓度峰值出现在中午和午后中午和午后；污染区域出现在污染源下风污染源下风

11、向几 十到几百公里的范围内。 形成条件形成条件：大气中有氮氧化物和碳氢化合物氮氧化物和碳氢化合物的存在、大气温度较低温度较低、有强的阳光照射阳光照射 控制对策控制对策：控制反映活性高的有机物活性高的有机物的排放、控制臭氧臭氧浓度。3日变化曲线日变化曲线：烃和 NO 的体积分数在早晨达到峰值，是由于交通高峰期交通高峰期，汽车尾气尾气 大量排放造成的；随着太阳辐射太阳辐射的增强，在日光照射下由大气光化学反应而产生的 NO2、O3 和醛类等二次污染物的量也大幅增加，并在午后左右达到峰值峰值，要比 NO 峰值晚 出现 4-5 h；傍晚交通高峰期傍晚交通高峰期，虽然任有较多汽车尾气排放一次污染物，但由于

12、日光已较日光已较 弱弱，不足以引发光化学反应，因而 NO2、O3 和醛类也不会再增加。 推断推断：O3 和和 NO2 主要是二次二次污染物。 形成机制：形成机制：光化学烟雾形成反应是一个链反应，链的引发主要是 NO2的光解。 引发反应自由基传递反应终止反应引发反应自由基传递反应终止反应（碳氢化合物（碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根本原 因） （2）硫酸烟雾型污染硫酸烟雾型污染：由于煤燃烧而排放出来的 SO2颗粒物颗粒物以及由 SO2氧化所形成的硫酸硫酸 盐颗粒物盐颗粒物所造成的大气污染现象。 生成条件生成条件：多发生在冬季冬季、气温较低气温较低、湿度较高湿度较高、日光较弱日光较弱的气象条

13、件 （3）硫酸烟雾与光化学烟雾的比较硫酸烟雾与光化学烟雾的比较： 硫酸烟雾硫酸烟雾是还原型烟雾还原型烟雾，发现较早早，已出现多次多次，燃煤燃煤产生，冬季冬季，低温高湿度弱低温高湿度弱 光照光照，白天夜间连续连续； 光化学烟雾光化学烟雾是氧化型烟雾氧化型烟雾，发现较晚晚，汽车尾气尾气，夏秋季夏秋季，高温低湿度强光照高温低湿度强光照，白白 天天。例题：说明光化学烟雾现象和硫酸烟雾现象、区别、发生条件。例题：说明光化学烟雾现象和硫酸烟雾现象、区别、发生条件。 （一）光化学烟雾现象光化学烟雾现象 ：含有氮氧化物和碳氢化合物氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物的大气，在阳光照射下 发生化学反应而产生二次污染

14、物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物形成的烟雾污 染。 发生条件：发生条件： 污染源污染源条件(物质要素)：氮氧化物和碳氢化合物等。4气象气象条件：强烈光照；低风速、低湿度、逆温天气。 地理地理条件：主要条件是太阳辐射强度。还受该地的纬度、海拔高度、季节、天气等条件 的影响。 （二）硫酸烟雾现象硫酸烟雾现象：硫酸烟雾也称为伦敦烟雾， 是还原型烟雾，主要是由于燃煤排放的 二氧化硫、颗粒物二氧化硫、颗粒物以及由于二氧化硫氧化生成的硫酸盐颗粒物硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。 发生条件：发生条件： （1）这种污染一般发生在冬季、气温低、湿度高和日光弱冬季、气温低、湿度高和日光弱的天气条件下。

15、（2）硫酸烟雾形成过程中，二氧化硫转化为三氧化硫的氧化反应主要靠雾滴中锰、铁、氨锰、铁、氨 的催化氧化的催化氧化过程。 光化学烟雾和硫酸烟雾的区别：硫酸烟雾光化学烟雾和硫酸烟雾的区别：硫酸烟雾是还原烟雾还原烟雾，光化学烟雾光化学烟雾是氧化烟雾氧化烟雾。它们发生 的根源根源不同，硫酸烟雾主要由燃煤燃煤引起的，光化学烟雾则主要由汽车尾气尾气引起的。夏季夏季是 以光化学烟雾为主，冬季冬季以硫酸烟雾为主。硫酸烟雾多发生在低温低温条件，而光化学烟雾则 多发生在高温高温条件下。 5、酸雨酸雨 酸雨酸雨：pH 小于 5.6 的各种形式的酸性降水酸性降水，包括雨、雪、霜、雹、雾、露等。 （1）影响酸雨形成的因

16、素：）影响酸雨形成的因素： 酸性污染物酸性污染物的排放及其转化条件（SO2排放量、气温、湿度） 大气中的 NH3（土壤中含氮肥料挥发、风沙扬尘） 颗粒物酸度颗粒物酸度及其缓冲缓冲能力（所含金属可催化 SO2氧化；对酸起中和作用） 天气形势天气形势影响（气象和地形是否有利于污染物的扩散） （2）酸雨危害）酸雨危害： 酸雨可以直接使大片森林死亡，农作物枯萎森林死亡，农作物枯萎； 也会使土壤酸化土壤酸化，抑制土壤中有机物的分解和氮的固机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤离子结合的钙、 镁、钾等营养元素营养元素，使土壤贫瘠化； 还可使湖泊、河流酸化酸化，并溶解土壤和水体土壤和水体底泥中的重金属进入水中，毒害鱼类鱼类； 加速建筑物和文物古迹建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程； 可能危及人体健康人体健康。 （3）控制酸雨的根本措施）控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。 目前世