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1、第二章 大气环境及其污染现状,第一节 环境污染源与污染物一、环境污染源二、环境污染物第二节 大气环境概述一、大气的分层及其特点二、大气的组成三、大气的重要性第三节 大气环境污染现状一、大气环境污染现状二、大气污染物三、室内空气污染四、酸雨及其危害五、“厄尔尼诺现象”与“拉尼娜现象”简介,第一节 环境污染源与污染物 一、环境污染源,环境污染源是指向环境排放污染物,并引起环境不良变化的场所、设备和设施的总称。环境污染源的类型为： 1. 天然污染源是指自然界向环境自行排放污染物，并对环境造成不良影响的场地。如，火山爆发、地震、海啸、台风、水旱灾等。 2. 人为污染源是指人类生产和生活活动所形成的污染
2、源。人为污染源的类型是多种多样的。按照人类社会活动功能可分为工业污染源、农业污染源、交通污染源、生活污染源等；按排放物的空间分布可分为站源（如，排污企业、村屯）、线源（如，飞机、汽车、轮船的尾气等）、面源（如，被农药、化肥污染的土地）等；按污染物的环境影响要素可分为水体污染源、大气污染源、土壤污染源、噪声污染源等。目前，人为污染源对环境的影响要比天然污染源大得多，是控制和防止的重点。,二、环境污染物,环境污染物是指进入环境后，使环境的组成、结构、性质、功能发生变化，从而引起人类生存、发展产生不利影响的物质。环境污染物的种类繁多。按不同角度分类如下：按来源分为天然污染物(如，花粉、粉尘、自然界产
3、生的二氧化硫等)、人为污染物(如，烟尘、粉尘、粪便、垃圾等),后者是造成环境污染的主要原因，但是比较容易控制和治理；按环境要素分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物、噪声污染物、放射污染物等；按形态分为气体污染物、液体污染物、固体污染物等；按性质分为化学污染物、物理污染物、生物污染物等；按过程分为一次污染物，是指化学成分未发生变化的污染物（如，颗粒物、二氧化硫、二氧化碳等）,二次污染物，是指在环境中再次发生物理或化学变化而产生的污染物(如,三氧化硫、光化学烟雾等)。,第二节 大气环境概述,一、大气的分层及其特点1.大气的分层情况2.大气层的特点（1）对流层（2）平流层（3）中间层（4）热层（5
4、）外层二、大气的组成三、大气的重要性,一、大气的分层及其特点 1.大气的分层情况,大气环境是指地球表面包围着的一层大气。根据人造卫星的探测资料,在20003000km的高空,地球大气的密度已经与星际空间差不多。因此可以把这个高度看作大气的上界。人们根据大气的温度、密度等物理性质在垂直方向上的差异，将大气分为对流层、平流层、中间层、热层和外层等五个层面,其分层情况,如图2-1所示。,（2）平流层,平流层是指从对流层顶端上升到5055 km高度范围内的大气层，本层大气中包含着臭氧层。其特点为：气温的垂直分布，下层随着高度变化而变化较小。但在高度为30 km以上时，气温随着高度的增加而迅速上升。这是
5、因为臭氧层大量吸收太阳能紫外线所致；大气气流以水平运动为主。因为本层大气中气温“上热下冷”，大气比较稳定，不易形成对流；本层大气晴朗、平稳。因为水蒸汽、杂质含量极少,天气现象近于绝迹,适合于高空飞行；本层大气起着“地球的保护伞”作用。本层中的臭氧层能够几乎全部吸收太阳光中300 nm 以下波长的紫外辐射，使地球上的生命免遭高能辐射的损害。,（3）中间层中间层是指从平流层顶端上升到 85 km 高度范围的大气层。其特点为：气温随着高度的增加而迅速降低，因为本层大气中几乎没有臭氧层而不吸收太阳光紫外线辐射所致；大气对流运动显着，因为本层大气中气温“上冷下热”，有利于空气的流动所致。（4）热层热层是
6、指从中间层顶端上升到500 km高度范围的大气层。其特点为：气温随着高度的增加而迅速上升。因为该层大气中的氧原子能够大量吸收波长小于175 nm太阳光紫外线辐射所致，约在300 km高度大气处，气温可达1000以上。（5）外层外层是指从热层顶端以上高度范围的大气层。其特点为：大气受地球引力的束缚很弱，一些高速运动的空气质点，经常散逸到星空中去，故又叫“散逸层”。,二、大气的组成,大气是多种气体的混合物。其组成因地区而有所不同。其原因概括起来有自然原因(火山爆发、地震、海啸、台风、水旱灾等)、人为原因(如,烟尘、粉尘、粪便、垃圾等),大气的主要组成及所占比例(按体积计算),如表2-1所示。,三、
7、大气的重要性,大气环境是养育地球上的生命，并保护地球万物免遭外层空间干扰、宇宙辐射和太阳光紫外线辐射。大气是维持生命的重要物质。一般成年人每日呼吸2万次左右，平均吸入空气14 kg ，人所需要的量超出水和食品。一般成年人如果不饮水可维持生命35 天；如果不吃饭可维持生命510 天；如果不呼吸则只能维持生命5分钟。大气为生物提供呼吸所需的氧气，为绿色植物提供光合作用所需的二氧化碳，合成碳水化合物，作为人类和各种动物的食物。大气对于地球表面温度的平衡、能量储存和维持生物生存的较适宜的温度等方面起着重要的作用。同时大气也参与地球表面的各种变化，在物质循环和能量流动中起着重要的作用。大气也是人类工农业
8、生产和生活所必需的自然资源。,第三节 大气环境污染现状,一、大气环境污染现状二、大气污染物三、室内空气污染四、酸雨及其危害五、“厄尔尼诺现象”与“拉尼娜现象”简介,一、大气环境污染现状,大气污染是指大气中污染物质浓度超过了正常含量，对环境、生态和人类的生存发展产生不良现象。大气污染来源可分为自然来源和人为来源。因为人为来源污染对大气质量的影响贡献大，因此我们所说大气污染是指人为污染。1. 世界大气污染情况2. 我国大气污染情况3. 内蒙古自治区大气污染情况,1. 世界大气污染情况,20世纪30年代以来，在发达国家发生的“世界环境污染八大公害事件”中，五大事件是由大气污染引起的（表2-2）。,人
9、类在12世纪，挖掘出了煤炭，并逐步扩大其利用范围，从而告别了焚烧植物秸秆的历史，极快地推动了人类文明。但是人类受煤烟之苦时间也最长。自从人类利用煤作为燃料以后，大气污染的现象就明显起来了。产业革命的兴起，煤的消耗量急剧增加，工业区和城区的大气严重地受到了煤烟和SO2 的污染。例如,主要由燃烧煤炭引起的大气污染物“光化学烟雾”,在前苏联、欧洲、加拿大、澳洲、印度均有发生，已经成为困扰全球的又一公害。又如，马斯河谷事件、伦敦烟雾事件。20世纪60年代开始，发达国家所用的燃料煤逐渐被石油取代。由于石油中硫的含量较高，故又引来了 SO2 的污染。例如，全球性灾害酸雨、四日市哮喘病事件、汽车尾气以及CO
10、2 含量过度引起的温室效应等。,从全球范围看，发达国家大气环境质量明显得到改善，城市颗粒物、二氧化硫平均浓度已经接近世界卫生组织标准，而发展中国家的情况比较严重。例如，2001年7月“波恩气候会议”所签订的协议书可以说明这一点。在本次会议上，美、俄、日、澳、加等发达国家拒绝在协议书上签字，用森林面积来换取二氧化碳的排放量。本次会议有170多个国家参加,因为美国等发达国家反对,会议陷入僵局，经过采取妥协措施以后达成协议：发达国家援助不发达国家 410 亿美元来治理二氧化碳的排放量；未来10年二氧化碳的排放量要减少 2 % ；发达国家用森林面积来换取二氧化碳的排放量；惩罚二氧化碳的过量排放者。此项
11、协议于2002年10月起生效。,2. 我国大气污染情况,我国是世界上大气污染严重的国家，尤其是城市空气质量处在较重的污染状态。大气污染程度北方城市重于南方城市。1997年统计，8全国大气中总悬浮颗粒物平均值是291ug/m3 ，超过国家二级标准（200ug/m3）的城市有67个，占统计城市总数的72 % ，北方城市平均为 381 g / m3，南方城市平均为200g / m3 ，达到了国家二级标准；大气中二氧化硫全国平均为66g / m3 ，超过国家二级标准（60g/m3）的统计城市中，北方城市占52.3% ，南方城市占37.5%；北方城市平均值为72g/m3 ,南方城市平均值为60g/m3
12、，达到了国家二级标准。,3. 内蒙古自治区大气污染情况,内蒙古自治区城市中,呼和浩特、包头、赤峰、乌海等城市的空气质量处在较重的污染水平。1997年统计显示，全区大气中总悬浮颗粒物平均值为417489g / m3 ,都超过国家二级标准；全区大气中二氧化硫平均值为44247g / m3，超过国家二级标准（60g/m3）的城市有呼和浩特、包头、乌海,通辽等其它城市稍好一些。,二、大气污染物,1.二氧化硫（SO2）2.一氧化碳（CO）3.氮氧化物（NOX）4.碳氢化合物（RHX）5.铅（Pb）6.温室气体 7.颗粒物（TSP）8.损害臭氧层物质（ODS）9.光化学烟雾,1. 二氧化硫（SO2）,常温
13、常压下，二氧化硫是无色、有刺激性气味的气体，在空气中其化学性质不稳定。（1）大气中的二氧化硫来源（2）大气中二氧化硫的危害,（1）大气中的二氧化硫来源,大气中二氧化硫的自然来源主要是火山爆发，年均约1.12 亿吨；人为来源主要是炼钢、玻璃、化工等工厂排出的尾气、燃煤等。目前，世界能源结构是石油占44 % 、煤占30 % 、天然气占18 % 、水电占6 % 、原子能占2% 。我国耗能量居世界第三位（美、俄之后），其中煤占80 % 。煤中硫含量达0.55% ，石油中硫含量 1 %以下。全球排放二氧化硫的量，1880年为1.25亿吨，1988年为18.0亿吨，100年中增加了14倍。全球排放的二氧化
14、硫中90%来自燃煤，并且90%来自北半球。,（2）大气中二氧化硫的危害,从整个大气污染物的排放量来看，二氧化硫仅次于一氧化碳，是居第二位的危害物。其危害主要有：使生物的呼吸系统受到破坏；是形成酸雨的主要因素。在低气温、强阳光下，二氧化硫与大气中其它物质进行光化学反应，生成三氧化硫，从而形成硫酸或硫酸盐，形成酸雨。,2. 一氧化碳（CO）,常温常压下，一氧化碳是无色、无味的有毒气体、在空气中其化学性质较稳定。（1）大气中的一氧化碳来源大气中的一氧化碳主要来自森林火灾、叶绿素分解、含碳化合物不完全燃烧等过程。（2）大气中一氧化碳的危害大气中的一氧化碳，通过呼吸进入到人体后，因其与血红蛋白的结合能力
15、比氧大200多倍,所以很快与血液中的血红蛋白结合,造成人体缺氧，严重时导致死亡（即煤气中毒）。,3. 氮氧化物（NOX）,大气中氮氧化物主要是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。在常温常压下，NO为无色、无味、无害的气体，在空气中其化学性质不稳定；在常温常压下,NO2为棕色、具有刺激性气味、有害的气体,在空气中其化学性质不稳定。（1）大气中的氮氧化物来源（2）大气中氮氧化物的危害,（1）大气中的氮氧化物来源大气中氮氧化物主要来自人为来源。炼钢、玻璃、化工等工厂，汽车、飞机、炉、窑等排放的尾气中大量含有氮氧化物。大气中氮氧化物的自然来源是农业生产的含氮化肥的使用和自然界氮循环过程中的排出。自然
16、条件下，土壤中的微生物能够分解,并排放出NO2 。（2）大气中氮氧化物的危害大气中氮氧化物主要危害有：刺激动物呼吸系统，使呼吸系统受到破坏，严重时引起疾病；形成酸雨；参与光化学烟雾反应；破坏臭氧层。,4. 碳氢化合物（RHX）,大气中碳氢化合物主要是烷烃、烯烃、芳烃、脂环烃、芳香烃和多环芳烃（PAH）等复杂多样的有机物。它们在大气中都不太稳定，在强阳光照射或闪电等自然条件下，与大气中的其它物质发生反应，造成二次污染。大气中碳氢化合物的产生大气中碳氢化合物的危害,（1）大气中碳氢化合物的产生,大气中碳氢化合物的主要来源是自然界中的生物及其遗体被微生物所分解而排放的和有机物（或动物尸体等）的不完全燃烧和蒸发。人为的主要来源是石油的不完全燃烧（如，煤油灯、汽车减速或空档时的尾气等，参看表2-3）、石油炼制、化工生产等的过程。,（2）大气中碳氢化合物的危害,大气中碳氢化合物的危害主要有：参与光化学烟雾反应；属于强致癌物质。例如，3，4-苯并芘（苯并a芘）、1,2-苯并蒽、1，2，3，4-二苯并菲等, 其化学式如下所示。其中苯并a芘的来源主要有：食物、环境中燃煤（1吨燃煤产生210 mg苯并a芘）、汽车尾气（1小时行使产生苯并a芘300 mg）、抽烟等。请参看表2-4）。,
