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1、我们离不我们离不开大气，开大气， 如同鱼儿如同鱼儿离不开水。离不开水。第三章第三章 大气环境与保护大气环境与保护第一节、大气概述（成分、分层、边界层）第一节、大气概述（成分、分层、边界层）第二节、大气污染（源、物、类型、危害）第二节、大气污染（源、物、类型、危害）第三节、大气污染控制（四个对策）第三节、大气污染控制（四个对策）第四节、全球大气环境问题（两大问题）第四节、全球大气环境问题（两大问题）资源环境学院1一、大气的成分一、大气的成分1、N2、O2等气体等气体3、冰晶和固体微粒、冰晶和固体微粒（如尘埃、花粉）（如尘埃、花粉）2、水滴、水滴（如云滴、雾滴）（如云滴、雾滴）第一节第一节 大气概
2、述大气概述没有水汽和悬浮物的空气称为干洁空气。地球大气圈的总质量约6000万亿吨，只占地球总质量的百万分之一左右，而其成分极为复杂。大气中的悬浮物称为气溶胶质粒。2表表3-1 3-1 干洁大气的成分（干洁大气的成分（85km85km以下）以下）成分容积（%）分子量氮（氮（N N2 2）78.0978.0928.016氧（氧（O O2 2）20.9520.9532.000氩（Ar）0.9339.944二氧化碳二氧化碳（COCO2 2）0.030.0344.010氖（Ne）0.001820.183氦（He）0.00054.003氪（Kr）0.000183.700氢（H2）0.000052.016氙
3、（Xe）0.000008131.300臭氧（臭氧（O O3 3）0.0000010.00000148.000注：引自高伟生等，1992，环境地学，66页。3大气成份复杂多样，但本课程只重大气成份复杂多样，但本课程只重点关注两个问题：点关注两个问题：一是哪些成份与环境问题有关？一是哪些成份与环境问题有关？二是这些成份是否变化？二是这些成份是否变化？4二氧化碳：二氧化碳：来源：生物呼吸作用，有机体燃烧与分解。来源：生物呼吸作用，有机体燃烧与分解。现状：在大气中的含量有增加的趋势。现状：在大气中的含量有增加的趋势。影响：强烈吸收地面的长波辐射，影响：强烈吸收地面的长波辐射， 引起温室效应的加剧。引起
4、温室效应的加剧。臭氧：臭氧：来源：高空通过光致离解作用，低空通过闪电来源：高空通过光致离解作用，低空通过闪电 或有机物氧化及高空传输。或有机物氧化及高空传输。作用：能大量吸收太阳紫外线，使地面生物作用：能大量吸收太阳紫外线，使地面生物免受过量紫外线的灼伤，使平流层大免受过量紫外线的灼伤，使平流层大气温度较快增加。气温度较快增加。分布：自然大气中含量很少。随高度分布分布：自然大气中含量很少。随高度分布 不均匀，也随纬度和时间而异。不均匀，也随纬度和时间而异。水汽：水汽：来源：海洋和地面蒸发、植物蒸腾。来源：海洋和地面蒸发、植物蒸腾。分布：随时间、地点变化很大。在铅直分布：随时间、地点变化很大。在
5、铅直 方向，一般随高度增加而减少。方向，一般随高度增加而减少。影响：形成云、雾、雨、雪等大气现象。影响：形成云、雾、雨、雪等大气现象。 对生物的生长和发育有重要影响。对生物的生长和发育有重要影响。微粒：固体微粒与液体微粒。微粒：固体微粒与液体微粒。来源：固体微粒来源于火山爆发、沙土飞来源：固体微粒来源于火山爆发、沙土飞扬、物质燃烧颗粒、植物花粉等；扬、物质燃烧颗粒、植物花粉等；液体微粒指大气中的水滴等。液体微粒指大气中的水滴等。影响：影响太阳辐射传输，使能见度影响：影响太阳辐射传输，使能见度 变低，有的能起凝结核的作用。变低，有的能起凝结核的作用。5l大气中二氧化碳、臭氧、水汽、悬浮微粒及微量
6、有害气体的含量是不断变化的。l目前认为引起空气污染的物质在自然大气中的含量很少，如CO、NH3、SO2、H2S、Cl2、NO2和甲醛等均在百万分之一（1ppm）以下。l但是，随着工业的发展和化石燃料耗量的增多，污染性气体将日渐增多。几点认识6高度（km）二、大气的分层二、大气的分层每升高每升高100m降低降低 越往上氧、氦等气体的原子态越多越往上氧、氦等气体的原子态越多紫外线的强烈照紫外线的强烈照射，射，N2和和O2产生产生不同程度的离解不同程度的离解7三、大气边界层三、大气边界层的主要特征的主要特征 l对流层下部靠近下垫面的对流层下部靠近下垫面的公公里里范围内的薄层大气，又称范围内的薄层大气
7、，又称摩擦层。大气污染物质绝大摩擦层。大气污染物质绝大部分在此层活动。部分在此层活动。（一）湍流运动（一）湍流运动l地面粗糙度的影响，产生了风速的垂直梯度，形成湍流。地面粗糙度的影响，产生了风速的垂直梯度，形成湍流。l湍流对污染物的扩散稀释起重要作用。湍流对污染物的扩散稀释起重要作用。 （二）风（二）风 l白天风速大、夜间风速小；最大值出现白天风速大、夜间风速小；最大值出现1414时左右，最小值时左右，最小值出现在清晨日出前。出现在清晨日出前。l边界层风的垂直分布和变化规律，对于调配燃料，控制排边界层风的垂直分布和变化规律，对于调配燃料，控制排放，控制污染是十分有益的。放，控制污染是十分有益的
8、。 （三）温度的垂直分布（三）温度的垂直分布l边界层中温度场比较复杂。白天气温随高度的递减型分布；边界层中温度场比较复杂。白天气温随高度的递减型分布；夜晚气温随高度的递增型分布夜晚气温随高度的递增型分布 。8问题：影响大气污染的气象因素湍流必读参考书：必读参考书：鞠美庭主编，环境学基础，北京：化学工业出版社，鞠美庭主编，环境学基础，北京：化学工业出版社，20042004，7 7。第。第4 4章章 大气污染与防治大气污染与防治 4.2 4.2 影响大气污染的气象因素。影响大气污染的气象因素。大气的运动和风逆温污染系数、风向频率、风向玫瑰图大气稳定度9第二节第二节 大气污染大气污染l大气污染的定义
9、起源于对有害影响的观察，即若大气污染的定义起源于对有害影响的观察，即若大气污染物达到一定浓度，并持续足够的时间，大气污染物达到一定浓度，并持续足够的时间， 达到对公众健康、动植物、材料、大气特性或环达到对公众健康、动植物、材料、大气特性或环境美学产生可以测量的影响，就是大气污染。境美学产生可以测量的影响，就是大气污染。l这种定义方法在很大程度上是基于传统的公害概这种定义方法在很大程度上是基于传统的公害概念，现在又有新的延伸。例如，大量能量（如热念，现在又有新的延伸。例如，大量能量（如热 能）释放进入大气引起不良影响，人类活动导致能）释放进入大气引起不良影响，人类活动导致大气中某些组分变化产生的
10、危害等也归入了大气大气中某些组分变化产生的危害等也归入了大气污染的范畴。污染的范畴。10一、大气污染源及污染物一、大气污染源及污染物污污染染源源天然源：自然界自行向大气环境排放污染物的污染源。天然源：自然界自行向大气环境排放污染物的污染源。人为源：人类的生产活动和生活活动所形成的污染源。人为源：人类的生产活动和生活活动所形成的污染源。火山火山雷电造成的森林大火雷电造成的森林大火燃煤燃煤汽车汽车空调空调11大气污染物：由于人类活动或自然过程排入大气，并对人和环境产生有害影响的物质。按来源，按来源，分为分为一次污染物一次污染物和和二次污染物二次污染物直接由污染源排放的污染物直接由污染源排放的污染物
11、进入大气的一次污进入大气的一次污染物之间或与正常染物之间或与正常大气组分发生反应，大气组分发生反应，以及在太阳辐射下以及在太阳辐射下引起光化学反应而引起光化学反应而产生的新的污染物，产生的新的污染物，它常比一次污染物它常比一次污染物对环境和人体的危对环境和人体的危害更为严重。害更为严重。12按存在状态，分为按存在状态，分为颗粒物颗粒物和和气态污染物气态污染物常表示为总悬浮微粒物常表示为总悬浮微粒物（TSP）、飘尘和降尘。）、飘尘和降尘。主要有一次污染物：主要有一次污染物：SO2、H2S 、NO、NH3 、CO、CO2 、HF、HCl 、C1C12化合物化合物 。二次污染物：二次污染物：SO3、
12、H2SO4、MSO4 、NO2、MNO3 、醛类、酮类、酸类。、醛类、酮类、酸类。其粒径绝大多数在其粒径绝大多数在100m100m以下，其中多数以下，其中多数在在10m10m以下。它是分散在大气中的各种粒以下。它是分散在大气中的各种粒子的总称，也是目前大气质量评价中的一子的总称，也是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。个通用的重要污染指标。 飘尘指可在大气中长期飘浮的悬浮物，分飘尘指可在大气中长期飘浮的悬浮物，分为为PMPM1010（粒径（粒径10m10m）和）和PMPM（粒径）。（粒径）。PMPM1010可以通过呼吸道进入人体，从而对人体健可以通过呼吸道进入人体，从而对人体健康产生危
13、害，康产生危害，PMPM的危害则更为严重。的危害则更为严重。 降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物, ,一般直一般直径大于径大于30m30m，由于其自身的重力作用会很快沉，由于其自身的重力作用会很快沉降下来。单位面积的降尘量可作为评价大气污染降下来。单位面积的降尘量可作为评价大气污染物程度的指标之一。物程度的指标之一。 13（一）煤烟型污染（一）煤烟型污染 主要污染物主要污染物: :SO2、NOx、CO和颗粒物。和颗粒物。 气象条件：低温、高湿的阴天，风小并伴有逆温气象条件：低温、高湿的阴天，风小并伴有逆温 出现现象：一次污染物扩散受阻，在低空聚积，出现现象：一
14、次污染物扩散受阻，在低空聚积， 生成还原型烟雾。生成还原型烟雾。 典型事件：伦敦烟雾事件、马斯河谷事件等。典型事件：伦敦烟雾事件、马斯河谷事件等。 主要污染源：燃煤。主要污染源：燃煤。二、几种典型的大气污染二、几种典型的大气污染14（二）交通型污染（二）交通型污染 主要污染物：主要污染物：CO、NOX和和HC。气象条件：在相对湿度较低的夏季睛天。气象条件：在相对湿度较低的夏季睛天。出现现象：出现一种淡蓝色烟雾出现现象：出现一种淡蓝色烟雾光化学烟雾光化学烟雾。典型事件：典型事件：19401940年洛杉矶化学烟雾事件。年洛杉矶化学烟雾事件。主要污染源：机动车和机动船。主要污染源：机动车和机动船。
15、光化学烟雾是在一定的条件下（如强日光、低风速和低湿度等），氮氧化物和碳氢化合物发生化学转化形成的高氧化性的混合气团。 15（三）酸沉降污染（三）酸沉降污染 它是指大气中的酸通过降水（如雨、雾、雪）它是指大气中的酸通过降水（如雨、雾、雪） 迁移到地表，或在含酸气团气流的作用下直接迁移到地表，或在含酸气团气流的作用下直接 迁移到地表。引起酸沉降的主要物质是人为和迁移到地表。引起酸沉降的主要物质是人为和 天然排放的天然排放的SOX（SO2和和SO3）和和NOX（NO和和NO2） ， 其天然源一般是全球分布的，而人为排放的其天然源一般是全球分布的，而人为排放的 SOX和和NOX则具有地区性分布的特点。
16、则具有地区性分布的特点。16（一）大气污染对人体健康的危害（一）大气污染对人体健康的危害（二）大气污染对植物的危害（二）大气污染对植物的危害（三）大气污染对材料的危害（三）大气污染对材料的危害（四）大气污染对大气环境的危害（四）大气污染对大气环境的危害三、大气污染的危害三、大气污染的危害17（一）大气污染对人体健康的危害（一）大气污染对人体健康的危害1 1、对人体健康构成危害的主要成份、对人体健康构成危害的主要成份（1 1）、大气颗粒物）、大气颗粒物（2 2）、二氧化硫）、二氧化硫（3 3）、一氧化碳）、一氧化碳（4 4）、氮氧化物）、氮氧化物（5 5）、光化学氧化剂）、光化学氧化剂2 2、危害的方式、危害的方式A A、呼吸道吸入；、呼吸道吸入； B B、随食物和饮水摄入；、随食物和饮水摄入； C C、体表接触侵入。、体表接触侵入。181 1、大气颗粒物、大气颗粒物颗粒物的大小决定其沉积于呼吸道中的位置；颗粒物的大小决定其沉积于呼吸道中的位置； 化学组成化学组成决定沉积位置上对组织的影响。决定沉积位置上对组织的影响。2 2、二氧化硫、二氧化硫损害肝脏。且由于损害肝脏。且由于SO2SO2
