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1、第二章第二章 大气环境化学大气环境化学大气的组成及其主要污染物大气的组成及其主要污染物大气颗粒物大气颗粒物大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移大气中污染物的转化大气中污染物的转化1 大气的组成及其主要污染物大气的组成及其主要污染物1.1 1.1 大气的主要成分大气的主要成分1.2 1.2 大气层的结构大气层的结构1.1.3 3 大气污染化学与大气污染大气污染化学与大气污染1.1.4 4 大气中的主要污染物大气中的主要污染物 1.1.1大气圈的重要性大气圈的重要性滋滋润润保保护护着着人人类类而而且且无无时时无无刻刻不不在在传传输输着着物物质质、能能量量和和信信息。息。空气的主要成分：空气的主要成
2、分：O2、N2、CO2； O2， 人人类类和和动动物物呼呼吸吸所所必必须须，且且须须大大量量存存在在(成成人人10-12m3/d，是是食食物物的的10倍倍，饮饮水水的的3-4倍倍)； N2， 固固氮氮作作用用（一一系系列列复复杂杂的的生生化化反反应应转转化成氨基酸）；化成氨基酸）； CO2，植物的光合作用。植物的光合作用。保保护护作作用用：防防止止从从外外层层空空间间的的宇宇宙宙线线，r射射线线，X射射线线和和陨陨石石等等对对人人类类的的侵侵害害，同同时时，允允许许太太阳阳辐辐射射中中的的近近紫紫外外线线，可见光和近红外光线到达地面可见光和近红外光线到达地面保温；保温；是地球上是地球上H2O、
3、O2、N2、C等重要物质循环不可缺的介质；等重要物质循环不可缺的介质； 地球能量转换和传递的重要介质。地球能量转换和传递的重要介质。1.1.2大气的主要成分大气的主要成分（体积百分比）包括：大气的主要成分（体积百分比）包括： N2（78.08%）、）、 O2（20.95%）、）、 Ar（0.943%）和）和CO2 （0.0314%）。）。几种惰性气体：几种惰性气体：He（5.2410-4）、）、Ne（1.8110-3）、）、Ke（1.1410-4）和）和Xe（8.710-6）的含量相对比较高。）的含量相对比较高。水的含量是一个可变化的数值。一般在水的含量是一个可变化的数值。一般在13%。痕量组
4、分，如痕量组分，如H2（510-5）、）、CH4（210-4）、）、CO（110-5）、）、SO2（210-7）、）、NH3（610-7）、）、N2O（2.510-5）、）、NO2（210-6）、）、O3（410-6）等。）等。1.1.3大气与空气大气与空气 大大气气（atmosphere）：围围绕绕地地球球或或任任何何其其他他天天体体的的气气层层或气圈。或气圈。 空空气气（air）：处处于于大大气气最最低低层层约约有有十十多多公公里里的的对对流流层层气气体混合物。体混合物。 由由于于地地球球旋旋转转作作用用以以及及距距地地面面不不同同高高度度的的各各层层次次大大气气对对太太阳阳辐辐射射吸吸收
5、收程程度度上上的的差差异异，使使得得描描述述大大气气状状态态的的温温度度、密密度度等等气气象象要要素素在在垂垂直直方方向向上上呈呈不不均均匀匀分分布布。人人们们通通常常把把静静大大气气的的温温度度和和密密度度在在垂垂直直方方向向上上的的分分布布，称称为为大气温度层结大气温度层结和大气密度层结。和大气密度层结。1.2 地球大气圈的垂直分层地球大气圈的垂直分层目前世界普遍采用的目前世界普遍采用的大气圈分层方法是大气圈分层方法是1962年世界气象组织年世界气象组织（WMO）执行委员会执行委员会正式通过国际大地测正式通过国际大地测量和地球物理联合会量和地球物理联合会（IUGG）建议的分层建议的分层系统
6、，即根据大气温系统，即根据大气温度垂直变化特征，将度垂直变化特征，将大气圈分为对流层、大气圈分为对流层、平流层、中间层、热平流层、中间层、热成层和逸散层成层和逸散层 1）对流层）对流层大大气气圈圈最最接接近近地地面面的的一一层层，厚厚度度从从赤赤道道向向两两极极减减少少，低低纬纬度度为为17-18km,高高纬纬度度为为8-9km，平平均均厚厚度度为为12km；H ，则则T（0.65/100m，不不能能直直接接吸吸收收太太阳阳辐辐射射却却能能从从地地面面反反射射得得到到热热能能而而使使大大气气增增温温），对流强烈对流强烈;集集中中了了占占大大气气总总质质量量的的75%的的空空气气和和几几乎乎全全
7、部部水水蒸蒸气气,主主要要天天气气现现象象云云、雾雾、雪雪、雹雹及及降降水水等等发发生生在在这这一层一层 ；1-2km ，自自由由大大气气层层，乱乱流流及及其其效效应应通通常常极极微微弱弱，污染物很少到达这里。污染物很少到达这里。 对流层顶温度很低，水凝结成冰，不能进入平流层。对流层顶温度很低，水凝结成冰，不能进入平流层。2）平流层）平流层对流层顶至高度约对流层顶至高度约5055 km；平平流流层层内内空空气气干干燥燥，几几乎乎没没有有水水汽汽和和尘尘埃埃，大大气气透明度好透明度好（超高速飞行，（超高速飞行，1020km）；）；温温度度先先是是随随高高度度增增加加变变化化很很少少，距距地地面面
8、30-35km处处温温度度为为-55 ，再再向向上上T随随 H而而，到到平平流流层层顶顶升升至至-3 ，因因在在1535 km内内，形形成成一一个个约约20 km厚的厚的O3层。层。无垂直对流运动，主要是平流运动。无垂直对流运动，主要是平流运动。3）中中间间层层：平平流流层层顶顶至至85 km；H则则T，顶顶部部气气温温为为-83-113 ，因因高高空空吸吸收收辐辐射射的的物物质质（尤尤其其O3）减少减少 。 4）热热成成层层：85 800km，空空气气稀稀薄薄，气气体体在在宇宇宙宙射射线线作作用用下下电电离离，能能将将地地面面发发射射的的无无线线电电波波返返回回地地面面，对对全全球球无无线线
9、电电通通讯讯具具有有重重要要作作用用；H则则T，电电离离后后的氧强烈吸收的氧强烈吸收180nm太阳远紫外辐射的能量；太阳远紫外辐射的能量；5）散散逸逸层层：热热成成层层顶顶以以上上的的大大气气，也也称称外外层层，该该层层大大气气极极为为稀稀薄薄，气气温温高高，分分子子运运动动速速度度加加快快。有有的的能能克服地球引力而逃逸到太空中去。克服地球引力而逃逸到太空中去。1.3.1大气污染化学大气污染化学定定义义：研研究究大大气气污污染染物物的的化化学学特特征征及及其其产产生生，迁迁移移、转转化化、消消除除和和致致害害过过程程中中的的化化学学行行为为，以以便便掌掌握握和和运运用用有有关关规规律律，控控
10、制污染，改善环境，造福人类。制污染，改善环境，造福人类。19731973年年，第第一一次次全全国国环环保保会会议议之之后后，我我国国环环保保工工作作有有了了全全面面的开展；的开展；19751975年年，中中科科院院成成立立了了环环境境化化学学研研究究所所组组建建了了大大气气污污染染化化学学研研究究组组，后后扩扩大大为为研研究究室室，开开始始有有了了我我国国第第一一个个研研究究大大气气污污染化学的专业单位；染化学的专业单位；19771977年年，中中科科院院制制定定环环境境科科学学发发展展规规划划时时，提提出了以燃煤产生的大气污染问题为主攻方向；出了以燃煤产生的大气污染问题为主攻方向；2020年
11、年来来，我我国国大大气气污污染染化化学学的的研研究究，大大致致可可归归纳纳为为：大大气气颗颗粒粒物物的的表表征征和和污污染染物物的的迁迁移移转转化化两方面。两方面。我我国国大大气气污污染染有有三三个个特特点点：一一是是SOSO2 2污污染染重重于于NOxNOx，二二是是硫硫氧氧化化物物主主要要来来源源于于燃燃煤煤排排放放产产生生的的SOSO2 2，三三 是是城城市市大大气气颗颗粒粒物物浓浓度度普普遍遍较较高高，大大多数地区常处于超标状态。多数地区常处于超标状态。1.3.2 大气污染系统大气污染系统是由是由排放源排放源大气大气承受体承受体 三个基本组成部分三个基本组成部分 导导致致污污染染的的物
12、物质质流流将将排排放放源源，大大气气和和承承受受体体三三者者联联系系起起来来，构构成成大大气气污污染染系系统统，这这种种物物质质是是由由大大气气运运载载的的 ，并并会会妨妨害害人人类类及及其其环环境境，因因而而称称为为气气载载污污染物。染物。 汇汇：气气载载污污染染物物从从大大气气中中消消失失的的去去处处，包包括括水水体体，土壤，植物和建筑物等土壤，植物和建筑物等承受体：承受污染的对象，人类及环境。承受体：承受污染的对象，人类及环境。排排放放源源：气气载载污污染染物物的的排排放放点点或或排排放放区区域域，分分为为自自然源（大量和不可控）和然源（大量和不可控）和人为源人为源 污染源自自然然源源：
13、来来源源于于自自然然界界的的生生命命活活动动或或其其它它自自然然现现象象的的变变化化所所产产生生的的。萜萜类类，针针叶叶树树的的叶叶或或所所放放出出；火火山山爆爆发发，颗颗粒粒物物及及含含硫硫气气体体化化合合物物；森森林林火火灾灾，CO，CO2。人为源人为源：人类生活及生产活动产生大量污染物：人类生活及生产活动产生大量污染物 燃燃料料的的燃燃烧烧。 主主：固固体体化化石石燃燃料料（煤煤、褐褐煤煤等等），液液体体化化石石燃燃料料（石石油油及及石石油油产产品品，液液态态天天然然气气），气体燃料气体燃料. 工工矿矿企企业业及及农农业业排排放放的的废废气气,主主火火电电厂厂及及冶冶金金工工业业 运输工
14、具运行中废气的排放运输工具运行中废气的排放. 1.4 大气中的污染物及其危害按按物物理理状状态态分分为为气气态态污污染染物物（约约占占90%）和和大大气气颗颗粒粒物（物（10%）按按化化学学类类型型分分为为含含硫硫化化合合物物HXSOX ，含含氮氮化化合合物物HXNOX ，碳碳氧氧化化物物，碳碳氢氢化化合合物物和和碳碳氢氢氧氧化化合合物物，光光化化学学氧氧化化剂剂，含含卤卤素素化化合合物物，粉粉尘尘颗颗粒粒物物，放放射射性性物质等。物质等。 原原生生污污染染物物（一一次次性性污污染染物物），由由污污染染源源直直接接排排入入大大气，如气，如CO，CO2，SO2，NO等。等。 次次生生污污染染物物
15、（二二次次性性污污染染物物），一一次次污污染染物物与与空空气气进进行行物物理理化化学学变变化化后后的的产产物物，如如：NO2，SO3，硫硫酸酸烟烟雾，硫酸盐气溶胶及氧化剂。雾，硫酸盐气溶胶及氧化剂。含硫化合物含硫化合物大气中的大气中的含硫化合物主要包括含硫化合物主要包括：氧硫化碳：氧硫化碳(COS)(COS)、二硫、二硫化碳化碳(CS(CS2 2) )、二甲基硫、二甲基硫(CH(CH3 3) )2 2S S、硫化氢、硫化氢(H(H2 2S)S)、二氧化硫、二氧化硫(SO(SO2 2) )、三氧化硫、三氧化硫(SO(SO3 3) )、硫酸、硫酸(H(H2 2SOSO4 4) )、亚硫酸盐、亚硫酸
16、盐(MSO(MSO3 3) )和硫酸盐和硫酸盐(MSO(MSO4 4) )等。生物活动（动植物机体的腐烂）产等。生物活动（动植物机体的腐烂）产生的多为低价硫。生的多为低价硫。SOSO2 2的危害的危害：刺激性气体：刺激性气体, ,呼吸道危害；植物危害；酸雨。呼吸道危害；植物危害；酸雨。SOSO2 2 的来源与消除的来源与消除：有：有6060来自煤的燃烧，来自煤的燃烧，3030左右来左右来自石油燃烧和炼制过程；一般煤的含硫量为自石油燃烧和炼制过程；一般煤的含硫量为1-5%1-5%，石油，石油含硫量为含硫量为0.8-2%0.8-2%；另天然源包括火山排放和；另天然源包括火山排放和H H2 2S S
17、氧化。氧化。有有50%50%会转化形成硫酸或硫酸根，另外会转化形成硫酸或硫酸根，另外50%50%可以通过干湿可以通过干湿沉降从大气中被消除。沉降从大气中被消除。SOSO2 2的浓度特征的浓度特征：本底浓度一般在：本底浓度一般在0.20.210L/m10L/m3 3之间，之间，停留时间停留时间336.56.5天。天。Q=WS280%=1.6WSQ=WS280%=1.6WS，其其中中：Q Q，SOSO2 2的的产产生生量量（kgkg）；W W，燃煤量（，燃煤量（kgkg）; S,; S,煤中全硫含量煤中全硫含量 （% %） H2 2S和有机硫化物(CH3)2S天然源：天然源：主要污染源，生物活动（
18、主要污染源，生物活动（水、土壤有机残体水、土壤有机残体无氧细菌作用无氧细菌作用，海洋生物活动排放）、火山活动，海洋生物活动排放）、火山活动(主主要是要是SO2)、海水浪花（主要是、海水浪花（主要是SO42- ）。）。人为源人为源：工业排放（：工业排放（H2S为为SO2的的2%）危害危害：H2S引起结膜炎，血红蛋白中毒，破坏未成熟的植物组引起结膜炎，血红蛋白中毒，破坏未成熟的植物组织。织。汇：汇：在大气中氧化在大气中氧化OH+H2SH2O+SH，O2和和O等氧化等氧化为为SO2。在大气中停留时间。在大气中停留时间1-4天。天。NOX主要形态：主要形态：NO，N2O，NO2，NH3 N2O主主来来
19、自自天天然然源源，即即在在土土壤壤中中硝硝酸酸盐盐在在微微生生物物作作用用下下的的还还原原过过程程形形成成的的；人人为为源源主主要要是是燃燃料料燃燃烧烧及及含含氮氮化肥的施用。化肥的施用。大大气气中中含含量量甚甚微微，化化学学活活性性差差，吸吸收收地地面面热热辐辐射射使使全全球气候变暖，球气候变暖，t=120年。年。 在平流层中：在平流层中：N2O+h N2+ O； N2O+O N2+O2； N2O+O NO+NO； NOXNOX：自自，闪闪电电，生生物物活活动动；人人（主主），煤煤和和石石油油的的燃燃烧烧（燃燃烧烧型型和和温温度度型型）、汽汽车车尾尾气气和和工工业排放；业排放；一一般般有有2
20、/3来来自自汽汽车车等等流流动动源源的的排排放放，1/3来来自自固固定源的排放。定源的排放。NO占占90以上；以上；NO2占占0.5到到10。 NOx最最终终将将转转化化为为硝硝酸酸和和硝硝酸酸盐盐微微粒粒经经湿湿沉沉降降和和干干沉沉降降从从大大气气中中去去除除。其其中中湿湿沉沉降降是是最最主主要要的消除方式。的消除方式。NONOx x的危害NONO的生物化学活性和毒性都不如的生物化学活性和毒性都不如NONO2 2，可与血红蛋白结合，并减弱血液的输氧能力,但其浓度远低于CO的浓度，因而对血红蛋白的影响少。NO2会引起肺炎，造成纤维组织变性性细支气管炎，甚至中毒死亡。 植物叶片产生斑点，引起植物
21、光合作用的可逆植物叶片产生斑点，引起植物光合作用的可逆衰减。衰减。导致光化学污染的重要物质。危害：引起酸雨和光导致光化学污染的重要物质。危害：引起酸雨和光化学烟雾。化学烟雾。燃料燃烧过程中影响燃料燃烧过程中影响NONOx x形成的因素形成的因素燃烧温度燃烧温度5001000时时，生成的，生成的NO浓度比较浓度比较低。高温既能产生较高的低。高温既能产生较高的NO含量，又有助于含量，又有助于NO的快速生成。的快速生成。空燃比。空燃比。典型的汽油，其化学计量空燃比为典型的汽油，其化学计量空燃比为14.6。空燃比低，燃烧不完全，尾气中。空燃比低，燃烧不完全，尾气中CH和和CO含量高，含量高，NO浓度低
22、；空燃比增加，浓度低；空燃比增加，NOX含含量增加，空燃比等于化学计量空燃比时，量增加，空燃比等于化学计量空燃比时，NOX达到最大值。空燃比超过化学计量空燃比时，达到最大值。空燃比超过化学计量空燃比时， NOX含量随之下降。含量随之下降。补不同车型三种化合物的排放源强。补不同车型三种化合物的排放源强。平均车速平均车速（km/h)km/h)50.50.000060.60.000070.70.000080.80.000090.90.0000100.100.0000小小型型车车COCO31.31.343423.23.686817.17.909014.14.767610.10.24247.77.72
23、2THCTHC8.18.14 46.76.70 06.06.06 65.35.30 04.64.66 64.04.02 2NONOx x1.71.77 72.32.37 72.92.96 63.73.71 13.83.85 53.93.99 9中中型型车车COCO30.30.181826.26.191924.24.767625.25.474728.28.555534.34.7878THCTHC15.15.212112.12.424211.11.020210.10.10109.49.42 29.19.10 0NONOx x5.45.40 06.36.30 07.27.20 08.38.30 08
24、.88.80 09.39.30 0大大型型车车COCO5.25.25 54.44.48 84.14.10 04.04.01 14.24.23 34.74.77 7THCTHC2.02.08 81.71.79 91.51.58 81.41.45 51.31.38 81.31.35 5NONOx x10.10.444410.10.484811.11.101014.14.717115.15.646418.18.3838表2-1 车辆单车排放因子推荐值（mg/辆m）NOX排放量排放量G=1.63B（N+V10 -6CNO） 其中：其中： CNO：以以燃燃料料燃燃烧烧时时生生成成的的温温度度型型NO浓浓
25、度度，通通常常取取ppm； G：燃料燃烧时生成的燃料燃烧时生成的NOX（以（以NO2计）；计）； B：煤或重油的消耗量；煤或重油的消耗量； V：为一公斤燃料生成的烟气量为一公斤燃料生成的烟气量 m3/kg； N：为燃料为燃料N向燃料型向燃料型NO的转化率的转化率%。燃燃烧烧过过程程中中NO的的产产生生量量除除与与温温度度有有关关外外，还还与与空空气过剩系数，燃料种类有关。气过剩系数，燃料种类有关。 改进燃烧方式来控制改进燃烧方式来控制NOX的生成和排放量：降低燃的生成和排放量：降低燃烧温度，降低烧温度，降低O2的分压，减少烟气的停留时间，降的分压，减少烟气的停留时间，降低燃料中低燃料中N的含量
26、和控制空气过剩系数。的含量和控制空气过剩系数。 CO是大气中很普遍的排放量极大的污染物。是大气中很普遍的排放量极大的污染物。全世界全世界CO年排放量为年排放量为2.10*108t,排放量为大气污染物之首。排放量为大气污染物之首。主来自主来自天然源天然源，甲烷的氧化转化；海水中，甲烷的氧化转化；海水中CO的挥发为的挥发为1.0*108t；植物排放的烃类（主要是萜烯）经植物排放的烃类（主要是萜烯）经HO氧化而成氧化而成CO；植物叶绿素植物叶绿素的光解，其量为（的光解，其量为（5-10)*107t/a；森林火灾等，其量为森林火灾等，其量为60*106t/a.人为源主要是燃料的燃烧和加工、汽车排气。人
27、为源主要是燃料的燃烧和加工、汽车排气。其中约其中约80%来自汽来自汽车尾气的排放，车尾气的排放，燃烧不完全，当空燃比超过燃烧不完全，当空燃比超过15时，汽油燃烧完全，时，汽油燃烧完全，汽车尾气中就没有汽车尾气中就没有CO。无色、无味、无臭的有毒气体，转化为无色、无味、无臭的有毒气体，转化为CO2速度很慢；速度很慢；去除途径是通过去除途径是通过土壤中某些细菌的吸收和代谢为土壤中某些细菌的吸收和代谢为CO2和和CH4；此此外，自由基的作用也是很重要的。外，自由基的作用也是很重要的。T停停为为0.4a.对植物和微生物无害，但对人体有害对植物和微生物无害，但对人体有害(使人体缺氧使人体缺氧)，参与光化
28、学，参与光化学烟雾的形成，温室效应。烟雾的形成，温室效应。CO2大气的正常组分，无毒，一种重要的温室气体；大气的正常组分，无毒，一种重要的温室气体；天天然然源源：海海洋洋排排气气，全全球球约约有有千千亿亿吨吨的的CO2在在海海洋洋和和大大气气圈圈之之间间进进行行交交换换；甲甲烷烷氧氧化化转转化化；动动植植物物呼呼吸吸、腐腐败败作作用用以以及及生生物物质质的的燃燃烧烧；来来自自地地球球内内部部的的释释放放（如火山活动等）；森林火灾。（如火山活动等）；森林火灾。CO2对对12-18m的红外线有强烈的吸收作用；的红外线有强烈的吸收作用；大大量量的的硫硫酸酸盐盐颗颗粒粒的的存存在在对对全全球球变变暖暖
29、过过程程有有显显著著的的抑抑制制作作用用，硫硫酸酸盐盐颗颗粒粒可可能能已已经经抵抵消消温温室室效效应应对对全全球球变变暖贡献量的三分之一暖贡献量的三分之一。碳氢化合物碳氢化合物HCHC大大部部分分的的HC来来自自植植物物的的分分解解，人人类类排排放放量量较较小小；HC的的人人为为源源主主要要来来自自石石油油燃燃料料的的不不充充分分燃燃烧烧和和蒸蒸发发过过程程，其中汽车排气占了相当的比重。其中汽车排气占了相当的比重。大大气气污污染染研研究究中中，通通常常把把HC分分为为甲甲烷烷（80-85%的的HC ）和非甲烷烃）和非甲烷烃NMHC；大大部部分分NMHC来来自自天天然然源源，最最主主要要的的天天
30、然然排排放放物物是是异异戊二烯和单萜烯；戊二烯和单萜烯；NMHC的的人人为为源源有有汽汽油油燃燃烧烧（38.5%),焚焚烧烧（28.3%),溶溶剂剂蒸蒸发发（11.3%),石石油油蒸蒸发发和和运运输输损损耗耗(8.8%)，废废物提纯物提纯(7.1%)。大大气气中中的的NMHC其其最最主主要要的的大大气气化化学学反反应应是是与与OH自自由基的由基的反应反应。CH4主来自主来自沼泽、泥塘、水稻田、牲畜反刍等厌沼泽、泥塘、水稻田、牲畜反刍等厌氧发酵过程。氧发酵过程。一头牛每天排放一头牛每天排放200-400L甲烷，甲烷，全世界每年有全世界每年有12*108头牛、羊。水稻田是大头牛、羊。水稻田是大气甲
31、烷的重要排放源之一，全球水稻田产甲气甲烷的重要排放源之一，全球水稻田产甲烷的量为（烷的量为（7.0-17.0*107t/a);在大气中存在寿命为在大气中存在寿命为11年，大部分为年，大部分为OH所所氧化；氧化；是重要的温室气体，温室效应比是重要的温室气体，温室效应比CO2大大20倍；倍；卤代烃卤代烃主要物质主要物质：简单卤代烃（甲烷的衍生物）和氟氯烃类：简单卤代烃（甲烷的衍生物）和氟氯烃类 CH3Cl,CH3Br,CH3I,CHCl3,CCl4,CFCs, Halon； CH3Cl和和CH3Br寿寿命命较较长长，可可以以扩扩散散进进入入平平流流层层，CH3I则则在在对对流流层层光解产生原子光解
32、产生原子I。来来源源：冷冷却却剂剂，喷喷雾雾剂剂，发发泡泡剂剂，灭灭火火剂剂，溶溶剂剂等等；火火山山喷喷发发，工工业业泄泄漏漏和和排排放放；钢钢铁铁、炼炼铝铝和和磷磷肥肥厂厂的的排排放放，瓷、砖、瓦等的生产；燃煤等。瓷、砖、瓦等的生产；燃煤等。汇汇机机制制：对对流流层层化化学学和和光光化化学学反反应应去去除除，扩扩散散至至平平流流层层解离；降水湿去除，扩散至地表被土壤、植被吸收。解离；降水湿去除，扩散至地表被土壤、植被吸收。 2 大气颗粒物大气颗粒物大气颗粒物的来源（一次大气颗粒物的来源（一次与二次）与消除与二次）与消除大气颗粒物的粒径分布大气颗粒物的粒径分布大气颗粒物的化学组成大气颗粒物的化
33、学组成大气颗粒物来源的识别大气颗粒物来源的识别大气颗粒物的环境健康效大气颗粒物的环境健康效应应PM2.5颗粒物及其污染源颗粒物及其污染源悬悬浮浮微微粒粒是是空空气气中中最最常常见见的的污污染染物物，包包括括降降尘尘、浮浮尘尘、石棉及无机金属粉末等。通常我们称它为石棉及无机金属粉末等。通常我们称它为颗粒污染物颗粒污染物。颗颗粒粒物物：指指大大气气中中大大于于分分子子尺尺寸寸的的固固体体或或液液体体颗颗粒粒状状物质的总称，分为一次颗粒物和二次颗粒物。物质的总称，分为一次颗粒物和二次颗粒物。气气溶溶胶胶：固固液液微微粒粒分分散散到到大大气气中中所所形形成成的的庞庞大大的的稳稳定定而不均匀的悬浮体系，
34、分为雾、烟、烟雾。而不均匀的悬浮体系，分为雾、烟、烟雾。根据形成特征分为：粉尘、烟、灰、烟雾、烟炱等根据形成特征分为：粉尘、烟、灰、烟雾、烟炱等二次颗粒物的形成机制通过物化过程由四个阶段形成：通过物化过程由四个阶段形成：1.均相或非均相成核，形成细粒子分散在空气中；均相或非均相成核，形成细粒子分散在空气中；2.在细粒子表面，经过多相气体反应，使粒子长大；在细粒子表面，经过多相气体反应，使粒子长大；3.由布朗凝聚和湍流凝聚，粒子继续长大；由布朗凝聚和湍流凝聚，粒子继续长大；4.通过干沉降（重力沉降或地面碰撞后沉降）和湿通过干沉降（重力沉降或地面碰撞后沉降）和湿沉降（雨除或冲刷）清除沉降（雨除或冲
35、刷）清除。天然源火山爆发森林火灾天然源海啸土壤扬尘废弃物的燃烧发出有害气体和粉尘废弃物的燃烧发出有害气体和粉尘一些大城市的落尘量一些大城市的落尘量（吨（吨/平方千米平方千米/月）月） ：西柏林西柏林 4.8， 伦敦伦敦 11.5，曼彻斯特，曼彻斯特 6.4，洛杉矶，洛杉矶 7.7，底特津，底特津14.8 ，纽约，纽约 25.7 ， 东京东京 23.0 ，大，大阪阪 20.7，上海，上海 100，天，天津津 100， 中国台北中国台北 18.5 。颗粒物的粒径有效粒径颗粒物的粒径有效粒径Dp：与所：与所研究粒子有相同终端降落速率的研究粒子有相同终端降落速率的密度为密度为1g.cm-3的球体直径。
36、的球体直径。Dp=Dgk(p/0)1/2Dg: 几何直径几何直径p：不参考浮力效应的粒子密度不参考浮力效应的粒子密度0：参考密度（参考密度（1mg.cm-3) 颗粒物的分类总悬浮颗粒物（总悬浮颗粒物（TSPTSP）：指能悬浮在空气中，空气动力学指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径当量直径D Dp p100m100m的颗粒物。的颗粒物。降尘：是指大气中降尘：是指大气中DpDp在在1010100m100m的的固体颗粒物；能够固体颗粒物；能够依其自身的重力作用而沉降下来。依其自身的重力作用而沉降下来。飘尘（可吸入颗粒物飘尘（可吸入颗粒物PMPM1010），），是指在空气中直径小于是指在空气中直径小于
37、10 mm且能在空气中长期漂浮的悬浮微粒，它是空气中最常且能在空气中长期漂浮的悬浮微粒，它是空气中最常见的污染物，对于环境危害，对人体健康威胁最大的要数见的污染物，对于环境危害，对人体健康威胁最大的要数粒径粒径10m10m以下的微粒，能在空气中长期漂浮，易被人和以下的微粒，能在空气中长期漂浮，易被人和动物吸入呼吸道和远距离扩散。动物吸入呼吸道和远距离扩散。 表5-1 大气颗粒物按粒径大小分类中文名称中文名称英文名称英文名称缩写缩写粒径粒径/m总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物Total suspended particulatesTSP各种粒径各种粒径可可吸入粒子吸入粒子Inhalable partic
38、lesIP（ PM10）10粗粗粒子粒子Coarse particulate matterPM2.5-102.5-10细细粒子粒子Fine particulate matterPM2.52.5气溶胶粒子的三模态及其特性气溶胶粒子的三模态及其特性颗粒物的粒径分布能反映出颗粒物的大小与其来源或颗粒物的粒径分布能反映出颗粒物的大小与其来源或形成过程有着密切的关系形成过程有着密切的关系，Whitby为此概括提出了三为此概括提出了三膜态分布模型。膜态分布模型。爱根核爱根核膜膜：粒径小于：粒径小于0.05 m，主要来源于燃烧过程主要来源于燃烧过程所产生的一次气溶胶粒子和气体分子通过化学反应均所产生的一次气
39、溶胶粒子和气体分子通过化学反应均相成核转换的二次气溶胶粒子，所以又称成核型。相成核转换的二次气溶胶粒子，所以又称成核型。积聚膜积聚膜： Dp在在0.05-2 m范围内，主来源于爱根核膜范围内，主来源于爱根核膜的凝聚，燃烧过程所产生蒸汽冷凝、凝聚，以及由大的凝聚，燃烧过程所产生蒸汽冷凝、凝聚，以及由大气化学反应所产生的各种气体分子转化成的二次气溶气化学反应所产生的各种气体分子转化成的二次气溶胶等。胶等。积聚膜的粒子不易被干、湿沉降去除，主要的去除途积聚膜的粒子不易被干、湿沉降去除，主要的去除途径是扩散。这两种膜合称为细粒子径是扩散。这两种膜合称为细粒子。粗粒子膜粗粒子膜： Dp大于大于2 m主来
40、源于机械过程主来源于机械过程所造成的扬尘、海盐溅沫、火山灰和风砂所造成的扬尘、海盐溅沫、火山灰和风砂等一次气溶胶粒子，主靠干沉降和雨水冲等一次气溶胶粒子，主靠干沉降和雨水冲刷去除。刷去除。但粗粒子和细粒子是独立的。把积聚膜的但粗粒子和细粒子是独立的。把积聚膜的气溶胶粒子以凝聚作用的方式完全转变为气溶胶粒子以凝聚作用的方式完全转变为粗膜，需要经历几周的时间。而细粒子通粗膜，需要经历几周的时间。而细粒子通常只有几天的停留时间。常只有几天的停留时间。颗粒物粒径分布规律：颗粒物粒径分布规律：粒子数目最大峰粒子数目最大峰出现出现在约在约0.02 m ，另有另有小峰小峰0.1m.表面积分布的最大锋表面积分
41、布的最大锋在在0.1 m ，在在0.01-0.1 m和和1-10 m.体积分布有体积分布有2个强峰个强峰，粒径范围分别为粒径范围分别为0.1-1.0 m和和1-10m ，最小值出现在最小值出现在1-2 m范围。范围。大气颗粒物的消除干沉降（干沉降（粒子在重力作用下或与地面及其其它粒子在重力作用下或与地面及其其它物体碰撞后，发生沉降而被去除，又称干去除。）物体碰撞后，发生沉降而被去除，又称干去除。）10-20%1) 通过重力对颗粒物的作用，使其降落在土壤、通过重力对颗粒物的作用，使其降落在土壤、水体的表面或植物、建筑物等物体上。水体的表面或植物、建筑物等物体上。斯托克斯托克斯定律斯定律V=gDp
42、 (1-2)/18）粒径小于）粒径小于.m的颗粒，即爱根粒子，它的颗粒，即爱根粒子，它们靠布朗运动扩散，相互碰撞而凝聚成较大的们靠布朗运动扩散，相互碰撞而凝聚成较大的颗粒，通过大气湍流扩散到地面或碰撞去除。颗粒，通过大气湍流扩散到地面或碰撞去除。大气颗粒物的消除湿沉降：降雨或降雪等使颗粒物去除（雨除和冲刷）湿沉降：降雨或降雪等使颗粒物去除（雨除和冲刷）80-90%。雨除雨除：气溶胶粒子作为云的凝结核，通过凝结过程和碰：气溶胶粒子作为云的凝结核，通过凝结过程和碰并过程，云滴不断长大为雨滴，在适当的气象条件下，并过程，云滴不断长大为雨滴，在适当的气象条件下，进一步形成雨或雪，降落到地面上气溶胶粒子
43、也随之进一步形成雨或雪，降落到地面上气溶胶粒子也随之从大气中去除。从大气中去除。对半径小于对半径小于1mm1mm的颗粒物有效；的颗粒物有效；冲刷冲刷：在降雨或降雪过程中，雨滴或雪晶、雪片不断降：在降雨或降雪过程中，雨滴或雪晶、雪片不断降大气中的微粒物携带、溶解或冲刷下来的过程。大气中的微粒物携带、溶解或冲刷下来的过程。对半对半径大于径大于4mm4mm的颗粒物有效；的颗粒物有效；不论是雨除还是冲刷对半径在2m左右的很难去除。表7-1不同粒径颗粒物的沉降速率颗粒直径m沉降速率（cm/s) 到达地面所需时间.*10-5-a4*10-313-98m0.34-9h303-18min颗粒物的大气效应颗粒物
44、的大气效应大气颗粒物有三种重要的表面性质：大气颗粒物有三种重要的表面性质：成核作用、粘合和吸着。成核作用、粘合和吸着。成核作用即过饱和蒸汽在颗粒物表面上形成液滴的现象。成核作用即过饱和蒸汽在颗粒物表面上形成液滴的现象。参与大气中云的形成及降水（雨或雪）过程。若没有颗粒物，云雨参与大气中云的形成及降水（雨或雪）过程。若没有颗粒物，云雨就没有凝结核，水就不能凝聚。就没有凝结核，水就不能凝聚。粒子可彼此相互紧紧地粘合或在固体表面上粘合。粘合或凝聚是粒子可彼此相互紧紧地粘合或在固体表面上粘合。粘合或凝聚是小颗粒形成较大的凝集体并最终达到很快沉降粒径的过程。颗粒小颗粒形成较大的凝集体并最终达到很快沉降粒
45、径的过程。颗粒物的粘合程度与颗粒物及表面的组成、电荷、表面膜组成及表面物的粘合程度与颗粒物及表面的组成、电荷、表面膜组成及表面的粗糙度有关。的粗糙度有关。离子的粘合使颗粒物荷电。离子的粘合使颗粒物荷电。能散射太阳光谱，使大气能见度下降，并阻挡或减弱太阳辐射，能散射太阳光谱，使大气能见度下降，并阻挡或减弱太阳辐射，改变环境温度和植物的生长速率。改变环境温度和植物的生长速率。能为大气化学反应过程提供巨大的表面，促进大气化学反应；能为大气化学反应过程提供巨大的表面，促进大气化学反应；进入人体呼吸器官，危害人体，污染和腐蚀各种建筑材料。进入人体呼吸器官，危害人体，污染和腐蚀各种建筑材料。颗粒物的化学组
46、成无机颗粒物：其成分是由无机颗粒物：其成分是由颗粒物形成过程决定的。颗粒物形成过程决定的。如如扬尘扬尘的成分主要是该地的成分主要是该地区的土壤粒子；区的土壤粒子；海洋溅沫海洋溅沫主要是氯化钠，硫酸盐离主要是氯化钠，硫酸盐离子；子；火山灰火山灰则主要为由氧则主要为由氧和硅组成的岩石粉末。一和硅组成的岩石粉末。一般地，般地，粗粒子粗粒子主要是土壤主要是土壤及污染源排放出来的尘粒，及污染源排放出来的尘粒，大多是一次颗粒物，含硅、大多是一次颗粒物，含硅、铁等金属元素；铁等金属元素；细粒子细粒子主主要是硫酸盐、硝酸盐、铵要是硫酸盐、硝酸盐、铵盐、痕量金属和炭黑等。盐、痕量金属和炭黑等。不同粒径的颗粒物其
47、化学不同粒径的颗粒物其化学组成差异很大，硫酸盐大组成差异很大，硫酸盐大多维持在积聚模中。多维持在积聚模中。有机颗粒物有机颗粒物：由大气中的有机物凝聚而成，或有机物：由大气中的有机物凝聚而成，或有机物质吸附在其他颗粒物上面而形成的。质吸附在其他颗粒物上面而形成的。大气颗粒物主要大气颗粒物主要是这些有毒或有害的有机颗粒物。是这些有毒或有害的有机颗粒物。有机颗粒污染物种有机颗粒污染物种类繁多，结构也极其复杂。已经检测到的有烷烃、烯类繁多，结构也极其复杂。已经检测到的有烷烃、烯烃、芳烃和多环芳烃等。另外还有少量的亚硝胺、杂烃、芳烃和多环芳烃等。另外还有少量的亚硝胺、杂氮化合物、环酮、酚类和有机酸等。氮
48、化合物、环酮、酚类和有机酸等。这些有机颗粒物是由这些有机颗粒物是由矿物燃料燃烧、废弃物焚化等各矿物燃料燃烧、废弃物焚化等各种高温燃烧过程而形成的种高温燃烧过程而形成的。有机颗粒物多数是由。有机颗粒物多数是由气态气态一次污染物通过凝聚过程转化而来的。转化速率小于一次污染物通过凝聚过程转化而来的。转化速率小于转化为硫酸盐颗粒物。转化为硫酸盐颗粒物。有机颗粒物的粒径一般有机颗粒物的粒径一般都比较小，属于爱根膜或积聚膜。都比较小，属于爱根膜或积聚膜。生物颗粒物：包括微生物和所有各种生物体的碎片，生物颗粒物：包括微生物和所有各种生物体的碎片，从最小的病毒从最小的病毒(0.005m r 5m)都在其中。都
49、在其中。颗粒污染物对人类的危害颗粒污染物对人类的危害 粒径大于粒径大于10m的颗粒，大部分滞留在鼻腔或咽喉部位；的颗粒，大部分滞留在鼻腔或咽喉部位；粒径为粒径为2-4m在肺泡内沉积率为最大，粒径为在肺泡内沉积率为最大，粒径为0.4m在呼吸道和肺泡膜内沉积率最低。在呼吸道和肺泡膜内沉积率最低。 PM2.5在在呼吸过程中能深入到细胞而长期存留在人体中。被吸入呼吸过程中能深入到细胞而长期存留在人体中。被吸入人体后，约有人体后，约有5%的的PM2.5吸附在肺壁上，并能渗透到肺吸附在肺壁上，并能渗透到肺部组织的深处引起气管炎、肺炎、哮喘、肺气肿和肺癌，部组织的深处引起气管炎、肺炎、哮喘、肺气肿和肺癌，导
50、致心肺功能衰退甚至衰竭。导致心肺功能衰退甚至衰竭。 颗粒物进入人体后，在沉积的部位上对组织发生的作颗粒物进入人体后，在沉积的部位上对组织发生的作用或影响是由其化学组成或其携带吸附的有毒物质所决用或影响是由其化学组成或其携带吸附的有毒物质所决定的，如石棉、氧化铍颗粒、硫酸雾滴以及颗粒物表面定的，如石棉、氧化铍颗粒、硫酸雾滴以及颗粒物表面吸附的多环芳烃、吸附的多环芳烃、SO2等均可因其毒性而引起人体健康的等均可因其毒性而引起人体健康的损害，甚至造成组织癌变。（煤肺、硅肺、石棉肺）。损害，甚至造成组织癌变。（煤肺、硅肺、石棉肺）。 细粒子危害细粒子危害细粒子危害较大不仅表现在可吸入性上，还在于细粒子
51、危害较大不仅表现在可吸入性上，还在于其有毒污染物在细粒子中的含量大大高于粗粒子。其有毒污染物在细粒子中的含量大大高于粗粒子。（1）引起呼吸道疾病：引发肺病、鼻炎、咽喉炎、）引起呼吸道疾病：引发肺病、鼻炎、咽喉炎、支气管炎等症状支气管炎等症状（2）引起皮肤疾病：悬浮颗粒物还能直接接触皮）引起皮肤疾病：悬浮颗粒物还能直接接触皮肤和眼睛，阻塞皮肤的毛囊和汗腺，引起皮肤炎肤和眼睛，阻塞皮肤的毛囊和汗腺，引起皮肤炎和眼结膜炎或造成角膜损伤和眼结膜炎或造成角膜损伤（3）引起骨骼疾病：悬浮颗粒物还能降低大气透）引起骨骼疾病：悬浮颗粒物还能降低大气透明度，减少地面紫外线的照射强度；紫外线照射明度，减少地面紫外
52、线的照射强度；紫外线照射不足，会间接影响儿童骨骼的发育不足，会间接影响儿童骨骼的发育颗粒物的环境健康效应相关法律与标准相关法律与标准1987年年大气污染防治法大气污染防治法6章章41条条1991年实施细则年实施细则 1995年年大气污染防治法大气污染防治法6章章50条条 （第一次修改）（第一次修改）2000年年4月月大气污染防治法大气污染防治法7章章65条条 （第一次）（第一次）关关于于发发展展民民用用燃燃煤煤的的暂暂行行办办法法，城城市市烟烟尘尘控控制制区区管管理理办办法法，汽汽车车排排气气污污染染监监督督管管理理办办法法，全全国国机机动动车车排排放放监测管理制度（暂行）监测管理制度（暂行）
53、二二十十多多项项有有关关标标准准:环环境境空空气气质质量量标标准准，大大气气污污染染物物综综合合排排放放标标准准，锅锅炉炉大大气气污污染染物物排排放放标标准准，恶恶臭臭污污染染物物排排放放标标准准，饮饮食食业业油油烟烟排排放放标标准准（试试行行），室室内内空空气气质量标准等质量标准等保保护护臭臭氧氧层层的的维维也也纳纳公公约约，关关于于消消耗耗臭臭氧氧层层物物质质的的蒙蒙特利尔协定书，气候变化框架公约。特利尔协定书，气候变化框架公约。3 大气中污染物的迁移气温垂直递减率和干绝热递减率气温垂直递减率和干绝热递减率大气稳定度大气稳定度辐射逆温层辐射逆温层大气污染数学模式（略）大气污染数学模式（略）
54、影响大气污染物迁移的因素影响大气污染物迁移的因素3.1气温垂直递减率气温垂直递减率 r =-dTd/dZ, 垂垂直直于于地地球球表表面面方方向向上上，每每升升高高100m，气温的变化值；气温的变化值；对于标准大气，整个对流层的对于标准大气，整个对流层的r=0.65 0C/100m； 对对流流层层的的气气温温垂垂直直变变化化是是比比较较复复杂杂的的，特特别别是是靠靠近近地地面面11.5km处处称称之之为为边边界界流流动动层层，其其气气温温垂垂直直递递减减率率可可大大于于、小小于于（逆温）（逆温）或等于零。或等于零。摩擦层因乱流混合而导致摩擦层因乱流混合而导致r异常：异常：1）动力乱流：有规律水平
55、运动的气流遇到起伏不平的地形扰动）动力乱流：有规律水平运动的气流遇到起伏不平的地形扰动（地形、树木、湖泊、河流和山脉等使地面粗糙不平）；（地形、树木、湖泊、河流和山脉等使地面粗糙不平）；2）热力乱流（对流，地表面温度与地表面附近受热又不均匀而）热力乱流（对流，地表面温度与地表面附近受热又不均匀而导致温度不一致）。导致温度不一致）。干绝热递减率干绝热递减率rdrd干空气块或未饱和的湿空气在绝热（空气干空气块或未饱和的湿空气在绝热（空气的导热率很小，垂直运动中的的导热率很小，垂直运动中的 气块同周围空气气块同周围空气间可能交换的热量远小于因其体积变化作所引间可能交换的热量远小于因其体积变化作所引起
56、的内能起的内能 变化变化dQ=0)条件下，每升高单位高条件下，每升高单位高度（通常用单位高度为度（通常用单位高度为100m)所造成的温度降所造成的温度降低系数值称为干绝热递减率。低系数值称为干绝热递减率。rd = -dTi/dZ = g/Cv =0.98/100m = 10 /km3.2大气稳定度大气稳定度 概概念念：（实实质质）表表示示空空气气块块（污污染染气气团团）在在铅铅直直方方向向的的稳稳定定程程度度，既既气气块块是是否否安安于于原原在在的的层层次次，是是否否易易于于发发生生对对流流。是是表表示示大大气加速，抑制或不影响气块作垂直运动的气加速，抑制或不影响气块作垂直运动的 一种热力学性
57、质。一种热力学性质。 大气稳定度的判别大气稳定度的判别 假假想想从从大大气气中中割割取取与与外外界界绝绝热热的的一一密密团团气气块块，受受某某种种气气象象因因素素影影响响，有有外外力力作作用用于于气气块块，使使其其产产生生垂垂直直于于地地面面的的升升或或降降的的运运动动到到某某一一新新的的位位置置，去去除除外外力力后后的的加加速速运运动动的的状状态态：1）气气团团减减速速并并有有返返回回原原地地的的趋趋势势，则则此此大大气气是是稳稳定定的的；2）气气团团仍仍加加速速前前进进，则则此此大大气气是是不不稳稳定定的的；3）当当气气团团不不减减速速也也不不加加速速，则则此此大大气气是是中性的。中性的。
58、Pasquill根根据据地地面面风风速速、日日照照量量和和云云量量把把大大气气稳稳定定度度分分为为6类类，即即强强不不稳稳定定A、不不稳稳定定B、弱弱不不稳稳定定C、中中性性D、较较稳稳定定E和和稳稳定定F。 。3.3 逆温逆温对流层中，气温一般是随高度增加而降低，但有时会出现逆温对流层中，气温一般是随高度增加而降低，但有时会出现逆温现象（温度随高度增加而升高），特别是在近地面的大气中；现象（温度随高度增加而升高），特别是在近地面的大气中；逆温对空气污染贡献显著，阻碍了污染物的混合，使得污染物逆温对空气污染贡献显著，阻碍了污染物的混合，使得污染物滞留在局地，不仅使污染物不能扩散，而且象一个容器
59、使其他滞留在局地，不仅使污染物不能扩散，而且象一个容器使其他进入的污染物集聚。进入的污染物集聚。沉降逆温：发生在表面高压区附近，当高空空气下降取代吹出沉降逆温：发生在表面高压区附近，当高空空气下降取代吹出高压区的表面空气的时候，下沉空气因为压缩而升温，能够停高压区的表面空气的时候，下沉空气因为压缩而升温，能够停留在距地面的数百米的高空，维持温暖的一层。留在距地面的数百米的高空，维持温暖的一层。锋面逆温：暖空气团（暖锋）和冷空气团（冷锋）的碰撞而产锋面逆温：暖空气团（暖锋）和冷空气团（冷锋）的碰撞而产生，在锋面区暖空气团处于冷空气团之上，产生逆温。生，在锋面区暖空气团处于冷空气团之上，产生逆温。
60、辐射逆温：地面因强烈辐射而冷却降温所形成的。多发生在距辐射逆温：地面因强烈辐射而冷却降温所形成的。多发生在距地面地面100-150米高度内。最有利的形成条件是平静而晴朗的夜米高度内。最有利的形成条件是平静而晴朗的夜晚。有云和有风都能减弱逆温晚。有云和有风都能减弱逆温。风速超过 2-3 m/s，逆温就不易性形成。3.4 影响大气污染物迁移的因素影响大气污染物迁移的因素(1)空气的机械运动空气的机械运动空气的机械运动如风和湍流：空气的机械运动如风和湍流：风可使污染物向下风向扩散而稀释；风可使污染物向下风向扩散而稀释；湍流可使污染物向各方向扩散；湍流可使污染物向各方向扩散；浓度梯度可使污染物发生质量
61、扩散升至高空。浓度梯度可使污染物发生质量扩散升至高空。其中风和湍流起主导作用。其中风和湍流起主导作用。环境化学 第二章 大气环境化学C 、气体污染物的扩散很大程度取决于对流与混合的程度，垂直运动程度越大，用于稀释污染物的大气容积量也就越大。dv/dt =(T - T)g /Tdv/dt 气块加速度气块加速度 T 受热气块温度受热气块温度T 大气温度大气温度g 重力加速度重力加速度由于受热气块温度较高，密度较小，从而促使气块上升。上升过程中气体温度下降并最终达到与外界气体温度一致，当受热气块会上升至 T=T 时。气块与周围大气达到中性平衡，气块停止上升，这个高度定义为对流混合层上限 ，或称 最大
62、混合层高度 。52环境化学 第二章 大气环境化学日变化夜间最大混合层高度较低，夜间逆温较重情况下，最大混合层高度甚至可以达到零；白天则升高，在白天可能达到20003000 m。季节性变化冬季平均最大混合层高度最小，夏初为最大。当最大混合层高度小于1500 m时，城市会普遍出现污染现象。时，城市会普遍出现污染现象。533.4影响大气污染物迁移的因素影响大气污染物迁移的因素(2)天气形势和地理地势天气形势和地理地势不利的天气形势和地形特征结合在一起通常可不利的天气形势和地形特征结合在一起通常可以使某一地区的污染程度大大加重。如各种逆以使某一地区的污染程度大大加重。如各种逆温的形成；温的形成；海陆风
63、：白天陆地上空的气温增加得比海面上海陆风：白天陆地上空的气温增加得比海面上空快，在海陆之间形成指向大陆的气压梯度，空快，在海陆之间形成指向大陆的气压梯度，较冷的空气从海洋流向大陆而生成海风。夜间较冷的空气从海洋流向大陆而生成海风。夜间却相反。对污染物的影响：循环作用和往返作却相反。对污染物的影响：循环作用和往返作用。用。城郊风：工厂企业和居民要燃烧大量的燃料，城郊风：工厂企业和居民要燃烧大量的燃料，燃烧过程中会有大量热能排放，造成市区温燃烧过程中会有大量热能排放，造成市区温度比郊区高，即城市热岛效应。城市热岛上度比郊区高，即城市热岛效应。城市热岛上暖而轻的空气上升，四周郊区的冷空气向城暖而轻的
64、空气上升，四周郊区的冷空气向城市流动，形成城郊环流。市流动，形成城郊环流。山谷风：山坡和谷地受热不均而产生的一种山谷风：山坡和谷地受热不均而产生的一种局地环流。白天受热较快的山坡产生上升气局地环流。白天受热较快的山坡产生上升气流，同时谷底中的冷空气沿坡爬升补充，形流，同时谷底中的冷空气沿坡爬升补充，形成谷地流向山坡的气流，即谷风；夜晚，气成谷地流向山坡的气流，即谷风；夜晚，气温下降较快的冷空气沿坡下滑形成山风。山温下降较快的冷空气沿坡下滑形成山风。山谷风转换时形成严重的污染。谷风转换时形成严重的污染。环境化学 第二章 大气环境化学热气冷气流上升海陆风流下降海洋陆地5556环境化学 第二章 大气
65、环境化学冷气热气流下降海 风流上升海洋陆地陆风海陆风陆风57环境化学 第二章 大气环境化学热气流上升1 上下循环上下循环2 水平循环水平循环3 逆温逆温 阻碍扩散阻碍扩散封闭型、漫烟型污染冷气流下降海洋陆地海风海陆风环境化学 第二章 大气环境化学城郊风热岛效冷空气郊区城市应冷空气郊区城郊风污染物聚集在城市上空58环境化学 第二章 大气环境化学山谷风59环境化学 第二章 大气环境化学山谷风 ：山风60环境化学 第二章 大气环境化学山谷风 ：谷风61作业题与思考题1 列表比较大气中主要气态污染物的源和汇及存在浓度与时间。2 试分析天气和气候现象如何与大气污染产生作用，及逆温对空气质量的影响。作业与思考题大气颗粒物按粒径分有哪些种类？什么是怀特比三模态？为什么说粗、细粒子之间是彼此独立的？试比较无机颗粒物的细粒子和粗粒子来源特征。大气颗粒物对人体有何危害？
