第十三章大氣的污染

1、環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/111 大氣的污染 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/112 第十三章大氣的污染 人是完全靠空氣生存的。成年人平均每天約 需1公斤糧食和2公斤水；但對(duì)空氣的需求就 大得多，每天約136公斤（合10立方米） 本章僅討論有關(guān)人為污染問題，而且重點(diǎn)討 論小范圍的空氣（大氣）污染問題 一、大氣的組成 大氣和空氣：從自然科學(xué)角度來看，并沒有實(shí)質(zhì) 性的差別，常常做為同意詞。但在環(huán)境科學(xué)中， 為了便于說明問題，有時(shí)兩個(gè)名詞分別使用。一 般，對(duì)于室內(nèi)和特指某個(gè)地方（如車間、廠區(qū)等） 供動(dòng)植物生存的氣體。習(xí)慣上稱為空氣。在大氣

2、 物理、大氣氣象和自然地理的研究中，是以大區(qū) 域或全球性的氣流作為研究對(duì)象，因此常用大氣 一詞。上述兩類污染，也可統(tǒng)稱為大氣污染 一、大氣的組成 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/113 大氣或空氣是多種氣體的混合物，就其組成可以分 為恒定的、可變的和不定的三種組分。 恒定組分：其中氮78.09、氧20.95、氖0.93，這三者 共占空氣總體積的99.97，加上微量的氖、氦、氪、氖、 氡等稀有氣體； 可變的組分系指空氣中的二氧化碳和水蒸氣。在通常情況 下二氧化碳的含量為0.020.04，水蒸氣的含量為4以 下 含有上述組份的空氣潔凈空氣。 大氣中不定組分 自然界的火山

3、爆發(fā)、森林火災(zāi)、海嘯、地震等暫時(shí)性的災(zāi)難 所引起的 由于人類社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，城市增多與擴(kuò)大，人口密集，或 由于城市工業(yè)布局不合理，環(huán)境管理不善等人為因素，使得 大氣中增加或增多了某些不定組分，如煤煙、塵、硫氧化物、 氮氧化物等，這是空氣中不定組分的最主要來源，也是造成 空氣污染的主要根源。 一、大氣的組成 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/114 大氣（空氣）污染的定義可概括如下： 自然界中局部的質(zhì)能變化和人類的生產(chǎn)和生活活 動(dòng)，改變大氣圈中某些原有成分和向大氣中排放 有毒害物質(zhì)，以致使大氣質(zhì)量惡化，影響原來有 利的生態(tài)平衡體系，嚴(yán)重威脅著人體健康和正常 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，

4、以及對(duì)建筑物和設(shè)備財(cái)產(chǎn)等構(gòu)成損 壞即為大氣污染 不同的研究目的以及污染源的特點(diǎn)、污染源 的類型有四種劃分方法 1按污染源存在的形式劃分按污染源存在的形式劃分 固定污染源：位置固定，如工廠的排煙或排氣。 移動(dòng)污染源：位置可以移動(dòng)，在移動(dòng)過程中排放大量 廢氣，如汽車等。 這種分類方法適用于進(jìn)行大氣質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)滿足繪制污染 源分析圖的需要 二、大氣污染的形成和污染源 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/115 2按污染物排放的方式分按污染物排放的方式分 高架源：污染物通過高煙囪排放。一般情況下，這是 排放量比較大的污染源。 面源：許多低矮煙囪集合起來而構(gòu)成的一個(gè)區(qū)域性的 污染源

5、。高度小于15米的煙囪。 線源：移動(dòng)污染源在一定街道上造成的污染。 這種分類方法適用于大氣擴(kuò)散計(jì)算。 3按污染物排放的時(shí)間分按污染物排放的時(shí)間分 連續(xù)源：污染物連續(xù)排放，如化工廠的排氣筒等。 間斷源：排出源時(shí)斷時(shí)續(xù)，如取暖鍋爐的煙囪。 瞬間源：排放時(shí)間暫短，如某些工廠的事故排放。博博 帕爾化學(xué)品泄漏帕爾化學(xué)品泄漏（1984年）40噸極毒甲基異氰酸酯的聯(lián) 合碳化物公司的儲(chǔ)氣罐泄漏出來。 這種分類方法適用于分析污染物排放的時(shí)間規(guī)律。 4按污染物產(chǎn)生的類型分按污染物產(chǎn)生的類型分 工業(yè)污染源 生活污染源家庭爐灶排氣： 交通運(yùn)輸污染源汽車排氣： 二、大氣污染的形成和污染源 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪

6、 2000.9 2021/3/116 1.重要的空氣污染物 碳?xì)浠衔铮℉C）、一氧化碳（CO）、 氮氧化物（NOX）、硫氧化物（SOX）和 微粒物質(zhì)（Particulates）等五種 2一次污染物 一次污染物是指從各類污染源排出的物質(zhì)。 一次污染物又可分為反應(yīng)性污染物和非反 應(yīng)性污染物兩類： 反應(yīng)性污染物的性質(zhì)不穩(wěn)定，在大氣中常與某 些其它物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，或作為催化劑促進(jìn) 其它污染物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。 非反應(yīng)性污染物，其性質(zhì)較為穩(wěn)定，它不發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)，或反應(yīng)速度很緩慢。 三、一次污染物和二次污染物 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/117 一次污染物在大氣中的物理作

7、用或化學(xué)反應(yīng)可分為以下 幾種 氣體污染物之間的化學(xué)反應(yīng)（可在有催化劑或無催化劑作 用下發(fā)生） 2H2S十SO2-3S+2H2O 空氣中粒狀污染物對(duì)氣體污染物的吸附作用，或粒狀污染 物表面上的化學(xué)物質(zhì)與氣體污染物之間的化學(xué)反應(yīng)。 4Mg04S02一3MgS04十MgS 氣體污染物在氣溶膠中的溶解作用。 氣體污染物在太陽光作用下的光化學(xué)反應(yīng) 3二次污染物 常見的二次污染物有：臭氧、過氧化乙酰硝酸酯 （PAN）、硫酸及硫酸鹽氣溶膠、硝酸及硝酸鹽 氣溶膠，以及一些活性中間產(chǎn)物，如過氧化氫基 （HO2）、氫氧基（OH）、過氧化氮基（NO3） 和氧原子等 三、一次污染物和二次污染物 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆

8、 來 洪 2000.9 2021/3/118 1一氧化碳一氧化碳 性質(zhì)：無色、無臭、無味的氣體 危害人類：血紅素CO羧基血紅素，結(jié)合能力 是氧的200-300倍導(dǎo)致窒息死亡；血液中碳氧血 紅蛋白的臨界濃度為4%，若超過此限，對(duì)心血管 疾病患者影響非常大。 危害程度的決定因素：CO濃度、接觸時(shí)間、呼吸 速度、有無吸煙習(xí)慣等。 來源：燃料燃燒不充分，汽車尾氣、帶速狀態(tài)時(shí)產(chǎn) 生量更大世界每年排兩億多噸，在大氣中保持2- 3年。 事例：油田地區(qū)居民天然氣取暖、燃?xì)鉄崴?四、大氣污染物的性質(zhì)來源及其危害 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/119 2氮氧化物氮氧化物 NO/NO

9、2/N2O/NO3/N2O3/N2O4/N2O5 性質(zhì)：呈棕黃色氣體“煉鋼廠黃龍” 來源：礦物燃料的燃燒過程 高溫燃燒：N2O2NOX 實(shí)驗(yàn)證明，NO的生成速度是 隨燃燒溫度增高而加大的。在300以下，產(chǎn)生很少的 NO。燃燒溫度高于1500時(shí)，NO的生成量就顯著增加。 因此，燃燒溫度越高，氧的濃度越大或反應(yīng)時(shí)間越長， 則NO的生成量就越大 熱解NO 燃燒中含有吡啶（C5H5N）、咔唑（C12H8N）及氨基化 合物（RNH2）等含氮化合物在燃燒時(shí)分解出的氮和氧。 生成的NO叫作燃燒NO 二氧化氮的具體危害如下： 毀壞棉花，尼龍等織物。破壞染料，使其褪色，并腐蝕 鎳青銅材料。 損害植物。在0.5p

10、pmNO2下持續(xù)35天，能使柑桔落葉和 發(fā)生萎黃病。在0.25ppmNO2下8個(gè)月，柑桔即減產(chǎn)。 一般城市空氣中的NO，濃度能引起急性呼吸道病變 接觸2.5ppmNO2五年的工人，觀察到牙齒脫落、齒齦發(fā)炎 四、大氣污染物的性質(zhì)來源及其危害 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/1110 3.碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?甲烷烴：天然本底值高，不會(huì)引起光化學(xué)煙霧 非甲烷烴：沒有空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；光化學(xué)煙霧的 產(chǎn)生物質(zhì) 自然界中含量無直接危害：長期高濃度接觸有害， 今日說法9個(gè)花季少女打工2個(gè)月,使用汽油溶劑 洗刷容器，導(dǎo)致終生癱瘓。 4.硫氧化物硫氧化物 主要是指SO2無色刺激性氣體

11、來源：燃料燃燒75以上來自固定源燃料的燃燒， 而其中的80又是燃煤的結(jié)果 機(jī)容量10萬千瓦， 每小時(shí)耗煤粉48噸，而每小時(shí)向大氣排出SO2約 2880公斤，一年的排放量大約可達(dá)12600噸 空氣中SO2多于0.3ppm時(shí)，即可由味道嘗出來； 而多于3ppm時(shí)，則可由鼻子的刺激性臭味聞出來 四、大氣污染物的性質(zhì)來源及其危害 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/1111 危害： 二氧化硫的腐蝕性較大，軟鋼板在0.12ppmSO2中腐 蝕一年失重約16； 二氧化硫能使空氣中動(dòng)力線硬化和拉索鋼繩的使用 壽命縮短，它要求電氣接點(diǎn)不得不采用象金一類耐 腐蝕的貴金屬。它還使皮革失去強(qiáng)

12、度，建筑材料變 色破壞，塑像及藝術(shù)品毀壞。 它能損害植物的葉片，影響其生長并降低其產(chǎn)量。 它能刺激人的呼吸系統(tǒng)，尤以有肺部慢性病和心臟 病的老年人最易受害。此外，二氧化硫還有促癌作 用， 當(dāng)空氣中有微粒物質(zhì)共存時(shí)，其危害可增大34 倍倫敦?zé)熿F事件主兇飄塵，幫兇SO2 四、大氣污染物的性質(zhì)來源及其危害 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/1112 5.微粒 微粒是指空氣中分散的液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)，其 粒度在分子級(jí)，即直徑約0.0002微米和500 微米之間，具體包括氣溶膠、煙、塵、霧和 炭煙等。 氣溶膠:懸浮于空氣中的固液微粒，其直徑一般 小于1微米。 塵:10微米的固體微粒

13、稱為降塵，10微米的 稱為飄塵。 煙：1微米的固體顆粒。 霧:液體微粒，其直徑可達(dá)100微米。此外還有 極細(xì)的，可集成一串的炭煙。 肉眼能分辨出來的微粒直徑約為100微米 微粒的粒度、性質(zhì)、成固和物態(tài) 四、大氣污染物的性質(zhì)來源及其危害 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/1113 危害： 遮擋陽光，使氣溫降低，或形成冷凝核心，使云霧和雨 水增多，以致影響氣候。 使可見度降低，交通不便，航空與汽車事故增加蘭州 進(jìn)入緊急狀態(tài)全國唯一拒絕柴油車的城市衛(wèi)星照片 找不到蘭州，美國懷疑中國有城市隱蔽技術(shù) 可見度差，照明耗電增加，燃料消耗隨之增多，因此空 氣污染也更嚴(yán)重，形成惡性循環(huán)

14、。 燃煤時(shí)生成的SOX，再加上微粒的作用，對(duì)呼吸系統(tǒng)的 危害特別大 用四乙鉛作汽油的防爆劑時(shí)，排入空氣中的鉛有97為 直徑小于05微米的微粒，分布很廣，危害很大 對(duì)人體的損害表現(xiàn)： 在肺泡中沉積率最大的粉塵其粒徑為24微米?？梢宰杂?地進(jìn)出于肺部的，在呼吸道和肺泡膜內(nèi)的沉積率最低的粒 子，其直徑為0.4微米。顆粒小于0.4微米時(shí)，在呼吸道和 肺泡內(nèi)的沉積率又逐漸增大 沉積在肺部的污染物，可能被細(xì)胞吸收，造成細(xì)胞破壞， 侵入肺組織或淋巴結(jié)引起塵肺矽肺（玻璃石粉）、煤肺、 石棉肺 四、大氣污染物的性質(zhì)來源及其危害 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/1114 6.其它有害的

15、空氣污染物 石棉能引起多種疾病，還能引起職業(yè)性肺癌。一 般大氣中也含石棉微粒，而且一般居民肺中也有 存在，但其效應(yīng)目前尚不清楚 ；石棉類打交道的石棉類打交道的 人，人，40年之后才會(huì)因接觸過石棉而痛苦地死亡年之后才會(huì)因接觸過石棉而痛苦地死亡 鈹能引起各種肺病，急性中毒多引起死亡。慢性 鉸中毒潛伏期幾個(gè)月或幾年。 鈹主要用作火箭的燃料?？諝庵秀q微塵主要來自研磨、 切割和燃燒等作業(yè)中 汞是最近引起重視的空氣污染物，因?yàn)闊o機(jī)汞能 自然（通過微生物）轉(zhuǎn)變?yōu)閯《镜挠袡C(jī)汞（甲基 汞）而依集于生物中。汞蒸汽對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的 毒性極大。汞的空氣污染主要來源于油漆、水力 發(fā)電站、汞加工廠和有色金屬冶煉廠。 四、

16、大氣污染物的性質(zhì)來源及其危害 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/1115 7光化學(xué)煙霧 二次污染物 光化學(xué)煙霧則是HC和NOx在陽光作用下發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)而生成刺激性的產(chǎn)物 光化學(xué)煙霧的危害性如下： 刺激眼睛，這是由具有刺激性的二次污染物 甲醛，過氧化苯甲酰硝酸酯（PB zN）、 PAN(過氧乙酰硝酸酯）和丙稀醛引起的。 臭氧會(huì)引起胸部壓縮、刺激粘膜、頭痛、咳 嗽、疲倦等癥狀。 臭氧能損害有機(jī)物質(zhì)，如橡膠、棉布、尼龍 和聚酯等。 目前哮喘病的增多與氧化劑的增多有關(guān)，還 會(huì)引起植物毀壞。 四、大氣污染物的性質(zhì)來源及其危害 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 20

17、21/3/1116 1、大氣污染物進(jìn)入人體的途徑 五、空氣污染與人體健康 大氣污染物 水 水生植物水生動(dòng)物 土 壤 禽 畜農(nóng)作物 人 皮膚粘膜接觸 呼吸 呼吸 降下 降下 降下 經(jīng)口 經(jīng)口 大氣污染物進(jìn)入人體的途徑 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/1117 2空氣污染事故 逆溫層和低風(fēng)速，使空氣處于停滯狀態(tài)。 煙、SO2及其它污染物濃度增大引起咳 嗽、眼疼及其它疾病。 污染水平達(dá)高蜂時(shí)死亡率增大。 年歲越大，過度死亡越多。 各種年歲的死亡人數(shù)均增加。 死亡多由于呼吸系統(tǒng)和心臟疾病所引起。 多種污染物的結(jié)合，使各種疾病增加。 事故持續(xù)57天。 五、空氣污染與人體健康

18、環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/1118 3.慢性健康影響 城市環(huán)境會(huì)引起肺癌，但不能說一定是由 于空氣污染所致。不過動(dòng)物試驗(yàn)證明，空 氣中多環(huán)的有機(jī)化合物是致肺癌的物質(zhì)。 慢性支氣管炎和氣喘病也有類似的情況： 即吸煙者、城市居民和男人發(fā)病率都較高， 而且有許多證據(jù)說明，空氣污染加重了這 些疾病。 不是說只要有污染物排入大氣，就會(huì)出現(xiàn) 空氣污染事故，這還要看氣象條件 五、空氣污染與人體健康 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/1119 時(shí)間飄塵濃度(mg/m3)SO2濃度(mg/m3)死亡人數(shù) 1952年 1956年 1957年 1962年 4.46 3.25 2.40 2.80 3.8 1.6 1.8 4.1 4000 1000 400 750 四次倫敦?zé)熿F事件的比較 地區(qū) 大氣環(huán)境 質(zhì)量系數(shù) 受檢人數(shù)慢性鼻炎慢性咽炎P值 重污染一 重污染二 對(duì)照區(qū) 4.2 4.2 0.6 403 108 610 31.4 34.3 10.4 36.0 21.6 7.0 0.01 TSP污染區(qū)和對(duì)照區(qū)居民上呼吸道炎癥發(fā)病率比較 環(huán) 境 學(xué) 導(dǎo) 論 閆 來 洪 2000.9 2021/3/1120 飄塵吸入沉積率