大氣環(huán)境污染與防治課件

1、第三章 大氣環(huán)境污染與防治我們離不開大氣 ，如同魚兒離不開水。目 錄第一節(jié)、大氣組成與結(jié)構(gòu)第二節(jié)、大氣污染（源、物、類型、危害）第三節(jié)、大氣污染控制（四個對策）第四節(jié)、全球大氣環(huán)境問題一、大氣的組成1、N2(78.09%)、O2(20.95%)4、冰晶和固體微粒（如塵埃、花粉）3、水滴（如云滴、霧滴）沒有水汽和懸浮物的空氣稱為干潔空氣第一節(jié) 大氣概述2、Ar(0.93%)CO2(0.03%)等微量氣體下面給大家介紹一些與環(huán)境問題有關(guān)的大氣成分二氧化碳：來源：呼吸作用，有機體的燃燒與分解?，F(xiàn)狀：在大氣中的含量有增加的趨勢。影響：強烈吸收地面的長波輻射， 引起溫室效應(yīng)的加劇。臭氧：來源：高空通過光

2、化作用，低空通過閃電 或有機物氧化及高空傳輸。作用：能大量吸收太陽紫外線，使地面生 物免受過量紫外線的灼傷。分布：自然大氣中含量很少。隨高度分布 不均勻，也隨緯度和時間而異。水汽：來源：海洋和地面蒸發(fā)與植物蒸騰。分布：隨時間、地點變化很大。在鉛直 方向，一般隨高度增加而減少。影響：形成云、霧、雨、雪等大氣現(xiàn)象。 對生物的生長和發(fā)育有重要影響。微粒：種類：固體微粒與液體微粒。影響：影響太陽輻射傳輸，使能見度 變低，有的能起凝結(jié)核的作用。高度(km)二、大氣的分層每升高100m，氣溫降低0.65 N2O2ArCO2NeHeKrH2XeO3 層越往上氧、氦等氣體的原子態(tài)越多紫外線的強烈照射，N2和O

3、2產(chǎn)生不同程度的離解各層次特點（一）對流層范圍： 隨緯度而變化，低緯度地區(qū)1718km，高緯度地區(qū)89km，平均12km；占大氣質(zhì)量的75%；全部水汽。特點： 溫度垂直遞減：=-0.65 C/100m 空氣強烈對流運動：主要氣候現(xiàn)象發(fā)生層次 與人類關(guān)系最為密切：大氣污染主要發(fā)生場所各層次特點（二）平流層范圍： 對流層頂至5055km。無水汽、塵埃 特點： 溫度垂直變化：先較小，隨后增加 無空氣垂直對流運動，主要是平流運動：飛行器適宜場所、污染物難以擴散； 臭氧層：平流層內(nèi)，高度1535km范圍內(nèi)；與人類關(guān)系密切 保護地球生物免收紫外線危害。 地球保溫作用。各層次特點（三）中間層（高空對流層）范

4、圍： 平流層頂至85km。無水汽、塵埃 。特點： 溫度垂直變化：隨高度增加氣溫迅速降低 空氣垂直對流運動強烈：高空對流層 臭氧含量少、接受短波輻射少、溫度低各層次特點（四）熱成層（暖層）范圍： 平流層頂至85800 km。特點： 空氣稀薄、處于電離狀態(tài)，又稱為電離層。 吸收大量短波輻射，氣溫隨高度增加而增加 可反射無線電波：無線電通訊各層次特點（五）散逸層范圍： 熱成層以上。特點： 空氣極為稀薄、氣溫高。 高速運動粒子可散逸至太空。大氣邊界層：在對流層下部靠近下墊面的1.21.5公里范圍內(nèi)的薄層大氣。由于貼近地面，空氣運動受到地面摩擦作用影響，又稱摩擦層。大氣邊界層的主要特征：湍流運動、風、溫

5、度的垂直分布第二節(jié) 大氣污染一、大氣污染（一）概念：基于傳統(tǒng)的公害概念的定義：人類活動或自然過程引起大氣中某種污染物達到一定濃度，并持續(xù)足夠的時間，達到對公眾健康、動植物、材料、大氣特性或環(huán)境美學產(chǎn)生可以測量的影響，就是大氣污染。延伸定義：人類活動導致物質(zhì)和能量（如熱能）引起釋放進入大氣，使大氣中某些組分變化而產(chǎn)生的不良影響。煤煙排放大氣污染（二）大氣污染的類型1、按范圍大小分：局部性區(qū)域性廣域性全球性2、按污染物的化學性質(zhì)還原性氧化性 3、按污染來源煤炭型石油型混合型特殊型 二、大氣污染源及污染物污染源天然源：自然界自行向大氣環(huán)境排放污染物的污染源人為源：人類的生產(chǎn)活動和生活活動所形成的污染

6、源火山雷電造成的森林大火燃煤汽車空調(diào)自然污染源火山噴發(fā)：排放出SO2、H2S、CO2、CO、HF及火山灰等顆粒物工業(yè)生產(chǎn)過程排放石化企業(yè)：SO2、H2S、CO2、NOx燃料燃燒：煤、石油、天然氣等，包括工業(yè)生產(chǎn)和居民生活過程中燃料燃燒產(chǎn)生的污染森林火災(zāi)：排放出CO、CO2、SO2、NO2、HCl自然塵：風沙、土壤塵森林植物釋放：萜烯類碳氫化合物海浪飛沫：硫酸鹽、亞硫酸鹽人為污染源有色金屬冶煉工業(yè)：SO2、NOx、重金屬煙塵磷肥廠：氟化物酸堿鹽化工：SO2、NOx、HCl鋼鐵企業(yè)：SOx、CN-、CO 、H2S、酚、苯類、粉塵交通運輸排放：CO 、NOx、CnHm、SOx、Pb等工業(yè)生產(chǎn)過程排放

7、農(nóng)藥逸散化肥損失大氣污染源 按來源，分為一次污染物和二次污染物進入大氣的一次污染物之間或與正常大氣組分發(fā)生反應(yīng)，以及在太陽輻射下引起光化學反應(yīng)而產(chǎn)生的新的污染物，它常比一次污染物對環(huán)境和人體的危害更為嚴重。大氣污染物：由于人類活動或自然過程排入大氣， 并對人和環(huán)境產(chǎn)生有害影響的物質(zhì)。直接由污染源排放的污染物按存在狀態(tài)，分為顆粒物和氣態(tài)污染物常表示為總懸浮微粒物（TSP）、飄塵和降塵。主要有一次污染物：SO2、H2S 、NO、NH3 、CO、CO2 、HF、HCl 、C1C12化合物 。二次污染物：SO3、H2SO4、MSO4 、NO2、MNO3 、醛類、酮類、酸類。 其粒徑絕大多數(shù)在100m以

8、下，其中多數(shù)在10m以下。它是分散在大氣中的各種粒子的總稱，也是目前大氣質(zhì)量評價中的一個通用的重要污染指標。 飄塵指可在大氣中長期飄浮的懸浮物，分為PM10（粒徑10m）和PM2.5（粒徑 4m, 10m處最大48m、1320m：可被CO2、水氣吸收813m：不易被CO2、水氣吸收 散失70%90%的地球輻射（地球之窗） 可被CH4、O3、N2O、CFC吸收CO2 60%CH4 20%N2O 6%CFC14%Contribution of greenhouse gases to global warming （17502000)*Global Warming Potential （GWP) C

9、O2=1； CH4=23; N2O=296340330320310196019651970197519801985年CO2(mL/m3)Mauns Loa島本底站測定的大氣中CO2的濃度變化（唐孝炎，1990） 一些溫室氣體的大氣濃度、變化率和年排放量化合物化學式大氣濃度（ppt）20世紀90年代變化率（ppt/a）20世紀90年代末年排放量1998年1750年二氧化碳CO2（ppm）3652801.56.3PgC甲烷CH4（ppb）17457007.0600Tg氧化亞氮N2O（ppb）3142700.816.4TgN過氟甲烷CF480401.0約15Gg過氟乙烷C2F63.000.08約2G

10、g六氟化硫SF64.200.24約6GgHFC23CHF31400.55約7GgHFC134aCF3CH2F7.502.0約25GgHFC152aCH3CHF20.500.1約4GgCFC11CFCl326801.4CFC12CF2Cl253304.4 Gg=109 g; Tg= 1012 g; Pg= 1015 g150016001700180018501900193019501960197019751980198519901994year02468101214161820N2O emission(TgN2O-N/year)AgricultureBiomass burningIndustry

11、EnergyNatural(Ocean and Soil)Global N2O emissionKroeze (1999)Increasing global surface temperature since 1980 15.08oC is the average temperature between 1961 and 19901、海平面上升：低地被淹，海岸被沖蝕，排洪不暢， 土地鹽漬化，海水倒灌等。全球變暖可能產(chǎn)生的影響未來海平面變化的預(yù)測預(yù)測者預(yù)測年份上升量（cm）世界氣象組織（WMO）202520140Mercer2030500日本環(huán)境廳203026165Bloom2030100歐洲共

12、同體21世紀20165Barth&Titus20251355聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）21世紀末652、氣候變化：（1）：大部分地區(qū)溫度升高，以高緯度地區(qū)更明顯；（2）：全球降雨量增加，全球1%，但分布不平衡；（3）災(zāi)害性天氣增加：暴雨、臺風、颶風3、對生物多樣性的影響：一些地區(qū)某些物種將會消失；而有些則從氣候變暖中得到益處；植物種群變異；動物種群變異；森林火災(zāi)風險增加4、對人類的影響：（1）氣候反常、世界糧食生產(chǎn)的穩(wěn)定性和分布狀況的改變，農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易模式的變化。（2）威脅沿海城市、島嶼和平原（3）傳染性疾病分布范圍擴大（4）水資源分布和水量改變減緩全球變暖的對策主要是控制CO21、排放控制對

13、策：控制化石燃料消耗，以抑制CO2的排放；2、固定化對策：使已生成的CO2變?yōu)槠渌镔|(zhì)，以防止其向 大氣中排放；3、適應(yīng)對策：在已發(fā)生全球變暖的情況下，采取相適應(yīng)的 對策以使其影響降低到最小程度。技術(shù)對策：（1）發(fā)展核能和氫能（2）開發(fā)利用太陽能和風能（3）水力發(fā)電節(jié)能減排： 發(fā)達國家：占世界人口不到24%，消耗能源75%； 美國：5%人口，CO2排放總量占世界24%。 京都議定書：1997.12 要求：20082012，38個國家CO2平均較1990減排5.2%1、排放控制對策：控制化石燃料消耗，以抑制CO2的排放；2、固定化對策：使已生成的CO2變?yōu)槠渌镔|(zhì)，以防止其向 大氣中排放；森林保

14、護綠色植物深海埋藏3、適應(yīng)對策：在已發(fā)生全球變暖的情況下，采取相適應(yīng)的 對策以使其影響降低到最小程度。探索研究：CO2 濃度、溫度增加對動植物的影響；CO2 濃度、溫度增加對人類的影響二、臭氧層破壞太陽光中的紫外線輻射，特別是UV-B輻射對生物有較大的傷害。而阻擋UV-B輻射的就是臭氧。 （紫外線輻射按照其波長的不同，可劃分為UV-A（315400nm）、UV-B（280315nm）和UV-C（280nm以下）三個波段）臭氧層：平流層內(nèi)1535km 臭氧濃度：最高10L/L 吸收99%的紫外輻射1、臭氧平衡(切普曼 ,Chapman）機制： O2 + hv (220nm) 2 OO+ O2 O

15、3 O+ O3 2O2 O3 + hv O+ O2 （1）1984年，英國科學家首次發(fā)現(xiàn)南極上空出現(xiàn)臭氧洞。（2）NASA的“Nimbus-7”衛(wèi)星測定出，近年來南極上空的 臭氧洞有惡化的趨勢。（3）我國青藏高原上空也存在一個相對周圍地區(qū)濃度 較低的區(qū)域。2、臭氧破壞： 大多數(shù)科學家認為，人類過多地使用氟氯烴、哈龍類化學物質(zhì)（CFCS）是破壞臭氧層的主要原因。 （ CFCS 于1930年由美國杜邦公司投入生產(chǎn)，二戰(zhàn)后開始大量使用，主要用作氣溶膠、制冷劑、發(fā)泡劑等） 臭氧層中存在著O、O2、O3的動態(tài)平衡， CFCS非同尋常的穩(wěn)定性使NOX、Cl、Br活性物質(zhì)很容易在臭氧層中聚集，使平衡向著臭氧

16、分解的方向轉(zhuǎn)移。臭氧層破壞的原因催化機制：總反應(yīng)：1個Cl原子可破環(huán)104105個臭氧分子，Br原子的破壞能力是Cl原子的3060倍臭氧層破壞的危害1、對人體健康的影響：破壞DNA，皮膚病，白內(nèi)障等2、對陸生植物的影響：產(chǎn)量和質(zhì)量下降，間接影響3、對材料的影響：加速老化4、對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響：降低生產(chǎn)力，影響幼體主要是控制CFCS的使用。目前各國都在加緊替代物品的開發(fā)，從長遠看，采用生物圈中固有的、對環(huán)境不起任何破壞作用的物質(zhì)是制冷劑發(fā)展的方向。1985年保護臭氧層維也納公約1987年關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書1999年11月29日北京宣言臭氧層的保護第四節(jié) 大氣污染控制無論是大氣污

17、染源、污染物、污染類型還是大氣污染的危害，都具有多樣性。多種手段五律協(xié)同清潔能源綠色交通末端治理環(huán)境自凈清潔能源包括常規(guī)能源的清潔利用；可再生能源的利用；新能源的開發(fā)；各種節(jié)能技術(shù)等世界一次能源替代趨勢清潔能源的典型案例1、潔凈煤技術(shù) 潔凈煤技術(shù)是指從煤炭開發(fā)利用的全過程中，旨在減少污染排放與提高利用效率的加工、燃燒、轉(zhuǎn)化及污染控制等新技術(shù)，主要包括煤炭洗選、加工、轉(zhuǎn)化、先進發(fā)電技術(shù)、煙氣凈化等方面的內(nèi)容。清潔能源的典型案例2、西氣東輸清潔能源的典型案例3、西電東送 它有南、中、北三大通道。一是將烏江、瀾滄江、紅河水的水電資源，以及黔、滇兩省坑口火電廠的電能開發(fā)出來送往廣東；二是將長江三峽和金

18、沙江干支流水電送往華東地區(qū)；三是將黃河上游水電和山西、內(nèi)蒙古坑口火電送往京、津、唐地區(qū)。 它是從根本上實現(xiàn)全國能源資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵性工程，是一項東西部“雙贏”的戰(zhàn)略。綠色交通我國一些主要城市的大氣污染類型正在由煤煙型向交通型轉(zhuǎn)化，汽車尾氣排放已成為城市重要污染源。合理的交通規(guī)劃、發(fā)展清潔汽車綠色交通的典型案例1、上海的新世紀交通藍圖 加快軌道交通建設(shè)：形成地鐵、城市輕軌、新型有軌電車等多種方式組成的軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系。 建設(shè)約650公里的高速公路網(wǎng)路：實現(xiàn)15分鐘上網(wǎng)、30分鐘互通、60分鐘抵達的“15、30、60”目標。 公交優(yōu)先：大力發(fā)展軌道交通，優(yōu)化調(diào)整地面交通，適度發(fā)展小汽車，限制摩托車，逐步替換助動車。綠色交通的典型案例2、電動汽車 電動汽車是全部或部分由電能驅(qū)動電機作為動力系統(tǒng)的汽車，包括純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池汽車三種類型。經(jīng)過多年的探索與努力，我國電動汽車電池、電機、電控三大關(guān)鍵技術(shù)相繼取得突破。業(yè)內(nèi)專家普遍認為，我國電動汽車技術(shù)群體性突破的時期已經(jīng)到來，電動汽車將迅速、大規(guī)模地進入市場。 環(huán)境自凈污染物經(jīng)過末端治理達到排放標準后被排入大氣，但此時它們的濃度一般要高于環(huán)境空氣質(zhì)量標準，要使其進一步達標將要依靠環(huán)境的自凈作用。利用氣象規(guī)律稀釋污染物、加強綠化環(huán)境自凈的典型案