環(huán)境工程中級(jí)職稱考試復(fù)習(xí)資料大氣污染物的形成

1、環(huán)境工程中級(jí)職稱考試復(fù)習(xí)資料大氣污染物的形成1、大氣污染（1）了解地球大氣層：大氣組成和大氣結(jié)構(gòu)A：大氣組成：自然狀態(tài)下，大氣是由混合氣體、水汽和雜質(zhì)組成。除去水汽和雜質(zhì)的空氣稱為干潔空氣。干潔空氣的主要成分為78.09%的氮，20.94%的氧，0.93%的氬。這三種氣體占總量的99.96%，其它各項(xiàng)氣體含量計(jì)不到0.1%，這些微量氣體包括氖、氦、氪、氙等稀有氣體。在近地層大氣中上述氣體的含量幾乎可認(rèn)為是不變化的，稱為恒定組分。在干潔空氣中，易變的成分是二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)等，這些氣體受地區(qū)、季節(jié)、氣象以及人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)的影響。正常情況下，二氧化碳含量在20km以上明顯減少。B

2、：大氣結(jié)構(gòu)：大氣結(jié)構(gòu)是指大氣在垂直方向和水平方向上氣象要素分布不均勻性的狀況。在垂直方向上，根據(jù)溫度、成分、電荷等物理性質(zhì)，同時(shí)考慮大氣垂直運(yùn)動(dòng)的情況。將大氣分為對(duì)流層、平流層、中間層、暖層、散逸層等5個(gè)層次。隨著距地面的高度不同，大氣層的物理和化學(xué)性質(zhì)有很大的變化。按氣溫的垂直變化特點(diǎn)，可將大氣層自下而上分為對(duì)流層、平流層、中間層（上界為85km左右）、熱成層（上界為800km左右）和逸散層（沒有明顯的上界）。（一）對(duì)流層對(duì)流層是大氣圈中最靠近地面的一層，平均厚度約12km.對(duì)流層集中了占大氣總質(zhì)量75%的空氣和幾乎全部的水蒸汽量，是天氣變化最復(fù)雜的層次。該層的特點(diǎn)有：氣溫隨著高度的增加而降

3、低。這是由于對(duì)流層的大氣不能直接吸收太陽(yáng)輻射的能量，但能吸收地面反射的能量所致?？諝饩哂袕?qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)。近地表的空氣接受地面的熱輻射后溫度升高，與高空的冷空氣形成垂直對(duì)流。人類活動(dòng)排入大氣的污染物絕大多數(shù)在對(duì)流層聚集。因此，對(duì)流層的狀況對(duì)人類生活的影響最大，與人類關(guān)系最密切。（二）平流層平流層位于對(duì)流層之上，其上界伸展至約55km處。在平流層的上層，即3035km以上，溫度隨高度升高而升高。在3035km以下，溫度隨高度的增加而變化不大，氣溫趨于穩(wěn)定，故該亞層又稱為同溫層。平流層的特點(diǎn)是空氣氣流以水平運(yùn)動(dòng)為主。在高約1535km處有厚約20km的臭氧層，其分布有季節(jié)性變動(dòng)。臭氧層能吸收太陽(yáng)的短

4、波紫外線和宇宙射線，使地球上的生物免受這些射線的危害，能夠生存繁衍。（三）中間層從平流層頂至85km處的范圍稱為中間層。該層的氣溫隨高度的增加而迅速降低。因此，該層也存在明顯的空氣垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)。（四）熱成層熱成層位于85800km的高度之間。該層的氣體在宇宙射線作用下處于電離狀態(tài)。電離后的氧能強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)的短波輻射，使空氣迅速升溫，因而該層的氣溫隨高度的增加而增加。該層能反射無線電波，對(duì)于無線電通訊有重要意義。醫(yī)學(xué)教育網(wǎng)搜集整理（五）逸散層800km以上的區(qū)域統(tǒng)稱為逸散層，也稱為外層大氣。該層大氣稀薄，氣溫高，分子運(yùn)動(dòng)速度快，地球?qū)怏w分子的吸引力小，因此氣體及微粒可飛出地球引力場(chǎng)進(jìn)入太空。（

5、2）掌握大氣污染的概念按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的定義，“大氣污染通常是指由于人類活動(dòng)或自然過程引起某些物質(zhì)進(jìn)入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到足夠的時(shí)間，并因此危害了人體的舒適、健康和福利或環(huán)境污染的現(xiàn)象”。（3）了解大氣污染的特點(diǎn)：局部性、區(qū)域性、全球性大氣污染按其影響所及范圍可分為四類：局部性污染、地區(qū)性污染、廣域性污染、全球性污染。上述分類方法中所涉及到的范圍只能是相對(duì)的，沒有具體的標(biāo)準(zhǔn)。例如廣域污染是大工業(yè)城市及其附近地區(qū)的污染，但對(duì)某些國(guó)家來說（面積有限）可能產(chǎn)生國(guó)與國(guó)之間的廣域污染。（4）熟悉大氣污染的危害：對(duì)人、生物、材料和氣候的危害一、大氣污染對(duì)人體和健康的傷害大氣污染物主要

6、通過三條途徑危害人體：一是人體表面接觸后受到傷害，二是食用含有大氣污染物的食物和水中毒，三是吸入污染的空氣后患了種種嚴(yán)重的疾病。從下面的表格中，可以看到：各種大氣污染物是通過多種途徑進(jìn)入人體的，對(duì)人體的影響又是多方面的。而且，其危害也是極為嚴(yán)重的。二、大氣污染危害生物的生存和發(fā)育大氣污染主要是通過三條途徑危害生物的生存和發(fā)育的：一是使生物中毒或枯竭死亡，二是減緩生物的正常發(fā)育，三是降低生物對(duì)病蟲害的抗御能力。植物在生長(zhǎng)期中長(zhǎng)期接觸大氣的污染，損傷了葉面，減弱了光合作用；傷害了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使植物枯萎，直至死亡。各種有害氣體中，二氧化硫、氯氣和氟化氫等對(duì)植物的危害最大。大氣污染對(duì)動(dòng)物的損害，主要是呼

7、吸道感染和食用了被大氣污染的食物。其中，以砷、氟、鉛、鉬等的危害最大。大氣污染使動(dòng)物體質(zhì)變?nèi)?，以至死亡。大氣污染還通過酸雨形式殺死土壤微生物，使土壤酸化，降低土壤肥力，危害了農(nóng)作物和森林。三、大氣污染對(duì)物體的腐蝕大氣污染物對(duì)儀器、設(shè)備和建筑物等，都有腐蝕作用。如金屬建筑物出現(xiàn)的銹斑、古代文物的嚴(yán)重風(fēng)化等。四、大氣污染對(duì)全球大氣環(huán)境的影響大氣污染發(fā)展至今已超越國(guó)界，其危害遍及全球。對(duì)全球大氣的影響明顯表現(xiàn)為三個(gè)方面：一是臭氧層破壞，二是酸雨腐蝕，三是全球氣候變暖。（5）熟悉全球性大氣污染問題：酸雨、溫室效應(yīng)、臭氧層破壞A、酸雨：酸雨是工業(yè)高度發(fā)展而出現(xiàn)的副產(chǎn)物，由于人類大量使用煤、石油、天然氣等

8、化石燃料，燃燒后產(chǎn)生的硫氧化物或氮氧化物，在大氣中經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，形成硫酸或硝酸氣溶膠，或?yàn)樵?、雨、雪、霧捕捉吸收，降到地面成為酸雨。如果形成酸性物質(zhì)時(shí)沒有云雨，則酸性物質(zhì)會(huì)以重力沉降等形式逐漸降落在地面上，這叫做干性沉降，以區(qū)別于酸雨、酸雪等濕性沉降。干性沉降物在地面遇水時(shí)復(fù)合成酸。酸云和酸霧中的酸性由于沒有得到直徑大得多的雨滴的稀釋，因此它們的酸性要比酸雨強(qiáng)得多。高山區(qū)由于經(jīng)常有云霧繚繞，因此酸雨區(qū)高山上森林受害最重，常首先成片死亡。硫酸和硝酸是酸雨的主要成分，約占總酸量的90%以上，我國(guó)酸雨中硫酸和硝酸的比例約為101。酸雨危害主要表現(xiàn)在四個(gè)方面：(1)對(duì)水生系統(tǒng)的危害，會(huì)影響魚類和

9、其他生物群落，改變營(yíng)養(yǎng)物和有毒物的循環(huán)，使有毒金屬溶解到水中，并進(jìn)入食物鏈，使物種減少和生產(chǎn)力下降。(2)對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的危害，重點(diǎn)表現(xiàn)在土壤和植物。對(duì)土壤的影響包括抑制有機(jī)物的分解和氮的固定，淋洗鈣、鎂、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，使土壤貧瘠化。對(duì)植物，酸雨損害新生的葉芽，影響其生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致森林生態(tài)系統(tǒng)退化。(3)對(duì)人體的影響。一是通過食物鏈?zhǔn)构?、鉛等重金屬進(jìn)入人體，誘發(fā)癌癥和老年癡呆；二是酸霧侵入肺部，誘發(fā)肺水腫或?qū)е滤劳觯蝗情L(zhǎng)期生活在含酸沉降物的環(huán)境中，誘使產(chǎn)生過多的氧化脂，導(dǎo)致動(dòng)脈硬化、心肌梗塞等疾病概率增加。(4)對(duì)建筑物、機(jī)械和市政設(shè)施的腐蝕。B、溫室效應(yīng)：溫室效應(yīng)(英文：Greenhous

10、eeffect)，又稱“花房效應(yīng)”，是大氣保溫效應(yīng)的俗稱。大氣能使太陽(yáng)短波輻射到達(dá)地面，但地表向外放出的長(zhǎng)波熱輻射線卻被大氣吸收，這樣就使地表與低層大氣溫度增高，因其作用類似于栽培農(nóng)作物的溫室，故名溫室效應(yīng)。自工業(yè)革命以來，人類向大氣中排入的二氧化碳等吸熱性強(qiáng)的溫室氣體逐年增加，大氣的溫室效應(yīng)也隨之增強(qiáng)，已引起全球氣候變暖等一系列嚴(yán)重問題，引起了全世界各國(guó)的關(guān)注。溫室效應(yīng)對(duì)環(huán)境的影響：1)氣候轉(zhuǎn)變：全球變暖溫室氣體濃度的增加會(huì)減少紅外線輻射放射到太空外，地球的氣候因此需要轉(zhuǎn)變來使吸取和釋放輻射的份量達(dá)至新的平衡。這轉(zhuǎn)變可包括全球性的地球表面及大氣低層變暖，因?yàn)檫@樣可以將過剩的輻射排放出外。雖然

11、如此，地球表面溫度的少許上升可能會(huì)引發(fā)其他的變動(dòng)，例如：大氣層云量及環(huán)流的轉(zhuǎn)變。當(dāng)中某些轉(zhuǎn)變可使地面變暖加劇(正反饋)，某些則可令變暖過程減慢(負(fù)反饋)。2)海平面上升假若全球變暖正在發(fā)生，有兩種過程會(huì)導(dǎo)致海平面升高。第一種是海水受熱膨脹令水平面上升。第二種是冰川和格陵蘭及南極洲上的冰塊溶解使海洋水份增加。預(yù)期由1900年至2100年地球的平均海平面上升幅度介乎0.09米至0.88米之間。全球暖化使南北極的冰層迅速融化，海平面不斷上升，世界銀行的一份報(bào)告顯示，即使海平面只小幅上升1米，也足以導(dǎo)致5600萬發(fā)展中國(guó)家人民淪為難民。而全球第一個(gè)被海水淹沒的有人居住島嶼即將產(chǎn)生位于南太平洋國(guó)家巴布亞

12、新幾內(nèi)亞的島嶼卡特瑞島，目下島上主要道路水深及腰，農(nóng)地也全變成爛泥巴地。3)氣候反常，海洋風(fēng)暴增多4)土地干旱，沙漠化面積增大2、大氣污染物的分類和成因（1）掌握大氣污染物的分類：顆粒污染物和氣態(tài)污染物（一）顆粒污染物在大氣污染中，顆粒污染物指沉降速度可以忽略的固體粒子、液體粒子或它們?cè)跉怏w介質(zhì)中的懸浮體系。從大氣污染控制的角度，按照其來源和物理性質(zhì)，可分為如下幾種：1.粉塵（dust）：粉塵系指懸浮于氣體介質(zhì)中的小固體顆粒，受重力作用能發(fā)生沉降，但在一段時(shí)間內(nèi)能保持懸浮狀態(tài)。它通常由于固體物質(zhì)的破碎、研磨、分級(jí)、輸送等機(jī)械過程，或土壤、巖石的風(fēng)化等自然過程形成的。顆粒的尺寸范圍i，一般為1-

13、200m左右。屬于粉塵類的大氣污染物的種類很多，如黏土粉塵、石英粉塵、煤粉、水泥粉塵、各種金屬粉塵等。2.煙（fume）：煙一般指由冶金過程形成的固體顆粒的氣溶膠。它是熔融物質(zhì)揮發(fā)后生成的氣態(tài)物質(zhì)的冷凝物，在生成過程中總是伴有諸如氧化之類的化學(xué)反應(yīng)。煙顆粒的尺寸很小，一般為0.01-1m左右。產(chǎn)生煙是一種較為普遍的現(xiàn)象，如有色金屬冶煉過程中產(chǎn)生的氧化鉛煙、氧化鋅煙等。3.飛灰（flyash）：飛灰指隨燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣排出的分散得較細(xì)的灰分。4.黑煙（smoke）：黑煙一般系指由燃料燃燒產(chǎn)生的能見氣溶膠。5.霧（fog）：霧是氣體中液滴懸浮體的總稱。在氣象中指造成能見度小1km的小水滴懸浮體。

14、在工程中，霧一般泛指小液體粒子懸浮體，它可能是由于液體蒸氣的凝結(jié)、液體的霧化及化學(xué)反應(yīng)等過程形成的，如水霧、酸霧、堿霧、油霧等。中國(guó)的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)顆粒物直徑的大小，將其分為總懸浮顆粒物（totalsuspendedpartidclea）和可吸入顆粒物（inhalableparticlea）。前者指懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑100m的顆粒物。后者指懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑10m的顆粒物。（二）氣態(tài)污染物氣態(tài)污染物系以分子狀態(tài)存在的污染物。氣態(tài)污染物的種類很多，總體上可按下表所示分類。氣態(tài)污染物的分類污染物一次污染物二次污染物含硫化學(xué)物SO2、H2SSO3、H2SO4、M

15、SO4含氮化合物NO、NH3NO3、HNO3、MNO3碳的氧化物CO、CO2無有機(jī)化合物C1-C10化合物醛、酮、過氧乙酰硝酸酯、O3鹵素化合物HF、HCl無注：MSO4、MNO3分別為硫酸鹽和硝酸鹽。1.硫氧化物硫氧化物主要指SO2，它主要來自化石燃料的燃燒過程，以及硫化物礦石的焙燒、冶煉等過程?；鹆Πl(fā)電廠、有色金屬冶煉廠、硫酸廠、煉油廠以及所有燒煤或油的工業(yè)爐窯等都排放SO2煙氣。2.氮氧化物氮和氧的化合物有N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5，總起來用氮氧化物（NOx）表示。其中污染大氣的主要是NO和NO2。NO毒性不太大，但進(jìn)入大氣后可被緩慢地氧化成NO2，當(dāng)大氣中有O3

16、等強(qiáng)氧化劑存在是，或在催化劑作用下，氣氧化速度會(huì)加快。NO2的毒性約為NO的5倍。當(dāng)NO2參與大氣的光化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧后，其毒性更強(qiáng)。人類活動(dòng)產(chǎn)生的NOx，主要來自各種工業(yè)爐窯、激動(dòng)車和柴油機(jī)的排氣，其次是硝酸生產(chǎn)、硝化過程、炸藥生產(chǎn)及金屬表面處理等過程。其中由燃料燃燒產(chǎn)生的NOx約占90%以上。3.碳氧化物CO和CO2是各種大氣污染物中發(fā)生量最大的一類污染物，主要來自燃料燃燒和機(jī)動(dòng)車排氣。CO是一種窒息性氣體，進(jìn)入大氣后，由于大氣的擴(kuò)算稀釋作用和氧化作用，一般不會(huì)造成危害。但在城市冬季采暖季節(jié)或在交通繁忙的十字路口，當(dāng)氣象條件不利于排氣擴(kuò)算稀釋時(shí)，CO的濃度有可能達(dá)到危害人體健康的水

17、平。CO2是無毒氣體，但當(dāng)其在大氣中的濃度過高是，使氧氣含量相對(duì)減小，便會(huì)對(duì)人產(chǎn)生不良影響。地球上CO2濃度的增加，能產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”，迫使各國(guó)政府開始實(shí)施控制。4.有機(jī)化合物有機(jī)化合物種類很多，從甲烷到長(zhǎng)鏈聚合物的烴類。大氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs），一般是C1-C10化合物，它不完全相同于嚴(yán)格意義上的碳?xì)浠衔?，因?yàn)樗刑己蜌湓油?，還常含有氧、氮和硫的原子。甲烷被認(rèn)為是一種非活性烴，人們常以非甲烷總烴類（NMHC）的形式報(bào)道環(huán)境中烴的濃度。多環(huán)芳烴類（PAHs）中的苯并芘（BP），是強(qiáng)致癌物質(zhì)。VOCs是光化學(xué)氧化劑臭氧和過氧乙酰硝酸酯（PAN）的前體物，也是室溫效應(yīng)的貢獻(xiàn)者之一。VOCs主要來自機(jī)動(dòng)車和燃料燃燒排氣，以及石油煉制和有機(jī)化工生產(chǎn)等。5.硫酸煙霧硫酸煙霧系大氣中的SO2等硫氧化物，在水霧、含有重金屬的懸浮顆粒物或氮氧化物存在時(shí)，發(fā)生一系列化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而生產(chǎn)的硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠。硫酸霧引起的刺激作用和生理反應(yīng)等危害，要比SO2氣體大得多。6.光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧是在陽(yáng)光照射下，大氣中的氮氧化物、碳?xì)浠衔锖脱趸瘎┲g發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)的藍(lán)色煙霧（有時(shí)帶些紫色和黃褐色）。其