《環(huán)境化學(xué)》課件-4 大氣環(huán)境污染

第三章

大氣環(huán)境化學(xué)§3-1

大氣的結(jié)構(gòu)與組成一、大氣的結(jié)構(gòu)1、對(duì)流層:

對(duì)流運(yùn)動(dòng)顯著，四時(shí)大氣現(xiàn)象復(fù)雜多變2、平流層:臭氧（O3

）層,

平流層中空氣無(wú)對(duì)流,

適于空中飛行3、中間層4、熱成層(暖層、電離層)高層大氣5、逸散層大氣的垂直分層電離層能反射無(wú)線電波，對(duì)無(wú)線電通訊有重要作用電離

高層層大氣氣溫初穩(wěn)后升熱只因?qū)又谐粞醵嗨搅鲃?dòng)天氣好高空飛行很適合上冷下熱高空對(duì)流平流層對(duì)流層對(duì)流旺盛近地面，緯度不同厚度變；高度增來(lái)溫度減，只因熱源是地面；天氣復(fù)雜且多變，風(fēng)云雨雪較常見(jiàn)大氣各成分的作用大氣組成主

要

作

用N2O2干潔空氣CO2O3表

大氣中痕量氣體的分布成分體積濃度，ppm主要來(lái)源生物活動(dòng)CH41.6H2N2O0.5生物活動(dòng)，光化學(xué)生物0.3CO0.12人類活動(dòng)，光化學(xué)光化學(xué)，雷電、人類活動(dòng)光化學(xué)NOx10-6-10-210-4-10-210-4-10-310-5-10-310-4-10-32*

10-410-4H2O2NH3生物活動(dòng)HNO3H2CO3SO2光化學(xué)光化學(xué)人類活動(dòng)、光化學(xué)，火山爆發(fā)人類活動(dòng)、生物活動(dòng)、光化學(xué)人類活動(dòng)、生物活動(dòng)光化學(xué)OCSCS210-5-10-410-7-10-510-9-10-60.28HO2·HO·光化學(xué)CCl2F2H3CCCl3人類活動(dòng)10-4人類活動(dòng)§3-2

大氣污染和污染物一、大氣污染的發(fā)生大氣污染–––指由于人類活動(dòng)或自然過(guò)程使大氣中一些物質(zhì)的含量達(dá)到有害的程度(一般指有害物質(zhì)，如SO2、NO

、HC、O

、飄塵等超過(guò)國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))，以至破壞人X3和生態(tài)系統(tǒng)的正常生存和發(fā)展，對(duì)人體、生態(tài)和材料造成危害的現(xiàn)象。二、大氣污染源和污染物1、來(lái)源：

天然源

人為源大

氣

污

染

源2、污染物：(1)氣溶膠狀污染物(粒狀)①總懸浮顆粒物(TSP)

D(粒徑)在100

m以下，其中多數(shù)在10

m以下，是分散在大氣中的各種粒子的總稱。②飄塵（可吸入粒子(IP)）D＜10

m能在大氣中長(zhǎng)期飄浮的懸浮物質(zhì)，如煤煙、煙氣、霧等。③降塵

D＞30

m的粒子，靠重力作用可在短時(shí)間內(nèi)降到地面的。顆粒物有固體的灰塵、煙塵、煙霧以及液體的云霧和霧滴，它們中一部分是致癌、致畸、致突變物質(zhì)，并能被人體吸收而危害人體健康，另一方面，它們是有毒物質(zhì)的載體，使一些氣體污染物轉(zhuǎn)化成為有害的顆粒物或使某些污染物的毒性增強(qiáng)。煙塵的作用：1）凝結(jié)核2）吸收太陽(yáng)輻射3）降低能見(jiàn)度4）影響植物體生長(zhǎng)飄塵（可吸入粒子(IP)）大于10μm的顆粒物能被鼻腔的鼻毛吸留住，而小于10μm的飄塵卻能長(zhǎng)驅(qū)直入侵蝕肺泡，叫“可吸入粒子”。在可吸入微粒中80%可沉積于肺泡，且沉積時(shí)間可達(dá)數(shù)年之久。導(dǎo)致肺心病等一系列病變。PM2.5（particulatematter

）指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。2012年2月，國(guó)務(wù)院同意發(fā)布新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》增加了PM2.5監(jiān)測(cè)指標(biāo)。PM2.5（particulatematter

）來(lái)源一般而言，粒徑2.5微米至10微米的粗顆粒物主要來(lái)自道路揚(yáng)塵等；2.5微米以下的細(xì)顆粒物（PM2.5）則PM2.5最主要的來(lái)源是煤炭、石油及其他礦物燃燒產(chǎn)生的工業(yè)廢氣，以及機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的尾氣排放，包括散播到空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機(jī)碳?xì)浠衔锏攘Ｗ?，?jīng)過(guò)一系列光化學(xué)反應(yīng)形成的二次污染物。PM2.5來(lái)源PM2.5損害健康機(jī)理?

氣象專家和醫(yī)學(xué)專家認(rèn)為，由細(xì)顆粒物造成的灰霾天氣對(duì)人體健康的危害甚至要比沙塵暴更大。粒徑10微米以上的顆粒物，會(huì)被擋在人的鼻子外面；粒徑在2.5微米至10微米之間的顆粒物，能夠進(jìn)入上呼吸道，但部分可通過(guò)痰液等排出體外，另外也會(huì)被鼻腔內(nèi)部的絨毛阻擋，對(duì)人體健康危害相對(duì)較小；而粒徑在2.5微米以下的細(xì)顆粒物，不易被阻擋。?

被吸入人體后會(huì)直接進(jìn)入支氣管，干擾肺部的氣體交換，引發(fā)包括哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾病。?

這些顆粒還可以通過(guò)支氣管和肺泡進(jìn)入血液，其中的有害氣體、重金屬等溶解在血液中，對(duì)人體健康的傷害更大。PM2.5還可成為病毒和細(xì)菌的載體，為呼吸道傳染病的傳播推波助瀾。PM2.5損害健康實(shí)證?

在歐盟國(guó)家中，PM2.5導(dǎo)致人們的平均壽命減少8.6個(gè)月。?

中國(guó)工程院院士、中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站原總工程師魏復(fù)盛研究結(jié)果還表明，PM2.5和PM10濃度越高，兒童及其雙親呼吸系統(tǒng)病癥的發(fā)生率也越高，而PM2.5的影響尤為顯著。?

《整體環(huán)境科學(xué)》（ScienceofTotalEnvironment）上刊登一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)：2004年至2006年期間，當(dāng)北京大學(xué)校園觀測(cè)點(diǎn)的PM2.5日均濃度增加時(shí)，在約4公里以外的北京大學(xué)第三醫(yī)院，心血管病急診患者數(shù)量也有所增加。雖然PM10和PM2.5都是心血管病發(fā)病的危險(xiǎn)因素，但PM2.5的影響顯然更大。?

世界衛(wèi)生組織在2005年版《空氣質(zhì)量準(zhǔn)則》中也指出：當(dāng)PM2.5年均濃度達(dá)到每立方米35微克時(shí)，人的死亡風(fēng)險(xiǎn)比每立方米10微克的情形約增加15%。?

一份來(lái)自聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署的報(bào)告稱，PM2.5每立方米的濃度上升20毫克，中國(guó)和印度每年會(huì)有約34萬(wàn)人死亡。PM2.5的檢測(cè)?PM2.5的標(biāo)準(zhǔn)，是由美國(guó)在1997年提出的。PM2.5指數(shù)已經(jīng)成為一個(gè)重要的測(cè)控空氣污染程度的指數(shù)。到2010年底為止，除美國(guó)和歐盟一些國(guó)家將PM2.5納入國(guó)標(biāo)并進(jìn)行強(qiáng)制性限制外，世界上大部分國(guó)家都還未開(kāi)展對(duì)PM2.5的監(jiān)測(cè)，大多通行對(duì)PM10進(jìn)行監(jiān)測(cè)。?

??美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）2010年9月公布了一張全球空氣質(zhì)量地圖，專門(mén)展示世界各地PM2.5的密度。全球空氣質(zhì)量地圖由加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)的兩位研究人員制作。他們根據(jù)NASA的兩臺(tái)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)儀的監(jiān)測(cè)結(jié)果，繪制了一張顯示出2001年至2006年P(guān)M2.5平均值的地圖。

在這張圖上紅色（即PM2.5密度最高)，出現(xiàn)在北非、東亞和中國(guó)。中國(guó)華北、華東和華中PM2.5的密度，指數(shù)甚至接近每立方米80微克，甚至超過(guò)了撒哈拉沙漠。?在這張2001-2006年間平均全球空氣污染形勢(shì)圖上，全球PM2.5最高的地區(qū)在北非和中國(guó)的華北、華東、華中全部。?

??世界衛(wèi)生組織(WHO)認(rèn)為，PM2.5小于10微克是安全值，而中國(guó)的這些地區(qū)全部高于50接近80，比撒哈拉沙漠還要高很多。全球空氣質(zhì)量地圖——紅得發(fā)紫的中國(guó)（2）氣狀污染物①

含硫化合物主要指SO

和SO

、H

S2

3

2u濕度大的情況下，含硫化合物最終被氧化形成硫酸，是形成酸雨的主要來(lái)源。u二氧化硫是一種無(wú)色的刺激性氣體,

腐蝕性很大，會(huì)嚴(yán)重刺激人的呼吸系統(tǒng)，使人出現(xiàn)咳嗽、嗓子疼、胸悶和感到呼吸受阻，刺激腐蝕人的肺部，可以造成肺氣腫和支氣管炎。并加重哮喘病情。u二氧化硫破壞植物的葉綠素，使植物脫水壞死。u在適當(dāng)條件下和飄塵結(jié)合在一起，或與水汽中的水蒸汽結(jié)合形成硫酸霧，硫酸霧微粒侵入人體肺部，可以引起肺水腫和肺硬化等疾病導(dǎo)致死亡。②

氮的氧化物?

NO

是NO、NO

、N

O、NO

、N

O

、N

O

等的總稱，造X2

2成大氣污染的NO

最主要是NO和NO

。3

2

4

2

5X2?氮氧化物來(lái)源：主要來(lái)源于人類生產(chǎn)生活活動(dòng)，以汽車尾氣排放造成的污染最為嚴(yán)重。?氮氧化物危害：?1）氮氧化物可以轉(zhuǎn)化為硝酸，是形成酸雨主要物質(zhì)之一?2）是形成光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)?3）是消耗臭氧的重要因子?4）NO2對(duì)人有生理刺激和腐蝕作用，引起城市居民產(chǎn)生急性呼吸道病變的一種原因?5）可腐蝕織物、材料、破壞染料，使它褪色?6）危害植物，使其組織受害而落葉，甚至枯萎③

碳的氧化物指CO和CO2。

CO主要是由含碳化合物不完全燃燒產(chǎn)生的無(wú)色無(wú)味無(wú)刺激性的有毒氣體。對(duì)人體的危害主要是阻礙體內(nèi)氧氣的傳輸，使人體缺氧，導(dǎo)致死亡。CO2是一種無(wú)毒的氣體，是大氣中的“正?！背煞?，主要來(lái)源于生物的呼吸和化石燃料等的燃燒。目前，大氣中CO2濃度逐漸升高，每年上升0.4%。由于二氧化碳吸收地面長(zhǎng)波輻射，使地球升溫，導(dǎo)致溫室效應(yīng)，從而形成全球氣候變化。④

碳?xì)浠衔?HC)HC是自然界中必不可少的物質(zhì)，主要指烷烴、烯烴和芳香烴等具有揮發(fā)性的有機(jī)物，它們主要是由碳原子和氫原子組成。碳?xì)浠衔镏饕獊?lái)源于自然界植物分解，人為產(chǎn)生的量很小，但它們是形成光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)。⑤

含鹵素化合物主要指一些氟氯烴類物質(zhì)，它們主要破壞臭氧層，引起溫室效應(yīng)三、大氣污染類型①還原型(煤炭型)：主要污染物：SO2、CO和顆粒物，在低溫、高溫陰天、小風(fēng)、逆溫情況下，在當(dāng)?shù)氐匦螚l件的影響下，被封蓋在城市上空，造成對(duì)人體健康極大的危害，致使上千人死亡。類似這樣的事件發(fā)生過(guò)多起，最典型的當(dāng)屬1952年12月發(fā)生在英國(guó)首都倫敦的SO2煙霧中毒事件。②氧化型(汽車尾氣型)：污染物主要來(lái)自于汽車排氣、燃油鍋爐以及石油化工生產(chǎn)。一次污染物主要為NOX和HC、生成的二次污染物為O3、醛類、酮類、過(guò)氣乙酸硝酸脂。發(fā)生在光照強(qiáng)烈的熱帶、亞熱帶、8～9月中午或午后陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)。最典型的當(dāng)屬1965年前后的洛杉磯光化學(xué)煙霧。光化學(xué)氧化劑是臭氧、硝酸、醛類、酮類和及氧乙?；跛狨サ榷喾N物質(zhì)的混合物，其中80%是臭氧，可刺激人的眼睛、喉嚨，引起紅眼、流淚、肝炎、肺氣腫等。對(duì)植物、家畜、橡膠、染料等制品也造成危害。一方面臭氧具有殺菌作用，另一方面又是眼、喉和肺最危險(xiǎn)刺激物之一。臭氧進(jìn)入呼吸道后，與所接觸器官迅速反應(yīng)。導(dǎo)致慢性肺疾病，肺氣腫和右心衰竭。這是被光化學(xué)氧化劑腐蝕的葉