PDF《第三讲》

第三讲 第三讲 大气污染及其防治 大气污染及其防治 Air pollution and Air pollution and Environmental protection Environmental protection 南开大学环境科学与工程学院 南开大学环境科学与工程学院 鞠美庭 鞠美庭 Air is essential to all organisms on earth.

Air is essential to all organisms on earth. For human beings, air for breathing is more For human beings, air for breathing is more important than our daily bread. The air we important than our daily bread. The air we inhale is made up of 21% oxygen and 0.03% inhale is made up of 21% oxygen and 0.03% carbon dioxide. We exhale 17% oxygen and 4% carbon dioxide. We exhale 17% oxygen and 4% carbon dioxide. Oxygen is needed for the carbon dioxide. Oxygen is needed for the metabolic processes which occur within the metabolic processes which occur within the cells. An adult inhales approximately

14000 cells. An adult inhales approximately

14000 liters of air daily, which is equivalent to the liters of air daily, which is equivalent to the volume of about

50 bathtubs. volume of about

50 bathtubs. Visibility impaired by air pollution. Visibility impaired by air pollution. A clear view and clouded view: what air pollution does to visibi A clear view and clouded view: what air pollution does to visibility. lity. Smoky vehicles are a problem. Smoky vehicles are a problem. Smoky vehicles will have to Smoky vehicles will have to undergo tests on a tamper undergo tests on a tamper- - proof treadmill from mid proof treadmill from mid- - 1999. (HK) 1999. (HK) 讲授内容 讲授内容 Content of Discussion Content of Discussion 第二部分:大气污染物各论 第二部分:大气污染物各论 1. 1.二氧化硫 二氧化硫 2. 2.一氧化碳 一氧化碳 3. 3.氮氧化物 氮氧化物 4. 4.颗粒污染物 颗粒污染物 5. 5.碳氢化合物 碳氢化合物 6. 6.苯并芘 苯并芘 7. 7.氟化物 氟化物 8. 8.铅铅第一部分:概述 第一部分:概述 1. 1.大气的组成及结构 大气的组成及结构 2. 2.大气污染的含义 大气污染的含义 3. 3.大气污染物 大气污染物 4. 4.大气污染的类型 大气污染的类型 5. 5.我国大气污染情况 我国大气污染情况 6. 6.全球大气环境问题 全球大气环境问题 概述 概述-- --大气的组成及结构 大气的组成及结构 干洁空气的组成 干洁空气的组成: : 氮( 氮(N N2 2) )占占78.09% 78.09% 氧( 氧(O O2 2) )占占20.95% 20.95% 氩( 氩(Ar Ar) )占占0.93% 0.93% 三者合计达 三者合计达99.97% 99.97%. . 大气圈的结构 大气圈的结构 由于地球引力的作用,大气质量集中于大气 由于地球引力的作用,大气质量集中于大气 层下部,全部质量的 层下部,全部质量的50% 50%集中在离地面 集中在离地面5km 5km以下范 以下范 围内;

围内;

75% 75%的质量集中在 的质量集中在10km 10km以下;

以下;

90% 90%集中在 集中在 30km 30km以下的范围内. 以下的范围内. 换言之, 换言之, 从地面愈向上去,大气质量愈 从地面愈向上去,大气质量愈 小,空气愈稀薄.由于大气质量在垂直方向上的 小,空气愈稀薄.由于大气质量在垂直方向上的 不均,结合大气的运动状况,考虑到大气温度的 不均,结合大气的运动状况,考虑到大气温度的 变化以及电荷等物理性质的差异,将大气圈分为 变化以及电荷等物理性质的差异,将大气圈分为 五层. 五层. 概述 概述-- --大气的组成及结构 大气的组成及结构 ( (1 1)对流层: )对流层:大气圈最下一层,层内气流对流强烈 大气圈最下一层,层内气流对流强烈, ,气温 气温 随高度而降低. 随高度而降低. ( (2 2)平流层: )平流层:对流层顶到 对流层顶到50 50- -55km 55km高处的大气层,这里空 高处的大气层,这里空 气以平流运动为主,垂直运动很少,故叫平流层. 气以平流运动为主,垂直运动很少,故叫平流层. ( (3 3)中间层: )中间层:从平流层顶到 从平流层顶到85km 85km高度属中间层. 高度属中间层. 此层气 此层气 温又随高度增高而下降,空气有较强的对流运动. 温又随高度增高而下降,空气有较强的对流运动. ( (4 4)热成层: )热成层:中间层之上,上界可达 中间层之上,上界可达800 km

800 km高处. 高处. 由于 由于 原子氧吸收了太阳紫外光的能量, 原子氧吸收了太阳紫外光的能量, 使此层的温度随高度的 使此层的温度随高度的 上升迅速升高,故又叫暧层或热层. 上升迅速升高,故又叫暧层或热层. 又因为太阳和其它星 又因为太阳和其它星 球射来的各种射线的作用, 球射来的各种射线的作用, 此层大部分空气发生电离,具 此层大部分空气发生电离,具 有较高密度的带电粒子,故又称电离层. 有较高密度的带电粒子,故又称电离层. ( (5 5)逸散层: )逸散层:逸散层是大气圈的最外层, 逸散层是大气圈的最外层, 它的厚度大约 它的厚度大约 从从800 km

800 km一直延到 一直延到2000 2000- -3000 km

3000 km高处, 高处, 是地球大气向外层 是地球大气向外层 空间过渡的层次. 空间过渡的层次. 概述 概述-- --大气的组成及结构 大气的组成及结构 概述--大气污染的含义 概述--大气污染的含义 大气污染 大气污染―― ―― 是 是指大气中污染物质的浓度达到了有 指大气中污染物质的浓度达到了有 害程度,以致破坏生态系统和人类正常 害程度,以致破坏生态系统和人类正常 生存和发展的条件,对人和物造成危害 生存和发展的条件,对人和物造成危害 的现象. 的现象. 形成大气污染的三个要素是: 形成大气污染的三个要素是: 污染源 污染源 大气状态 大气状态 受体 受体 大气污染的三个过程是: 大气污染的三个过程是: 污染物排放 污染物排放 大气运动的作用 大气运动的作用 对受体的影响. 对受体的影响. 概述--大气污染的含义 概述--大气污染的含义 在迄今为止的 在迄今为止的11 11次世界上重大污染 次世界上重大污染 事件中,就有 事件中,就有7 7件是由大气污染造成的, 件是由大气污染造成的, 如马斯河谷事件、多诺拉烟雾事件、伦 如马斯河谷事件、多诺拉烟雾事件、伦 敦烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件、 敦烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件、 四日市哮喘事件、博帕尔农药厂泄漏事 四日市哮喘事件、博帕尔农药厂泄漏事 件和切尔诺贝利核电站事故等,这些污 件和切尔诺贝利核电站事故等,这些污 染事件均造成大量人口中毒死亡. 染事件均造成大量人口中毒死亡. 概述--大气污染的含义 概述--大气污染的含义 概述--大气污染物 概述--大气污染物 一次污染物和二次污染物 一次污染物和二次污染物 一次污染物是指直接从各种排放源 一次污染物是指直接从各种排放源 进入大气的各种气体、蒸气和颗粒物, 进入大气的各种气体、蒸气和颗粒物, 如前述的二氧化硫、碳氧化物、氮氧化 如前述的二氧化硫、碳氧化物、氮氧化 物、碳氢化合物和颗粒等全是主要的一 物、碳氢化合物和颗粒等全是主要的一 次污染物 次污染物. . 一次污染物 二次污染物 含硫化合物 SO2,H2S SO3,H2SO4,MSO4 含氮化合物 NO,NH3 NO2,HNO3,MNO3 碳氢化合物 CH4等化合物 醛、过氧乙酰硝酸酯 碳氧化合物 CO,CO2 卤素化合物 HF,HCl 概述--大气污染物 概述--大气污染物 大气中的碳氢化合物等一次污染物,在阳光作用下 大气中的碳氢化合物等一次污染物,在阳光作用下 发生光化学反应,可生成臭氧、醛、酮、过氧乙酰 发生光化学反应,可生成臭氧、醛、酮、过氧乙酰 硝酸酯( 硝酸酯(PAN PAN) )等二次污染物. 等二次污染物. 概述---几种主要的大气污染物 ? ? 颗粒物质: 颗粒物质:是除气体之外的包含于大气中的物质,包括各 是除气体之外的包含于大气中的物质,包括各 种固体、液体和气溶胶.其中有固体的灰尘、烟尘、烟雾以 种固体、液体和气溶胶.其中有固体的灰尘、烟尘、烟雾以 及液体的云雾和雾滴,其粒径范围从 及液体的云雾和雾滴,其粒径范围从200 200μ μm m到到0.1 0.1μ μm m以以①①降尘,粒径大于 降尘,粒径大于10 10μ μm m, ,重力作用下可以降落 重力作用下可以降落 ② ② 飘尘,粒径小于 飘尘,粒径小于10 10μ μm m的包括煤烟、烟气和雾在内的颗粒 的包括煤烟、烟气和雾在内的颗粒 状物质. 状物质. ? ? 硫化物: 硫化物:硫常以二氧化硫和硫化氢的方式进入大气,也 硫常以二氧化硫和硫化氢的方式进入大气,也 一部分以亚硫酸及硫酸(盐)微粒形式进入大气.大气中硫 一部分以亚硫酸及硫酸(盐)微粒形式进入大气.大气中硫 约约2/3 2/3来于天然源,其中以细菌活动产生的硫化氢最为重要. 来于天然源,其中以细菌活动产生的硫化氢最为重要. ? ? 碳氧化物: 碳氧化物:一氧化碳和二氧化碳. 一氧化碳和二氧化碳. ? ? 氮氧化物: 氮氧化物:包括 包括NO NO、 、NO NO2

2、 、N N2 2O O3

3、 、N N2 2O O4 4和和N N2 2O O5 5等多种化 等多种化 合物,但主要的是 合物,但主要的是NO NO和和NO NO2

2 . . ? ? 碳氢化合物: 碳氢化合物:碳氢化合物包括烷烃、烯烃和芳烃等复杂多 碳氢化合物包括烷烃、烯烃和芳烃等复杂多 样的物质组成. 样的物质组成. ( (1 1)还原型(煤炭)污染 )还原型(煤炭)污染 这类污染的主要污染物 这类污染的主要污染物是 是SO SO2

2、 、CO CO和颗粒 和颗粒 在低温、高湿度的阴天,且风速很小,伴有逆温 在低温、高湿度的阴天,且风速很小,伴有逆温 存在的情况下,一次污染物受阻,容易在低空聚 存在的情况下,一次污染物受阻,容易在低空聚 积,生成还原性烟雾.伦敦烟雾事件就是这类还 积,生成还原性烟雾.伦敦烟雾事件就是这类还 原型污染的典型代表,故这类污染又称伦敦烟雾 原型污染的典型代表,故这类污染又称伦敦烟雾 型. 型. 概述--大气污染类型 概述--大气污染类型 以污染物的化学性质及它们存在的大气环境 以污染物的化学性质及它们存在的大气环境 状况为依据,大气污染可分为还原型污染和氧化 状况为依据,大气污染可分为还原型污染和氧化 型污染. 型污染. ( (2 2)氧化型(汽车尾气型)污染 )氧化型(汽车尾气型)污染 这类污染多发生在以石油燃料为主地区,污染 这类污染多发生在以石油燃料为主地区,污染 物的要来源是汽车排气、燃油锅炉以及石油化工企 物的要来源是汽车排气、燃油锅炉以及石油化工企 业.主要的一次污染物是一氧化碳、氮氧化物、碳业.主要的一次污染物是一氧化碳、氮氧化物、碳 氢化合物等.这些污染物在太阳光照射下能够引起 氢化合物等.这些污染物在太阳光照射下能够引起 光化学反应,生成二次污染物 光化学反应,生成二次污染物―― ――臭氧、醛类、过 臭氧、醛类、过 氧乙酸硝酸酯等物质.这类物质具有极强的氧化 氧乙酸硝酸酯等物质.这类物质具有极强的氧化 性,对人的眼睛等粘膜有强刺激作用.洛杉矶光化 性,对人的眼睛等粘膜有强刺激作用.洛杉矶光化 学烟雾就属此型污染. 学烟雾就属此型污染. 概述--大气污染类型 概述--大气污染类型 movie movie 根据燃料的性质和大气污染物的组成和反 根据燃料的性质和大气污染物的组成和反 应,亦可把大气污染划分为下面四种类型: 应,亦可把大气污染划分为下面四种类型: ( (1 1)煤炭型: )煤炭型: 煤炭型污染的代表污染物是由煤 煤炭型污染的代表污染物是由煤 炭燃烧时放出的烟气、粉尘、二氧化硫等构成的 炭燃烧时放出的烟气、粉尘、二氧化硫等构成的 一次污染物,以及由这些污染物质发生化学反应 一次污染物,以及由这些污染物质发生化学反应 而生成的硫酸、硫酸盐类气溶胶等二次污染物. 而生成的硫酸、硫酸盐类气溶胶等二次污染物. ( (2 2)石油型 )石油型 ( (3 3)混合型 )混合型 ( (4 4)特殊型 )特殊型 概述--大气污染类型 概述--大气污染类型 概述 概述-- --我国大气污染的基本情况 我国大气污染的基本情况 我国是世界上大气污染 我国是世界上大气污染 最为严重的国家之一,大气 最为严重的国家之一,大气 污染是我国环境问题中最突 污染是我国环境问题中最突 出的问题. 出的问题. 我国大气污染的特点: 我国大气污染的特点: ( (1 1)以粉尘和二氧化硫为代表的煤烟型污染是 )以粉尘和二氧化硫为代表的煤烟型污染是 我国大气污染的主要特征. 我国大气污染的主要特征.主要污染物是降尘和 主要污染物是降尘和 总悬浮颗粒,其次是二氧化硫.这三种污染物所 总悬浮颗粒,其次是二氧化硫.这三种污染物所 造成的大气污染,已成为我国大气污染的普遍问 造成的大气污染,已成为我国大气污染的普遍问 题. 题. 概述 概述-- --我国大气污染的基本情况 我国大气污染的基本情况 ( (2 2)我国大气污染的程度有明显的空间和时间 )我国大气污染的程度有明显的空间和时间 上的差异. 上的差异.在空间上,总得说来,北方城市污染 在空间上,总得说来,北方城市污染 程度重于南方城市, 程度重于南方城市, 尤以冬季更显著.如从 尤以冬季更显著.如从SO SO2

2 浓度来看, 浓度来看, 北方有 北方有30% 30%的城市超过国家二级标 的城市超过国家二级标 准,南方只有 准,南方只有19.2% 19.2%. . 降尘现象,也是北方大于 降尘现象,也是北方大于 南方.但酸雨现象,南方重于北方. 南方.但酸雨现象,南方重于北方. 从时间上看,我国大气污染冬季重于夏季, 从时间上看,我国大气污染冬季重于夏季, 污染物的浓度早晚又高于中午. 污染物的浓度早晚又高于中午. 我国大气污染在产煤区普遍通严重,尤其在 我国大气污染在产煤区普遍通严重,尤其在 产高硫煤区. 产高硫煤区. 概述 概述-- --我国大气污染的基本情况 我国大气污染的基本情况 我国大气污染严重的原因 我国大气污染严重的原因 ( (1 1)直接燃煤是我国大气污染严重的根本原 )直........