1、第二章第二章 大氣環(huán)境地球化學(xué)大氣環(huán)境地球化學(xué)對人類有影響的：對人類有影響的：距地面距地面10km地地球球半半徑徑大大氣氣厚厚度度氮氮78.06%氧氧20.95%氬氬0.93% 其他氣體其他氣體0.1%有害物質(zhì)有害物質(zhì)：煙塵、二氧化硫、氮氧化煙塵、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒁谎趸肌⑻細(xì)浠衔锏任锏?p空氣和大氣是同義詞。 一般對于室內(nèi)或特指某個場所(如車間，會議室和廠區(qū)等)供人和動植物生存的氣體習(xí)慣上稱為空氣空氣。 而在大氣物理學(xué)、大氣氣象學(xué)、自然地理學(xué)以及環(huán)境科學(xué)的研究中，常常以大區(qū)域或全球性的氣流為研究對象常用大氣大氣。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對大氣和空氣

2、的定義：）對大氣和空氣的定義：大氣大氣（atmosphere）：是指環(huán)繞地球的全部空氣的總和（the entire mass of air which surrounds the Earth）。環(huán)境空氣環(huán)境空氣（ambient air）：是指人類、植物、動物和建筑物暴露于其中的室外空氣（outdoor air to which people，plants，animals and structures are exposed）環(huán)境空氣的重要性：環(huán)境空氣的重要性：一個成年人每天呼吸大約兩萬次，吸入的空氣量大約1015m3（13.6kg），約食物重量的10倍（食物1.5kg、水2kg）。環(huán)境空氣是一

3、種資源，而且是一種可更新的資源。環(huán)境空氣的性質(zhì)：環(huán)境空氣是一種混合氣體，平均分子量為28.966，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為1.293kg/m3。大氣污染大氣污染 大氣污染是指大氣中的污染物及二次污染物的濃度大氣污染是指大氣中的污染物及二次污染物的濃度達(dá)到有害程度的現(xiàn)象。達(dá)到有害程度的現(xiàn)象。向大氣排放各種有毒、有害氣向大氣排放各種有毒、有害氣體和飄塵等污染物；中心排放物超過一定界限，則造體和飄塵等污染物；中心排放物超過一定界限，則造成對人類和其它生物的危害成對人類和其它生物的危害 由污染源直接排入大氣的污染物是造成大氣污染的由污染源直接排入大氣的污染物是造成大氣污染的主要原因。主要原因。二次污染物二次

4、污染物是指排入環(huán)境中的污染物在各是指排入環(huán)境中的污染物在各種因素作用下發(fā)生變化或與環(huán)境中的其他物質(zhì)發(fā)生反種因素作用下發(fā)生變化或與環(huán)境中的其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)所形成的新的污染物，又稱繼發(fā)性污染物。應(yīng)所形成的新的污染物，又稱繼發(fā)性污染物。 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）作出的定義：）作出的定義： 大氣污染大氣污染通常是指由于人類活動和自然過通常是指由于人類活動和自然過程引起某種物質(zhì)進(jìn)入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃程引起某種物質(zhì)進(jìn)入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到了足夠的時(shí)間并因此而危害了人體的度，達(dá)到了足夠的時(shí)間并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)象。舒適、健康和福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)

5、象。大氣污染形成具備的條件：大氣污染形成具備的條件：（1）大氣污染源）大氣污染源（2）大氣作用）大氣作用（3）復(fù)雜地形）復(fù)雜地形（4）受害對象）受害對象圖片來源：國家地理雜志圖片來源：國家地理雜志 空氣污染對人體的?？諝馕廴緦θ梭w的危害途徑：呼吸道吸入；害途徑：呼吸道吸入；隨食物和飲水?dāng)z入；體隨食物和飲水?dāng)z入；體表接觸侵入。表接觸侵入。 人類的生產(chǎn)生活活動可能改變大氣組成引起大氣污染。由于大氣的整體性和流動性，大氣環(huán)境問題常常是全球性的、區(qū)域性的。目前國際關(guān)注的三大環(huán)境問題：全球性的酸雨、全球性的酸雨、COCO2 2濃度的增加（溫室效應(yīng)）、濃度的增加（溫室效應(yīng)）、臭氧層的破壞臭氧層的破壞都成為

6、全球性的環(huán)境問題。 酸雨：酸雨：由于人類活動的影響，使降水中溶入其它酸性物質(zhì)，從而使其pH值降到5.6以下的降水。酸雨的形成：酸雨的形成：是復(fù)雜的大氣化學(xué)和大氣物理現(xiàn)象，是由自然排放和人為活動等釋放到大氣中的SO2或NOx通過氧化反應(yīng)（氣相或液相反應(yīng)），生成硫酸或硝酸和亞硝酸，附在凝結(jié)核上降落到地面上的。影響與危害：影響與危害：（1）損害水生、陸生生物：如魚類和森林（2）對人體健康影響：使有毒重金屬溶入飲用水中，危害飲用者（3）腐蝕建筑材料、金屬構(gòu)件、油漆以及名勝古跡等第一節(jié)第一節(jié) 大氣污染物與大氣污染源大氣污染物與大氣污染源一、大氣污染物一、大氣污染物按照大氣污染物的存在形式，可以分為按照大

7、氣污染物的存在形式，可以分為顆粒物質(zhì)顆粒物質(zhì)和和氣態(tài)物質(zhì)氣態(tài)物質(zhì)。所謂顆粒物質(zhì)是指大氣中粒徑不同的固體、液體和氣溶膠體。所謂顆粒物質(zhì)是指大氣中粒徑不同的固體、液體和氣溶膠體。大氣污染物大氣污染物 氣態(tài)物質(zhì)氣態(tài)物質(zhì)主要有含硫化合物、氮化合物、主要有含硫化合物、氮化合物、碳?xì)浠衔?、碳氧化合物、鹵素化合物等。碳?xì)浠衔?、碳氧化合物、鹵素化合物等。這些氣態(tài)物質(zhì)對人類生產(chǎn)、生活以及對生物這些氣態(tài)物質(zhì)對人類生產(chǎn)、生活以及對生物所產(chǎn)生的危害主要是因其化學(xué)行為造成的。所產(chǎn)生的危害主要是因其化學(xué)行為造成的。一次污染物一次污染物一一次次污污染染物物主要包括碳?xì)浠衔镏饕ㄌ細(xì)浠衔?HC)、一氧化碳、一氧化碳

8、(CO)、氮、氮氧化物氧化物(NOx)、硫氧化物、硫氧化物(SOx)和微粒物質(zhì)；和微粒物質(zhì)；反應(yīng)性污染物：性質(zhì)不穩(wěn)定，在大氣中常與某些反應(yīng)性污染物：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)；污染物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；非反應(yīng)性污染物：性質(zhì)較為穩(wěn)定，它不發(fā)生化學(xué)非反應(yīng)性污染物：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；反應(yīng)，或反應(yīng)速度很緩慢；二次污染物二次污染物 二次污染物是由一次污染物經(jīng)各種反應(yīng)二次污染物是由一次污染物經(jīng)各種反應(yīng)生成的一系列新的污染物，常見的有：臭生成的一系列新的污染物，常見的有：臭氧、過

9、氧化乙酰硝酸脂氧、過氧化乙酰硝酸脂(PAN)、硫酸及硫酸硫酸及硫酸鹽氣溶膠、硝酸及硝酸鹽氣溶膠。以及一鹽氣溶膠、硝酸及硝酸鹽氣溶膠。以及一些活性中間產(chǎn)物，如過氧化氫基些活性中間產(chǎn)物，如過氧化氫基(HO2)、氫氫氧基氧基(OH)、過氧化氮基過氧化氮基(NO3)和氧原子等。和氧原子等。 1二氧化硫二氧化硫(SO2) 火山氣體火山氣體煤和石油煤和石油二氧化硫二氧化硫(SO2)燃燒燃燒通過燃燒通過燃燒90以上的硫被氧化成以上的硫被氧化成二氧化硫；二氧化硫；地球大氣中二氧化硫中地球大氣中二氧化硫中1/3是通是通過化石燃料燃燒排放的過化石燃料燃燒排放的 在金屬礦石冶煉和硫酸制品等在金屬礦石冶煉和硫酸制品等

10、工業(yè)生產(chǎn)中工業(yè)生產(chǎn)中也向大氣排放二氧化硫也向大氣排放二氧化硫。實(shí)際上，一些有。實(shí)際上，一些有色金屬礦石的冶煉中所產(chǎn)生的二氧化硫遠(yuǎn)色金屬礦石的冶煉中所產(chǎn)生的二氧化硫遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過煤和石油。冶煉廠煙氣中二氧化硫遠(yuǎn)超過煤和石油。冶煉廠煙氣中二氧化硫一般在一般在2.52.55%,5%,高的可達(dá)高的可達(dá)7 71313。硫酸工。硫酸工業(yè)每生產(chǎn)一噸硫酸，排放到大氣中的二氧業(yè)每生產(chǎn)一噸硫酸，排放到大氣中的二氧化硫可達(dá)化硫可達(dá)2020多公斤。多公斤。1860年年 1900年年 1940年年 1980年年806040200S / 106t全球全球SO2人為排放量增長趨勢圖人為排放量增長趨勢圖1980 1990 1991

11、 年年1600 150014000S / 萬噸萬噸我國我國SO2人為排放量增長趨勢圖人為排放量增長趨勢圖 SO2 濃度對人體健康的影響濃度對人體健康的影響 ( (SOSO2 2)/10)/10-6-6對人體健康的影響對人體健康的影響0.300.30左右左右慢性植物損傷，葉落過多慢性植物損傷，葉落過多0.040.04左右左右支氣管炎及肺癌死亡率增多支氣管炎及肺癌死亡率增多0.0460.046左右左右學(xué)齡兒童呼吸系統(tǒng)疾病增多學(xué)齡兒童呼吸系統(tǒng)疾病增多0.110.110.190.19老年人呼吸系統(tǒng)疾病增多老年人呼吸系統(tǒng)疾病增多0.210.21左右左右慢性肺癌加重慢性肺癌加重0.250.25左右左右死亡

12、增加，發(fā)病率急增死亡增加，發(fā)病率急增2 2一氧化碳一氧化碳( (CO) ) 環(huán)境中的碳氧化物都是由燃料燃燒產(chǎn)生的。在燃料燃燒中，由于氧不充環(huán)境中的碳氧化物都是由燃料燃燒產(chǎn)生的。在燃料燃燒中，由于氧不充足就會生成一氧化碳；當(dāng)氧充足時(shí)，則生成二氧化碳。足就會生成一氧化碳；當(dāng)氧充足時(shí)，則生成二氧化碳。 汽車發(fā)動機(jī)、煉鐵爐、煉鋼爐、煉焦?fàn)t、煤氣發(fā)生爐以及工廠煙囪、家汽車發(fā)動機(jī)、煉鐵爐、煉鋼爐、煉焦?fàn)t、煤氣發(fā)生爐以及工廠煙囪、家用煤氣爐等都是它們的污染源，吸煙會成為室內(nèi)用煤氣爐等都是它們的污染源，吸煙會成為室內(nèi)COCO和和COCO2 2的主要污染源。的主要污染源。在環(huán)境中，作為大氣污染物的一氧化碳約有在

13、環(huán)境中，作為大氣污染物的一氧化碳約有8080是由汽車排出的是由汽車排出的。汽油。汽油在汽車發(fā)動機(jī)中燃燒時(shí)排出大量的一氧化碳。一次，在大城市交通路口在汽車發(fā)動機(jī)中燃燒時(shí)排出大量的一氧化碳。一次，在大城市交通路口汽車來往頻繁的地方，空氣中的一氧化碳有時(shí)可達(dá)汽車來往頻繁的地方，空氣中的一氧化碳有時(shí)可達(dá)5050ppmppm。我國北方，由我國北方，由于冬季取暖使用火爐，在通風(fēng)不良的居室中一氧化碳濃度超標(biāo)的造成的于冬季取暖使用火爐，在通風(fēng)不良的居室中一氧化碳濃度超標(biāo)的造成的危害也值得重視。危害也值得重視。 一氧化碳一氧化碳(CO) 的危害的危害CO氣體氣體對植物及有關(guān)的微生物均無害對植物及有關(guān)的微生物均無

14、害能與血紅素作用生成羧基血紅素，血紅能與血紅素作用生成羧基血紅素，血紅素與素與CO的結(jié)合能力比與氧的結(jié)合能力大的結(jié)合能力比與氧的結(jié)合能力大200300倍，即使倍，即使CO的濃度降低千分之的濃度降低千分之一，一，CO的絡(luò)合物仍優(yōu)先形成。因此，使的絡(luò)合物仍優(yōu)先形成。因此，使血液攜帶氧的能力降低而引起缺氧，出血液攜帶氧的能力降低而引起缺氧，出現(xiàn)頭痛、暈眩，甚至死亡?，F(xiàn)頭痛、暈眩，甚至死亡。二氧化碳二氧化碳(CO2) 的危害的危害 無毒但它會危害生命，空氣中無毒但它會危害生命，空氣中CO2濃度高時(shí)濃度高時(shí)能造成缺氧窒息，呼吸能造成缺氧窒息，呼吸CO2含量高的空氣能含量高的空氣能刺激中樞并使呼吸加快。刺

15、激中樞并使呼吸加快。 CO2是溫室氣體，空氣中的是溫室氣體，空氣中的CO2含量增加，含量增加，還會引起空氣溫度上升。還會引起空氣溫度上升。 3 3氮氧化物氮氧化物( (NONOx x) ) 大氣中作為污染物的氮氧化物主要是一氧化氮大氣中作為污染物的氮氧化物主要是一氧化氮NO和二氧化氮和二氧化氮NO2兩種，它們兩種，它們一般通過含氮的有機(jī)化合物燃燒時(shí)生成一般通過含氮的有機(jī)化合物燃燒時(shí)生成，也有的是由氮，也有的是由氮肥廠、化工廠和黑色冶煉廠的三廢排放引起的。肥廠、化工廠和黑色冶煉廠的三廢排放引起的。有關(guān)研究表明，在有關(guān)研究表明，在150年前的過去年前的過去3000年中，大氣年中，大氣NO2含量一直

16、穩(wěn)定含量一直穩(wěn)定在在285ppbv，直到直到150年前才出現(xiàn)了每年年前才出現(xiàn)了每年0.20.3%的增長趨勢，的增長趨勢，1990年的年的NO2大氣含量達(dá)到大氣含量達(dá)到310ppbv，比工業(yè)革命前期狀況的數(shù)字高出比工業(yè)革命前期狀況的數(shù)字高出8。目前的全球大氣。目前的全球大氣NO2相當(dāng)于一個相當(dāng)于一個1500Tg N (1Tg=1012克克106噸噸)的的氮庫。氮庫。 中國的中國的NO2排放，根據(jù)估計(jì)，以化石燃料燃燒、生物燃燒、排放，根據(jù)估計(jì)，以化石燃料燃燒、生物燃燒、化肥生產(chǎn)和土壤排放的方式，在化肥生產(chǎn)和土壤排放的方式，在1988年達(dá)到年達(dá)到0.0590.132、0.02、0.011和和0.15

17、百萬噸氮，在百萬噸氮，在2000年達(dá)到年達(dá)到0.0890.2、0.035、0.0110.13百萬噸氮。百萬噸氮。 含氮有機(jī)化合物的燃燒主要是指化石燃料的燃燒，見下表。含氮有機(jī)化合物的燃燒主要是指化石燃料的燃燒，見下表。 化石燃料燃燒過程中化石燃料燃燒過程中NONOx x的散發(fā)量的散發(fā)量 燃料燃料 NONOx x散發(fā)量散發(fā)量 煤煤 家用家用 4 4g/kg g/kg 工業(yè)工業(yè) 1010g/kg g/kg 原油原油 家用家用 5.45-32.75.45-32.7g/gal g/gal 工業(yè)工業(yè)32.332.3g/gal g/gal 天然氣天然氣 家用家用16801680kg/10kg/106 6m

18、 m3 3 工業(yè)工業(yè)3100/103100/106 6m m3 3 在常溫下單質(zhì)氮在常溫下單質(zhì)氮( (N N2 2) )與氧與氧( (O O2 2) )不會發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)在不會發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)在溫度高達(dá)溫度高達(dá)11001100以上時(shí)才會進(jìn)行反應(yīng)。以上時(shí)才會進(jìn)行反應(yīng)。高溫高溫N N2 2O O2 22NO2NO 一氧化氮在空氣中可以進(jìn)一步氧化生成二氧化氮。一氧化氮在空氣中可以進(jìn)一步氧化生成二氧化氮。二氧化氮是棕色氣體，溶于水后生成硝酸二氧化氮是棕色氣體，溶于水后生成硝酸( (HNOHNO3 3) )和和一氧化氮一氧化氮( (NO)NO)。 2NO 2NOO O2 22NO2NO2 2 3NO 3NO2

19、 2H H2 2O O2HNO2HNO3 3NO NO 氮氧化物的危害氮氧化物的危害當(dāng)空氣中當(dāng)空氣中NO含量較高時(shí)，含量較高時(shí)，NO通過氣管、肺進(jìn)入血液中和紅血球反把通過氣管、肺進(jìn)入血液中和紅血球反把血紅朊變成正鐵血紅阮而有血液毒害，同時(shí)也作用于中樞神經(jīng)而產(chǎn)生血紅朊變成正鐵血紅阮而有血液毒害，同時(shí)也作用于中樞神經(jīng)而產(chǎn)生麻痹作用，引起痙攣、運(yùn)動失調(diào)；麻痹作用，引起痙攣、運(yùn)動失調(diào)；NO2是是赤褐色劇毒性的氧化劑赤褐色劇毒性的氧化劑，因?yàn)榇碳ば员容^弱，所以能侵入到肺，因?yàn)榇碳ば员容^弱，所以能侵入到肺臟深處及肺毛細(xì)管，數(shù)小時(shí)能引起肺水腫而致死，或因持續(xù)性閉塞性臟深處及肺毛細(xì)管，數(shù)小時(shí)能引起肺水腫而致死

20、，或因持續(xù)性閉塞性支氣管炎而致死。此外，支氣管炎而致死。此外，NO2還會毀壞棉花、尼龍等織物；損害植物，還會毀壞棉花、尼龍等織物；損害植物，使落葉增多，發(fā)生萎黃病。使落葉增多，發(fā)生萎黃病。氮氧化物的危害氮氧化物的危害 硝氣是以硝氣是以NO2為主，同時(shí)含有為主，同時(shí)含有NO，有時(shí)含有亞硝酸、硝酸有時(shí)含有亞硝酸、硝酸等的煙霧性氣體。等的煙霧性氣體。硝氣是刺激性氣體硝氣是刺激性氣體，高濃度時(shí)最初對氣，高濃度時(shí)最初對氣管上皮有強(qiáng)烈刺激，引起咳嗽、肺刺激，最終引起肺氣腫管上皮有強(qiáng)烈刺激，引起咳嗽、肺刺激，最終引起肺氣腫而死亡。而死亡。 氨氨(NH3)是自然界任何一種含氮有機(jī)物，在沒有空氣的情況是自然界任

21、何一種含氮有機(jī)物，在沒有空氣的情況下分解產(chǎn)生的。在有機(jī)物發(fā)生腐壞作用的地方以及某些生下分解產(chǎn)生的。在有機(jī)物發(fā)生腐壞作用的地方以及某些生產(chǎn)氨的工廠都會有氨的污染。氨污染的慢性中毒會產(chǎn)生消產(chǎn)氨的工廠都會有氨的污染。氨污染的慢性中毒會產(chǎn)生消化機(jī)能障礙、慢性結(jié)膜炎、慢性支氣管炎，有時(shí)有血痰、化機(jī)能障礙、慢性結(jié)膜炎、慢性支氣管炎，有時(shí)有血痰、耳聾、食道狹窄等癥狀。耳聾、食道狹窄等癥狀。4 4碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?自然界的碳?xì)浠衔铮荷锓纸庾饔卯a(chǎn)生自然界的碳?xì)浠衔铮荷锓纸庾饔卯a(chǎn)生 人為的碳?xì)浠衔铮浩囄矚?、石油化工工業(yè)的廢人為的碳?xì)浠衔铮浩囄矚?、石油化工工業(yè)的廢氣所致。氣所致。 全世界每年由人

22、為因素排入大氣的烴類約全世界每年由人為因素排入大氣的烴類約9000萬噸萬噸左右。左右。 大氣中的大氣中的CH4含量在以每年含量在以每年0.81.0%的速度增長，的速度增長，1990年年CH4的全球大氣平均含量是的全球大氣平均含量是1720ppbv，比比1978年年1520ppbv增長了增長了12，比工業(yè)革命前期的，比工業(yè)革命前期的800ppbv翻了一番。翻了一番?，F(xiàn)在每年的變化速度為現(xiàn)在每年的變化速度為0.9%0.9%甲烷的人為排放甲烷的人為排放 稻田排放：印度、中國和孟加拉國；稻田排放：印度、中國和孟加拉國； 家禽排放：印度、前蘇聯(lián)和巴西；家禽排放：印度、前蘇聯(lián)和巴西； 燃煤排放：美國、前蘇

23、聯(lián)和中國；燃煤排放：美國、前蘇聯(lián)和中國； 亞洲在甲烷的人為排放中占很重要的位置。八個亞洲在甲烷的人為排放中占很重要的位置。八個亞洲國家亞洲國家( (印度、中國、孟加拉國、印度尼西亞、印度、中國、孟加拉國、印度尼西亞、泰國、越南、緬甸和日本泰國、越南、緬甸和日本) )的水稻面積占全世界的水稻面積占全世界的的8787，亞洲是稻田甲烷最主要的排放源亞洲是稻田甲烷最主要的排放源。 城市空氣中的碳?xì)浠衔镫m然對健康無害，但能城市空氣中的碳?xì)浠衔镫m然對健康無害，但能導(dǎo)致生成有害的光化學(xué)煙霧導(dǎo)致生成有害的光化學(xué)煙霧。 美國環(huán)境保護(hù)署美國環(huán)境保護(hù)署19901990年的報(bào)告年的報(bào)告5 5鹵素化合物鹵素化合物

24、主要污染物質(zhì)：氟與氟化氫、氯與氯化氫；主要污染物質(zhì)：氟與氟化氫、氯與氯化氫； 它們都有較強(qiáng)的刺激性，很大的毒性和腐蝕性，氟它們都有較強(qiáng)的刺激性，很大的毒性和腐蝕性，氟化氫甚至可以腐蝕玻璃化氫甚至可以腐蝕玻璃。SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O 來源：工業(yè)生產(chǎn)中排放出來的，例如：氯堿廠液氯來源：工業(yè)生產(chǎn)中排放出來的，例如：氯堿廠液氯生產(chǎn)排出的廢氣、提取金屬鈦時(shí)排出的廢氣等；生產(chǎn)排出的廢氣、提取金屬鈦時(shí)排出的廢氣等； 用途：漂白紙張、布匹，消毒飲用水；用途：漂白紙張、布匹，消毒飲用水； 危害：腐蝕性和對大氣臭氧層的破壞等；危害：腐蝕性和對大氣臭氧層的破

25、壞等；鹵素化合物的危害鹵素化合物的危害 氟污染：可以和人體內(nèi)的鈣、鎂、錳等離子結(jié)合，氟污染：可以和人體內(nèi)的鈣、鎂、錳等離子結(jié)合，抑制許多種酶，使骨細(xì)胞能量供應(yīng)不足，造成骨細(xì)抑制許多種酶，使骨細(xì)胞能量供應(yīng)不足，造成骨細(xì)胞營養(yǎng)不良。例如：氟化鈣還可胞營養(yǎng)不良。例如：氟化鈣還可抑制骨磷酸化酶抑制骨磷酸化酶，使骨中鈣代謝紊亂，鈣的吸收和積蓄過程減緩，并使骨中鈣代謝紊亂，鈣的吸收和積蓄過程減緩，并可從骨組織中游離出來，導(dǎo)致形成可從骨組織中游離出來，導(dǎo)致形成氟骨癥，斑釉齒氟骨癥，斑釉齒癥癥。 氯氣：黃綠色具有強(qiáng)烈刺激性的氣體；容易和其它氯氣：黃綠色具有強(qiáng)烈刺激性的氣體；容易和其它元素結(jié)合；可引起呼吸道、眼

26、結(jié)膜及皮膚的刺激癥元素結(jié)合；可引起呼吸道、眼結(jié)膜及皮膚的刺激癥狀；同時(shí)可使受污染區(qū)的金屬物件腐蝕、生銹，衣狀；同時(shí)可使受污染區(qū)的金屬物件腐蝕、生銹，衣服等織品變色、發(fā)脆。服等織品變色、發(fā)脆。6微粒物質(zhì)微粒物質(zhì) 微粒是指空氣中分散的液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)，直徑約微粒是指空氣中分散的液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)，直徑約0.0002微米和微米和500微米微米之間，包括氣溶膠、煙、塵、霧和炭煙等。之間，包括氣溶膠、煙、塵、霧和炭煙等。 粒度粒度/微米微米 0.0002 0.1 1 10 100 500布朗運(yùn)動布朗運(yùn)動聚合變大聚合變大飄塵、對環(huán)飄塵、對環(huán)境影響最大境影響最大粉塵粒度，在重力粉塵粒度，在重力作用下迅速沉降作用下

27、迅速沉降化學(xué)反應(yīng)或燃燒時(shí)化學(xué)反應(yīng)或燃燒時(shí)氣化物質(zhì)凝結(jié)而成氣化物質(zhì)凝結(jié)而成肉眼辨出肉眼辨出機(jī)械研磨或侵蝕作用而成機(jī)械研磨或侵蝕作用而成霧霧煙煙塵塵氣溶膠氣溶膠性質(zhì)性質(zhì)成因成因液態(tài)液態(tài)固態(tài)固態(tài)液固態(tài)液固態(tài)7 7未燃燒的有機(jī)化合物未燃燒的有機(jī)化合物 組成：礦物質(zhì)燃料的未燃成分。組成：礦物質(zhì)燃料的未燃成分。 來源：大氣中除含有微量的甲烷外，其余的有機(jī)成來源：大氣中除含有微量的甲烷外，其余的有機(jī)成分均來自人類活動，如煉焦、化工和汽車排氣等。分均來自人類活動，如煉焦、化工和汽車排氣等。 危害：一般來講，危害：一般來講，飽和的低級烴多具有麻醉性，中飽和的低級烴多具有麻醉性，中級烴麻醉性和刺激性有所增加，而高

28、級烴中還具有級烴麻醉性和刺激性有所增加，而高級烴中還具有致癌的物質(zhì)。致癌的物質(zhì)。不飽和烴具有強(qiáng)烈刺激性，麻醉性。不飽和烴具有強(qiáng)烈刺激性，麻醉性。芳香烴中的低級烴刺激性、毒性最強(qiáng)，但側(cè)鏈增加芳香烴中的低級烴刺激性、毒性最強(qiáng)，但側(cè)鏈增加時(shí)，其刺激性增強(qiáng)，毒性減少。時(shí)，其刺激性增強(qiáng)，毒性減少。多環(huán)芳烴是環(huán)境中多環(huán)芳烴是環(huán)境中存在的強(qiáng)致癌物質(zhì)。存在的強(qiáng)致癌物質(zhì)。多環(huán)芳烴來源有兩個：多環(huán)芳烴來源有兩個： 一為微生物、原生動物、藻類和高等植物一為微生物、原生動物、藻類和高等植物的合成；的合成； 二為人為的高溫裂解反應(yīng)、開放燃燒和自二為人為的高溫裂解反應(yīng)、開放燃燒和自然界的火山活動所致。但多環(huán)芳烴的主要然界

29、的火山活動所致。但多環(huán)芳烴的主要來源是煤的燃燒、鋼鐵企業(yè)中焦炭的生產(chǎn)來源是煤的燃燒、鋼鐵企業(yè)中焦炭的生產(chǎn)和開放燃燒。和開放燃燒。食品工業(yè)中多環(huán)芳烴有所增食品工業(yè)中多環(huán)芳烴有所增加是由于炸、燒、烤、烘、熏魚肉食品所加是由于炸、燒、烤、烘、熏魚肉食品所致。致。 早在六十多年前，人們就開始認(rèn)識到某些多環(huán)芳早在六十多年前，人們就開始認(rèn)識到某些多環(huán)芳烴，特別是烴，特別是苯并芘類化合物有致癌特性苯并芘類化合物有致癌特性。多環(huán)芳。多環(huán)芳烴（烴（PAHsPAHs主要是由煤、石油、木材等主要是由煤、石油、木材等不完全燃不完全燃燒形成，廣泛分布于大氣顆粒物燒形成，廣泛分布于大氣顆粒物( (氣溶膠氣溶膠) )、土壤

30、、土壤與沉積物及冰雪中不能融化的組分中，可通過呼與沉積物及冰雪中不能融化的組分中，可通過呼吸污染空氣、煙草煙霧，消化某些食物和飲料而吸污染空氣、煙草煙霧，消化某些食物和飲料而進(jìn)入人體，特別是被進(jìn)入人體，特別是被呼吸道吸入的氣溶膠細(xì)顆粒呼吸道吸入的氣溶膠細(xì)顆粒物上的物上的PAHsPAHs等，對哺乳類動物及人類有等，對哺乳類動物及人類有致癌、致致癌、致畸、致突變畸、致突變作用，被多環(huán)芳烴污染的地區(qū)，肺癌作用，被多環(huán)芳烴污染的地區(qū)，肺癌發(fā)病和死亡率就高。另外，許多多環(huán)芳烴與皮膚發(fā)病和死亡率就高。另外，許多多環(huán)芳烴與皮膚長期接觸會導(dǎo)致皮膚癌。長期接觸會導(dǎo)致皮膚癌。 光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧 進(jìn)入大氣的一次

31、污染物通過一系列的化學(xué)進(jìn)入大氣的一次污染物通過一系列的化學(xué)反應(yīng)可以生成二次污染物，如反應(yīng)可以生成二次污染物，如“倫敦?zé)熿F倫敦?zé)熿F”和和“光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧”等。等。 倫敦?zé)熿F倫敦?zé)熿F(London smog)主要是主要是SOx和微粒和微粒(其主要成分是氧化鐵其主要成分是氧化鐵)的混合物的混合物，經(jīng)化學(xué)，經(jīng)化學(xué)作用，生成硫酸而危害人類的呼吸系統(tǒng)；作用，生成硫酸而危害人類的呼吸系統(tǒng)；光化學(xué)煙霧則是光化學(xué)煙霧則是HC和和NOx在陽光作用下發(fā)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。生化學(xué)反應(yīng)而生成刺激性的產(chǎn)物。 光化學(xué)煙霧早在光化學(xué)煙霧早在19461946年年首先在美國洛杉嘰被發(fā)首先在美國洛杉嘰

32、被發(fā)現(xiàn)。光化學(xué)煙霧各成分現(xiàn)。光化學(xué)煙霧各成分濃度的變化規(guī)律以一天濃度的變化規(guī)律以一天的時(shí)間為周期，如圖的時(shí)間為周期，如圖7 71 1所示，所示，HCHC和和NONO在上午在上午8 8點(diǎn)左右濃度達(dá)最大值；點(diǎn)左右濃度達(dá)最大值；經(jīng)經(jīng)3 34 4小時(shí)陽光照射后，小時(shí)陽光照射后，臭氧和醛類的濃度出現(xiàn)臭氧和醛類的濃度出現(xiàn)最高值；到了晚上，這最高值；到了晚上，這些污染物的濃度便顯著些污染物的濃度便顯著降低。降低。0.40.30.20ONO2NO3CO10-610-60 3 6 9 12 15 18 21 24 t/h 光化學(xué)煙霧在一天內(nèi)各項(xiàng)污染物濃度變化NOCONO2NO3 光化學(xué)

33、煙霧反應(yīng)是光化學(xué)煙霧反應(yīng)是氮氧化物變化的一種特殊形式氮氧化物變化的一種特殊形式，它的反應(yīng)機(jī)理十分復(fù)雜，生成物為光化學(xué)煙霧，光它的反應(yīng)機(jī)理十分復(fù)雜，生成物為光化學(xué)煙霧，光化學(xué)煙霧多在大城市中發(fā)生，通常在相對濕度較低化學(xué)煙霧多在大城市中發(fā)生，通常在相對濕度較低的夏季晴天產(chǎn)生，并在中午或午后達(dá)到高峰，在夜的夏季晴天產(chǎn)生，并在中午或午后達(dá)到高峰，在夜間污染物的濃度顯著降低。間污染物的濃度顯著降低。 光化學(xué)煙霧之所以在大城市發(fā)生，主要原因是大城光化學(xué)煙霧之所以在大城市發(fā)生，主要原因是大城市中大量汽車排出的廢氣造成的。在汽車的廢氣中市中大量汽車排出的廢氣造成的。在汽車的廢氣中含有含有氮氧化物和碳?xì)浠衔铮?/p>

34、正是它們在一定條件氮氧化物和碳?xì)浠衔?，正是它們在一定條件下產(chǎn)生了光化學(xué)煙霧。下產(chǎn)生了光化學(xué)煙霧。 光化學(xué)煙霧具有以下危害：光化學(xué)煙霧具有以下危害： 刺激眼睛刺激眼睛 這是由甲醛、過氧化苯甲酰硝這是由甲醛、過氧化苯甲酰硝酸脂酸脂( (PBzN)PBzN)、PANPAN和丙烯醛引起的。和丙烯醛引起的。 臭氧會引起胸部壓縮、刺激粘膜、頭痛、臭氧會引起胸部壓縮、刺激粘膜、頭痛、咳嗽、疲倦等癥狀?？人浴⑵＞氲劝Y狀。 臭氧能損害有機(jī)物質(zhì)，如橡膠、棉布、尼臭氧能損害有機(jī)物質(zhì)，如橡膠、棉布、尼龍和聚酯等。龍和聚酯等。 目前哮喘病的增多與氧化劑的增多有關(guān)，目前哮喘病的增多與氧化劑的增多有關(guān)，還會引起植物毀壞。

35、還會引起植物毀壞。 大氣污染可分為自然的和人為的兩大類。前者是自然界所發(fā)生火山爆發(fā)、地震、臺風(fēng)、森林火災(zāi)等自然災(zāi)害所造成的。后者是人類活動所排放的有毒有害氣體所造成的。目前，一般所說的大氣污染多指后者。 人為造成大氣污染的污染源較多，根據(jù)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： 二二. .大氣污染源大氣污染源 劃分為固定污染源和移動污染源，此劃分法適用于進(jìn)行大氣質(zhì)量評價(jià)時(shí)繪制污染源分析圖。 固定源固定源就是位置和地點(diǎn)固定不變的污染源。主要指工礦企業(yè)在生產(chǎn)中排放的大量污染物。冶金、鋼鐵、建材等工業(yè)企業(yè)都是對大氣環(huán)境污染嚴(yán)重的固定源。 流動污染源流動污染源是指交通工具在行駛時(shí)向

36、大氣中排放的有害氣體而形成的污染源。（1）按）按污染源存在污染源存在的形式：的形式：(2)按污染物排放的方式排放的方式可劃分為高架源高架源、面源面源、線源線源，此劃分法適用于大氣擴(kuò)散計(jì)算。(3)按污染物排放的時(shí)間排放的時(shí)間可劃分為連續(xù)源連續(xù)源、間斷源間斷源、瞬時(shí)源瞬時(shí)源，此劃分方法適用于分析大氣污染物排放的時(shí)間規(guī)律。(4)按人類社會活動功能社會活動功能劃分，還可以分為工業(yè)污工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源、交通運(yùn)輸污染源和生活污染源染源、農(nóng)業(yè)污染源、交通運(yùn)輸污染源和生活污染源等。由火力發(fā)電、鋼鐵、化工和硅酸鹽等工礦企業(yè)在生產(chǎn)過程、中所排放的煤煙、粉塵及有害化合物等形成的污染源。此類污染源由于不同工礦企業(yè)

37、的生產(chǎn)性質(zhì)和流程工藝的不同，其所排放的污染物種類和數(shù)量大不相同，但有一個共同的特點(diǎn)是，排放源集中、濃度高、局地污染強(qiáng)度高。是城市大氣污染的罪魁禍?zhǔn)住?工業(yè)污染源工業(yè)污染源 鋼鐵廠排放的廢氣火力發(fā)電廠排煙污染大氣排入大氣中的煙塵隨風(fēng)擴(kuò)散大山深處的工廠農(nóng)業(yè)污染源農(nóng)業(yè)污染源 主要是不當(dāng)施用農(nóng)藥、化肥、有機(jī)糞肥等過程產(chǎn)生的有害物質(zhì)揮發(fā)擴(kuò)散，以及施用后期NOX、CH4、揮發(fā)性農(nóng)藥成分從土壤中逸散進(jìn)入大氣等形成的污染源。 交通運(yùn)輸污染源交通運(yùn)輸污染源 由汽車、飛機(jī)、火車和輪船等交通運(yùn)輸工具運(yùn)行時(shí)向大氣中排放的尾氣。這類污染源屬流動污染源，主要污染物是煙塵、碳?xì)浠衔?、NOX、金屬塵埃等，是城市大氣環(huán)境惡化

38、的主要原因之一。 碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?0%碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?20%一氧化碳一氧化碳碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔锏趸锏趸锸侵妇用袢粘垺⑷∨?、沐浴等活動，燃燒化石燃料而向大氣排放煙塵、SO2 、NOX等污染物。這類污染源屬固定源，具有分布廣、排量大、污染高度低等特點(diǎn)，是一些城市大氣污染不可忽視的污染源。但是，隨著城市電氣化的推進(jìn)，城市生活污染源將從根本上得到遏制。 生活污染源生活污染源 第二節(jié)第二節(jié) 污染物質(zhì)在大氣中的遷移和轉(zhuǎn)化污染物質(zhì)在大氣中的遷移和轉(zhuǎn)化(Transportation of Pollutants in Atmosphere) 污染物質(zhì)排入大氣以后，在大氣環(huán)境中通過一系列

39、污染物質(zhì)排入大氣以后，在大氣環(huán)境中通過一系列物理的和化學(xué)的作用產(chǎn)生了多種變化。這些變化改變物理的和化學(xué)的作用產(chǎn)生了多種變化。這些變化改變了污染物質(zhì)的濃度、污染的范圍和性質(zhì)，并在一定條了污染物質(zhì)的濃度、污染的范圍和性質(zhì)，并在一定條件下從一種化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成另一種化學(xué)物質(zhì)。件下從一種化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成另一種化學(xué)物質(zhì)。(1)(1)污染物質(zhì)在大氣中的化學(xué)變化；污染物質(zhì)在大氣中的化學(xué)變化；(2)(2)污染物質(zhì)在大氣中的擴(kuò)散和輸運(yùn)；污染物質(zhì)在大氣中的擴(kuò)散和輸運(yùn)； 當(dāng)污染物排入大氣后，除發(fā)生化學(xué)反應(yīng)外，還要發(fā)當(dāng)污染物排入大氣后，除發(fā)生化學(xué)反應(yīng)外，還要發(fā)生物理變化過程，主要包括擴(kuò)散和輸運(yùn)生物理變化過程，主要包括擴(kuò)散

40、和輸運(yùn)一、光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)一、光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)1 1、光化學(xué)反應(yīng)過程、光化學(xué)反應(yīng)過程 光化學(xué)反應(yīng)：光化學(xué)反應(yīng)：分子、原子、自由基或離子吸收光子而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。初級過程初級過程化學(xué)物種吸收光量子形成激發(fā)態(tài)物種?；瘜W(xué)物種吸收光量子形成激發(fā)態(tài)物種。*AhA次級過程次級過程初級過程中反應(yīng)物與生成物之間進(jìn)一步發(fā)生初級過程中反應(yīng)物與生成物之間進(jìn)一步發(fā)生的反應(yīng)。的反應(yīng)。如：大氣中如：大氣中HClHCl的光化學(xué)反應(yīng)過程的光化學(xué)反應(yīng)過程CIHhHCI初級過程：初級過程：ClHHClH2次級過程：次級過程：2ClClClM光化學(xué)第一定律光化學(xué)第一定律 只有被分子吸收的光才能引起分子的光只有被分子吸收的光才能引起分子

41、的光化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)。光化學(xué)第二定律光化學(xué)第二定律 在初級反應(yīng)中，一個反應(yīng)分子吸收一個在初級反應(yīng)中，一個反應(yīng)分子吸收一個光子而被活化。光子而被活化。2 2、大氣中重要吸光物質(zhì)的光離解、大氣中重要吸光物質(zhì)的光離解（1） O2、N2的光離解的光離解OOhO2 240nmNNhN2 120nm（2）O3的光離解的光離解O3 + h O + O2)(32MOMOO（3）NO2的光離解的光離解ONOhNO2nm42032OMOO式中式中M是一個隨機(jī)的空氣分子是一個隨機(jī)的空氣分子(O2、N2)或其它分子，僅起傳遞能量的作用?；蚱渌肿?，僅起傳遞能量的作用。據(jù)稱是大氣中唯一已知據(jù)稱是大氣中唯一已知OO3

42、3的人為來源的人為來源（5）SO2對光的吸收對光的吸收 SO2的鍵能為545.1kJ/mol，吸收光譜中呈現(xiàn)三條吸收帶，鍵能大，240 - 400 nm的光不能使其離解，只能生成激發(fā)態(tài)：*22SOhSO: 240400nmSOSO2 2* *在污染大氣中可參與許多光化學(xué)反應(yīng)。在污染大氣中可參與許多光化學(xué)反應(yīng)。（7）鹵代烴的光離解）鹵代烴的光離解鹵代甲烷在近紫外光的照射下離解：XCHhXCH33X代表代表 Cl、Br、I或或F二、氮氧化物的轉(zhuǎn)化二、氮氧化物的轉(zhuǎn)化(Transportation of NOX)1、大氣中的含氮化合物、大氣中的含氮化合物 燃燒過程中氧和氮在高溫下化合的主要鏈反應(yīng)機(jī)制為

43、：2222222NOONOONOONNNONOOOO快快慢慢2、氮氧化物的氣相轉(zhuǎn)化、氮氧化物的氣相轉(zhuǎn)化(Gas Transportation)（1）NO的轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化223ONOONO其他自由基如：23233,COOCHOCHOCHOHHONOMNOOH（2）NO2的轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化NO2在陽光下與OH、 O3等反應(yīng)：32HNOMNOOH2323ONONOO（3）過氧乙酰基硝酸酯（）過氧乙?；跛狨ィ≒AN）HCOCHhvCHOCH33OOOCCHOCOCH)(3232323)()(OONOOCCHNOOOOCCH（過氧乙?；ㄟ^氧乙?；┤?、光化學(xué)煙霧三、光化學(xué)煙霧(Photochemical S

44、mog)1、光化學(xué)煙霧現(xiàn)象、光化學(xué)煙霧現(xiàn)象 大氣中碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化物（NOX）等一次污染物在陽光照射下，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生二次污染物，這種由參加反應(yīng)的一、二次污染物的混合物（包括氣體污染物和氣溶膠）形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學(xué)煙霧。 藍(lán)色煙霧，強(qiáng)氧化性，具有強(qiáng)刺激性，使大氣能見度降低，在白天生成傍晚消失，高峰在中午。特特 征征(Character)形成條件形成條件 (Form Conditions)1.大氣中有氮氧化合物和碳?xì)浠衔锎嬖?.大氣濕度較低3.有強(qiáng)陽光照射0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00時(shí)間時(shí)間污染物濃度污染物濃度(mL/m3)光化學(xué)煙霧

45、日變化曲線光化學(xué)煙霧日變化曲線(S. E. Manahan, 1984)非甲烷烴非甲烷烴醛醛NO2NOO3光化學(xué)煙霧的日變化曲線光化學(xué)煙霧的日變化曲線早晨早晨交通繁忙的時(shí)交通繁忙的時(shí)刻，刻，NO和烴的濃度達(dá)和烴的濃度達(dá)最大值。最大值。NO2的濃度的濃度很低。很低。隨著太陽輻射的爭隨著太陽輻射的爭強(qiáng)，強(qiáng)，中午中午O3、醛和醛和NO2的濃度達(dá)校大值，峰的濃度達(dá)校大值，峰值比值比NO峰值晚峰值晚45小小時(shí)。因此，時(shí)。因此， O3、醛和、醛和NO2是二次污染物。是二次污染物。傍晚傍晚，雖然交通繁，雖然交通繁忙，汽車尾氣排放多，忙，汽車尾氣排放多，但日光弱，不足以引但日光弱，不足以引起光化學(xué)反應(yīng)，不產(chǎn)起

46、光化學(xué)反應(yīng)，不產(chǎn)生光化學(xué)煙霧。生光化學(xué)煙霧。0 60 120 180 240 300 0.540.450.360.270.180.090t (min)cmL/m3丙烯丙烯乙醛乙醛PANNO2NOHCHOO3圖圖 C3H6NO空氣混合物在紫外線照空氣混合物在紫外線照射下的濃度變化射下的濃度變化 光化學(xué)煙霧的煙霧箱模擬曲線光化學(xué)煙霧的煙霧箱模擬曲線 人們利用煙霧箱在人工人們利用煙霧箱在人工光源照射下光源照射下 模擬大氣光化學(xué)模擬大氣光化學(xué)反應(yīng)。左圖是反應(yīng)。左圖是C3H6、NO、空、空氣氣(O2、N2)混合物經(jīng)紫外線混合物經(jīng)紫外線照射后照射后 的時(shí)間成分關(guān)系圖。的時(shí)間成分關(guān)系圖。從圖中可知，隨從圖中

47、可知，隨NO和和C3H6等初始反應(yīng)物的氧化消耗，等初始反應(yīng)物的氧化消耗，NO2和醛量增加；當(dāng)和醛量增加；當(dāng)NO耗盡耗盡時(shí)，時(shí)，NO2出現(xiàn)最大值。此后，出現(xiàn)最大值。此后，隨著隨著NO2的消耗的消耗(濃度下降濃度下降)，O3和其他氧化劑如過氧乙酰和其他氧化劑如過氧乙酰硝酸酯硝酸酯(PAN)產(chǎn)生了。因此，產(chǎn)生了。因此，無論是實(shí)測還是實(shí)驗(yàn)?zāi)M均無論是實(shí)測還是實(shí)驗(yàn)?zāi)M均表明：表明：(1)NO被氧化為被氧化為NO2，(2)碳?xì)浠衔锏难趸模細(xì)浠衔锏难趸模?3)NO2的分解，的分解，O3、PAN等等的生成，是光化學(xué)煙霧形成的生成，是光化學(xué)煙霧形成過程的基本化學(xué)特征。過程的基本化學(xué)特征。 2、光化

48、學(xué)煙霧形成的簡單機(jī)制、光化學(xué)煙霧形成的簡單機(jī)制 (Simple Mechanism)鏈引發(fā)反應(yīng)鏈引發(fā)反應(yīng)223322ONOONOMOMOOONOhNO（1）NO2的光的光解解（2）醛的光解）醛的光解RCHO+hv RCO+H 因?yàn)樗a(chǎn)生的因?yàn)樗a(chǎn)生的O3要消耗在要消耗在NO的氧化上而所剩無的氧化上而所剩無幾，所以，要產(chǎn)生光化學(xué)煙霧必需要有幾，所以，要產(chǎn)生光化學(xué)煙霧必需要有HC存在。存在。自由基傳遞自由基傳遞(Transfer of Free Redical)OHROHORHO222 2222222222222222CORONONOOORCRONONOROHONONOHOCOHOROhRCHOO

49、HOORCHORCHOOOO（1）HC的氧化及自由基的生成的氧化及自由基的生成（2）NO在過氧自由基的作用下氧化成在過氧自由基的作用下氧化成NO2終止終止(End)32HNONOHO 22222222NOOORCNOOORCNOOORCNOOORC最終產(chǎn)物：最終產(chǎn)物：O3、HNO3、PAN引發(fā)反應(yīng)：引發(fā)反應(yīng)：2NO2ONO3OM3OM2OOONO430nmhv2NO32kk自由基傳遞反應(yīng)：自由基傳遞反應(yīng)：2CO2RO2NOONO2RC(O)O2HOCHO R2NOONO2ROHO2NONO2HOCO2HO2RO2OhvRCHOO2H2RC(O)OOHORCHOO2H2ROOHORH22222

50、終止反應(yīng)：終止反應(yīng)：2NO2RC(O)O2NO2RC(O)O2NO2RC(O)O2NO2RC(O)O3HNO2NOHO 圖圖 光化學(xué)煙霧形光化學(xué)煙霧形 成的示意圖成的示意圖 應(yīng)當(dāng)指出，應(yīng)當(dāng)指出，大氣中含有碳?xì)浯髿庵泻刑細(xì)浠锖偷趸锘锖偷趸锸钱a(chǎn)生光化學(xué)煙是產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的必要條件，霧的必要條件，而有機(jī)物的反應(yīng)而有機(jī)物的反應(yīng)活性對光化學(xué)煙活性對光化學(xué)煙霧的形成有很大霧的形成有很大的影響。的影響。 3、光化學(xué)煙霧的控制對策、光化學(xué)煙霧的控制對策 (Control Method of Photochemical Smog) 繼洛杉磯之后，光化學(xué)空氣污染在世界各地不繼洛杉磯之后，光化學(xué)空氣污

51、染在世界各地不斷出現(xiàn)。我國蘭州西固地區(qū)也出現(xiàn)過光化學(xué)煙霧。斷出現(xiàn)。我國蘭州西固地區(qū)也出現(xiàn)過光化學(xué)煙霧。自自50年代至今，對光化學(xué)煙霧的研究，包括發(fā)生源、年代至今，對光化學(xué)煙霧的研究，包括發(fā)生源、發(fā)生條件、反應(yīng)機(jī)理及模型、對生物體的毒性、監(jiān)發(fā)生條件、反應(yīng)機(jī)理及模型、對生物體的毒性、監(jiān)測和控測和控 制等方面都開展了大量的工作，并取得了較制等方面都開展了大量的工作，并取得了較好的效果。由于光化學(xué)煙霧的頻繁發(fā)生及其所造成好的效果。由于光化學(xué)煙霧的頻繁發(fā)生及其所造成的危害，如何控制其形成已成為一引人注目的研究的危害，如何控制其形成已成為一引人注目的研究課題。課題。 （1）控制反應(yīng)活性高的有機(jī)物的排放。即

52、控制碳?xì)浠衔?、氮氧化物及CO的排放 。 （2）在大氣中散發(fā)控制自由基形成的阻化劑，以清除自由基，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)終止。由于OH被認(rèn)為是促成光化學(xué)煙霧形成的主要活性物質(zhì)，故清除OH的阻化劑研究得較多。如用二乙基羥胺(DEHA)作為OH的阻化劑，其反應(yīng)為： (C2H5)2NOH + OH (C2H5)2NO + H2O 這類研究目前主要停留在實(shí)驗(yàn)室階段，是否可以實(shí)際應(yīng)用還有爭議。DEHA僅能延緩光化學(xué)煙霧的發(fā)生，但不能從根本上解決問題。只有控制碳?xì)浠衔锖偷趸锏呐欧帕?，才能避免光化學(xué)煙霧的發(fā)生。 六、硫氧化物的轉(zhuǎn)化及硫酸煙霧型污染六、硫氧化物的轉(zhuǎn)化及硫酸煙霧型污染 (一一)硫氧化物的轉(zhuǎn)化硫氧化物的

53、轉(zhuǎn)化 大氣中大氣中SO2轉(zhuǎn)化的基本化學(xué)過程十分復(fù)雜，轉(zhuǎn)化的基本化學(xué)過程十分復(fù)雜，其主要過程有：其主要過程有：1、 氣相氧化轉(zhuǎn)化氣相氧化轉(zhuǎn)化2、液相氧化轉(zhuǎn)化、液相氧化轉(zhuǎn)化3、在顆粒物表面的氧化轉(zhuǎn)化、在顆粒物表面的氧化轉(zhuǎn)化1、SO2的氣相氧化的氣相氧化（1）直接光氧化）直接光氧化 在大氣氣相中，在大氣氣相中，SO2能夠強(qiáng)烈吸收能夠強(qiáng)烈吸收240340nm的光，的光，形成單重激發(fā)態(tài)，但不發(fā)生光解，峰值大約在形成單重激發(fā)態(tài)，但不發(fā)生光解，峰值大約在290nm： SO2 + h(240 340nm) 1SO2 在在340400nm的弱吸收是由于自旋禁阻躍遷而產(chǎn)生的弱吸收是由于自旋禁阻躍遷而產(chǎn)生的：的：

54、SO2 + h(340 MnClFe2(SO4)3CuSO4NaCl (4)氧化劑類型：氧化劑類型： pH=5，25時(shí)時(shí)R(H2O2)10R(O3) 100R(催催) 1000R(O2) 3、硫酸煙霧型污染、硫酸煙霧型污染 (Pollution of H2SO4 Smog) 由于煤燃燒而排放出來的SO2、顆粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸鹽顆粒物所造成的大氣污染現(xiàn)象。特特 點(diǎn)點(diǎn)(Character)發(fā)生在冬季，氣溫低，濕度高，日光弱。 SO2轉(zhuǎn)化為SO3的氧化反應(yīng)主要靠霧滴中錳、鐵、氨的催化作用而加速，硫酸煙霧型污染屬于還原性混合物，稱還原性煙霧還原性煙霧。項(xiàng)項(xiàng) 目目 倫敦型倫敦型 洛杉磯型洛

55、杉磯型概概 況況 發(fā)生較早（發(fā)生較早（1873年），至今已多次出現(xiàn)年），至今已多次出現(xiàn) 發(fā)生較晚（發(fā)生較晚（1946年），發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)年），發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)污污 染染 物物 顆粒物、顆粒物、SO2、硫酸霧等、硫酸霧等 碳?xì)浠衔?、碳?xì)浠衔?、Nox、O3、PAN、醛類等、醛類等燃燃 料料 煤煤 汽油、煤氣、石油汽油、煤氣、石油氣象條件氣象條件 季季 節(jié)節(jié) 冬冬 夏、冬夏、冬氣氣 溫溫 低（低（4以下）以下） 高（高（24以上）以上）濕濕 度度 高高 低低日日 光光 弱弱 強(qiáng)強(qiáng)臭氧濃度臭氧濃度 低低 高高出現(xiàn)時(shí)間出現(xiàn)時(shí)間 白天夜間連續(xù)白天夜間連續(xù) 白天白天毒毒 性性 對呼吸道有刺激作用，對呼吸道

56、有刺激作用， 對眼睛和呼吸道有強(qiáng)刺激作用。對眼睛和呼吸道有強(qiáng)刺激作用。 O3等氧化劑等氧化劑 嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致死亡。嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致死亡。 有強(qiáng)氧化破壞作用，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致死亡。有強(qiáng)氧化破壞作用，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致死亡。 注：本表摘自王曉蓉，注：本表摘自王曉蓉，1993。倫敦型煙霧與洛杉磯煙霧的比較倫敦型煙霧與洛杉磯煙霧的比較七、酸性降水七、酸性降水(Acid Rain) 酸性降水是指通過降水(雨、雪、冰雹等)將大氣中的酸性物質(zhì)遷移到地面的過程，最常見的就是酸雨，稱濕沉降濕沉降(Wet Deposition) 。大氣中的酸性物質(zhì)通過氣團(tuán)直接遷移到地表的過程，稱干沉降干沉降(Dry Deposition)。濕沉

57、降和干沉降統(tǒng)稱為酸沉降酸沉降(Acid Deposition) 研究表明，酸的干沉降作用不能低估，往往研究表明，酸的干沉降作用不能低估，往往是因酸的干、濕沉降綜合作用才引發(fā)環(huán)境、生態(tài)是因酸的干、濕沉降綜合作用才引發(fā)環(huán)境、生態(tài)效應(yīng)問題。因此一度被大量使用的術(shù)語效應(yīng)問題。因此一度被大量使用的術(shù)語酸雨酸雨(Acid Rain)已逐漸被已逐漸被“酸沉降酸沉降”(Acid Deposition)所取代。所取代。1、降水中酸性物質(zhì)形成的化學(xué)過程 降水酸度主要來自于硫酸和硝酸等強(qiáng)酸，但是多年降水酸度主要來自于硫酸和硝酸等強(qiáng)酸，但是多年的研究結(jié)果表明，世界各地降水中都發(fā)現(xiàn)有有機(jī)酸，這的研究結(jié)果表明，世界各地降

58、水中都發(fā)現(xiàn)有有機(jī)酸，這說明有機(jī)酸說明有機(jī)酸(主要是甲酸和乙酸等主要是甲酸和乙酸等)對降水酸度也有貢獻(xiàn)。對降水酸度也有貢獻(xiàn)。二氧化硫的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程：二氧化硫的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程：氣相氧化轉(zhuǎn)化、液相氧化氣相氧化轉(zhuǎn)化、液相氧化轉(zhuǎn)化、在顆粒物表面的氧化轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化、在顆粒物表面的氧化轉(zhuǎn)化。氮氧化物的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程：氮氧化物的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程：影響降水酸度的氣體除二影響降水酸度的氣體除二氧化硫外，還有氮氧化物氧化硫外，還有氮氧化物(NOx ，主要為，主要為NO2)。NOx的的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程要有兩個途徑：氣相氧化轉(zhuǎn)化、液相氧化化學(xué)轉(zhuǎn)化過程要有兩個途徑：氣相氧化轉(zhuǎn)化、液相氧化轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化。有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸的過程：有機(jī)化

59、合物轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸的過程： 降水中的有機(jī)酸主降水中的有機(jī)酸主要是對流層氣相和液相中有機(jī)化合物被各種具有活性的要是對流層氣相和液相中有機(jī)化合物被各種具有活性的物質(zhì)氧化而形成的。物質(zhì)氧化而形成的。有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸的過程有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸的過程（1）有機(jī)化合物的氣相氧化有機(jī)化合物的氣相氧化 甲醛的氧化甲醛的氧化 HO2自由基能足夠快地與甲醛反應(yīng)：自由基能足夠快地與甲醛反應(yīng)： HO2 + HCHO (HOOCH2O) OOCH2OH 此反應(yīng)最初是此反應(yīng)最初是HO2加成到雙鍵形成烷氧自由基，隨后迅加成到雙鍵形成烷氧自由基，隨后迅速異構(gòu)化為過氧自由基。生成的過氧自由基能夠與速異構(gòu)化為過氧自由基。生

60、成的過氧自由基能夠與NO和和O2反應(yīng)生成反應(yīng)生成甲酸甲酸： OOCH2OH + NO OCH2OH + NO2 OCH2OH + O2 HCOOH + HO2 烷烴的氧化烷烴的氧化 在對流層大氣氣相中由于烷烴發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，在對流層大氣氣相中由于烷烴發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，可生成烴的過氧自由基：可生成烴的過氧自由基： R + O2 RO2 烴的過氧自由基可以進(jìn)行自身的雙分子反應(yīng)，如果烴的過氧自由基可以進(jìn)行自身的雙分子反應(yīng)，如果為甲基過氧自由基，其中一個途徑可生成甲酸：為甲基過氧自由基，其中一個途徑可生成甲酸： CH3O2 + CH3O2 2CH3O + O2 CH3OH + HCHO + O2 CH3