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(gè)對(duì)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(jī)體的燃燒與分解?，F(xiàn)狀：在大氣中的含量有增加的趨勢(shì)。影響：強(qiáng)烈吸收地面的長(zhǎng)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(jī)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(shí)間而異。水汽：來源：海洋和地面蒸發(fā)與植物蒸騰。分布：隨時(shí)間、地點(diǎn)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(duì)生物的生長(zhǎng)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(qiáng)烈照射，N2和O

3、2產(chǎn)生不同程度的離解各層次特點(diǎn)（一）對(duì)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(diǎn)： 溫度垂直遞減：=-0.65 C/100m 空氣強(qiáng)烈對(duì)流運(yùn)動(dòng)：主要?dú)夂颥F(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(chǎng)所各層次特點(diǎn)（二）平流層范圍： 對(duì)流層頂至5055km。無水汽、塵埃 特點(diǎn)： 溫度垂直變化：先較小，隨后增加 無空氣垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)，主要是平流運(yùn)動(dòng)：飛行器適宜場(chǎng)所、污染物難以擴(kuò)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(hù)地球生物免收紫外線危害。 地球保溫作用。各層次特點(diǎn)（三）中間層（高空對(duì)流層）范

4、圍： 平流層頂至85km。無水汽、塵埃 。特點(diǎn)： 溫度垂直變化：隨高度增加氣溫迅速降低 空氣垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈：高空對(duì)流層 臭氧含量少、接受短波輻射少、溫度低各層次特點(diǎn)（四）熱成層（暖層）范圍： 平流層頂至85800 km。特點(diǎn)： 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(diǎn)（五）散逸層范圍： 熱成層以上。特點(diǎn)： 空氣極為稀薄、氣溫高。 高速運(yùn)動(dòng)粒子可散逸至太空。大氣邊界層：在對(duì)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)、風(fēng)、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(dòng)或自然過程引起大氣中某種污染物達(dá)到一定濃度，并持續(xù)足夠的時(shí)間，達(dá)到對(duì)公眾健康、動(dòng)植物、材料、大氣特性或環(huán)境美學(xué)產(chǎn)生可以測(cè)量的影響，就是大氣污染。延伸定義：人類活動(dòng)導(dǎo)致物質(zhì)和能量（如熱能）引起釋放進(jìn)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(xué)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(dòng)和生活活動(dòng)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(fēng)沙、土壤塵森林植物釋放：萜烯類碳?xì)浠衔锖＠孙w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(yùn)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(jìn)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(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的新的污染物，它常比一次污染物對(duì)環(huán)境和人體的危害更為嚴(yán)重。大氣污染物：由于人類活動(dòng)或自然過程排入大氣， 并對(duì)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(píng)價(jià)中的一個(gè)通用的重要污染指標(biāo)。 飄塵指可在大氣中長(zhǎng)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(cè)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(xué)式大氣濃度（ppt）20世紀(jì)90年代變化率（ppt/a）20世紀(jì)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(cè)預(yù)測(cè)者預(yù)測(cè)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(jì)20165Barth&Titus20251355聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）21世紀(jì)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(tái)風(fēng)、颶風(fēng)3、對(duì)生物多樣性的影響：一些地區(qū)某些物種將會(huì)消失；而有些則從氣候變暖中得到益處；植物種群變異；動(dòng)物種群變異；森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)增加4、對(duì)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(kuò)大（4）水資源分布和水量改變減緩全球變暖的對(duì)策主要是控制CO21、排放控制對(duì)

13、策：控制化石燃料消耗，以抑制CO2的排放；2、固定化對(duì)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(duì)策：在已發(fā)生全球變暖的情況下，采取相適應(yīng)的 對(duì)策以使其影響降低到最小程度。技術(shù)對(duì)策：（1）發(fā)展核能和氫能（2）開發(fā)利用太陽能和風(fēng)能（3）水力發(fā)電節(jié)能減排： 發(fā)達(dá)國(guó)家：占世界人口不到24%，消耗能源75%； 美國(guó)：5%人口，CO2排放總量占世界24%。 京都議定書：1997.12 要求：20082012，38個(gè)國(guó)家CO2平均較1990減排5.2%1、排放控制對(duì)策：控制化石燃料消耗，以抑制CO2的排放；2、固定化對(duì)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(hù)綠色植物深海埋藏3、適應(yīng)對(duì)策：在已發(fā)生全球變暖的情況下，采取相適應(yīng)的 對(duì)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(duì)動(dòng)植物的影響；CO2 濃度、溫度增加對(duì)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(duì)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(zhǎng)的不同，可劃分為UV-A（315400nm）、UV-B（280315nm）和UV-C（280nm以下）三個(gè)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(jī)制： O2 + hv (220nm) 2 OO+ O2 O

15、3 O+ O3 2O2 O3 + hv O+ O2 （1）1984年，英國(guó)科學(xué)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(cè)定出，近年來南極上空的 臭氧洞有惡化的趨勢(shì)。（3）我國(guó)青藏高原上空也存在一個(gè)相對(duì)周圍地區(qū)濃度 較低的區(qū)域。2、臭氧破壞： 大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，人類過多地使用氟氯烴、哈龍類化學(xué)物質(zhì)（CFCS）是破壞臭氧層的主要原因。 （ CFCS 于1930年由美國(guó)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(dòng)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(jī)制：總反應(yīng)：1個(gè)Cl原子可破環(huán)104105個(gè)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(duì)人體健康的影響：破壞DNA，皮膚病，白內(nèi)障等2、對(duì)陸生植物的影響：產(chǎn)量和質(zhì)量下降，間接影響3、對(duì)材料的影響：加速老化4、對(duì)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(guó)都在加緊替代物品的開發(fā)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，采用生物圈中固有的、對(duì)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(hù)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(hù)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(shì)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(jìn)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(zhǎng)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(shí)現(xiàn)全國(guó)能源資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵性工程，是一項(xiàng)東西部“雙贏”的戰(zhàn)略。綠色交通我國(guó)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(jì)交通藍(lán)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(shí)現(xiàn)15分鐘上網(wǎng)、30分鐘互通、60分鐘抵達(dá)的“15、30、60”目標(biāo)。 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(dòng)車。綠色交通的典型案例2、電動(dòng)汽車 電動(dòng)汽車是全部或部分由電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)的汽車，包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)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(guó)電動(dòng)汽車電池、電機(jī)、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(rèn)為，我國(guó)電動(dòng)汽車技術(shù)群體性突破的時(shí)期已經(jīng)到來，電動(dòng)汽車將迅速、大規(guī)模地進(jìn)入市場(chǎng)。 環(huán)境自凈污染物經(jīng)過末端治理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后被排入大氣，但此時(shí)它們的濃度一般要高于環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，要使其進(jìn)一步達(dá)標(biāo)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(qiáng)綠化環(huán)境自凈的典型案