大氣環(huán)境教學課件歡迎大家學習大氣環(huán)境科學課程。本課程將系統(tǒng)地介紹大氣環(huán)境的基本概念、結(jié)構(gòu)組成、污染成因及防治措施等內(nèi)容，幫助大家全面理解大氣環(huán)境科學的核心知識體系。大氣環(huán)境科學簡介1早期探索18-19世紀，科學家開始研究大氣成分與變化規(guī)律，奠定了大氣科學基礎(chǔ)2學科形成20世紀中期，隨著環(huán)境問題日益突出，大氣環(huán)境科學作為獨立學科正式形成3快速發(fā)展21世紀以來，在全球氣候變化背景下，大氣環(huán)境科學迎來跨學科融合發(fā)展新階段大氣的基本概念大氣的定義地球大氣是圍繞地球表面的氣體混合物，構(gòu)成地球的氣態(tài)圈層，是地球生命賴以生存的基本條件之一。大氣的范圍從地球表面延伸至約1000公里高度的空間，但沒有明確的上界限，大氣密度隨高度增加而逐漸減小。大氣的功能提供呼吸所需氧氣，吸收有害輻射，調(diào)節(jié)地球溫度，維持水循環(huán)，支持聲音傳播等。大氣的結(jié)構(gòu)熱層(80-1000km)溫度可達1000℃以上中間層(50-80km)溫度隨高度降低平流層(12-50km)溫度隨高度升高對流層(0-12km)溫度隨高度降低大氣層根據(jù)溫度變化特征可分為四個主要層次。對流層是最接近地面的大氣層，溫度隨高度增加而降低；平流層中溫度隨高度增加而升高，含有重要的臭氧層；中間層溫度再次隨高度增加而降低；熱層溫度極高，是電離層所在區(qū)域。對流層與天氣現(xiàn)象降水包括雨、雪、雹等多種形式，是水循環(huán)重要環(huán)節(jié)極端天氣臺風、龍卷風等強對流天氣在此層形成溫度梯度平均每上升1千米溫度下降約6.5℃大氣運動水平和垂直氣流活躍，形成各種規(guī)模環(huán)流對流層是大氣的最底層，從地面延伸至約12公里高度（極地約8公里，赤道約16公里）。這一層含有約75%的大氣總質(zhì)量和幾乎所有的水汽。由于太陽輻射加熱地表，導致近地面空氣受熱上升，形成對流活動，因此得名。平流層及臭氧層功能紫外線過濾臭氧層吸收超過95%的有害紫外線輻射，保護地球生物免受傷害溫度反轉(zhuǎn)平流層溫度隨高度上升而升高，形成穩(wěn)定的大氣層結(jié)構(gòu)高空飛行平流層氣流平穩(wěn)，是遠程商業(yè)飛機的理想飛行區(qū)域臭氧循環(huán)臭氧不斷被紫外線分解又重新生成，維持動態(tài)平衡平流層位于對流層之上，高度約為12-50公里。這一層的特點是溫度隨高度增加而上升，這與對流層形成鮮明對比。平流層中含有濃度較高的臭氧（O?），形成了著名的"臭氧層"，主要集中在20-30公里高度。大氣的主要組成成分氮氣氧氣氬氣二氧化碳其他氣體干燥潔凈的大氣主要由氮氣和氧氣組成，這兩種氣體占總體積的99%以上。氮氣化學性質(zhì)穩(wěn)定，對維持地球大氣壓力具有重要作用；氧氣則是地球生命呼吸所必需的氣體，同時也參與多種化學反應和燃燒過程。大氣微量成分溫室氣體二氧化碳(CO?)：約415ppm，主要溫室氣體甲烷(CH?)：約1.9ppm，增溫潛能是CO?的28倍氧化亞氮(N?O)：約0.3ppm，主要來自農(nóng)業(yè)活動氟里昂類：人造溫室氣體，破壞臭氧層活性氣體臭氧(O?)：平流層中保護生物，對流層中是污染物一氧化碳(CO)：有毒氣體，工業(yè)和交通排放氮氧化物(NOx)：酸雨和光化學煙霧前體物揮發(fā)性有機物(VOCs)：多種有機化合物混合物盡管大氣微量成分在大氣中所占比例很小，但它們對氣候變化和環(huán)境質(zhì)量具有顯著影響。其中，二氧化碳等溫室氣體能夠吸收地球表面發(fā)出的長波輻射，導致大氣增溫，是全球變暖的主要驅(qū)動因素。工業(yè)革命以來，人類活動導致大氣中二氧化碳濃度從約280ppm上升到現(xiàn)在的415ppm以上。大氣循環(huán)系統(tǒng)太陽輻射驅(qū)動不同緯度接收太陽能量差異溫度差異形成赤道高溫，極地低溫壓力梯度產(chǎn)生導致全球大氣環(huán)流系統(tǒng)地球大氣循環(huán)是一個復雜的系統(tǒng)，主要由三個環(huán)流圈組成：哈德萊環(huán)流（約0-30°緯度）、費雷爾環(huán)流（約30-60°緯度）和極地環(huán)流（約60-90°緯度）。這種三圈環(huán)流模式是由地球自轉(zhuǎn)的科里奧利力和太陽輻射的不均勻分布共同作用形成的。大氣環(huán)境功能防護屏障大氣層阻擋宇宙射線、紫外線等有害輻射，保護地球生命安全溫度調(diào)節(jié)通過溫室效應維持地球表面平均溫度約15℃，沒有大氣層溫度將低至-18℃水循環(huán)媒介促進水分在海洋、陸地和大氣間循環(huán)，支持生態(tài)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)生命支持提供生物呼吸所需氧氣，參與植物光合作用的碳循環(huán)大氣環(huán)境對地球生命系統(tǒng)具有不可替代的功能。首先，大氣層是地球生物圈的天然保護傘，能夠過濾太陽輻射中對生物有害的成分，尤其是紫外線輻射。如果沒有大氣層，地球表面將會受到強烈的宇宙射線和太陽風暴的直接沖擊。大氣環(huán)境變化與氣候大氣圈氣候系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，影響氣溫、降水等氣候要素水圈海洋、湖泊、河流等儲存和交換水分，調(diào)節(jié)氣候巖石圈地形地貌影響局地氣候，火山活動影響全球氣候生物圈植被影響碳循環(huán)和水循環(huán)，改變地表特性冰凍圈冰川、永久凍土等影響全球反照率和熱量分布氣候系統(tǒng)是由大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈和冰凍圈等多個子系統(tǒng)相互作用構(gòu)成的復雜系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)之間通過物質(zhì)和能量的交換與轉(zhuǎn)化，共同決定了地球的氣候特征。大氣環(huán)境的變化直接影響氣候系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，導致氣候的短期波動或長期趨勢變化。大氣污染定義定義特征大氣污染是指大氣中某些物質(zhì)的濃度達到足以對人類健康、生態(tài)系統(tǒng)、材料或氣候產(chǎn)生有害影響的水平，或者大氣中出現(xiàn)了通常不存在的有害物質(zhì)。判斷標準污染物濃度超過國家或地區(qū)制定的環(huán)境空氣質(zhì)量標準，或者顯著偏離自然本底濃度，導致環(huán)境質(zhì)量下降。時空特征大氣污染具有明顯的區(qū)域性和季節(jié)性特征，可能在局部地區(qū)短期內(nèi)出現(xiàn)，也可能在大范圍地區(qū)長期存在。大氣污染是當今全球面臨的重要環(huán)境問題之一。從本質(zhì)上看，大氣污染是由于人類活動或自然過程向大氣中排放污染物，使大氣成分和特性發(fā)生變化，超出了大氣環(huán)境的自凈能力，從而對人類健康和環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生不良影響的現(xiàn)象。主要大氣污染物類別氣態(tài)污染物包括SO?、NOx、CO、O?和VOCs等，來源廣泛，擴散性強顆粒物PM10和PM2.5等不同粒徑的固體和液體微粒懸浮于空氣中放射性物質(zhì)核試驗、核電站事故等釋放的放射性核素生物污染物包括花粉、真菌孢子、細菌和病毒等生物來源的污染物大氣污染物按其物理狀態(tài)可分為氣態(tài)污染物和顆粒物兩大類。氣態(tài)污染物中，二氧化硫(SO?)和氮氧化物(NOx)是傳統(tǒng)的主要污染物，主要來源于化石燃料燃燒；臭氧(O?)則是典型的二次污染物，在光化學反應中生成；一氧化碳(CO)主要來自不完全燃燒過程；揮發(fā)性有機物(VOCs)包含多種化合物，來源多樣。大氣污染物來源污染來源類型主要污染物排放特征自然來源粉塵、VOCs、硫化物、氮氧化物等排放量大但分布廣，濃度相對較低工業(yè)源SO?、NOx、PM、重金屬、VOCs等點源排放，濃度高，處理難度大交通源NOx、CO、HC、PM、鉛等線源排放，低空擴散，影響城市空氣質(zhì)量農(nóng)業(yè)源NH?、CH?、N?O、VOCs等面源排放，季節(jié)性明顯，監(jiān)控難度大生活源SO?、NOx、PM、VOCs等分散排放，總量大，與人口密度相關(guān)大氣污染物來源可分為自然來源和人為來源兩大類。自然來源包括火山爆發(fā)、森林火災、沙塵暴、海洋噴霧、植物釋放的揮發(fā)性有機物等。這些自然過程雖然也會向大氣中排放大量物質(zhì)，但通常分布廣泛，濃度相對較低，且是地球系統(tǒng)長期演化的組成部分。工業(yè)排放的污染類型鋼鐵冶金行業(yè)鋼鐵行業(yè)是傳統(tǒng)高污染行業(yè)，主要排放粉塵、二氧化硫、氮氧化物和一系列重金屬污染物。特別是在燒結(jié)、煉鐵、煉鋼等工序中，會產(chǎn)生大量的煙氣和粉塵。我國鋼鐵企業(yè)通過采用煙氣脫硫脫硝、電除塵等技術(shù)，排放水平已顯著改善?；鹆Πl(fā)電行業(yè)火電廠燃煤產(chǎn)生的污染物主要包括二氧化硫、氮氧化物、顆粒物和汞等重金屬。這些污染物不僅會導致區(qū)域酸雨問題，還會形成大范圍的灰霾現(xiàn)象。目前，超低排放技術(shù)的應用使得先進電廠的排放水平已接近燃氣電廠。化工制造行業(yè)化工行業(yè)排放物種類繁多，包括揮發(fā)性有機物、硫化物、氮氧化物、惡臭物質(zhì)等。這些物質(zhì)不僅直接危害健康，還會參與大氣復雜化學反應，生成臭氧等二次污染物?；て髽I(yè)的無組織排放控制和有毒有害氣體處理是當前防治重點。交通運輸與空氣污染23%全球CO?排放比例交通運輸行業(yè)占全球二氧化碳排放總量的比例40%城市NOx來源大城市氮氧化物污染中來自機動車的比例5千萬噸中國年排放量我國機動車每年排放污染物總量30%PM2.5貢獻率北京市PM2.5中交通源的平均貢獻率交通運輸部門是城市空氣污染的主要來源之一，特別是機動車尾氣排放。機動車排放的主要污染物包括一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、顆粒物(PM)和揮發(fā)性有機物(VOCs)等。這些污染物主要來自燃油不完全燃燒和高溫燃燒過程。農(nóng)業(yè)活動造成的污染農(nóng)業(yè)大氣污染特點面源排放：分布廣泛，監(jiān)控治理難度大季節(jié)性明顯：與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)周期緊密相關(guān)污染物種類特殊：以氨、甲烷、氧化亞氮為主自然與人為因素交織：難以精確區(qū)分主要污染來源農(nóng)藥噴灑：農(nóng)藥顆粒和氣體揮發(fā)擴散化肥施用：氨氣揮發(fā)，形成硝酸鹽和銨鹽畜禽養(yǎng)殖：排放氨氣、甲烷等氣體秸稈焚燒：排放顆粒物、CO、NOx等土壤耕作：產(chǎn)生揚塵和土壤顆粒物農(nóng)業(yè)活動是大氣污染的重要來源之一，但相比工業(yè)和交通源，農(nóng)業(yè)源污染往往被低估。農(nóng)業(yè)源排放的主要污染物包括氨(NH?)、甲烷(CH?)、氧化亞氮(N?O)、揮發(fā)性有機物(VOCs)和顆粒物(PM)等。其中，氨是形成二次無機氣溶膠的重要前體物，在PM2.5形成過程中扮演關(guān)鍵角色；甲烷和氧化亞氮則是重要的溫室氣體。城市化與大氣環(huán)境壓力城市熱島效應城市區(qū)域溫度顯著高于周邊郊區(qū)，形成"熱島"，加劇污染物的光化學反應，促進臭氧等二次污染物的生成通風條件惡化高樓密集改變城市氣流組織，降低風速，阻礙污染物擴散，導致污染物在城市上空累積排放源高度集中人口、工業(yè)、交通等污染源在城市區(qū)域高度集中，排放強度遠超自然環(huán)境承載能力綠地面積減少城市擴張導致綠地面積減少，削弱了植被吸收污染物和調(diào)節(jié)小氣候的功能城市化進程伴隨著人口、產(chǎn)業(yè)、能源消費的高度集中，給城市大氣環(huán)境帶來了巨大壓力。城市地區(qū)特殊的下墊面特性（如建筑、道路、硬化地面）改變了地表反射率、熱容量和蒸發(fā)特性，形成了明顯的城市氣候特征，其中最典型的就是城市熱島效應。熱島效應使城市氣溫比周邊郊區(qū)高出2-5℃，不僅增加了能源消耗，還加速了大氣光化學反應，促進了臭氧等二次污染物的生成。大氣中的顆粒物顆粒物是懸浮在空氣中的固體和液體微粒的混合物，是當前我國城市大氣污染的主要特征污染物。按照空氣動力學直徑，大氣顆粒物可分為總懸浮顆粒物(TSP)、可吸入顆粒物(PM10)、細顆粒物(PM2.5)和超細顆粒物(PM0.1)等。其中，PM2.5因其粒徑小、數(shù)量多、比表面積大、富含有毒有害物質(zhì)且能深入肺泡，對人體健康危害更大，近年來受到廣泛關(guān)注。二次污染物的形成前體物排放NOx、VOCs等一次污染物從工業(yè)、交通源排放到大氣中光化學反應在陽光紫外輻射作用下，前體物發(fā)生復雜的氧化反應中間產(chǎn)物生成形成自由基、醛類等活性中間產(chǎn)物，進一步參與反應二次污染物形成最終生成臭氧、硝酸鹽、硫酸鹽、有機氣溶膠等二次污染物二次污染物是指不直接從源頭排放，而是由一次污染物在大氣中經(jīng)過物理和化學反應轉(zhuǎn)化形成的污染物。其中最典型的是光化學煙霧中的臭氧(O?)和二次有機氣溶膠(SOA)。光化學煙霧形成過程的關(guān)鍵是氮氧化物(NOx)和揮發(fā)性有機物(VOCs)在陽光紫外輻射作用下發(fā)生的一系列復雜反應。這些反應通常在夏季高溫、強光照、低風速條件下最為活躍。酸雨的成因污染物排放工業(yè)和交通源排放SO?和NOx等酸性氣體前體物化學轉(zhuǎn)化SO?和NOx在大氣中氧化成硫酸和硝酸溶解降水酸性物質(zhì)溶于云水和雨滴，形成酸性降水長距離傳輸酸性物質(zhì)可隨氣流傳輸數(shù)百至上千公里酸雨是指pH值低于5.6的酸性降水，主要由大氣中的二氧化硫(SO?)和氮氧化物(NOx)轉(zhuǎn)化而成的硫酸和硝酸引起。自然狀態(tài)下，雨水由于溶解了大氣中的二氧化碳形成碳酸，pH值約為5.6；而當雨水中含有更多的酸性物質(zhì)時，pH值會進一步降低，形成酸雨。酸雨對生態(tài)系統(tǒng)的影響森林生態(tài)系統(tǒng)酸雨直接損傷樹木葉片，導致葉片褪綠、壞死；同時酸化土壤，使鋁等有毒金屬活化，抑制根系生長和養(yǎng)分吸收，最終導致森林衰退和"森林死亡"現(xiàn)象。歐洲中部和北美東部曾出現(xiàn)大面積森林受損案例。水生生態(tài)系統(tǒng)酸雨使湖泊和溪流酸化，當pH值低于6時，許多魚類的繁殖受到影響；pH值低于5時，成年魚也難以存活。水體酸化還會導致食物鏈斷裂，生物多樣性下降。瑞典和加拿大的許多湖泊曾因酸雨而"死亡"。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)酸雨可直接損傷農(nóng)作物葉片，降低光合作用效率；也可通過改變土壤pH值和養(yǎng)分狀況間接影響作物生長。酸雨區(qū)的農(nóng)作物產(chǎn)量通常低于非酸雨區(qū)，且品質(zhì)也受到影響。我國南方酸雨區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到了不同程度的影響。大氣污染對人體健康的影響大氣污染已成為全球重要的公共健康問題。世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示，全球每年約有700萬人死于空氣污染相關(guān)疾病，其中室外空氣污染導致約420萬人過早死亡。顆粒物特別是PM2.5是影響健康的主要污染物，它能夠穿過肺泡進入血液循環(huán)系統(tǒng)，甚至到達腦部，對全身多個器官系統(tǒng)造成損害。大氣污染對氣候的影響溫室氣體二氧化碳(CO?)：主要溫室氣體，濃度持續(xù)上升甲烷(CH?)：增溫潛能是CO?的28倍，濃度增長迅速氧化亞氮(N?O)：增溫潛能是CO?的265倍，農(nóng)業(yè)來源為主氟里昂類：人造溫室氣體，單分子增溫效應極強溫室氣體通過吸收地球發(fā)出的長波輻射，阻止熱量散失到太空，導致全球氣溫升高，引發(fā)冰川融化、海平面上升、極端天氣增加等一系列氣候變化問題。氣溶膠硫酸鹽：反射太陽輻射，產(chǎn)生冷卻效應黑碳：吸收太陽輻射，產(chǎn)生增溫效應有機氣溶膠：冷卻和增溫效應并存礦物粉塵：影響復雜，與成分和粒徑相關(guān)氣溶膠通過直接散射和吸收太陽輻射（直接效應），以及改變云的微物理特性和壽命（間接效應）影響氣候。總體上，人為氣溶膠對全球氣候產(chǎn)生了降溫作用，部分抵消了溫室氣體導致的增溫。臭氧層破壞氯氟烴排放制冷劑、氣霧劑等釋放CFCs等物質(zhì)擴散至平流層破壞性物質(zhì)穩(wěn)定傳輸至高空光化學分解在紫外線作用下釋放活性氯原子催化循環(huán)反應一個氯原子可破壞上萬個臭氧分子臭氧層位于平流層（約15-35公里高度），是地球的天然保護傘，能夠吸收太陽輻射中的紫外線B（UV-B）和紫外線C（UV-C），保護地球生物免受有害輻射。20世紀70年代，科學家首次發(fā)現(xiàn)人類活動排放的氯氟烴（CFCs）等物質(zhì)正在破壞臭氧層。1985年，英國科學家在南極上空發(fā)現(xiàn)了大面積的"臭氧洞"，引起了全球關(guān)注。城市空氣質(zhì)量標準體系污染物中國標準(μg/m3)WHO準則(μg/m3)達標時限PM2.5年均值3552035年P(guān)M10年均值70152035年SO?日均值15040已基本達標NO?日均值80252030年O?日最大8h均值1601002030年CO日均值(mg/m3)44已基本達標空氣質(zhì)量標準是評價大氣環(huán)境質(zhì)量的重要依據(jù)，也是制定大氣污染防治政策的基礎(chǔ)。世界衛(wèi)生組織（WHO）于2021年發(fā)布了最新版空氣質(zhì)量準則，大幅收嚴了PM2.5等污染物的限值，反映了對空氣污染健康影響認識的深化。WHO準則雖然科學嚴謹，但考慮到各國的經(jīng)濟發(fā)展水平和技術(shù)能力不同，實際達標難度較大，因此更多作為各國制定本國標準的參考。中國大氣污染治理現(xiàn)狀56.7%PM2.5平均下降率2013-2022年全國重點城市PM2.5濃度平均下降比例87.5%優(yōu)良天數(shù)比例2022年全國地級及以上城市空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)比例4.2萬億治理投資總額中國大氣污染防治十年行動計劃累計投資額(人民幣)34.4%能源結(jié)構(gòu)改善2022年中國清潔能源占能源消費總量比重2013年，中國國務院發(fā)布《大氣污染防治行動計劃》（簡稱"大氣十條"），正式開啟了新時期大氣污染防治工作。該計劃明確提出了控制PM2.5污染、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、推進能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、嚴控機動車污染等十項措施。2018年，國務院又發(fā)布了《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，進一步深化大氣污染防治工作。國家空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)中國國家空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)是世界上規(guī)模最大的空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡之一，覆蓋全國所有地級及以上城市。截至2022年底，全國已建成超過2000個國控空氣自動監(jiān)測站點，基本實現(xiàn)了全國縣級以上城市的全覆蓋。監(jiān)測網(wǎng)絡實時監(jiān)測PM2.5、PM10、SO?、NO?、O?和CO六項常規(guī)污染物濃度，形成"小時-日-月-年"完整的監(jiān)測數(shù)據(jù)鏈。常用大氣污染治理技術(shù)脫硫技術(shù)石灰石-石膏濕法脫硫是應用最廣泛的技術(shù)，脫硫效率可達95%以上。此外還有氨法、雙堿法、海水脫硫等多種工藝。我國已建成世界上最大規(guī)模的煙氣脫硫設(shè)施，火電機組脫硫裝機比例超過95%。脫硝技術(shù)選擇性催化還原法(SCR)是主流脫硝技術(shù)，NOx去除率可達80-90%。近年來低溫SCR、SNCR-SCR聯(lián)合脫硝等新技術(shù)發(fā)展迅速。我國火電行業(yè)已基本實現(xiàn)脫硝全覆蓋，水泥等非電行業(yè)脫硝也在快速推進。除塵技術(shù)電除塵、袋式除塵是兩大主流技術(shù)。電除塵利用高壓電場使粉塵帶電并被收集；袋式除塵通過濾袋截留粉塵。超低排放改造中，常采用電袋復合除塵技術(shù)，顆粒物排放可控制在10mg/m3以下。VOCs治理技術(shù)主要包括吸附法、吸收法、燃燒法、生物法等?；钚蕴课健TO蓄熱燃燒、催化燃燒等技術(shù)應用較廣。VOCs治理強調(diào)源頭替代、過程控制與末端治理相結(jié)合的綜合防治策略。大氣污染治理技術(shù)是實現(xiàn)污染物減排的重要支撐。隨著中國大氣污染防治工作的深入推進，污染治理技術(shù)也經(jīng)歷了從引進吸收到自主創(chuàng)新的發(fā)展歷程。在火電行業(yè)超低排放改造中，我國開發(fā)的高效SCR脫硝、低低溫電除塵等技術(shù)已達到國際領(lǐng)先水平，并實現(xiàn)了大規(guī)模工程應用。工業(yè)廢氣治理實例火電廠超低排放中國火電行業(yè)實施的超低排放改造是全球最大規(guī)模的大氣污染控制工程。通過采用高效SCR脫硝、電袋復合除塵、濕式電除塵等先進技術(shù)，使燃煤電廠的大氣污染物排放達到或優(yōu)于燃氣電廠標準。截至2022年底，全國累計完成9.5億千瓦機組的超低排放改造，年減排二氧化硫830萬噸、氮氧化物950萬噸、煙塵290萬噸。鋼鐵行業(yè)深度治理鋼鐵行業(yè)是僅次于電力的第二大大氣污染排放源。近年來，我國鋼鐵企業(yè)通過實施全流程超低排放改造，大幅削減了污染物排放。主要措施包括：燒結(jié)機頭煙氣采用活性炭/焦炭法協(xié)同治理多種污染物；高爐煤氣采用干法除塵；轉(zhuǎn)爐二次煙氣采用新型高效除塵技術(shù)等。以河北省為例，2013-2022年間鋼鐵產(chǎn)量基本持平，但二氧化硫排放量下降了85%。汽車尾氣治理隨著我國機動車排放標準的不斷升級，汽車尾氣治理技術(shù)也持續(xù)創(chuàng)新。汽油車主要采用三元催化轉(zhuǎn)化器技術(shù)，同時凈化CO、HC和NOx；柴油車則主要采用DOC+DPF+SCR技術(shù)路線，分別處理CO/HC、顆粒物和NOx。國六排放標準實施后，新車污染物排放量比國一標準下降了90%以上。此外，在用車環(huán)保召回、黃標車淘汰等措施也有效降低了汽車尾氣污染。交通類污染控制排放標準升級實施國六排放標準，新車污染物排放大幅下降新能源車推廣中國新能源汽車保有量全球第一，年銷量超600萬輛交通管理優(yōu)化限行措施、擁堵收費、低排放區(qū)建設(shè)等管理措施公共交通發(fā)展地鐵、BRT等公共交通網(wǎng)絡建設(shè)，減少小汽車使用油品質(zhì)量提升全面供應國六標準車用燃油，硫含量低于10ppm交通源是城市大氣污染的主要來源之一，尤其在傳統(tǒng)工業(yè)源污染得到有效控制后，交通源的相對貢獻更加突出。中國針對交通污染采取了多管齊下的控制措施。在新車生產(chǎn)環(huán)節(jié)，通過實施嚴格的排放標準，促使汽車制造商不斷提升發(fā)動機和尾氣后處理技術(shù)水平；在燃油質(zhì)量方面，全面供應符合國六標準的清潔燃油，有效降低了燃油中的硫和芳烴含量。氣象條件對污染物分布的影響風速與擴散條件風速越大，污染物水平擴散能力越強，有利于污染物稀釋；靜風或微風條件下，污染物易在排放源周邊積累溫度與化學反應高溫促進光化學反應，加速臭氧等二次污染物生成；冬季低溫抑制大氣對流，不利于污染物垂直擴散逆溫層效應當高空氣溫高于地面氣溫時，形成逆溫層，抑制污染物垂直擴散，是造成重污染天氣的重要氣象條件降水清除作用降水過程可通過濕沉降作用清除大氣中的顆粒物和水溶性氣體，降水后空氣質(zhì)量通常會明顯改善氣象條件是影響大氣污染物分布和濃度的關(guān)鍵因素，在污染物排放相對穩(wěn)定的情況下，氣象條件的變化可能導致空氣質(zhì)量的顯著波動。大氣邊界層高度是一個重要的氣象參數(shù)，它決定了污染物的垂直混合體積。冬季邊界層高度通常較低，約在幾百米至1公里，而夏季可達2-3公里，這是冬季污染物濃度普遍高于夏季的重要原因之一。沙塵暴與跨境污染沙源區(qū)蒙古國南部和中國西北部荒漠地區(qū)傳輸路徑春季西北氣流將沙塵向東南方向輸送影響區(qū)域中國華北、東北、華東以及韓國、日本等地環(huán)境影響空氣質(zhì)量惡化，能見度降低，健康風險增加沙塵暴是一種特殊的大氣污染現(xiàn)象，主要發(fā)生在春季，源自中國西北和蒙古國南部的荒漠化地區(qū)。當?shù)孛娓稍铮乇碇脖幌∩?，遇到強風天氣時，大量沙塵顆粒被卷入空中并隨氣流遠距離傳輸，形成沙塵暴。沙塵暴過境時，空氣中PM10濃度可急劇升高，甚至超過1000微克/立方米，嚴重影響能見度和空氣質(zhì)量。歷史上，中國北方地區(qū)曾多次遭遇強沙塵暴襲擊，如2021年3月的特強沙塵暴過程。室內(nèi)空氣污染問題甲醛苯系物TVOCPM2.5氡氣其他現(xiàn)代人平均有80-90%的時間在室內(nèi)度過，室內(nèi)空氣質(zhì)量直接影響健康。室內(nèi)空氣污染物主要來源于建筑裝修材料、家具、家用電器、生活用品以及室外污染物的滲透。其中，甲醛是最常見的室內(nèi)污染物之一，主要來源于人造板材、膠黏劑和某些涂料。甲醛具有刺激性氣味，長期接觸可能導致呼吸道疾病，甚至增加癌癥風險。苯、甲苯、二甲苯等苯系物以及各類揮發(fā)性有機物(VOCs)也是常見的室內(nèi)污染物。大氣環(huán)境與人類活動北京奧運會空氣保障2008年北京奧運會是中國大氣環(huán)境管理的重要里程碑。為確保奧運期間的空氣質(zhì)量，北京市實施了一系列前所未有的措施：關(guān)?；虬徇w高污染企業(yè)，如首鋼搬遷；實施機動車單雙號限行；停止所有建筑工地作業(yè)；周邊省份協(xié)同減排等。這些措施使奧運期間北京的空氣質(zhì)量達到近十年最好水平，PM10平均濃度比往年同期下降了45%。冬奧藍天保障行動2022年北京冬奧會期間，京津冀地區(qū)實施了更加精細化的空氣質(zhì)量保障措施。基于氣象-空氣質(zhì)量聯(lián)合預報系統(tǒng)，采取"一廠一策"的精準減排模式，在保障能源供應和居民生活的前提下，實現(xiàn)了空氣質(zhì)量目標。冬奧會期間，北京主要賽區(qū)PM2.5平均濃度僅為36微克/立方米，遠低于同期歷史水平，為全球大型賽事空氣質(zhì)量保障樹立了新標桿。亞運綠色環(huán)保實踐2023年杭州亞運會將"綠色、智能、節(jié)儉、文明"作為辦賽理念，在場館建設(shè)和賽事組織中全面落實環(huán)保要求。杭州實施"清新空氣"行動計劃，加強工業(yè)企業(yè)達標排放，推廣新能源車輛，建設(shè)綠色亞運場館。賽事期間，杭州空氣質(zhì)量優(yōu)良率達到100%，向世界展示了中國綠色辦賽的成果和決心。信息技術(shù)在大氣監(jiān)測中的應用隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，大氣監(jiān)測手段日益多樣化、智能化。衛(wèi)星遙感技術(shù)可實現(xiàn)大范圍、高頻次的大氣污染監(jiān)測，特別適合觀測區(qū)域尺度的污染分布和傳輸過程。中國環(huán)境衛(wèi)星系列和美國NASA的大氣監(jiān)測衛(wèi)星能夠監(jiān)測NO?、SO?、CO、氣溶膠光學厚度等多種大氣組分，為區(qū)域大氣污染治理提供了"上帝視角"。全球大氣污染治理經(jīng)驗美國經(jīng)驗立法先行：《清潔空氣法》確立了完整法律體系排放交易：建立SO?、NOx排放權(quán)交易市場技術(shù)推動：制定"最佳可行技術(shù)"標準全民參與：公眾知情權(quán)和環(huán)境訴訟制度美國自20世紀70年代起實施《清潔空氣法》，建立了以聯(lián)邦政府制定標準、州政府負責執(zhí)行的大氣管理體系。通過排放權(quán)交易等市場化手段，在經(jīng)濟持續(xù)增長的同時實現(xiàn)了主要污染物排放的大幅減少。2000-2019年間，美國六項常規(guī)污染物平均濃度下降了77%，同期GDP增長了58%。歐盟經(jīng)驗跨國合作：建立區(qū)域協(xié)同治理機制源頭控制：嚴格限制產(chǎn)品中有害物質(zhì)含量低碳發(fā)展：碳排放交易體系與可再生能源政策公眾參與：環(huán)境信息公開和公眾參與決策歐盟通過一系列大氣污染防治指令構(gòu)建了完善的法律框架，如《國家排放上限指令》、《環(huán)境空氣質(zhì)量指令》等。歐盟特別注重通過產(chǎn)品標準和清潔能源政策實現(xiàn)源頭減排。倫敦通過征收"擁堵費"和設(shè)立"超低排放區(qū)"，顯著改善了城市空氣質(zhì)量。新興污染物挑戰(zhàn)次生有機氣溶膠(SOA)次生有機氣溶膠是揮發(fā)性有機化合物在大氣中氧化反應后形成的復雜混合物，是PM2.5的重要組成部分。SOA化學成分復雜多變，來源多樣，形成機制尚未完全闡明，給監(jiān)測和控制帶來挑戰(zhàn)。研究表明，SOA在我國城市PM2.5中的占比可達30-40%，在臭氧污染嚴重的夏季尤為突出。納米顆粒物納米級顆粒物(直徑<100nm)具有特殊的物理化學特性，可能對人體健康產(chǎn)生獨特影響。這類超細顆粒雖然質(zhì)量很小，但數(shù)量眾多，比表面積大，富含有毒物質(zhì)，能夠穿透肺泡進入血液循環(huán)，甚至通過嗅神經(jīng)到達大腦。汽車尾氣和工業(yè)高溫過程是納米顆粒的主要來源。目前，大多數(shù)國家尚未將納米顆粒納入常規(guī)監(jiān)測指標。大氣微塑料近年來研究發(fā)現(xiàn)，微塑料不僅存在于海洋和水體中，也廣泛分布在大氣環(huán)境中。大氣微塑料主要來源于塑料制品的磨損、風化和降解，可通過大氣環(huán)流實現(xiàn)長距離傳輸，甚至被發(fā)現(xiàn)于偏遠的極地和高山地區(qū)。微塑料可能作為其他污染物的載體，對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康產(chǎn)生潛在影響。大氣微塑料的監(jiān)測方法和健康風險評估仍處于研究初期階段。大氣治理中的公眾參與信息獲取權(quán)公眾有權(quán)通過官方渠道獲取空氣質(zhì)量信息，了解污染狀況和健康風險綠色生活方式選擇步行、騎行或公共交通出行，減少私家車使用，降低交通排放政策制定參與通過公眾聽證會、意見征集等渠道參與環(huán)境政策制定和環(huán)評過程監(jiān)督舉報權(quán)發(fā)現(xiàn)污染行為可通過"12369"環(huán)保熱線或環(huán)保APP進行舉報公眾參與是現(xiàn)代環(huán)境治理體系的重要組成部分。近年來，隨著公眾環(huán)保意識的提高和信息技術(shù)的發(fā)展，公眾參與大氣污染防治的渠道和方式不斷拓展。在信息獲取方面，中國已建立了全國統(tǒng)一的空氣質(zhì)量信息發(fā)布平臺，公眾可通過網(wǎng)站、手機App等渠道實時查詢空氣質(zhì)量狀況。許多城市還通過LED顯示屏、電子媒體等方式向公眾推送空氣質(zhì)量預報和健康提示信息。大氣化學基礎(chǔ)知識回顧化學組分主要反應環(huán)境意義氮氧化物(NOx)NO+O?→NO?+O?NO?+hν→NO+O光化學煙霧前體物酸雨形成物質(zhì)揮發(fā)性有機物(VOCs)RH+OH·→R·+H?OR·+O?→RO?·臭氧形成關(guān)鍵物質(zhì)SOA前體物臭氧(O?)O+O?+M→O?+MO?+NO→NO?+O?強氧化劑溫室氣體二氧化硫(SO?)SO?+OH·→HOSO?·HOSO?·+O?→HO?·+SO?酸雨主要成因硫酸鹽氣溶膠前體物羥基自由基(OH·)O?+hν→O(1D)+O?O(1D)+H?O→2OH·大氣"清道夫"起始多種氧化反應大氣化學是研究大氣中化學成分及其反應過程的學科，是理解大氣污染形成機制的基礎(chǔ)。大氣中的光化學反應是形成臭氧等二次污染物的核心過程。以光化學煙霧的形成為例：首先，二氧化氮在陽光紫外輻射作用下分解為一氧化氮和氧原子；氧原子與氧分子結(jié)合形成臭氧；同時，揮發(fā)性有機物在氫氧自由基的作用下發(fā)生一系列氧化反應，產(chǎn)生過氧自由基，將一氧化氮氧化為二氧化氮，從而形成光化學循環(huán)，持續(xù)產(chǎn)生臭氧。熱點問題：霧霾成因與防治污染物排放化石燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)、機動車尾氣等源源不斷排放PM2.5及前體物二次轉(zhuǎn)化SO?、NOx、VOCs、NH?在大氣中轉(zhuǎn)化為硫酸鹽、硝酸鹽和有機氣溶膠不利氣象靜風、逆溫、高濕度等條件抑制污染物擴散，促進二次轉(zhuǎn)化3地形因素盆地、山前等特殊地形不利于污染物擴散，易形成污染積累霧霾是指空氣中懸浮的微小顆粒物達到一定濃度，導致大氣混濁、能見度降低的現(xiàn)象。PM2.5是霧霾的主要成分，也是評價霧霾污染程度的核心指標。北方城市冬季供暖期間的霧霾問題尤為突出，這與多種因素有關(guān)：首先，冬季采暖導致煤炭消費量激增，污染物排放大幅增加；其次，冬季氣溫低，大氣邊界層高度降低，垂直擴散條件變差；此外，冬季多靜風天氣，水平擴散能力也較弱；最后，低溫高濕條件有利于二次氣溶膠的生成。典型案例分析：倫敦煙霧事件1952發(fā)生年份12月5-9日，持續(xù)5天的致命煙霧4000+直接死亡事件期間超額死亡人數(shù)8000+后續(xù)死亡事件后幾個月內(nèi)的相關(guān)死亡1956清潔空氣法英國議會通過首部綜合性大氣污染防治法律1952年12月，一場特大煙霧災難襲擊了英國倫敦。當時，由于寒冷天氣，居民大量燃燒高硫煤取暖，工廠也持續(xù)排放污染物。這些污染物在特殊的氣象條件下——穩(wěn)定的高壓系統(tǒng)、嚴重的溫度逆轉(zhuǎn)和幾乎靜止的空氣——被困在城市上空，形成了濃厚的煙霧。煙霧中含有高濃度的二氧化硫、煙塵和其他有害物質(zhì)，能見度極低，有些地方甚至不足一米。典型案例分析：洛杉磯光化學煙霧汽車尾氣排放洛杉磯大量汽車排放NOx和VOCs等前體物充足陽光照射南加州地區(qū)陽光充足，紫外輻射強烈特殊地形影響三面環(huán)山的盆地地形阻礙污染物擴散光化學煙霧形成生成高濃度臭氧等氧化性物質(zhì)20世紀40年代，美國洛杉磯市民開始注意到一種新型的空氣污染現(xiàn)象：天空呈現(xiàn)黃褐色，能見度降低，人們眼睛和喉嚨感到刺激，植物葉片受損。這種現(xiàn)象與傳統(tǒng)的煤煙型污染不同，主要發(fā)生在陽光充足的白天。1950年，加州理工學院的Haagen-Smit教授首次揭示了這種"光化學煙霧"的形成機制：汽車尾氣排放的氮氧化物和碳氫化合物在陽光紫外輻射的作用下發(fā)生復雜的光化學反應，生成臭氧等強氧化性物質(zhì)。未來大氣環(huán)境發(fā)展趨勢清潔能源革命隨著光伏、風能等可再生能源技術(shù)快速發(fā)展和成本持續(xù)下降，全球能源結(jié)構(gòu)正在向低碳清潔方向轉(zhuǎn)型。中國承諾2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和，將大力發(fā)展可再生能源，控制煤炭消費，推動能源消費革命。能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化將從源頭減少大氣污染物排放，是改善空氣質(zhì)量的根本途徑。交通電動化浪潮電動汽車市場正迅速擴大，中國已連續(xù)多年保持全球最大新能源汽車市場地位。隨著電池技術(shù)進步和充電基礎(chǔ)設(shè)施完善，預計2030年前后，電動汽車將在新車銷售中占據(jù)主導地位。交通電動化將顯著減少城市機動車尾氣排放，特別是改善城市街谷內(nèi)的空氣質(zhì)量。智慧環(huán)保新模式大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)正深刻改變環(huán)境監(jiān)管模式?；谛l(wèi)星遙感、無人機、微型傳感器的立體監(jiān)測網(wǎng)絡將實現(xiàn)污染源全覆蓋監(jiān)控；智能預警預報系統(tǒng)將提高污染預測精度；區(qū)塊鏈技術(shù)將用于排放數(shù)據(jù)追蹤和碳交易市場。這些技術(shù)創(chuàng)新將顯著提升環(huán)境治理的精準性和高效性。全民環(huán)保新時代隨著環(huán)境信息透明度提高和公眾參與渠道拓寬，環(huán)境保護將進入全民行動時代。公眾將通過綠色消費、低碳出行等日常行為，以及參與環(huán)境決策、監(jiān)督企業(yè)履責等方式，成為環(huán)境治理的積極參與者。公眾環(huán)保意識和行動力的提升，將為大氣環(huán)境改善提供持久的社會動力。氣候變化與全球合作11992年《聯(lián)合國氣候變化框架公約》簽署，確立了"共同但有區(qū)別的責任"原則21997年《京都議定書》制定，首次為發(fā)達國家設(shè)定具有法律約束力的減排目標32015年《巴黎協(xié)定》達成，確立將全球升溫控制在2℃以內(nèi)，努力限制在1.5℃的目標42021年格拉斯哥氣候大會重申1.5℃目標，首次明確提出逐步減少煤炭使用氣候變化是當今人類面臨的最嚴峻挑戰(zhàn)之一，與大氣污染問題密切相關(guān)。許多大氣污染物如黑碳、臭氧等同時也是短壽命氣候污染物(SLCPs)，具有增溫效應；而控制二氧化碳等溫室氣體排放的措施，如發(fā)展清潔能源、提高能效等，也有助于減少常規(guī)污染物排放。因此，氣候變化與大氣污染防治存在多重協(xié)同效應，需要統(tǒng)籌考慮。科學研究新進展近年來，大氣環(huán)境科學研究取得了一系列重要進展。在大氣污染機理研究方面，科學家們深入研究了復雜大氣化學過程，特別是揮發(fā)性有機物氧化機制和新粒子生成機制，為理解霧霾和臭氧污染提供了科學基礎(chǔ)。清華大學賀克斌院士團隊在PM2.5來源解析方面做出了開創(chuàng)性工作，為北京等城市的精準減排提供了科學依據(jù)。大氣環(huán)境職業(yè)發(fā)展方向