1、第五章 大氣地球化學(xué)環(huán)境污染,大氣污染物與大氣污染源 污染物質(zhì)在大氣中的遷移和轉(zhuǎn)化 大氣污染的危害 大氣污染的控制與防治,一、大氣污染物與大氣污染源 1、大氣中重要吸光物質(zhì)的光離解 (1)O2和N2 (2)O3 (3)NO2,(4)HNO3和HNO2 (5)SO2 (6)甲醛 (7)鹵代烴,2、大氣污染物 一次污染物 二次污染物,(1)二氧化硫 危害：刺激性氣體，危害呼吸道，危害植物，形成酸雨 來(lái)源與消除：60%來(lái)自煤的燃燒，30%左右來(lái)自石油燃燒和煉制過(guò)程；有50%會(huì)轉(zhuǎn)化成硫酸或硫酸根，另外50%可通過(guò)干濕沉降從大氣中被消除 濃度特征：本底濃度一般在0.2-10L/m3之間，停留時(shí)間3-6.

2、5天,(2)一氧化碳 毒性極強(qiáng)、無(wú)色、無(wú)味的氣體 人為來(lái)源：燃料不完全燃燒 天然來(lái)源：主要包括甲烷的轉(zhuǎn)化、海水中CO的揮發(fā)、植物的排放及森林火災(zāi)和農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒，以甲烷的轉(zhuǎn)化最為重要 CH4+HOCH3+H2O CH3+O2HCHO+HO HCHO+hCO+H2,CO的去除 土壤吸收：細(xì)菌能將CO代謝為CO2和CH4 與HO自由基的反應(yīng)，可去除大氣中約50%的CO,CO的停留時(shí)間：約0.4年 危害：使人體缺氧窒息，參與光化學(xué)煙霧，適量CO的存在可以促進(jìn)NO向NO2的轉(zhuǎn)化,空氣中存在的CO可導(dǎo)致臭氧的積累 CO+2O2CO2+O3 溫室氣體,(3)氮氧化物 來(lái)源與消除：NO和NO2是大氣中主要的

3、含氮污染物，主要是燃料的燃燒，有2/3來(lái)自汽車等流動(dòng)源的排放，1/3來(lái)自固定源的排放，NO占90%以上 NOx最終轉(zhuǎn)化為硝酸和硝酸鹽微粒，經(jīng)濕沉降和干沉降從大氣中去除,燃料燃燒過(guò)程中NOx的形成機(jī)理 燃料中的含氮化合物在燃燒過(guò)程中氧化生成NOx 燃燒過(guò)程中空氣中的N2在高溫(2100)條件下氧化生成NOx O2O+O（極快） O+N2NO+N （極快） N+O2NO+O （極快） N+OHNO+H （極快） NO+1/2O2NO2 （慢）,危害：NO的生物化學(xué)活性和毒性都不如NO2，可與血紅蛋白結(jié)合，并減弱備注的輸氧能力；NO2使肺部損傷；植物毒性；NOx是導(dǎo)致大氣光化學(xué)污染的重要污染物質(zhì),(

4、4)碳?xì)浠衔铮℉C） 大氣中以氣態(tài)存在包括可揮發(fā)的所有烴類，它們是形成光化學(xué)煙霧的主要參與者，其他碳?xì)浠衔锎蟛糠忠詺馊苣z形式存在大氣中 烷烴、烯烴、芳香烴,(5)微粒物質(zhì) 顆粒物的分類 按顆粒物成因不同 分散性氣溶膠、凝聚性氣溶膠 根據(jù)顆粒物的物理狀態(tài)不同 固態(tài)氣溶膠煙塵 液態(tài)氣溶膠霧 固液混合態(tài)氣溶膠煙霧,顆粒物的來(lái)源 天然源：風(fēng)沙，森林火災(zāi)，海鹽粒子，火山灰，H2S、NH3、NOx、HC轉(zhuǎn)化 人為源：砂石，露天燃燒，直接排放，SO2、NOx、HC轉(zhuǎn)化,顆粒物的危害性 對(duì)人體的影響：大于5m的飄塵，多滯留在上呼吸道上，小于5m的多滯留在細(xì)支氣管和肺泡上。飄塵往往附著有害污染物，如NO2、

5、SO2、多環(huán)芳烴等，因此其危害性很大 它具有對(duì)光的散射和吸收作用，特別是0.1-1m粒徑范圍的粒子與可見(jiàn)光的波長(zhǎng)相近，降低能見(jiàn)度,2、大氣污染源 (1)按污染源存在的開(kāi)工進(jìn)行劃分 固定污染源 流動(dòng)污染源 (2)按排放污染物的空間分布來(lái)劃分 點(diǎn)源、線源和面源,(3)按污染源排放時(shí)間狀況劃分 連續(xù)源 間斷源 瞬時(shí)源 (4)按人類活動(dòng)功能劃分 工業(yè)污染源 能源污染源 交通污染源 生活污染源,二、污染物質(zhì)在大氣中的遷移和轉(zhuǎn)化 1、污染物質(zhì)在大氣中的化學(xué)變化 (1)硫化物在大氣中的化學(xué)變化 大氣中的硫化物 主要有H2S、SO2、SO3、H2SO4、硫酸銨等,氧化 2H2S + 3O22SO2 + 2H2

6、O 2SO2 + O2 + 2H2O2H2SO4(鐵、錳鹽為催化劑）,二氧化硫的光化學(xué)氧化 直接光解 290340nm SO2+h 1SO2（單重態(tài)） 340400nm SO2+h 3SO2 （三重態(tài)）,單重態(tài)不穩(wěn)定，會(huì)與吸收能量的物質(zhì)分子反應(yīng) 1SO2 + M 3SO2 + M （三重態(tài)） 1SO2 + M SO2 + M （基態(tài)）,與自由基反應(yīng) 有水滴存在時(shí) 形成氣溶膠核,(2)氮氧化物在大氣中的化學(xué)變化 NO的轉(zhuǎn)化 與O3反應(yīng) NO + O3 NO2 + O2,與RO2（過(guò)氧烷基)反應(yīng)NO+RO2NO2+RO 進(jìn)一步反應(yīng) RO+O2RCHO+HO2 HO2+NOHO+NO2,與HO、RO

7、反應(yīng)HO+NOHNO2 RO+NORONO,NO2的轉(zhuǎn)化 光解 NO2+hNO+O O+O2+MO3+M,與HO、O3和NO3的反應(yīng) NO2+HOHNO3 NO2+O3NO3+O2 NO2+NO3+MN2O5+M,與過(guò)氧乙酰硝酸酯PAN的反應(yīng) CH3CHO + h CH3CO + H CH3CO + O2 CH3C(O)OO CH3C(O)OO + NO2 CH3C(O)OONO2,2、光化學(xué)煙霧 (1)概念 指大氣中碳?xì)浠衔?、氮氧化物等一次污染物在?yáng)光照射下，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生二次污染物，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。,(2)特征 藍(lán)色煙霧

8、，強(qiáng)氧化性，具有強(qiáng)烈刺激性，大氣能見(jiàn)度降低，白天生成傍晚消失，刺激物濃度的高峰在中午或午后,光 化 學(xué) 煙 霧,(3)形成條件 大氣中有碳?xì)浠衔?、氮氧化?氣溫高，濕度低 強(qiáng)陽(yáng)光照射 (4)產(chǎn)物 O3 PAN 高活性自由基（HO2、RO2、RCO） 醛、酮、有機(jī)酸,(5)形成機(jī)制 引發(fā)反應(yīng) NO2+hNO+O O+O2+MO3+M NO+O3NO2+O2,自由基傳遞反應(yīng) RH+HO+O2RO2+H2O RCHO+HO+O2RC(O)O2+ H2O RCHO+hv+2O2RO2+HO2+CO HO2+NONO2+HO RO2+NO+O2NO2 + RCHO+HO2 RC(O)OO+NO+O2N

9、O2+RO2+CO2,終止反應(yīng) NO2+HOHNO3 NO2+RC(O)OORC(O)OONO2 (PAN) RC(O)OONO2RC(O)OO + NO2,3、硫酸煙霧 (1)概念 也稱為倫敦?zé)熿F，主要是由于燃煤而排放出來(lái)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。,倫 敦 煙 霧 事 件,(2)形成條件 冬季氣溫較低 濕度高 日光較弱,倫敦型煙霧和洛杉磯煙霧的比較,4、污染物在大氣中擴(kuò)散和輸運(yùn)的影響因素 污染物在遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程要受到各種因素的影響，如：空氣機(jī)械運(yùn)動(dòng)（如風(fēng)和湍流），逆溫現(xiàn)象，污染源本身的特性等等。,(1)風(fēng)和大氣湍流的影響 污染物在大氣中的擴(kuò)散取決

10、與三個(gè)因素： 風(fēng)：可使污染物向下風(fēng)向擴(kuò)散 風(fēng)的方向、速度等對(duì)污染物的擴(kuò)散有重要影響,湍流：湍流可使污染物向各方向擴(kuò)散 風(fēng)在主導(dǎo)風(fēng)向的左右和上下出現(xiàn)無(wú)規(guī)則的擺動(dòng)，這種無(wú)規(guī)則的陳性和擺動(dòng)就叫作大氣湍流 濃度梯度：可使污染物發(fā)生質(zhì)量擴(kuò)散,(2)天氣形勢(shì)和地理形勢(shì)的影響 不利的天氣形勢(shì)和地形特征結(jié)合在一起?？墒鼓骋坏貐^(qū)的污染程度大大加重。丘陵和山谷盆地，污染物難于擴(kuò)散，容易形成污染物濃度高的污染區(qū) 城市里和工廠周圍的高大建筑物對(duì)煙氣的上升和擴(kuò)散也有很大影響,(3)“城市風(fēng)”的作用 城市風(fēng)：城市（熱島）中的暖空氣與郊外的冷空氣之間形成的環(huán)流現(xiàn)象。 影響 城市內(nèi)排放的煙塵等污染物易聚積在城市的上空，形成煙幕，導(dǎo)致市區(qū)大氣污染加劇 如果城市四郊都有工廠，則“城市風(fēng)”的作用會(huì)加重市區(qū)的污染,三、大氣污染的危害 1、大氣污染與人體健康 (1)通過(guò)人的直接呼吸進(jìn)入人體 (2)附著在食物上或溶于水中，隨飲食進(jìn)入人體 (3)通過(guò)接觸或刺激皮膚進(jìn)入人體,2、大氣污染與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 大氣對(duì)工業(yè)的危害 大氣中的酸性污染物對(duì)工業(yè)材料、設(shè)備和建筑設(shè)施的腐蝕 飄塵增多給精密儀器、設(shè)備的生產(chǎn)、安裝、調(diào)試和使用帶來(lái)不利影響,(2)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響 酸雨可導(dǎo)致植物淋失 酸雨可使土壤淋失 酸雨對(duì)生物的影響,3、大氣污染與天氣和氣候 (1)減少到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射量 (2)增加大氣降水量