1、大氣與環(huán)境,大氣與空氣,空氣，對(duì)于室內(nèi)和特指某個(gè)地方（如車間、廠區(qū)等）供動(dòng)植物生存的氣體。習(xí)慣上稱為空氣。對(duì)這類場(chǎng)所的空氣污染就用空氣污染一詞，并規(guī)定相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法。 大氣，在大氣物理、大氣氣象和自然地理的研究中，是以大區(qū)域或全球性的氣流作為研究對(duì)象，因此常用大氣一詞，同時(shí)，對(duì)這種范圍的空氣污染就稱之為大氣污染。也對(duì)它規(guī)定相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法。 上述兩類污染，也可統(tǒng)稱為大氣污染。,天空與太空,“天空”是與“地面”對(duì)應(yīng)的，其原有的含義是日月星辰羅列的廣大空間。但是，航空航天事業(yè)的發(fā)展，將“天”與“空”區(qū)分開來了，“空”是指地球大氣層空間，“天”是指地球大氣層以外的廣大宇宙空間。 漢

2、語“太空”的原有含義是指很高的天空。這與現(xiàn)在所稱的“天”的含義相同。大概是由于“天”這個(gè)詞的語音短促、生硬等原因，在多數(shù)情況下，人們將地球大氣層以外廣大宇宙空間稱為“太空”，并與英語“space”對(duì)應(yīng)。,地球大氣層以外的宇宙空間實(shí)在太寬廣了，在實(shí)際使用中，又出現(xiàn)了“深空”、“外空”和“空間”等與“太空”同義的詞。 將太空細(xì)分一下是科學(xué)的需要。不過，“空間”是宇宙空間的總稱，它與“時(shí)間”對(duì)應(yīng)，再將空間的一部分叫做“空間”顯然是不適合的。而深空、外空等詞則缺乏準(zhǔn)確的物理含義界定。為適應(yīng)需要，我們克服與現(xiàn)有一些名詞的物理含義，在適當(dāng)增補(bǔ)一些新的名詞，如以地球大氣層空間，即以“空”為基準(zhǔn)，往外依次可稱

3、太陽(yáng)系空間為“太空”，銀河系空間為“因空”，河外星系空間為“外空”等等。,航天、航宇、宇航如何劃分,由于歷史上的原因，人們對(duì)人類在不同范圍內(nèi)的活動(dòng)給于不同的稱呼，以示區(qū)別。如在海洋上的活動(dòng)叫“航?！?，在地球大氣層中活動(dòng)叫“航空”，沖出地球大氣層，到廣袤的宇宙空間活動(dòng)叫“宇宙航行”，簡(jiǎn)稱“宇航”。 由于宇宙航行的范圍過于寬廣，我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森在1980年宇宙學(xué)報(bào)的創(chuàng)刊辭中指出，宇宙航行應(yīng)劃分為兩個(gè)階段，第一階段在地球大氣層以外，太陽(yáng)系范圍以內(nèi)活動(dòng)，叫“航天”；第二階段沖出太陽(yáng)系，在銀河系乃至河外星系活動(dòng)，叫“航宇”。錢學(xué)森還指出，人類要實(shí)現(xiàn)航宇的理想，在科學(xué)技術(shù)上還必須有幾次大的飛躍。 當(dāng)然

4、，也有人將整個(gè)宇宙航行叫做航天的。,地球最外層是大氣，其質(zhì)量約3.91015t. 它占地球總質(zhì)量的百萬分之一。 大氣質(zhì)量在垂直方向上分布不平均，受地球引的力作用，主要集中在下部。 50%的質(zhì)量位于距地球表面5km以內(nèi) 75%的質(zhì)量位于距地球表面10km以內(nèi) 90%的質(zhì)量位于距地球表面30km以內(nèi),大氣的結(jié)構(gòu)與組成,大氣 的質(zhì) 量分 布,大氣的結(jié)構(gòu),均質(zhì)層,大氣層的結(jié)構(gòu)（1）,從地球表面向上，大約到90千米的高度，大氣的主要成分氧和氮和組成比例幾乎沒有什么變化，具有這樣特性的大氣層，稱它為均質(zhì)大氣層（簡(jiǎn)稱為均質(zhì)層）， 在均質(zhì)層以上和外層空間的大氣層（如熱層），其氣體的組成隨高度的升高有很大變化，

5、這個(gè)圈層我們稱它為非均質(zhì)層。 在均質(zhì)層中，根據(jù)氣體的溫度沿地球表面垂直方向的變化，分為對(duì)流層、平流層和中間層。,大氣層的結(jié)構(gòu)-對(duì)流層Troposphere,位置：是大氣圈的最低一層，其厚度平均約12千米（兩極薄、赤道厚），整個(gè)大氣圈的質(zhì)量約有來自這一層。 特點(diǎn)：A氣溫隨高度增加而遞減，大約增高100m,溫度降低0.6；B密度大，大氣質(zhì)量的3/4在本層。 太陽(yáng)光線通過大氣圈時(shí)，不能使氣溫升高，而曬熱的地殼，卻能從下面加熱大氣圈，使其溫度上升。因此，在對(duì)流層中，高度愈高，氣溫愈低。 這一層大氣對(duì)人類的影響最大，通常所謂空氣（大氣）污染就是指這一層。特別是厚度2千米以內(nèi)的大氣，受到地形和生物的影響，

6、局部空氣更是復(fù)雜多變。,對(duì)流層的特點(diǎn)是直接與水圈和巖石圈靠近。這一層的空氣是對(duì)流的，引起對(duì)流的原因: 由于巖石圈與水圈的表面被太陽(yáng)曬熱，面熱輻射將下層空氣烤熱，冷、熱空氣發(fā)生垂直的對(duì)流現(xiàn)象。還有地面有海、陸之分，晝、夜之別，以及緯度高低之關(guān)，因而不同地面，溫度也有差別，這樣就形成了水平方向的對(duì)流。 歸納一下，對(duì)流可以是垂直的，也可以是水平的，結(jié)果形成風(fēng)的攪混，空氣就被混合得均勻了。 近地空氣層的化學(xué)成分大致是相同的。,對(duì)流的原因,大氣層的結(jié)構(gòu)-平流層Stratosphere,位置：對(duì)流層上面是平流層， 特點(diǎn)： 溫度隨高度的增加而上升，并且經(jīng)常保持穩(wěn)定。在25-30千米高度處，氣溫均為-55。

7、在該層內(nèi)，臭氧會(huì)吸收陽(yáng)光的紫外線，分解成氧分子和氧原子，它們很快又重新化合成臭氧，放出熱量。 頂部的氣溫可上升到-3以上，由于陽(yáng)光自上面加熱，所以高度愈高，氣溫就愈高，此層厚度約38千米。,大氣層的結(jié)構(gòu)-中間層Mesosphere,特點(diǎn)； 氣溫又隨高度的增加而下降，最低可降到-83左右， 厚度約35千米。,熱層（Thermosphere）,最頂層是熱層（Thermosphere）。 因其中的原子氧吸收太陽(yáng)能使溫度急劇上升，而且，其中有一個(gè)帶電粒子的稠密帶，因此，又稱為電離層（Ionsphere）。 它能使無線電反射回地面，這對(duì)遠(yuǎn)距離通訊極為重要。本層厚度約630千米。,逸散層,熱層的上面，即高

8、度在800千米以外，就是外大氣層，這里氣體極為稀薄，以致一個(gè)氣體質(zhì)點(diǎn)被碰撞出這一層就很難被上層氣體質(zhì)點(diǎn)再碰撞回來，而進(jìn)入星際空間了，故此層又稱逸散層，其厚度約15000-24000千米。 電離層和散逸層也稱為非均質(zhì)層，在此以外就是宇宙空間了。,平流層以上總的特點(diǎn),平流層以上的大氣層，幾乎沒有水蒸氣和塵埃，因而一般氣流平衡，大氣透明度好，極少狂風(fēng)暴雨等現(xiàn)象。,大氣的組成（1）,大氣是氣體的混和物 除含有各種氣體元素和化合物外，還含有水滴、冰晶、塵埃和花粉等雜質(zhì)。 干潔空氣：大氣中除去水氣和雜質(zhì)的空氣為干潔空氣。,大氣的組成（2）,大氣由穩(wěn)定組分、可變組分和不定組分組成 穩(wěn)定的，氮78.09%、氧

9、20.95%、氬0.93%，這三者共占空氣總體積的99.97%，加上微量的氖、氦、氪、氙、氡等稀有氣體，就是空氣中的恒定組分，這一組分的比例，在地球表面上任何地方幾乎是可以看作不變的。 可變的組分系指空氣中的二氧化碳和水蒸氣。在通常情況下二氧化碳的含量為0.02-0.04%，水蒸氣的含量為4%以下，這些組分在空氣中的含量是隨季節(jié)和氣象的變化以及人們的生產(chǎn)和生活活動(dòng)的影響而發(fā)生變化的。(為什么可變?),不定組分,大氣中的不定組分受自然和人為活動(dòng)影響因素較大。不同地方、不同時(shí)間都會(huì)有變化。 大氣不定組分的來源有二： 自然界的火山爆發(fā)、森林火災(zāi)、海嘯、地震等暫時(shí)性的災(zāi)難所引起的。由此形成的污染物有塵

10、埃、硫、硫化氫、硫氧化物、氮氧化物、鹽類及惡臭氣體。一般說來，這些不定組分進(jìn)入大氣中，可造成局部和暫時(shí)性的污染。 由于人類社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，城市增多與擴(kuò)大，人口密集，或由于城市工業(yè)布局不合理，環(huán)境管理不善等人為因素，使得大氣中增加或增多了某些不定組分，如煤煙、塵、硫氧化物、氨氧化物等，這是空氣中不定組分的最主要來源，也是造成空氣污染的主要根源。,干潔大氣的組成,大氣污染物的主要來源,天然污染源 火山噴發(fā)：排放出SO2、H2S、Cox、HF及火山灰 森林火災(zāi)：排放出COx、SO2、NO2、HC等 自然塵：風(fēng)砂、土壤塵等 森林植被物釋放：主要為萜烯類碳?xì)浠衔?海浪飛沫：顆粒物主要為硫酸鹽與亞硫酸鹽

11、 人為污染源 燃料燃燒 工業(yè)生產(chǎn)排放 農(nóng)業(yè)排放 交通運(yùn)輸排放,大氣污染源的劃分（1）,1 按污染源存在的形式劃分 固定污染源：位置固定，如工廠的排煙或排氣。 移動(dòng)污染源：位置可以移動(dòng)，在移動(dòng)過程中排放大量廢氣。如汽車等。 這種分類方法適用于進(jìn)行大氣質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)滿足繪制污染源分析圖的需要。 2按污染物排放的方式分 高架源：污染物通過高煙囪排放。一般情況下，這是排放量比較大污染源。 面源：許多低矮煙囪集合起來而構(gòu)成的一個(gè)區(qū)域性的污染源。 線源：移動(dòng)污染源在一定的街道上造成的污染。 這種分類方法適合用于大氣擴(kuò)散計(jì)算。,大氣污染源的劃分（2）,3按污染物排放的時(shí)間分 連續(xù)源：污染物連續(xù)排放，如化工廠的排

12、氣筒等。 間斷源：排出源時(shí)斷時(shí)續(xù)，如取肯鍋爐的煙囪等。 瞬間源：排放時(shí)間暫短，如某些工廠的事故排放。 4按污染產(chǎn)生的類型分 工業(yè)污染源：這里包括燃料燃燒排放的污染物，生產(chǎn)過程中的排氣（如煉焦廠向大氣排放H2S、酚、苯、烴類等有毒害物質(zhì)；各類化工廠向大氣排放具有刺激性、腐蝕性、異味性惡臭的有機(jī)氣體；化纖廠排放的H2S、氨、二氧化碳、甲醇、丙酮等等）以及生產(chǎn)過程中排放的種類礦物和金屬粉塵。 家庭爐灶排氣：在我國(guó)這是一種排放量大、分布廣、排放高度低、危害性不容忽視的空氣污染源。 汽車排氣。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，汽車排氣已構(gòu)成大氣污染的主要污染源。目前全世界的汽車已超過兩億輛。一年內(nèi)排出一氧化碳近2億噸，鉛

13、40萬噸。,大氣污染的概念,自然界中局部的質(zhì)能變化和人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)，改變大氣圈中某些原有成分和向大氣中排放有毒有害物質(zhì)，以致使大氣質(zhì)量惡化，影響原來有利的生態(tài)平衡體系，威脅著人體健康和正常工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以及對(duì)建筑物和設(shè)備財(cái)產(chǎn)等構(gòu)成損壞即為大氣污染。,大氣污染物,重要污染物：比較重要的空氣污物有：碳?xì)浠衔铮℉C）、一氧化碳（CO）、氮氧化的（NOx）、硫氧化物（SOx）和微粒物質(zhì)（Particulates）等五種。這些污染物排放到大氣中以后，與正常空氣成分相混合，在一定的條件下會(huì)發(fā)生各種物理和化學(xué)變化，并可能生成一些新的污染物質(zhì)。 一次污染物：從各類污染源直接排出的物質(zhì) 二次污染物：由一次

14、污染物在大氣中互相作用經(jīng)化學(xué)反應(yīng)或光化化學(xué)反應(yīng)形成的與一次污染物的物理、化性質(zhì)完全不同的新的大氣污染物。,一次污染物,一次污染物又可分為反應(yīng)性污染物和非反應(yīng)性污染物兩類： 反應(yīng)性污染物的性質(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)其它污染物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。 非反應(yīng)性污染物，性質(zhì)穩(wěn)定，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，或反應(yīng)速度很緩慢。 一次性污染物在大氣中物理作用或可分為以下幾種： 氣體污染物之間的化學(xué)反應(yīng)（可在有催化劑或無催化劑作用下發(fā)生）。常溫下，有催化劑存在時(shí)，硫化氫和二氧化硫氣體污染物之間的反應(yīng)，是其中的一例： 2H2S+4SO2 3S+2H2O 空氣中粒狀污染物對(duì)氣體污染物的吸附作

15、用，或粒狀污染物表面上的化學(xué)物質(zhì)與氣體污染物之間的化學(xué)反應(yīng)。 例如塵粒中的某些金屬氧化物與二氧化硫直接反應(yīng)，生成硫酸鹽： MgO+4SO2 3MgSO4+MgS 氣體污染物在氣溶膠中的溶解作用。 （4）氣體污染物在太陽(yáng)光作用下的光化學(xué)反應(yīng)。,二次污染物,常見的二次污染物有：臭氧、過氧化乙酰酯（PAN）、硫酸及硫酸鹽氣溶膠、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（HO2）、氫氧基（OH）、過氧化氮基（NO3）和氧原子等。 例如二次污染物硫酸煙霧（又稱硫酸氣溶膠）就是通過下述過程而形成的： O3 H2SO4 (H2SO4)m(H2O)n (13-3) 生成物（2SO4）m(H2O)

16、n就是氣溶膠核，它繼續(xù)吸附大量的O2、SO3和H2SO4、H2O，長(zhǎng)成較大的粒子，這些小微粒分散在空氣中，即形成硫酸氣溶膠（硫酸煙霧）。 在干燥空氣中，其含量達(dá)800ppm時(shí)，人還可以忍受。足見大氣中的二次污染物對(duì)環(huán)境的危害很大。,大氣中主要污染物,各種主要污染物的來源及危害,氣溶膠狀態(tài)污染物,氣溶膠狀態(tài)污染物,氣溶膠狀態(tài)污染物的危害,人體易吸入，直接人體影響健康 遮擋陽(yáng)光、可見度降低，使氣溫降低，或形成冷凝核心，使云霧和雨水增多，以致影響氣候；同時(shí)交通不便，航空與汽車事故增加 ；照明耗電增加，燃料消耗隨之增多； 煤時(shí)生成的SOX，再加上微粒（年幾何平均值超過80微克/米3時(shí)）的作用，對(duì)呼吸系

17、統(tǒng)的危害特別大。在造成死亡事故中，微粒的危害作用比二氧化硫還要大 微粒中含有多種有害元素對(duì)人和生態(tài)影響極大,硫氧化合物(自學(xué)),種類 作用,來 源,常見作用 機(jī)理,硫氧化合物對(duì)人體的影響,氮的氧化物,毀壞棉花，尼龍等織物。破壞染料，使其褪色，并腐蝕鎳表銅材料。 損害植物。在0.5ppmNO2下持續(xù)35天，能使柑桔落葉和發(fā)生萎黃病。在0.25ppmNO2下8個(gè)月，柑桔即減產(chǎn)。 城市空氣中的NO2濃度能引起急性呼吸道病變。試驗(yàn)證明，在NO2每天濃度為0.063-0.083ppm的條件下，經(jīng)六個(gè)朋兒童的支氣管炎發(fā)病率增加了。,氮的氧化物的危害,碳 的 氧 化 物,碳?xì)浠衔?自然界中的碳?xì)浠衔?，主要是由生物的分解作用產(chǎn)生的，據(jù)估計(jì)全世界每年由此產(chǎn)生的甲烷（CH4）約3億噸，烯（Terpenes），即通式為（C5H8）n的鏈狀或環(huán)狀烯烴類，與2甲基丁烯（lsoprenes）約4.4億噸。 鄉(xiāng)村中碳?xì)浠衔飦碓从胁煌耆娜紵陀袡C(jī)體化合物的蒸發(fā)。據(jù)報(bào)道，1970年美國(guó)碳?xì)浠衔锏目偱懦隽繛?500萬噸，其中汽車排