环境学概论第二章大气环境ppt课件

1、*研讨环境污染问题的主线索污染源污染物污染物在环境中的迁移、转化和分散规律控制和管理措施及对策第二章大气环境主要内容第一节：大气的组成和构造第二节：大气污染和污染物第三节：大气环境中污染物的化学转化 第四节：大气中污染物的分散 第五节：大气污染综合防治与管理 录相教学：人类活动对大气圈的影响1大气的构造和组成1、N2、O2等气体3、冰晶和固体微粒 如尘埃、花粉2、水滴 如云滴、雾滴除去水汽和杂质的空气称为干洁空气问题1：大气的垂直分层构造？问题3：大气由哪几个组份组成？干洁空气指什么？问题2：大气环境问题主要集中在 层？对流二氧化碳： 来源：呼吸作用，有机体的熄灭与分解。 现状：在大气中的含量

2、有添加的趋势。 影响：剧烈吸收地面的长波辐射， 引起温室效应的加剧。臭氧： 来源：高空经过光化作用，低空经过闪电 或有机物氧化及高空传输。 作用：能大量吸收太阳紫外线，使地面生 物免受过量紫外线的灼伤。 分布：自然大气中含量很少。随高度分布 不均匀，也随纬度和时间而异。水汽： 来源：海洋和地面蒸发与植物蒸腾。 分布：随时间、地点变化很大。在铅直 方向，普通随高度添加而减少。 影响：构成云、雾、雨、雪等大气景象。 对生物的生长和发育有重要影响。微粒： 种类：固体微粒与液体微粒。 影响：影响太阳辐射传输，使能见度 变低，有的能起凝结核的作用。与环境问题有关的大气成份2大气污染和污染物 大气污染：是

3、指大气中某些物质的含量远远超越了 大气自净才干，以致对人体、生态、资料 呵斥危害的景象。(图1 2 3)污染源：即呵斥环境污染的发生源。普通指向环境 排放有害物质或对环境产生有害影响的场 所、设备和安装等。大气污染源：指向大气中排放污染物质的发生源。一、大气污染的发生二、大气污染的来源1、定义2、分类 火山喷发 燃料熄灭 森林火灾 工业消费过程天然污染源 自然尘 人为污染源 交通运输过程 森林植被释放 农业活动排放 海浪飞沫 固定污染源 按污染源存在方式 流动污染源 无组织排放源按照污染物质的来源 点源 按污染源排放的方式 线源 面源 体源 延续源 按污染源排放时间 延续源 瞬时源按污染源排放

4、点高度 地面源 高架源*按污染物存在的 颗粒物质粉尘、雾尘、烟尘、煤尘 物理形状 气态物质硫化物、氮氧化物等三、大气污染物及大气污染类型1、大气污染物及其分类 *按污染物构成过程 直接从污染源排放的污染物质。分为反响物和非反响物。 一次污染物在大气中经化学反响或光化学反响构成的与 一次污染物物理化学性质完全不同的新的污染物质，其毒性比一次污染物更强。二次污染物一次污染物定义 P17分类气溶胶状污染物 按粒径的大小 可分为总悬浮颗粒物：D微米，是分散在大气 中各种粒子的总称，是目前大气质量评价中的 重要污染目的。 飘尘：微米，能在大气中长期飘浮，是环保任务 者研讨对象之一。 降尘：微米，可在重力

5、作用下降落下来，单位 面积的降尘量可作为评价大气污染程度的目的之一。 可吸入粒子：国际规范化组织定 微米为可吸入呼吸道的粒子。 气态污染物 硫化物、碳氧化物、氮氧化物、碳氢、卤素化合物P212.主要大气污染物质主要气态污染物的来源及所产生的一次，二次污染物 污染物 主要来源 一次污染物 二次污染物 硫化物 煤、石油的燃烧 SO2, H2SSO3, H2SO4, MSO4气溶胶碳氧化物 汽车尾气CO, CO2无含氮化合物 汽车尾气NO, NH3NO2, HNO3, MNO3气溶胶，O3碳氢化合物汽车尾气及石油化工工业CMHN（形成光化学烟雾前体物）醛、酮、过氧乙酰硝酸酯卤素化合物有机合成工业，化

6、工厂，塑料厂HF, HCL 无3.大气污染类型根据污染物的性质划分 复原型煤炭型：氧化型汽车尾气型根据燃料性质和大气污染物的组成划分 P26 石油型 煤炭型 混合型 特殊型 3大气环境中污染物的化学转化大气污染的化学转化：从污染源排放进入大气中的污 染物，在分散、保送过程中，由于其本身的物理、 化学性质的影响和其他条件如阳光、温度、湿度 等的影响，在污染物之间，以及它们与空气原有 组分之间进展化学反响，构成新的二次污染物的过 程。包括光化学过程和热化学过程。当前遭到关注的大气污染化学问题有：气体硫化物污染，氮的氧化物污染，光化学烟雾、酸雨及臭氧层的变化问题。 SO2 SO3 H2SO4 (H2

7、SO4)m(H2O)n一、大气光化学特性二、硫氧化物在大气中的化学转化直接光氧化 光化学氧化 间接光氧化 催化氧化SO2的氧化作用1、光辐射特点2、光化学特性SO2 SO31、SO2的光化学氧化NO NO2 HNO3 或 (MNO3)m(H2O)n缓慢三、氮氧化物在大气中的化学转化2、SO2的催化氧化非均相反响思索：在由碳氢化合物和氮氧化物污染了的大气环境中, SO2光氧化反响速率大大高于在清洁大气中的情况.SO2的间接光化学氧化 P29.SO2的直接光化学氧化 P28NO NO2 在大气中无其它反响干涉下，O3的浓度取决于 ； 低层大气压中O3添加的前提是NO NO2. 1、NO2的光化学反

8、响2、NO2的化学反响 P31光解 NO2 + hv (290430nm) NO + O* O* + O2 + M O3 + M (对流层中O3的独一人为源 O3 + NO NO2+O2四、“光化学烟雾的构成(photo-chemical smog)1.光化学烟雾的定义及特征 P32*光化学烟雾：指含有氮氧化物和烃类的大气,在阳 光中紫外线的照射下发生反响所产生的产物 及反响物的混合物被称为光化学烟雾.(图) 特征：烟雾呈蓝色,具有强氧化性,刺激人们眼睛, 损伤植物叶子,能使橡胶开裂,并使大气能见 度降低。 2.光化学烟雾的构成 P33重要过程(关键性的反响)： 碳氢化合物的氧化生成了活性自在

9、基 过氧自在基引起NO向NO2转化，并导致含N 的二次污染物的生成 NO2的光解导致了O3的生成构成机制：(P35)BNO向NO2转化是产生“光化学烟雾的关健C碳氢化合物是产生“光化学烟雾的主要成分ANO2的光解是“光化学烟雾构成的开场光化学烟雾的构成过程是由一系列复杂的链式反响组成的，是以NO2光解生成O的反响为引发，导致了O3的生成；碳氢化合物的存在突破了NO2的光解循环，生成了重要的自在基(HO2和RO2)，促使NO向NO2快速转化；NO2继续光解产生O3，同时在转化过程中产生的自在基又继续参与反响生成更多的自在基。如此循环直到NO或碳氢化合物消逝为止。所产生的醛类、O3、PAN等二次污

10、染物是最终产物。3.光化学烟雾的构成条件 P35在副热带高压控制地域的夏季和早秋季节为光化学 烟雾发生的有利季节 位置条件：太阳天顶角 60A 地理条件 时间条件：夏季中午前后 天气条件：晴朗，高温、低湿、逆温 以石油为动力熄灭的工厂 汽车排气B 污染源条件4.光化学烟雾的危害A 危害安康 刺激眼睛和呼吸道粘膜 使哮喘病增多 引起潜在性的全身影响 D 损害有机物质B 降低能见度 E 毁坏植物4大气中污染物的分散Diffusion of atmospheric pollution影响大气污染的要素：气候条件 动力因子：风和湍流 热力因子：大气温度层结和大气稳定度 天气情势：降水；雾下垫面条件：地

11、形和地物；山谷风；海陆风；城市热岛环流其它要素：污染物的性质和成分；污染源的几何外形和排放方式(地理要素)一、气候条件1.热力因子大气温度层结温度层结：气温沿垂直高度的分布曲线. 四种类型：10，称为正常分布层结 或递减层结；2=d，称为中性层结；3=0，称为等温层结；40，称为逆温 区别rd和rrd是对气块而言，r那么是对周围空气而言；rd是常数，而r大小与周围环境有关大气稳定度(atmospheric stability)-d 0为大气静力稳定度的判据 当-d0时，a0，气块加速运动，大气不稳定；当-d0时，a0，气块减速运动，大气稳定；当=d时，a=0，大气是中性的。 逆温(Invers

12、ion) 会呵斥严重的大气污染景象 辐射逆温(Radiation inversion)与大气污染的关系最为亲密 即垂直方向上大气稳定的程度A 翻卷型波浪型wavilness：烟流呈波浪状, 气温层结处于不稳定形状，即0；-d0时，分散条件较好，污染物落地最大浓度点距烟囱较近，多发生在晴朗的白天。 不同温度层结下的烟型 五种典型的烟流外形 B 锥型coniform：烟流呈圆锥形，发生在中性条件下，即0；-d0。分散速度、落地浓度较波浪型低，污染物保送较远，多出现于多云或阴天的白天，强风的夜晚或冬季夜间。C 平展型(扇型Fanning：垂直方向分散很小，出现逆温层，大气处于稳定形状，即0；-d0。

13、污染物可传送很远，多出现于弱晴朗的夜晚和早晨。D屋脊型上升型climbing：烟流下部是稳定的大气，上部是不稳定的大气。继续时间短，对近地面污染较小，普通在日落前后出现。F 熏蒸型漫烟型Fumigation：烟流上部是稳定的大气，下部是不稳定的大气。继续时间短，但地面污染严重，普通在日出后出现。2.动力因子大气的程度运动风对污染物的分散有两个作用 整体保送作用 冲淡稀释作用 大气的湍流运动A.定义：不规那么的大气运动称为湍流 风和湍流是决议污染物在大气中分散稀释的最直接最本质的要素，风速越大，湍流越强，污染物的分散速度就越快，污染物的浓度就越低。 B.分类：根据构成缘由分为热力湍流和机械湍流C

14、.湍流分散实际湍流统计实际； 梯度保送实际； 类似分散实际 假定大气湍流场是均匀、稳定的。那么从原点放出大量粒子在x轴上的浓度最高，且浓度分布以x轴为对称轴，并符合正态分布。由湍流引起的分散3.天气情势降水的淋洗作用： 雾的凝聚作用：降水，能冲洗空气中的污染物质，净化空气，但过多的SO2之类的气领会溶于降水中，往往构成酸雨，导致二次污染。雾构成于稳定的大气条件，会凝聚大量的污染物，使污染物分散受阻，因此会呵斥不利的地面空气污染情况。 二、影响大气污染的地理要素(下垫面条件)1地形和地物的影响 2山谷风 3海陆风 4城市热岛环流 三、影响大气污染的其他要素1.污染物的性质和成分 2.污染源的几何

15、外形和排放方式 补充：大气中污染物的分散方式1坐标系 2高斯方式的四点假设P47 一有界条件下的大气分散方式 3高架延续点源分散的高斯方式 C总=c实+c虚 二几种常用的大气分散方式 1高架延续点源 2地面延续点源：He=0 3有效源高He： 地面上任一点的浓度 z=0： He=Hs+H Hs烟囱或排放筒本身的高度H烟气抬升高度(由霍兰德Holland公式计算1、大气污染对人体安康的危害(表) 大气污染物侵入人体主要有三条渠道： a、呼吸道吸入；b、随食物和饮水摄入； c、体表接触侵入3、大气污染对资料的危害2、大气污染对植物的危害4、大气污染对大气环境的影响补充：大气污染的危害污染物对安康的

16、影响随污染物质强度、感染时间以及人体安康情况而异。室内空气污染：主要是由于人造板、内墙涂料、木器涂料、胶粘剂、地毯、壁纸、家具、地板革和建筑资料等及不安康的生活习惯引起。室内装修污染存在的主要问题芳香“杀手苯游离“杀手甲醛无孔不入的氡去除室内污染的有效对策添加室内换气频度正确运用家庭化学剂室内回绝吸烟添加户外活动时间讲究厨房内空气卫生室内摆放花卉植物名 称对 人 体 的 影 响二氧化硫视程减少，流泪，眼睛有炎症。闻到有异味，胸闷，呼吸道有炎症，呼吸困难，肺水肿，迅速窒息死亡硫化氢恶臭难闻，恶心、呕吐，影响人体呼吸、血液循环、内分泌、消化和神经系统，昏迷，中毒死亡氮氧化物闻到有异味，支气管炎、气

17、管炎，肺水肿、肺气肿，呼吸困难，直至死亡粉尘损伤眼睛，视程减少，慢性气管炎、幼儿气喘病和尘肺，死亡率添加，能见度降低，交通事故增多光化学烟雾眼睛红痛，视力减弱，头疼、胸痛、全身疼痛，麻木，肺水肿，严重的在1小时内死亡碳氢化合物皮肤和肝脏损害，致癌死亡一氧化碳头晕、头疼，贫血、心肌损伤，中枢神经麻木、呼吸困难，严重的在1小时内死亡氟和氟化氢剧烈刺激眼睛、鼻腔和呼吸道，引起气管炎，肺水肿、氟骨症和斑釉齿，氯气和氯化氢刺激眼睛、上呼吸道，严重时引起中毒性肺水肿铅神经衰弱，腹部不适，便泌、贫血，记忆力低下几种大气污染物对人体的危害 5大气污染的综合防治与管理一、控制大气污染物的途径1.颗粒污染物的控制

18、： 措施：改动燃料的构成： 设备除尘除尘安装：从废气中分别、捕集、回收颗粒物的设备分类 重力除尘 机械式除尘 惯性力除尘 过滤式除尘 离心力除尘 依除尘机制 湿式除尘 静电除尘类型结构形式处理粒度（km）压 力 降*( mmH2O )除尘效率（）设备费用程度运转费用程度用 途重力除尘沉降式50-100010-1540-60小小预除尘惯性力除尘烟囱式1010030-7050-70小小离心力除尘旋风式310050-15085-95中中锅炉烟气湿式除尘文丘里式0.1100300-100080-95中大深度除尘过滤除尘袋式0.120100-20090-99中以上中以上电 除尘0.052010-2095

19、-99.9大小-大处置高温、易燃、易爆物，气体平安性好，可去除气体中的有害物质工业废气除尘，细粉捕集作用强，不适于高温含尘及含油水和粘结性粉尘工业除尘，对细微粉尘及雾状液滴捕集性好2.气态污染物的控制：(1)常用治理方法：吸收法：采用适当的液体作为吸收剂，使含有有害物质的气体与吸收剂接触，废气中的有害物质被吸收于吸收剂中，使气体得到净化。 吸附法：利用固体外表的吸附性质，使废气与大外表多孔性固体物质相接触，将废气中的有害组分吸附在固体外表上，使其与气体混和物分别，到达净化目的。催化法：利用催化剂的催化作用，使废气中的有害组分发生化学反响并转化为无害物质 或易于去除物质的一种方法。熄灭法：即对含有可燃有害组分的混和气体进展氧化熄灭或高温分解，从而使这些有害组分转化为无害物质的方法。 冷凝法：物质在不同温度下具有不同的饱和蒸汽压，利用这一性质，采用降低废气温度或提高废气压力的方法，使一些有害气体或蒸汽态的污染物冷凝成液体并从废气中分别出来。