环境工程中级职称考试复习资料大气污染物的形成

1、环境工程中级职称考试复习资料大气污染物的形成1、大气污染（1）了解地球大气层：大气组成和大气结构A：大气组成：自然状态下，大气是由混合气体、水汽和杂质组成。除去水汽和杂质的空气称为干洁空气。干洁空气的主要成分为78.09%的氮，20.94%的氧，0.93%的氩。这三种气体占总量的99.96%，其它各项气体含量计不到0.1%，这些微量气体包括氖、氦、氪、氙等稀有气体。在近地层大气中上述气体的含量几乎可认为是不变化的，称为恒定组分。在干洁空气中，易变的成分是二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)等，这些气体受地区、季节、气象以及人类生活和生产活动的影响。正常情况下，二氧化碳含量在20km以上明显减少。B

2、：大气结构：大气结构是指大气在垂直方向和水平方向上气象要素分布不均匀性的状况。在垂直方向上，根据温度、成分、电荷等物理性质，同时考虑大气垂直运动的情况。将大气分为对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层等5个层次。随着距地面的高度不同，大气层的物理和化学性质有很大的变化。按气温的垂直变化特点，可将大气层自下而上分为对流层、平流层、中间层（上界为85km左右）、热成层（上界为800km左右）和逸散层（没有明显的上界）。（一）对流层对流层是大气圈中最靠近地面的一层，平均厚度约12km.对流层集中了占大气总质量75%的空气和几乎全部的水蒸汽量，是天气变化最复杂的层次。该层的特点有：气温随着高度的增加而降

3、低。这是由于对流层的大气不能直接吸收太阳辐射的能量，但能吸收地面反射的能量所致。空气具有强烈的对流运动。近地表的空气接受地面的热辐射后温度升高，与高空的冷空气形成垂直对流。人类活动排入大气的污染物绝大多数在对流层聚集。因此，对流层的状况对人类生活的影响最大，与人类关系最密切。（二）平流层平流层位于对流层之上，其上界伸展至约55km处。在平流层的上层，即3035km以上，温度随高度升高而升高。在3035km以下，温度随高度的增加而变化不大，气温趋于稳定，故该亚层又称为同温层。平流层的特点是空气气流以水平运动为主。在高约1535km处有厚约20km的臭氧层，其分布有季节性变动。臭氧层能吸收太阳的短

4、波紫外线和宇宙射线，使地球上的生物免受这些射线的危害，能够生存繁衍。（三）中间层从平流层顶至85km处的范围称为中间层。该层的气温随高度的增加而迅速降低。因此，该层也存在明显的空气垂直对流运动。（四）热成层热成层位于85800km的高度之间。该层的气体在宇宙射线作用下处于电离状态。电离后的氧能强烈吸收太阳的短波辐射，使空气迅速升温，因而该层的气温随高度的增加而增加。该层能反射无线电波，对于无线电通讯有重要意义。医学教育网搜集整理（五）逸散层800km以上的区域统称为逸散层，也称为外层大气。该层大气稀薄，气温高，分子运动速度快，地球对气体分子的吸引力小，因此气体及微粒可飞出地球引力场进入太空。（

5、2）掌握大气污染的概念按照国际标准化组织（ISO）的定义，“大气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境污染的现象”。（3）了解大气污染的特点：局部性、区域性、全球性大气污染按其影响所及范围可分为四类：局部性污染、地区性污染、广域性污染、全球性污染。上述分类方法中所涉及到的范围只能是相对的，没有具体的标准。例如广域污染是大工业城市及其附近地区的污染，但对某些国家来说（面积有限）可能产生国与国之间的广域污染。（4）熟悉大气污染的危害：对人、生物、材料和气候的危害一、大气污染对人体和健康的伤害大气污染物主要

6、通过三条途径危害人体：一是人体表面接触后受到伤害，二是食用含有大气污染物的食物和水中毒，三是吸入污染的空气后患了种种严重的疾病。从下面的表格中，可以看到：各种大气污染物是通过多种途径进入人体的，对人体的影响又是多方面的。而且，其危害也是极为严重的。二、大气污染危害生物的生存和发育大气污染主要是通过三条途径危害生物的生存和发育的：一是使生物中毒或枯竭死亡，二是减缓生物的正常发育，三是降低生物对病虫害的抗御能力。植物在生长期中长期接触大气的污染，损伤了叶面，减弱了光合作用；伤害了内部结构，使植物枯萎，直至死亡。各种有害气体中，二氧化硫、氯气和氟化氢等对植物的危害最大。大气污染对动物的损害，主要是呼

7、吸道感染和食用了被大气污染的食物。其中，以砷、氟、铅、钼等的危害最大。大气污染使动物体质变弱，以至死亡。大气污染还通过酸雨形式杀死土壤微生物，使土壤酸化，降低土壤肥力，危害了农作物和森林。三、大气污染对物体的腐蚀大气污染物对仪器、设备和建筑物等，都有腐蚀作用。如金属建筑物出现的锈斑、古代文物的严重风化等。四、大气污染对全球大气环境的影响大气污染发展至今已超越国界，其危害遍及全球。对全球大气的影响明显表现为三个方面：一是臭氧层破坏，二是酸雨腐蚀，三是全球气候变暖。（5）熟悉全球性大气污染问题：酸雨、温室效应、臭氧层破坏A、酸雨：酸雨是工业高度发展而出现的副产物，由于人类大量使用煤、石油、天然气等

8、化石燃料，燃烧后产生的硫氧化物或氮氧化物，在大气中经过复杂的化学反应，形成硫酸或硝酸气溶胶，或为云、雨、雪、雾捕捉吸收，降到地面成为酸雨。如果形成酸性物质时没有云雨，则酸性物质会以重力沉降等形式逐渐降落在地面上，这叫做干性沉降，以区别于酸雨、酸雪等湿性沉降。干性沉降物在地面遇水时复合成酸。酸云和酸雾中的酸性由于没有得到直径大得多的雨滴的稀释，因此它们的酸性要比酸雨强得多。高山区由于经常有云雾缭绕，因此酸雨区高山上森林受害最重，常首先成片死亡。硫酸和硝酸是酸雨的主要成分，约占总酸量的90%以上，我国酸雨中硫酸和硝酸的比例约为101。酸雨危害主要表现在四个方面：(1)对水生系统的危害，会影响鱼类和

9、其他生物群落，改变营养物和有毒物的循环，使有毒金属溶解到水中，并进入食物链，使物种减少和生产力下降。(2)对陆地生态系统的危害，重点表现在土壤和植物。对土壤的影响包括抑制有机物的分解和氮的固定，淋洗钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化。对植物，酸雨损害新生的叶芽，影响其生长发育，导致森林生态系统退化。(3)对人体的影响。一是通过食物链使汞、铅等重金属进入人体，诱发癌症和老年痴呆；二是酸雾侵入肺部，诱发肺水肿或导致死亡；三是长期生活在含酸沉降物的环境中，诱使产生过多的氧化脂，导致动脉硬化、心肌梗塞等疾病概率增加。(4)对建筑物、机械和市政设施的腐蚀。B、温室效应：温室效应(英文：Greenhous

10、eeffect)，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列严重问题，引起了全世界各国的关注。温室效应对环境的影响：1)气候转变：全球变暖温室气体浓度的增加会减少红外线辐射放射到太空外，地球的气候因此需要转变来使吸取和释放辐射的份量达至新的平衡。这转变可包括全球性的地球表面及大气低层变暖，因为这样可以将过剩的辐射排放出外。虽然

11、如此，地球表面温度的少许上升可能会引发其他的变动，例如：大气层云量及环流的转变。当中某些转变可使地面变暖加剧(正反馈)，某些则可令变暖过程减慢(负反馈)。2)海平面上升假若全球变暖正在发生，有两种过程会导致海平面升高。第一种是海水受热膨胀令水平面上升。第二种是冰川和格陵兰及南极洲上的冰块溶解使海洋水份增加。预期由1900年至2100年地球的平均海平面上升幅度介乎0.09米至0.88米之间。全球暖化使南北极的冰层迅速融化，海平面不断上升，世界银行的一份报告显示，即使海平面只小幅上升1米，也足以导致5600万发展中国家人民沦为难民。而全球第一个被海水淹没的有人居住岛屿即将产生位于南太平洋国家巴布亚

12、新几内亚的岛屿卡特瑞岛，目下岛上主要道路水深及腰，农地也全变成烂泥巴地。3)气候反常，海洋风暴增多4)土地干旱，沙漠化面积增大2、大气污染物的分类和成因（1）掌握大气污染物的分类：颗粒污染物和气态污染物（一）颗粒污染物在大气污染中，颗粒污染物指沉降速度可以忽略的固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体系。从大气污染控制的角度，按照其来源和物理性质，可分为如下几种：1.粉尘（dust）：粉尘系指悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用能发生沉降，但在一段时间内能保持悬浮状态。它通常由于固体物质的破碎、研磨、分级、输送等机械过程，或土壤、岩石的风化等自然过程形成的。颗粒的尺寸范围i，一般为1-

13、200m左右。属于粉尘类的大气污染物的种类很多，如黏土粉尘、石英粉尘、煤粉、水泥粉尘、各种金属粉尘等。2.烟（fume）：烟一般指由冶金过程形成的固体颗粒的气溶胶。它是熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物，在生成过程中总是伴有诸如氧化之类的化学反应。烟颗粒的尺寸很小，一般为0.01-1m左右。产生烟是一种较为普遍的现象，如有色金属冶炼过程中产生的氧化铅烟、氧化锌烟等。3.飞灰（flyash）：飞灰指随燃料燃烧产生的烟气排出的分散得较细的灰分。4.黑烟（smoke）：黑烟一般系指由燃料燃烧产生的能见气溶胶。5.雾（fog）：雾是气体中液滴悬浮体的总称。在气象中指造成能见度小1km的小水滴悬浮体。

14、在工程中，雾一般泛指小液体粒子悬浮体，它可能是由于液体蒸气的凝结、液体的雾化及化学反应等过程形成的，如水雾、酸雾、碱雾、油雾等。中国的环境空气质量标准中，根据颗粒物直径的大小，将其分为总悬浮颗粒物（totalsuspendedpartidclea）和可吸入颗粒物（inhalableparticlea）。前者指悬浮在空气中，空气动力学当量直径100m的颗粒物。后者指悬浮在空气中，空气动力学当量直径10m的颗粒物。（二）气态污染物气态污染物系以分子状态存在的污染物。气态污染物的种类很多，总体上可按下表所示分类。气态污染物的分类污染物一次污染物二次污染物含硫化学物SO2、H2SSO3、H2SO4、M

15、SO4含氮化合物NO、NH3NO3、HNO3、MNO3碳的氧化物CO、CO2无有机化合物C1-C10化合物醛、酮、过氧乙酰硝酸酯、O3卤素化合物HF、HCl无注：MSO4、MNO3分别为硫酸盐和硝酸盐。1.硫氧化物硫氧化物主要指SO2，它主要来自化石燃料的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等过程。火力发电厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂、炼油厂以及所有烧煤或油的工业炉窑等都排放SO2烟气。2.氮氧化物氮和氧的化合物有N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5，总起来用氮氧化物（NOx）表示。其中污染大气的主要是NO和NO2。NO毒性不太大，但进入大气后可被缓慢地氧化成NO2，当大气中有O3

16、等强氧化剂存在是，或在催化剂作用下，气氧化速度会加快。NO2的毒性约为NO的5倍。当NO2参与大气的光化学反应，形成光化学烟雾后，其毒性更强。人类活动产生的NOx，主要来自各种工业炉窑、激动车和柴油机的排气，其次是硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。其中由燃料燃烧产生的NOx约占90%以上。3.碳氧化物CO和CO2是各种大气污染物中发生量最大的一类污染物，主要来自燃料燃烧和机动车排气。CO是一种窒息性气体，进入大气后，由于大气的扩算稀释作用和氧化作用，一般不会造成危害。但在城市冬季采暖季节或在交通繁忙的十字路口，当气象条件不利于排气扩算稀释时，CO的浓度有可能达到危害人体健康的水

17、平。CO2是无毒气体，但当其在大气中的浓度过高是，使氧气含量相对减小，便会对人产生不良影响。地球上CO2浓度的增加，能产生“温室效应”，迫使各国政府开始实施控制。4.有机化合物有机化合物种类很多，从甲烷到长链聚合物的烃类。大气中的挥发性有机化合物（VOCs），一般是C1-C10化合物，它不完全相同于严格意义上的碳氢化合物，因为它除含有碳和氢原子外，还常含有氧、氮和硫的原子。甲烷被认为是一种非活性烃，人们常以非甲烷总烃类（NMHC）的形式报道环境中烃的浓度。多环芳烃类（PAHs）中的苯并芘（BP），是强致癌物质。VOCs是光化学氧化剂臭氧和过氧乙酰硝酸酯（PAN）的前体物，也是室温效应的贡献者之一。VOCs主要来自机动车和燃料燃烧排气，以及石油炼制和有机化工生产等。5.硫酸烟雾硫酸烟雾系大气中的SO2等硫氧化物，在水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生产的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。硫酸雾引起的刺激作用和生理反应等危害，要比SO2气体大得多。6.光化学烟雾光化学烟雾是在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应生产的蓝色烟雾（有时带些紫色和黄褐色）。其