大气污染及大气污染物.ppt

第二章 大气环境 第二节 大气污染及大气污染物 三、大气污染物 大气污染物：指由于人类活动或自然过程排入 大气的对环境或人产生有害影响的那些物质。 种类相当多，据不完全统计，大约有100种左右 1、分类 物理状态 气体状态污染物 占90% 固体颗粒状态污染物（悬浮于空气 中）占10% 形成过程 ： 一次污染物：指直接从污染源排放的污染 二次污染物：指由一次污染物在大气中互相作用 经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物 的理化性质完全不同的新的大气污染物。其毒 性比一次污染物还强。 化学状态 ：P19表2-2 含硫化合物 SO2 、H2S、 MSO4 含氮化合物 NO、NH3 、MNO3 碳的氧化物 碳氢化合物 卤素化合物 颗粒物 放射性物质 2、主要大气污染物 1）颗粒物 颗粒物指大气中液体固体状物质，又称尘，其中 有固体的灰尘，烟尘、烟雾，以及液体的云 雾、雾滴。粒经分布大致在100um 0.002um。 按粒径大小可分为两类: 降尘:指粒径30 um的颗粒,它们可在重力作 用下降落下来，称为降尘。尘的自然沉降量 ，用每个月沉降于单位面积上尘的重量表示 ，即t/（km2 月）。它作为大气污染程度的 指标之一。 、飘尘：指粒径10 um的长期飘浮在大气中 的是浮状颗粒。它包括粒径在10um0.25 um的在空气中等速沉降的雾尘，以及粒径小 于0.1 um的随空气作布朗运动的云雾尘。 由于小于0.1 um的微粒，不因重力作用而沉降 ，可悬浮在大气中长达数日或数年之久，能被 人直接吸入呼吸道内造成危害，而且易将污染 物带到很远的地方，导致污染范围扩大。 、总悬浮颗粒（TSP） n指飘浮在空气中各种不同粒径的液体或固体微 粒（粒径在100um0.002 um ）的总量称总 悬浮颗粒物。 n一般指用大流量采样器，流量为1.1m3/min 1.7 m3/min，用超细玻璃纤维滤膜面积为 20.3cm25.4cm,连续采集24h，所得颗粒物 总量，作为总悬浮颗粒物的日平均浓度，（ mg/m3 或 ug/m3 ），其量的多少，反映大气 质量的好坏，是大气质量的一个重要指标。 2）硫氧化合物 n硫氧化合物（SOx）主要通常有SO2、SO3、S2O3、 SO 等，其中SO2是大气中分布最广，影响最大的污 染物质，常用SO2作为大气污染的指标，（人类活 动排放的SO2总量仅次于CO） n危害机理：2SO2+O22SO3 SO3+H2OH2SO4 MSO4 H2SO4 和MSO4可形成硫酸雾和酸性降水危害 SOX大部分来自煤和石油的燃烧、石油炼制、有色 金属冶炼、硫酸制备等等，在排放SO2的各种过程 中约有96%来自燃料燃烧过程。 通常煤和石油中的硫包括无机硫和有机硫两种形 式，它们燃烧过程中发生如下反应： n无机硫氧化：无机硫大部分为硫铁矿，燃烧时 氧化为SO2 4FeS2 +11O2 2Fe2O3 +8SO2 形成SO2 后，部分可转变为SO3 ： SO2 +1/2O2=SO3 n有机硫氧化：包括硫醇、硫醚等，在燃烧过程 中先形成H2S，H2S再被氧化为SO2。 n如硫醇：CH3CH2CH2CH2SH H2S+2H2+2C+C2H4 2H2S+3O2 2H2O+2SO2 CH3CH2 SH2S+2H2+2C+C2H4 CH3CH2 3）碳的氧化物 n 大气中主要包括CO2和CO，CO2 是大气中正 常的组成，CO则是大气中排放呈最多的污染 物。 CO CO是在燃料不完全燃烧时产生： C+1/2O2 CO C+CO2 2CO CO2 CO+O n城市大气中CO80%是由汽车排出来的，所以 现在北京等一些大城市已制定出汽车尾气排 放标准，未灰到标准的汽车必须进行改进， 否则不能使用。 nCO的天然源主要有： n甲烷的转化：生命中机体分解产生的CH4经 OH自由基氧化形成CO;海水中CO的挥发：海 水中CO过饱和程度很大，可以不间断地向大 气提供CO。 n植物排放物的转化：植物排放的萜烯烃，经 OH自由基氧化成CO，植物叶绿素的光解产生 CO和森林火灾，农业废弃物焚烧等等产生CO 。 CO2 nCO2本身是一种元毒的气体，对人体无显著 危害作用，但CO2对会引起全球性环境的演 变，如气温的变暖，所以CO2越来越引起人 们的普遍关注。人为产生的CO2，主要是矿 物燃料的燃烧过程产生的，天然产生的CO2 主要有海洋脱气，甲烷转化和动植物呼吸。 4）氮氧化物 氮氧化物是氮的氧化物的总称，包括：氧化亚 氮（N2O，也称笑气或一氧化二氮），一氧化 氮（NO），二氧化氮（NO2）三氧化二氮（ N2O3），四氧化二氮（N2O4）、五氧化二氮 （N2O5）等，其中N2O5是固体。 n大气中除NO2、NO较稳定外,其他氮氧化物都 不太稳定,故通常所指的氮氧化物主要是NO2、 NO的混合物，用NOx ，那么造成大气污染的 NOx主要也是指NO 和NO2。 大气中NOx的人为源主要是燃料的燃烧,燃料燃 烧生成的NOx ，可分为燃料型NOx和温度型 NOx; 燃烧过程中NO的生成量主要与燃烧温度和空燃 比有关。 空燃比=空气质量/燃料质量 n富燃料：空气的量少于化学计量的量 n贫燃料：空气的量大于化学计量的量 n燃烧温度和NO的生成量的关系如表24所示 。 n空燃比与NO排放量的关系如图22所示。 氮氧化物的天然源主要有 1、由生物机体腐烂形成的硝酸盐，经细菌作用 产生的NO及随后缓慢氧化形成的NO2； 2、生物源产生的氧化亚氧（N2O）氧化形成 NOx； 3、有机体中氨基酸分解产生的氨经OH自由基氧 化形成的NOx。 n据估算，天然源产生的NOx和人为源产生的 量几乎相等。 n大气中的NOx最终转化为HNO3和硝酸盐微粒 ，经湿沉降和干沉降从大气中去除。 5）碳氢化合物（HC） n（定义） 碳氢化合物是以碳元素（C）和氢元 素（H）形成的化合物总称。种类很多，包括 烷烃，烯烃，芳烃等等复杂多样的含碳和氢的 化合物。 n（来源）该类物质主要是来自石油燃料的不充 分燃烧过程和蒸发过程，其中汽车排放占有相 当大的比重，石油炼制，化工生产等也产生多 种类型的碳氢化合物，自然源产生的HC大部 分是生物活动产生的。 n（危害）碳氢化合物是形成光化学烟雾的主要 物质，光化学反应产生的衍生物对人们的眼睛 有刺激作用；多环芳烃中有不少是致癌物质， 如3、4苯并（2）芘是强致癌物。 n大气污染研究中通常把HC分为： n甲烷CH4：大气中占80%85%，光化学反应 中是惰性的，无害烃 n非甲烷烃：（NMHC），主要参与了光化学反 应。 qCH4的来源：主要源于厌氧细菌的发酵过程 ，自然界的淹水土体，如水稻田底有机质 的分解。 q非甲烷烃: n 天然源：由于非甲烷烃种类多，来源也多， 其中排放量最大的是由植物释放的萜烯类化 合物，约占总量的65%，目前已发现的有 蒎烯、蒎烯等11种。 n其中最主要的还是异戊（间）二烯和单萜烯 ，二者会在大气中发生化学作用而形成光化 学氧化剂和气溶胶粒子。 n人为源： n汽油燃烧：汽油燃烧排放非甲烷烃的量约占 人为源总量的38.5%。 n汽油燃烧后由尾气排放的产物主要决定于空气 /燃料比。 n焚烧：有机物品的焚烧排放。 n溶剂蒸发：有机溶剂的蒸发而产生。制鞋、 油漆 n石油蒸发和运输损耗。 n废物提炼：资源再利用。 n含卤素化合物：卤代烃、含氯化合物、氟化 物 （6）、其他有害物质 进入大气的污染物是复杂的，除了上述几类外， 还有金属类，如：铅，铅化合物；镉，镉化 合物，以及其他气体，如：氧及氟化氢，氯 及氯化氢等，对环境和人类健康都构成严重 威胁。 四、大气污染类型 n 大气污染类型主要取决于所用能源的性质 和污染物的化学反应特性。此外，气象条件 也起着重要的作用（光照、温湿度、风等） n根据污染物的化学性质以及它们存在的大气环 境状况为依据。 （1）还原型（煤炭型） n 这种污染常发生在以煤炭和石油工业为燃料 的地区，其主要污染物是SO2、CO和颗粒物 。在低温、高湿度的阴天，风速很小，并伴有 逆温存在的情况下，一次性污染物在低空聚积 生成还原性烟雾。如：伦敦烟雾事件发生时的 大气污染类型，所以也称之为伦敦烟雾型。 n（2）、氧化型（汽车尾气型） n 这种类