第四章环境污染及其危害.ppt

第四章大气污染物及其危害 4 1大气污染和污染源4 2大气污染物及其分类4 3大气污染的类型4 4大气污染物的危害4 5大气污染和经济损失 引言 4 1大气污染和污染源 4 1 1大气污染和污染源4 1 2大气污染物及其分类 4 1 1大气污染和污染源 大气污染 指人类活动排出的污染物扩散到空气中 对人体 动物 植物和器物产生不利影响的大气状态 一般指室外空气的污染 或两种污染的总和大气污染物 混入大气的有害成分通称为大气污染物空气污染 指室内 厂房内和活动场所的空气污染大气污染通常指由人类活动造成的污染 包括燃烧废气 烟尘 杂质等 尤其是人口稠密的地方更突出 清洁空气与污染空气的对比 大气污染的流程顺序 形成大气污染的因素 三个要素 污染源 大气状态 污染汇 受体 三个过程 污染物排放 与大气作用 受体影响三个条件 大量的污染物排放 气象条件不利 污染物的积累 浓度达到危害的程度 研究大气污染的目的 研究大气污染在于 查明污染源 查明污染物的物理 化学行为 研究污染物的危害 确定防治措施 立法管理 4 2大气污染物及其分类 空气是一种杰出的稀释介质意味着污染物释放后不可能在捕获 所以污染控制必须立足于预防 大气污染源 主要大气污染源 总的看来有三大方面 工业生产过程 工业炉窑 电厂锅炉等 交通运输 汽车火车飞机 民用炉灶 天然气 液化气 城市煤气 工业企业排放源 工业炉窑的粉尘排放情况 交通运输 汽车汽车量世界两亿多辆美国约占一半日本2100多万辆年排放 CO 2亿吨铅 40万吨 汽车废气中150 200种碳氢化合物 危害最大的是 汽车废气的性质及数量 注 1呎 30 48cm 汽车尾气的主要污染物 铅化合物 四烷基铅 汽油良好的防爆剂 废气中含量20 50 g L32种多环芳烃 9种有致癌作用 其他交通 飞机喷气机活塞发动机飞机的废气同汽车不会影响914m以下的大气 影响很小 铁路机车取决于机车机燃料海运同铁路机车 家庭炉灶 各家庭炉灶 取暖设备数量大分布广 排放高度低 排放的污染物弥漫于居住区周围排放的污染物 由燃料煤 石油等燃烧产生如 家用1kg煤4gNOX1加仑油4 5 32 7gNOX106m3天然气1680kgNOX 4 3大气污染的类型 可分为四类 根据污染物的化学性质及气象条件 还原型氧化型复杂型 酸雨 特殊型 还原型污染 常发生在以煤炭为主的地区主要污染物是 SO2CO和固体微粒气象条件 低温 高湿度 小风速 并伴有逆温存在时 一次污染扩散受阻 易在低空聚集 易生成还原性烟雾 1952年12月5 8日的伦敦烟雾事件即还原性污染 氧化型污染 石油型 常发生在以石油为主的地区污染源 汽车尾气燃油锅炉石油化工主要污染物 一次污染物 CONOX和HC二次污染物 NOX在太阳辐射下光化学作用 242个反 生成O3 醛 酮类和PAN 过氧乙酰硝酸脂 等它们是强氧化剂 可造成橡胶开裂 眼睛等粘膜引起强烈刺激和呼吸系统疾病这种烟雾 二次污染物 光化学烟雾 是现代大城市的一种重要灾害 污染 如 美国洛杉机最为典型 复杂型 酸雨 酸雨 呈酸性大气降水 PH 5 6 大气污染物SO2NONO3H2S等与大气中各种化合物进行复杂的化学反应形成 1974年苏格兰的一次风暴中 酸雨的浓度竟和醋酸相当 PH 2 4 酸雨 具有相当大的腐蚀性 特殊型污染 属于向大气排放有毒物质而造成的局部地区大气污染 特殊原因所致 称为特殊型大气污染大部分由于 事故造成 4 4大气污染物的危害 4 4 1主要大气污染物及分类4 4 2大气污染对人的危害4 4 3大气污染对植物的危害4 4 4大气污染对器物的危害 4 4 1主要大气污染物及分类 主要大气污染物大气污染物的分类 主要大气污染物 72年世界年排放量 由表中可以看出 对大气造成污染的物质不仅数量大而且种类多受到人们重视的已有100多种对人类环境危害较大的主要有 SO2 CO NOX 烃类化合物 氯化物 硫化物 氟化物 铅 镉 汞和光化学氧化剂 主要的空气污染物和污染源 颗粒物 大气中颗粒物 90 来自自然10 来自人类活动 颗粒物 直径 10 m的颗粒排入大气后迅速沉淀直径 10 m的颗粒排入大气后悬浮在大气中直径 1 m的颗粒在大气的边界层中可停留好几天 通风不好易形成烟霾 粒度 大的100 m 小的 0 1 m 硫化物 进入大气的硫化物主要有 SO2 H2S 亚硫酸 硫酸及硫酸盐大气中的硫 2 3来自自然 细菌活动产生的H2S最多 1 3是人为造成 来自燃烧 工业过程 碳氢化合物 HC 大部分来自植物的自然分解少量来自人为活动人为排放的虽少 但比较重要 因为某些HC不仅对植物和人类有潜在危险 而且活度高 易促进光学烟雾的形成 碳的氧化物 COx CO不完全燃烧产物主要来自人类活动 重要排放源为内燃机 集中道路两侧 此外有金属加工企业 炼油厂 造纸厂等CO特别稳定 对其一般采用的处理方法有 燃烧生成 CO2海洋吸收 土壤的微生物作用CO2常不作为污染物质 是生命过程中的一种基本物质 汇 氮氧化物NOx 天然源 土壤 海洋 有机体分解人为 燃料燃烧 NO2为棕黄色 有刺激气味主要排放源 机动车 煤和天然气等燃料的燃烧 肥料厂 炸药厂 大气污染物的分类 按存在状态分按化学性质分按生成过程分按重要性分 按存在状态 气态形式占90 亦包括常温常压下分散在空气中的液或固体 苯 丙稀 醛 汞 醇 其沸点低 挥发性大的物质 如 CO NOx 氯气 氟化氢 微粒 气溶胶 占10 固体 气溶胶 任何固 液体微粒分布在大气中时都是粒度为5 10 3 m 500 m之间 其物理 化学性质差别大 细小的象几个分子 受布朗运动支配 按化学性质分 按化学性质分为7类 按生成过程分 按生成过程分 一次污染物二次污染物一次污染物 指直接从污染源到大气中的各种污染物 如 SO2 CO NOx 二次污染物 进入大气的一次污染物间或大气间相互作用 以及在太阳辐射作用下引起光化学反应而产生的新污染物 主要的二次污染物有 O3 醛类 过氧乙酰硝酸脂 PAN 硫酸雾 按重要性分 次级污染物和次要污染物 次要 因为排放量少和限于小区域 但其毒性不能忽视 如 氟化物 化肥厂 甲 油漆的溶媒 放射性物质 反应堆 核武器等 氨 化肥厂 化工厂 次级 污染物与大气 污染物间反应产生的各种新污染物 如 光化学反应的产物 臭氧 过氧乙酰硝酸脂 PAN 和醛类 主要二次污染物 4 4 2大气污染对人的危害 大气污染物进入人体的途径 对人体危害的主要表现 粉尘的危害 其危害 有毒金属粉尘和非金属粉尘 Cr Mn 镉 Pb Hg 砷等 引起中毒铬 引起鼻中溃疡和穿孔 肺癌发病率高锰 引起中毒性肺炎镉 引起心肺机能不全无毒粉尘亦有危害 游离SiO2吸入后在肺内沉积 引起纤维病变 矽肺 肺组织逐渐硬化 粒径的影响 d越小越不易沉降 越易进入肺部深处 一般 10 m沉降 5 10 m呼吸道粘液吸附导致疾病 5 m深入肺部d越小 比表面积越大 物化活性越大 促进生理效应的发生 发展成为大气其它污染物的载体 吸附致癌物 苯并 a 茈 产生二次污染物等 SOx硫氧化物的危害 SO2为一种无色中等刺激性气体低浓度下 影响呼吸道 呼吸加快 肺活量减少高浓度下 喉头感觉异常 出现咳嗽 喷嚏 咯痰 声哑 胸痛 呼吸困难 呼吸道红肿 支气管炎 哮喘病 严重的引起肺气肿 甚至死亡 一般空气中SO2 0 5ppm对人已有影响 1 3ppm人开始受刺激 10ppm刺激加剧 严重的引起支气管痉挛更严重的是吸入SO2形成SO3和硫酸烟雾即使浓度相当于SO2的1 10 其刺激和危害更显著 经动物实验表明 硫酸烟雾生理反应比SO2强4 20倍 COx碳氧化物 CO 又称 煤气 无色 无嗅 有毒CO与血红蛋白有很强的结合力 比氧大210倍 吸入CO形成羟络血红蛋白 妨碍氧补给 导致头晕 头痛 恶心 疲劳等症状 危害中枢神经 严重时窒息死亡CO危害大小的影响因素 CO分压 体内羟络血红蛋白的饱和浓度 接触浓度 暴露时间 肺通气量 血流量据亨德尔的研究 CO浓度ppm 100 暴露时间 h 3 无影响6 稍有影响9 头痛 恶心15 危险 不同浓度的CO对人体的影响 NOX的危害 主要是NO和NO2NO 无色 无刺激 不活泼在CmHn存在时 阳光作用 NO2 阳光作用 又会分解NO和O NO的生物影响不清楚NO的毒性为NO2的1 5 NO2的危害 NO2为棕红色气体 强烈刺激呼吸气管 引起哮喘 迅速破坏肺细胞 是肺气肿和肺癌的一种病因 NO2与CmHn反应生成化学烟雾 与SO2 CO等并存 将加剧NO2的危害 当NO2浓度为1 3ppm 可以问道臭味 浓度为13ppm时眼 鼻有急性刺激 浓度为16 9ppm时 10min 肺活量下降 气流阻力上升 臭氧O3的危害 光化学烟雾 O3 有特殊臭味 最强的氧化剂 对人的危害 呼吸道刺激 NOx比SO2强 O3比NOx更强 当0 1ppm 呼吸2h 肺活量减少20 0 3ppm 刺激鼻子和脑部1 2ppm 呼吸1 2h 眼和呼吸气管发干 有急性烧灼感 头痛 中枢神经发生障碍 时间加长则思维出现紊乱 多环芳烃 PAH 的危害 PAH即环状结构的碳氢化合物种类多 如 蓖 蒽 萤蒽 苯比蒽 苯芥萤蒽 苯并茈及晕苯等 对人的危害 大多数有致癌作用 其中苯并 a 芘是国际公认的强致癌物质 其来源 煤 油的不完全燃烧 汽车尾气 肺癌 家庭装修污染危害 氡 氡是一种放射性惰性气体 无色无味 存在于在水泥 砂石中危害氡的 射线是WHO认定的19种致癌因素之一 仅次于吸烟 甲醛 甲醛具有强烈气味 人造板材使用了粘合剂 而含有甲醛 危害吸入高浓度甲醛后 会出现呼吸道的严重刺激 皮肤直接接触甲醛 可引起皮炎 经常吸入少量甲醛 能引起慢性中毒 苯 苯是一种无色 具有特殊芳香气味的液体 危害长期吸入苯能导致再生障碍性贫血 TVOC 总挥发性有机化合物 TVOC 主要来源于涂料 粘合剂等危害TVOC能引起头晕 头痛 嗜睡 无力 胸闷等症状 氨 氨气极易溶于水 对眼 喉 上呼吸道作用快 刺激性强危害 长时间接触低浓度氨 引起喉炎 声音嘶哑 肺水肿 大气污染与疾病 急性影响慢性影响肺癌 急性影响 某些毒物以急性中毒的形式表现出来呼吸系统 心脏病等病情恶化 如最早报道的 30年12月比利时马斯河谷事件 造成呼吸道急性病 死亡过60人 主要污染物为 SO2 氟化物 CO和微粒物质 52年12月英国伦敦烟雾事件 是死亡人数最多的一次 四天中死亡4000人 45岁以上的死亡率最高 为平时的3倍 1岁一下的为平时的2倍 事件后两个月还陆续有8千人死亡 慢性影响 即低浓度大气污染对人体的作用 受影响的人多而广 必须引起注意如SO2和飘尘为指标的大气污染与慢性呼吸道疾病的关系 北京西郊调查6044名中小学生 1194名成人 结果如下 研究统计发现 发病率 死亡率开始所需的SO2浓度和暴露时间 对SO2的浓度为0 05 1 00ppm 其近似关系为 对应于增加发病率 对应于增加死亡率 式中 ppmt 暴露时间 h 肺癌 近些年 各国的癌症发病率和死亡率都有显著增加 而且肺癌的发病率和死亡率已居6大癌症的首位 如近40年美国的肺癌死亡率增加了40倍加拿大的肺癌死亡率增加了5倍英国的肺癌死亡率增加了5倍日本长崎市7年连续调查发现 高浓度地区死亡数量是低浓度地区的1 6倍 我国肺癌发病率和死亡率 我国肺癌发病率和死亡率明显上升癌症死亡率 男性第四 女性第五发病区重要在东三省 东部 津京沪 江苏 浙江等 明显城市 城郊 远郊工厂区 居民区男性肺癌死亡率最高的是云南个旧 为70 62人 10万 为第二位上海 29 32人 10万 的2 41倍 上海63 78年 除67年 癌症情况 男性 63年为89 97 10万 78年为222 93 10万 上升2 4倍 女性63年肺癌为20 9 10万 78年为75 85 10万 上升3 5倍 肺癌市区为高 普陀区 卢湾区近15 20年癌症死亡率增加2倍左右 而肺癌增长9倍 其次是近郊 川沙 宝山 崇明岛 青浦偏低 唯有小燕乡液高达38 8 10万 原因是72年8月该乡建了一炼油厂 原料为下脚油 用于炼润滑油 废气中含有H2SO4 Pb等成分 北京肺癌死亡率 73 75年 沈阳市各区县癌症标准死亡率 南京市73 75年肺癌年平均死亡率 市区17 91 10万 清洁对照区5 59 10万 4 4 3大气污染对植物的危害 影响农 林 牧作物减产 林木死亡 水果变质 蔬菜污染 牲畜死亡大气污染对植物的危害表现在 高度污染 急性污染植物叶表面出现伤斑 叶片枯萎脱落 低浓度污染 慢性危害植物叶片褪绿低污染浓度下 不可见危害外表无症状 生理机能受影响 产量下降 品质变坏植物生长减弱 对病虫等抵抗力弱重要的污染物有 SO2 氟化物 NO2和O3 SO2的危害 机理 通过气孔侵入植物 亚硝酸 亚硝酸盐 积累 产生危害危害 出现在旺盛的成熟叶上 幼芽和老叶不易受危害 原因旺盛的叶气孔开的最大 症状 果树等双子叶植物 多在叶脉间出现白或褐色烟斑 枯落 单子叶 耐受的浓度时间 取决于SO2浓度和作用时间 以及环境条件 发育时期植物忍受的浓度时间 即不受伤害 为 3ppm时为10min 0 3ppm时为10h 0 2ppm时为4d 0 1ppm时为1month 受害程度的确定 当暴露浓度时间为 0 02 0 5ppm h时有关系 环境 白天受害重 有阳光 温度上升 湿度上升 晚上轻 发育期 果树 小麦 柑桔等以开花前后危害最大 其中 ppm t 暴露时间 h 作物对SO2的抗性 较弱 棉 水稻 麦类 萝卜较强 洋葱 黄瓜 玉米渐增 桃 葡萄 柿 梨 梅 枇杷 柑桔 氟化物的危害 机理 大部分由气孔 部分由水孔侵入植物导管 形成氢氟酸 与组织内呈溶胶状的硅酸或钙质反应 生成氟硅化合物或氟化物积累在叶尖 叶缘等局部 浓度到一定值后干扰酶的作用 阻碍新陈代谢 破坏叶绿体和原生体质 叶受破坏 干燥失水变深褐色 黄褐色 来源 作原料或溶剂工业如 氧化铝工业 磷肥厂 冶金 搪瓷氟化氢散失量和浓度小于SO2 氟化氢对 危害 植物危害比SO2大的多危害 幼芽和幼叶 与SO2不同 症状 叶 变黄褐色 深褐色 只表现在叶尖 叶边危害程度 与SO2不同浓度与时间乘积成正比 而是时间起着重要作用 比浓度影响更大与气象条件有关 白天 气孔开大 危害重 晚上危害轻 作物对氟化物的抗性 抗氟化物影响较强的作物 棉花 番茄 茄子 黄瓜 洋葱 大豆 柑桔 抗氟化物影响较弱的作物 玉米 甘芋 水稻 桃李等 污染物的复合危害 往往有两种以上大气污染物协同作用 对植物造成的危害称为复合危害如 SO2与O3同时存在时 在一定浓度范围有增效作用SO2与NO2同时存在时 对各种蔬菜有明显的增效作用此外 污染物可能残存在粮食和蔬菜等食物内影响人体健康 4 4 4大气污染物对器物的危害 对器物造成危害的大气污染物主要有 SO2 硫酸雾 氟化氢 氯化氢等例如 金属制品 油漆涂料 皮革制品 纸制品 纺织品 橡胶制品 建筑物等对器物的危害包括两方面 a 粘污型损坏尘烟粘在器物表面 焦油等b 化学损坏化学作用 腐蚀变质 举例 SO2及酸雾 酸滴 金属表面腐蚀使纸 纺织品 皮革腐蚀破碎SO2 H2S与涂料生成硫化铅损坏金属屋顶 白铁皮 黑雕像剥落 油画变色臭氧使一般橡胶制品迅速老化 脆裂SO2低碳钢在浓度为0 12ppm的环境中暴露1年腐蚀作用使其重量损失16 使输电电器的寿命降低1 3左右 芝加哥对低碳钢测试 当SO2 0 03 0 12ppm时 损失量与SO2浓度关系为 重量损失百分数 年 5 41 SO2 9 5 某些大气污染物对物品的危害 4 5大气污染的经济损