选修课程化学与环境大气环境之大气颗粒物2.3.doc

选修2化学与环境课程教案总第 5 教时【授课时间：第 13 周 星期 四 】课题 大气颗粒物教学目标初步了解大气颗粒物；知道大气颗粒物的定义及分类；了解大气颗粒物的来源及产生原理、危害及防治措施重视大气环境教学重点及 难点大气颗粒物的沉降方式及危害教法设计教 学 过 程 及 内 容教学内容教师活动学生活动引入一、 大气颗粒物的分类 二、大气颗粒物的来源1、大气颗粒物的来源2、无机颗粒物的来源三、大气颗粒物的沉降1、干沉降2、湿沉降 四、 大气颗粒物对人体健康的影响 五、 环境空气的质量 1、环境空气质量标准2、空气污染指数大气颗粒物质是大气污染物中数量最大、成分复杂、性质多样、危害较大的一种，它本身可以是有毒物质，还可以是其他有毒有害物质在大气中的运载体、催化剂或反应床。在某些情况下，颗粒物质与所吸附的气态或蒸气态物质结合，会产生比单个组分更大的协同毒性作用。由加拿大科学家根据美国国家航空航天局(NASA)的卫星数据绘制而成的全球污染颗粒PM2.5浓度地图发布，中国华北、华东为世界污染浓度最深区域，这表明，中国的空气污染已经到了异常严重的程度 。【图例】一、 大气颗粒物的分类 粉尘（微尘、Dust） 颗粒直径：1 100 mm；物态：固体；生成机制、现象：机械粉碎的固体微粒，风吹扬尘，风沙。 烟(烟气，Fume) 颗粒直径：0.01 1 mm；物态：固体；生成机制、现象：由升华、蒸馏、熔融及化学反应等产生的蒸气凝结而成的固体颗粒。如熔融金属、凝结的金属氧化物、汽车排气、烟草燃烟、硫酸盐等。灰（Ash）颗粒直径：1 200 mm；物态：固体；生成机制、现象：燃烧过程中产生的不燃性微粒，如煤、木材燃烧时产生的硅酸盐颗粒，粉煤燃烧时产生的飞灰等。雾（Fog）颗粒直径：2 200 mm；物态：液体；生成机制、现象：水蒸气冷凝生成的颗粒小水滴或冰晶水平视程小于1km。霭（Mist）颗粒直径：大于10 mm；物态：液体；生成机制、现象：与雾相似，气象上规定称轻雾，水平视程在1 2km之内，使大气呈灰色。烟尘(熏烟，Smoke)：0.01 5 mm；固体与液体；含碳物质，如煤炭燃烧时产生的固体碳粒、水、焦油状物质及不完全燃烧的灰分所形成的混合物，如果煤烟中失去了液态颗粒，即成为烟炭。烟雾（Smog）：0.001 2 mm；固体；粒径在2mm以下，现泛指各种妨碍视程(能见度低于2km)的大气污染现象。光化学烟雾产生的颗粒物，粒径常小于0.5mm使大气呈淡褐色。总悬浮颗粒物(Total Suspended Particulate TSP)：用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集的颗粒物的总质量作为大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。长期飘泊在大气中颗粒直径小于l0mm的悬浮物称为飘尘(Airborne particle)，大于l0mm的微粒，由于自身的重力作用而很快沉降下来的这部分微粒称为降尘（Dustfall）。二、大气颗粒物的来源1、大气颗粒物的来源1）颗粒物的天然来源天然源可起因于地面扬尘(风吹灰尘)，和地壳、土壤的成分很相似，海浪溅出的浪沫，火山爆发的喷出物，森林火灾的燃烧物，宇宙来源的陨星尘及生物界产生的颗粒物如花粉、袍子等。二次颗粒物的天然来源主要是森林中排出的碳氢化合物(主要是萜烯类)，进入大气后经光化学反应，产生的微小颗粒，与自然界硫、氮、碳循环有关的转化产物如由H2S、SO2经氧化生成的硫酸盐，由NH3、NO和NO2氧化生成的硝酸等。2）颗粒物的人为来源燃料燃烧过程中产生的固体颗粒物，如煤烟、飞灰等，各种工业生产过程中排放的固体微粒，汽车尾气排出的卤化铅凝聚而形成的颗粒物以及如人为排放SO2在一定条件下转化为硫酸盐粒子等的二次颗粒物。2、无机颗粒物的来源大于3 mm (空气动力学相应的直径)的金属颗粒物，将不影响呼吸或不参与大气间相互作用 。重点研究小于2mm的细颗粒物 飘尘的天然源来自风传粉尘，火山爆发烟气以及海浪引起的震霭，其量可十倍于人为源。 人为源 大量的细颗粒物来自电厂(燃煤)、市政焚化、冶金过程、采矿及地面交通运输等。其中最重要的是冶金过程，使大量的环境重要金属进入大气，颗粒物直径小于2mm的占46.6%。天然源颗粒物的天然源一般大于人为源载带量。由于颗粒物是易消失的粉尘和海浪溅沫，其中大颗粒占优势，沉降迅速，对环境影响不大，除非在散发源附近如火山爆发将大量颗粒物散发达数公里之遥。【图例】三、大气颗粒物的沉降1、干沉降干沉降是指颗粒物通过重力作用或与其它物体碰撞后发生沉降。沉积主要通过三种作用：(1)碰撞作用：530mm粒径的颗粒 (2)沉降作用：15mm 粒径的颗粒 (3)扩散作用：粒径小于0.1mm的颗粒2、湿沉降 湿沉降是指降雨、下雪使颗粒物消除的过程。湿沉降存在雨除(Rain out)和冲刷(Wash out)两种机制。【图例】四、 大气颗粒物对人体健康的影响 大气颗粒物通过呼吸道进入人体，较大的粒子可能停留在鼻腔及鼻咽部，很小的颗粒可以进入并停留在肺部。目前，世界上对可吸入粒子的粒径大小有两种意见，一种定为l0mm以下，一种定为l5mm以下。【图例】五、 环境空气的质量 1、环境空气质量标准国家环境保护局于1996年发布了环境空气质量标准(GB3095一1996)。一级标准适用于一类质量功能区，包括自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区。二级标准适用于二类质量功能区，包括城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。三极标准适用于三类质量功能区，包括各特定工业区。 2、空气污染指数 空气污染指数(API)就是定时通过新闻媒体向社会公众报告的一种定量反映和评定空气质量状况的尺度，即把常规监测的几种空气污染物浓度简化成单一的数值形式，并分级表示空气受污染程度和空气质量状况，具有简明、直观、通俗易懂的特点。 由于中国城市空气污染以煤烟型污染为主，目前计入空气污染指数的项目暂定为二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物