第4章-大气环境

第四章大气环境 我们离不开大气 如同鱼儿离不开水 目录 第一节 大气结构及组成 第二节 大气污染及主要污染物 第三节 大气污染控制对策 第四节 全球大气环境问题 一 大气的成分 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 第一节大气结构及组成 高度 km 二 大气分层 每升高100m降低0 65 越往上氧 氦等气体的原子态越多 紫外线的强烈照射 N2和O2产生不同程度的离解 O3 下面给大家介绍一些 与环境问题有关的 大气成分 二氧化碳 来源 呼吸作用 有机体的燃烧与分解 现状 在大气中的含量有增加的趋势 影响 强烈吸收地面的长波辐射 引起温室效应的加剧 臭氧 来源 高空通过光化作用 低空通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 一般随高度增加而减少 影响 形成云 雾 雨 雪等大气现象 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 第二节大气污染及主要污染物 按照ISO作出的定义 大气污染是指由于人类活动或自然过程引起某些物质介入大气中 呈现出足够的浓度达到了足够的时间 并因此危害了人体的舒适 健康和福利或危害了环境的现象 InternationalOrganizationforStandardization 1 按污染源存在的形式分 固定污染源和移动污染物 2 按污染物排放的方式分 点源 高架源 面源 线源和体源 3 按污染物排放的时间分 续源 间断源和瞬间源 4 按污染物产生的类型分 业污染源 生活污染源 交通运输源和农业污染源 5 按主要污染物分类统计分 燃料燃烧 工业生产和交通运输 1 大气污染源的分类 一 大气污染源及污染物 污染源 天然源 自然界自行向大气环境排放污染物的污染源 人为源 人类的生产活动和生活活动所形成的污染源 火山 雷电造成的森林大火 燃煤 汽车 空调 空气污染物的来源和归宿 2 大气污染物分类 1 按存在方式气溶胶状态污染物 颗粒物 和气态污染物 2 按污染物形成的方式一次污染物和二次污染物 3 按化学成分含硫化合物 含氮化合物 含碳化合物 卤素化合物 尘类颗粒物 有机化合物 放射性物质和其它有毒物质 大气污染物 由于人类活动或自然过程排入大气 并对人和环境产生有害影响的物质 按形成 分一次污染物和二次污染物 直接由污染源排放的污染物 进入大气的一次污染物之间或与正常大气组分发生反应 以及在太阳辐射下引起光化学反应而产生的新的污染物 它常比一次污染物对环境和人体的危害更为严重 按存在状态 分为颗粒物和气态污染物 常表示为总悬浮微粒物 TSP 飘尘和降尘 主要有一次污染物 SO2 H2S NO NH3 CO CO2 HF HCl 二次污染物 SO3 H2SO4 MSO4 NO2 MNO3 醛类 酮类 酸类 其粒径绝大多数在100 m以下 其中多数在10 m以下 它是分散在大气中的各种粒子的总称 也是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标 飘尘指可在大气中长期飘浮的悬浮物 分为PM10 粒径 10 m 和PM2 5 粒径 2 5 m PM10可以通过呼吸道进入人体 从而对人体健康产生危害 PM2 5的危害则更为严重 降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物 一般直径大于30 m 由于其自身的重力作用会很快沉降下来 单位面积的降尘量可作为评价大气污染物程度的指标之一 按污染物形成的方式可分为一次污染物和二次污染物 受到普遍重视的二次污染物是硫酸烟雾和光化学烟雾 硫酸烟雾是指大气中SO2等硫化物 在有水雾 含有重金属的飘尘或氮氧化物存在时 发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶 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而生成的蓝色烟雾 有时带些紫色或黄褐色 其主要成分有臭氧 过氧乙酰基硝酸脂 PAN 酮类和醛类等 一 煤烟型污染主要污染源是燃煤 主要污染物是SO2 CO和微粒物质 它们遇上低温 高湿的阴天 且风速很小并伴有逆温存在的情况时 一次污染物扩散受阻 易在低空聚积 生成还原型烟雾 二 几种典型的大气污染 伦敦烟雾事件 原因 1 冬季取暖燃煤和工业燃煤排放的烟雾 元凶 2 高压中心 几天无风 数据 伦敦上空大气中烟尘浓度比平时高10倍 SO2的浓度是以往的6倍 后果 4天时间 死亡人数达4000多人 2个月后 又有8000多人陆续丧生 整个伦敦像一个大的毒气室一样 二 石油型污染污染源主要是机动车 汽油车和柴油车 和机动船 主要污染物是CO NOX和HC 在相对湿度较低的夏季睛天 交通污染严重的地区可能会出现典型的二次污染 光化学烟雾 它对人体 动植物 材料均会产生破坏作用 并且严重影响大气能见度 来源汽车废气 生活和工业生产中煤 石油燃烧 从油箱和汽化器中挥发的汽油碳氢化合物20 从曲轴箱漏出的气体碳氢化合物20 汽车排气一氧化碳100 碳氢化合物60 氮氧化物100 低平流层Lowertroposphere 氮氧化物 碳氢化合物 阳光 臭氧 各种氧化剂 颗粒物NOx VOC light O3 Oxidants Aerosol 三 酸沉降污染它是指大气中的酸通过降水 如雨 雾 雪 迁移到地表 或在含酸气团气流的作用下直接迁移到地表 引起酸沉降的主要物质是人为和天然排放的SOX SO2和SO3 和NOX NO和NO2 其天然源一般是全球分布的 而人为排放的SOX和NOX则具有地区性分布的特点 SO2 NOx SO2SO42 NOxNO3 一 大气污染对人体健康的危害 二 大气污染对植物的危害 三 大气污染对材料的危害 四 大气污染对大气环境的危害 三 大气污染的危害 一 大气污染对人体健康的危害 A 呼吸道吸入 B 随食物和饮水摄入 C 体表接触侵入 1 大气颗粒物 4 氮氧化物 5 光化学氧化剂 3 一氧化碳 2 二氧化硫 颗粒物的大小决定其沉积于呼吸道中的位置 化学组成决定沉积位置上对组织的影响 损害肝脏 且由于SO2通常与多种污染物共存 吸入之后产生的复合作用危害更大 NO2对呼吸器官有刺激性 可引起肺水肿 慢性支气管炎等疾病 若与SO2共存 则危害更重 所有大气污染物中散布最广的一种 严重阻碍血液输氧 引起缺氧中毒 臭氧 对鼻子 咽喉 肺等呼吸器官有刺激作用 运动时吸入则更严重 二 大气污染对植物的危害 损害植物酶的功能组织 影响植物新陈代谢的功能 破坏原生质的完整性和细胞膜 此外 还会损害根系生长及其功能 减弱输送作用与导致生物产量减少 三 大气污染对材料的危害 大气污染可使建筑物 桥梁 文物古迹和暴露在空气中的金属制品及皮革 纺织等物品发生性质的变化 造成直接和间接的经济损失 四 大气污染对大气环境的危害 大气污染会导致降水的增加或减少 它对降水化学的影响表现在酸性化合物的输入 即出现酸雨 大气污染还会产生全球性的影响 大气中CO2等温室气体浓度增加导致的全球变暖 人们大量生产氟氯烃化合物等导致的臭氧层耗竭等 室内空气污染 污染原因 建筑材料及装潢材料 涂料中有害物质的挥发 人们不健康的生活习惯 苯 甲醛 氡 多开窗换气 戒烟 正确使用家庭化学剂 增加户外活动 摆放室内花卉植物 四 中国大气环境问题的发展历程 中国经济高速发展进程EconomicGrowthinChina 1985 2001 全国人均GDP1981 489元2001 7543元 15 4倍 UnderUrbanization城市化进程中 人口增长populationgrowth 能源消费增加energyconsumptionincrease 机动车motorvehicles 燃煤coalcombustion 复合空气污染complexairpollution Photochemicalsmog AcidRain PoorVisibility FineParticles 复合型污染不是简单叠加 大城市当前大气污染的特征 当前城市大气污染的特征 复合型大气污染 以城市为中心呈区域性 大气氧化性增强 夏季出现光化学烟雾现象 能见度降低 第三节大气污染控制 无论是大气污染源 污染物 污染类型还是大气污染的危害 都具有多样性 多种手段五律协同 一 清洁能源 二 绿色交通 三 末端治理 四 环境自净 清洁能源 包括常规能源的清洁利用 可再生能源的利用 新能源的开发 各种节能技术等 世界一次能源替代趋势 清洁能源的典型案例 1 洁净煤技术 洁净煤技术是指从煤炭开发利用的全过程中 旨在减少污染排放与提高利用效率的加工 燃烧 转化及污染控制等新技术 主要包括煤炭洗选 加工 转化 先进发电技术 烟气净化等方面的内容 清洁能源的典型案例 2 西气东输 清洁能源的典型案例 3 西电东送 它有南 中 北三大通道 一是将乌江 澜沧江 红河水的水电资源 以及黔 滇两省坑口火电厂的电能开发出来送往广东 二是将长江三峡和金沙江干支流水电送往华东地区 三是将黄河上游水电和山西 内蒙古坑口火电 井口旁 送往京 津 唐地区 它是从根本上实现全国能源资源优化配置的关键性工程 是一项东西部 双赢 的战略 绿色交通 我国一些主要城市的大气污染类型正在由煤烟型向交通型转化 汽车尾气排放已成为城市重要污染源 合理的交通规划 发展清洁汽车 绿色交通的典型案例 1 上海的新世纪交通蓝图 加快轨道交通建设 形成地铁 城市轻轨 新型有轨电车等多种方式组成的轨道交通网络体系 建设约650公里的高速公路网路 实现15分钟上网 30分钟互通 60分钟抵达的 15 30 60 目标 公交优先 大力发展轨道交通 优化调整地面交通 适度发展小汽车 限制摩托车 逐步替换助动车 绿色交通的典型案例 2 电动汽车 电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车 包括纯电动汽车 混合动力电动汽车和燃料电池汽车三种类型 经过多年的探索与努力 我国电动汽车电池 电机 电控三大关键技术相继取得突破 业内专家普遍认为 我国电动汽车技术群体性突破的时期已经到来 电动汽车将迅速大规模进入市场 末端治理 推行清洁能源与绿色交通从源头上减少了大气污染的产生 对于已经产生的污染 则需进行末端治理 除尘 脱硫氮氧化物的治理技术 氟化物的治理技术 环境自净 污染物经过末端治理达到排放标准后被排入大气 但此时它们的浓度一般要高于环境空气质量标准 要使其进一步达标将要依靠环境的自净作用 利用气象规律稀释污染物 加强绿化 环境自净的典型案例 城市绿化 城市绿化的实施需要五律协同自然 植物配植的适地适树原则技术 园艺人员要有相当的专业知识与技术环境 城市绿化应兼顾和谐与无污染经济 建立一套完善的市场机制保证其正常运行社会 城市广场是社会规律在特定时期的一种表现形式 第四节全球大气环境变化 全球变暖 臭氧层破坏 全球变暖 原因 温室效应的加剧 温室效应 太阳发出的短波辐射透过大气层到达地面 使地表温度上升 发出长波辐射 大气中的温室气体对短波吸收很弱 而对长波辐射吸收很强 因此地表从太阳辐射获得的热量相对多 而散失到大气层以外的热量相对少 地球表面的温度得以维持 这就是大气的温室效应 温室气体 二氧化碳 甲烷 一氧化碳 二氯乙烷 臭氧 CFC11 CFC12 四氯化碳 一氧化碳 温室效应形成原因 CO2 O3 CO2 CH2 CO2 CFCS 大量燃料燃烧森林砍伐 温室气体 CO2 CH4 CFCS N2O 1 海平面上升 低地被淹 海岸被冲蚀 排洪不畅 土地盐渍化 海水倒灌等 2 对动植物的影响 一些地区某些物种将会消失 而有些则从气候变暖中得到益处 3 对农业的影响 世界粮食生产的稳定性和分布状况的改变 农产品贸易模式的变化 全球变暖可能产生的影响 减缓全球变暖的对策 主要是控制CO2 1 排放控制对策 控制化石燃料消耗以抑制CO2的排放 2 固定化对策 使已生成的CO2变为其他物质以防止其向大气中排放 3 适应对策 在已发生全球变暖的情况下 采取相适应的对策以使其影响降低到最小程度 臭氧层破坏 太阳光中的紫外线辐射 特别是UV B辐射对生物有较大的伤害 而阻挡UV B辐射的就是臭氧 紫外线辐射按照其波长的不同 可划分为UV A 315 400nm UV B 280 315nm 和UV C 280nm 以下三个波段 1 1984年 英国科学家首次发现南极上空出现臭氧洞 2 NASA的 Nimbus 7 卫星测定出 近年来南极上空的臭氧洞有恶化的趋势 3 我国青藏高原上空也存在一个相对周围地区浓度较低的区域 大多数科学家认为 人类过多地使用氟氯烃类化学物质 CFCS 是破坏臭氧层的主要原因 CFCS于1930年由美国杜邦公司投入生产 二战后开始大量使用 主要用作气溶胶 制冷剂 发泡剂等 臭氧层中存在着O O2 O3的动态平衡 CFCS非同寻常的稳定性使NOX Cl Br2活性物质很容易在臭氧层中聚集 使平衡向着臭氧分解的方向转移 臭氧层破坏的原因 臭氧层破坏的危害 1 对人体健康的影响 破坏DNA 皮肤病 白内障等 2 对陆生植物的影响 产量和质量下降 间接影响 3 对材料的影响 加速老化 4 对水生生态系统的影响 降低生产力 影响幼体 臭氧空洞的危害 引