环境学概论第三章-大气环境

前情提要,环境、环境要素的概念环境要素的特点环境问题及其发展进程环境问题的实质环境科学及其分支学科,环境学概论大气环境,主讲：王浩,大气污染,饮食油烟,大气污染,大气污染,大气污染,大气污染,大气污染,大气污染,杨絮飞舞,森林火灾,火山喷发,什么是大气污染？是什么物质污染了大气？它们怎样污染了大气？我们应该怎样应对？,大气的组成和结构大气污染源及污染物污染物在大气中的转化大气中污染物的扩散全球性大气环境问题大气污染综合防治与管理,大气污染的定义,大气污染由于自然过程或人为活动，改变了大气中某些原有成分和增加了某些有毒有害物质，致使大气质量恶化，影响原来有利的平衡体系，对人和其他生物的生存和发展造成不利影响的现象。,对流层：8-18km，大气质量的3/4；平流层：高度约50km，20km有臭氧层；中间层：50-80km，气温随高度下降；热成层：高度约800km，空气分子电离；逸散层：最高上限3000km，有极光出现。,3.1大气的组成和结构,恒定组分：N2、O2、惰性气体可变组分：CO2、水蒸气不定组分人类生产生活排出的废气、自然灾害如火山喷发、森林火灾等形成的尘埃。,3.1大气的组成和结构,大气成分的演化胡永云，田丰；2015年前寒武纪气候演化中的三个重要科学问题气候变化研究进展,大气的来源与演化,大气成分的演化46亿年：氢气，氦气为主，部分氨气、甲烷和少量氮气。46-43亿年：地球处于高温岩溶状态，地球温度升高，水汽、CO2从岩浆释放进入大气，氢气逃逸。43-40亿年：地球冷却，原始海洋形成，CO2碳酸岩化，氨气分解，氮气积累。,大气成分的演化32亿年前：大气中氧气含量是现在的10-13。32-24亿年：大气中氧气含量低于1ppm。24-23亿年：大气中氧气含量突然升高到现在浓度的0.1-1%，大气出现臭氧层。7.5-5.8亿年：大气中氧气含量再次突然升高到现在的水平。5.3-3.5亿年：植物登陆，氧含量略有上升。3.5亿年后：动物登陆，大气主要成分稳定。,大气污染物,定义人类活动或者自然过程排入大气的，并对人或环境产生有害影响的物质。一次污染物：指直接从污染源排放的污染物质。分为反应物、非反应物。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物理、化学性质完全不同的新的大气污染物。其危害通常比一次污染物强。,大气污染物,按照存在状态分类可分为气溶胶状态污染物（颗粒态）和气态污染物两类。气溶胶状态污染物总悬浮颗粒物：TSP；飘尘：可吸入颗粒物，PM10；降尘：自身重力可沉降，10m;细颗粒物：可入肺颗粒物，PM2.5。,大气污染物,雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统。多出现于秋冬季节，是近地面层空气中水汽凝结的产物。雾会降低空气透明度，使能见度恶化，通常把水平能见度低于1km的天气现象称为雾。霾也称灰霾，是指原因不明的大量微粒悬浮在大气中而使空气浑浊，水平能见度降低到10km以下的一种天气现象。霾的核心物质是悬浮的大量微小尘粒、烟粒或盐粒的集合体，一般呈乳白色，它使物体的颜色减弱。,雾水分含量90%，粒径：1-100m，平均10-20m，肉眼可见。形成要素：低温、水汽、凝结核(0.1m)。分：辐射雾、平流雾、蒸发雾、锋面雾等。霾水分含量760nm)43%，紫外区(:0中性层结r=rd等温层结r=0逆温层结rrd中性平衡r=rd稳定平衡rrd逆温稳定r0,气象热力因素,气象热力因素,逆温辐射逆温下沉逆温湍流逆温锋面逆温平流逆温,不同温度层结下的烟型,地理因素,地形与地物山谷风海陆风城市热岛环流,地理因素,山谷风海陆风城市热岛环流,洛杉矶光化学烟雾形成条件地理与气候条件副热带高压控制地区的夏季和早秋季节。洛杉矶市坐落在三面环山、一面临海的盆地中，气候类型为地中海气候，夏季炎热干燥，冬季湿润多雨。污染源条件石油为动力和燃料的工厂、汽车排气等污染源。,伦敦烟雾形成条件地理与气候条件温带海洋气候，冬季湿润，多逆温。三面环山的小盆地。污染源条件工业革命之后，煤炭成为工业和家庭使用的核心燃料。同时，英国冬季比较寒冷，居民家庭普遍要烧煤取暖，使烟尘排放量比平时更高。,阐述NO和SO2在大气中的转化规律，分析伦敦烟雾和洛杉矶光化学烟雾的形成原因。,本章作业,3.5全球大气环境问题,全球气候变化臭氧层破坏酸雨,全球气候变化,黑体辐射任何物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁波的本领。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的能谱分布。这种能谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。地面长波辐射地表面以其本身的热量日夜不停地向外放射辐射的方式。由于地表温度比太阳低得多(地表面平均温度约为300K)，因而，地面辐射波长主要是在130微米之间，其最大辐射的平均波长为10微米，属红外区间，与太阳短波辐射相比，称为地面长波辐射。,红外线热效应红外线只能穿透了原子分子的间隙中，而不能穿透到原子、分子的内部，由于红外线只能穿透到原子、分子的间隙，会使原子、分子的振动加快、间距拉大，即增加热运动能量，从宏观上看，物质在融化、在沸腾、在汽化，但物质的本质（原子、分子本身）并没有发生改变，这就是红外线的热效应。,全球气候变化,温室气体大气中能强烈吸收地面长波辐射产生热效应的气体。温室效应地面长波辐射被温室气体吸收，使得散失到大气层以外的热量相对减少，地表温度得以维持。全球变暖潜势给定时间范围内某温室气体的累积辐射强迫与参考气体（二氧化碳）的比值。,全球变暖的影响,海平面上升气候带移动对农业的影响对人类健康的影响,全球变暖的应对,国际合做能源战略生态建设制订规划加强科研,臭氧的产生O2+h(180240nm)O*+O*O2+O*O3O3+h(240310nm)O+O2臭氧的破坏Cl+O3ClO+O2ClO+OCl+O2,臭氧层破坏,紫外线紫外线指的是电磁波谱中波长380nm辐射的总称。UV-C(200-280nm)可杀灭细菌、病毒等。UV-B(280-315nm)对皮肤可产生强烈的光损伤，被照射部位真皮血管扩张，皮肤可出现红肿、水泡等症状。长久照射会出现红斑、炎症、皮肤老化，严重者可引起皮肤癌。UV-A(315-380nm)对表皮部位的黑色素起作用，引起皮肤黑色素沉着。,臭氧层损耗的后果,人体健康陆生植物水生生态高分子材料对流层大气,酸雨,定义广义的酸雨是指酸沉降，泛指酸性物质从大气转移到地面上。狭义的酸雨：pH小于5.6的各种形式的降水，包括雨、雪、霜、雹、雾和露等。酸雨分布区西欧、北美、东亚中国：长江以南青藏高原移动的华中、西南和华东地区。,影响酸雨的其他因素大气中的氨颗粒物质的酸碱度和重金属含量地形、气象因素等酸雨的危害对水生生态系统对陆生生态系统对建筑材料对人体健康酸雨的防治脱硫除氮、调整能源结构、开展国际合做,3.6大气污染综合防治与管理,除尘脱硫脱硝,干式除尘：沉降室除尘、旋风除尘、惯性除尘过滤除尘：布袋除尘湿式除尘：文丘里洗涤除尘电除尘,除尘,脱硫,燃料脱硫：煤炭洗选、煤炭转化、重油除硫烟气脱硫：石灰法、钙钠双碱法燃烧脱硫：炉内喷钙吸附净化：活性碳法,脱硝,燃烧前脱硝：煤炭洗选燃烧中脱硝：循环流化床，低温、低氧燃烧烟气脱