环境学概论课件

第二章：大气环境,组员：彭楚昀蒋欣刘昱宏王宇彤王园园,大气的结构与组成,2.1,2.2,2.5,2.4,2.3,大气污染及主要污染物,几种典型的大气污染类型,大气污染的综合防治,污染物在大气中的迁移与扩散,大气的结构,2.1。1,特点,1,2,3,4,5,大气的组成,2.1。2,1,即除去水汽好杂志的空气,2,3,2.2。1,大气污染,大气污染系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，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。,分类,2.2。2,大气污染源及其分类,污染源就是造成环境污染的发生源，一般指向环境排放有害物质或对环境产生有害影响的场所、设备和装置等。大气污染源是指向大气环境中排放污染物质的发生源。一般分为天然源和人为源。,2.2。3,大气污染物及其分类,大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气，并对任何环境产生有害影响的物质。,按形成过程分类的污染物,根据大气污染物的存在状态，也可将其分为：气溶胶态污染物和气态污染物。,分类,1,2,按形成过程分类的污染物,1,2,（1）一次污染物。一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质，如二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、颗粒物等，它们又可分为反应物和非反应物，前者不稳定，在大气环境中常与其他物质发生化学反应，或者作催化剂促进其他污染物之间的反应，后者则不发生反应或反应速度缓慢。,（2）二次污染物。二次污染物是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，其毒性比一次污染物还强。最常见的二次污染物如硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧、光化学氧化剂OX，以及许多不同寿命的活性中间物（又称自由基），如HO2、HO等。,根据大气污染物的存在状态，也可将其分为：气溶胶态污染物和气态污染物。,2,一、气溶胶态污染物根据颗粒污染物物理性质的不同，可分为如下几种：（1）粉尘（2）烟（3）飞灰（4）黑烟（5）雾（6）总悬浮颗粒物,二、气态污染物（1）含硫化合物（2）碳的氧化物（3）含氮化合物（4）碳氢化合物（5）卤素化合物,2.2。4,几种主要大气污染物的性质及危害,6）有毒重金属（如：铅、镉）主要危害：重金属微粒随呼吸进入人体，铅能伤害人的神经系统，降低孩子的学习能力，镉会影响骨骼发育，对孩子极为不利；重金属微粒可被植物叶面直接吸收，也可在降落到土壤之后，被植物吸收，通过食物链进入人体；降落到河流中的重金属微粒随水流移动，或沉积于池塘、湖泊，或流入海洋，被水中生物吸收，并在体内聚积，最终随着水产品进入人体。7）氟和氟的氧化物（如：氯气、氨气、氟化物）主要危害：对动物、植物、微生物和人体有直接危害。,1）二氧化硫SO2主要危害：形成工业烟雾，高浓度时使人呼吸困难，是著名的伦敦烟雾事件的元凶；进入大气层后，氧化为硫酸（SO4）在云中形成酸雨，对建筑、森林、湖泊、土壤危害大；形成悬浮颗粒物，又称气溶胶，随着人的呼吸进入肺部，对肺有直接损伤作用。2）含硫化合物主要危害：形成工业烟雾，高浓度时使人呼吸困难，是著名的伦敦烟雾事件的元凶；进入大气层后，氧化为硫酸（SO4）在云中形成酸雨，对建筑、森林、湖泊、土壤危害大；形成悬浮颗粒物，随着人的呼吸进入肺部，对肺有直接损伤作用。3）一氧化碳CO主要危害：在极低浓度时就能使人或动物遭到缺氧性伤害。轻者眩晕，头疼，重者脑细胞受到永久性损伤，甚至窒息死亡；对心脏病、贫血和呼吸道疾病的患者伤害性大；引起胎儿生长受损和智力低下。,4）氮氧化物Nox（如：NO、NO2、NO3）主要危害：刺激人的眼，鼻，喉和肺，增加病毒感染的发病率，例如引起导致支气管炎和肺炎的流行性感冒，诱发肺细胞癌变；形成城市的烟雾，影响可见度；破坏树叶的组织，抑制植物生长；在空中形成硝酸小滴，产生酸雨。5）光化学氧化物（如：臭氧O3）主要危害：低空臭氧是一种最强的氧化剂，能够与几乎所有的生物物质产生反应，浓度很低时就能损坏橡胶、油漆、织物等材料；臭氧对植物的影响很大。浓度很低时就能减缓植物生长，高浓度时杀死叶片组织，致使整个叶片枯死，最终引起植物死亡，比如高速公路沿线的树木死亡就被分析与臭氧有关；臭氧对于动物和人类有多种伤害作用，特别是伤害眼睛和呼吸系统，加重哮喘类过敏症。,2.3。1,几种典型的大气污染类型,我国的大气污染属于煤炭型污染，主要的污染物是烟尘和二氧化硫，此外，还有氮氧化物和一氧化碳等。这些污染物主要通过呼吸道进入人体内，不经过肝脏的解毒作用，直接由血液运输到全身。,是指由煤炭燃烧排放出的烟尘、二氧化硫等一次污染物以及再由这些污染物发生化学反应而生成二次污染物所构成的污染叫煤烟型污染。,交通运输中产生的废气是重要的交通污染物。特别是城市中的汽车，量大而集中，排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官，对人体健康的危害很大。因此交通污染对城市的空气污染很严重，成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等，前三种物质危害性很大。严重区域会出现一种带刺激性的淡蓝色烟雾-光化学烟雾,分废污染,光化学烟雾及其形成条件,形成条件：,污染源条件存在排放NO2、HC等污染物的污染源，如汽车尾气、以石油为原料的工厂排气。,地理条件NO2需吸收波长为290-430nm的光南北纬60度之间，光强大夏季可能性冬季，夏季中午前后易发利于污染物在地面附近聚积的天气，如天气晴朗、高温低湿、有逆温、风力不大。,光化学烟雾及其危害,污染特征：蓝色、淡黄色、强刺激性、有气味危害：降低能见度、刺激人的眼睛、喉咙、伤害植物叶片甚至是橡胶,大气污染物的扩散与气象因子的关系,2.4。1,1.风和大气湍流对污染物扩散的影响2.大气的温度层结对污染物及扩散的影响3.其他气象因素,大气污染物的扩散与下垫面的关系,2.4。2,山谷风,海陆风,城市热岛环流,成因人口密集、工业集中，能耗水平高，释热量大地面多为混凝土，地表径流快，蒸发少，散热少城市覆盖物热容量大，白天吸热快，夜间放热慢，空气变暖城市上空二氧化碳和烟雾多，不利于地面有效辐射，不利于散热,影响大气污染物的其他因素,2.4。3,污染物性质、成分污染源按几何形状分：点源、线源、面源按排放方式分：高架源、地面源气象因素雨水冲刷、雾,大气污染物的扩散模式,2.4。4,（一）有界条件下的大气扩散模式坐标系：x轴与平均风向一致，y轴在水平面上与风向垂直，z轴指向天顶的直角坐标系。,高斯模式的四点假设污染物在空间yoz平面中按高斯分布(正态分布)，在x方向只考虑迁移，不考虑扩散；在整个空间中风速是均匀、稳定的，风速大于lms；源强是连续均匀的；在扩散过程中污染物质量是守衡的。,几种常用的大气扩散模式高架连续点源地面上任一点浓度z=0地面轴线浓度，z=0且y=0地面轴线最大浓度，即对上式求最大值,y和z都随x增加而增加，上式第一项随x增大而减小，第二项则随x增大而增大，必然存在最大值。假定横向和负起向的扩散参数随X增大而增大的倍数相同，即y/zK，则上式变为：当偏数为0时，出现最大浓度值。,得：,此时,（二）几种常用的大气扩散模式地面连续点源任一点浓度，H0地面浓度，H=0且z=0地面轴线，H=0，z=0且y=0,高斯模式的浓度扩散公式汇总,地面轴线上点C(x,0,0),地面点C(x,y,0),任一点C(x,y,z),地面连续点源,高架连续点源,（二）几种常用的大气扩散模式地面连续点源源点浓度比较地面最大浓度值位置比较地面浓度分布比较,（二）几种常用的大气扩散模式有效源高HeHe=Hs+H烟流抬升高度H的确定是计算有效源高的关键。热烟流从烟囱出口喷出多大体经过四个阶段：烟流的喷出阶段、浮升阶段、瓦解阶段和变平阶段。产生烟流抬升的原因有两个:一是烟囱出口处的烟流具有一定的初始动量，二是由于烟流温度高于周围空气温度而产生的净浮力。,（二）几种常用的大气扩散模式有效源高He影响烟气初始动量和浮力的因素很多，归结为四种。烟气本身的热力性质烟气本身的动力性质气象条件近地层下垫面状况,（二）几种常用的大气扩散模式有效源高He烟气抬升高度计算式：霍兰德(Holland)公式,（二）几种常用的大气扩散模式有效源高He增加烟气上升高度的途径：提高排烟温度，以增加烟气的浮力增加烟气的喷出速度，增加初始动量增加排出的烟气量，对惯性力和浮升力都有帮助,六、扩散参数的确定（一）帕斯奎尔扩散曲线法根据常规气象资料确定大气稳定度级别根据云量、云状、日照和风速，查表2-14A极不稳定，B不稳定，C弱不稳定，D中性，E弱稳定，F稳定利用扩散曲线确定扩散参数曲线不如表准确，如中性稳定度下风向10公里处的扩散参数值,（二）我国扩散参数取用原则平原农村地区及城市远郊区：ABC直接查表，DEF向不稳定方向提高半级工业区：AB直接查，C提一级，DEF提一级半非工业区的城区：AB直接查，C提半级，DEF提一级丘陵山区的农村和城市：AB直接查，C提一级，DEF提一级半，等同于工业区。,2.5。1,大气污染的控制与管理,综合利用区域环境的自净能力,科学规划，合理布局污染源,选择有利污染物扩散的排放方式,利用绿色植物的净化效应，改善环境质量,改变燃料构成开发新能源,改革生产工艺综合利用废气,集中供热供暖集中废弃的末端治理,大气污染的控制与管理,2.5。2,大气污染治理技术,颗粒污染物治理技术,从废气中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装置,常见的除尘装置;重力除尘装置旋风除尘器湿式除尘器过滤式除尘器电除尘器,气态污染物的治理,主要方法：吸收法，吸附法，催化法，燃烧法，冷凝法,从烟气中去除二氧化硫的技术氨