第五章.大气质量与大气污染

1、1环境工程大气污染部分主讲人：路达电话mail：2第四节第四节 大气环境质量控制标准大气环境质量控制标准第五章第五章 大气质量与大气污染大气质量与大气污染第一节第一节 大气的结构及大气污染大气的结构及大气污染第二节第二节 大气污染的来源与影响大气污染的来源与影响第三节第三节 大气污染综合防治途径大气污染综合防治途径3一、大气结构一、大气结构大气圈大气圈厚度：厚度：1200120014001400千米千米总质量：总质量：分层：分层：散逸层散逸层暖层暖层中间层中间层平流层平流层对流层对流层2/97%PParmgr P gKg，m/s4第一节 大气的结构及大气污染41.1.

2、温度随高度的增加而降低；温度随高度的增加而降低；0.65/100m对流层特点：对流层特点：2.2.温度、湿度等水平分布不均匀温度、湿度等水平分布不均匀 3.3.空气对流（垂直、水平）空气对流（垂直、水平）平流层特点：平流层特点：1.同温层同温层2.温度随高度增加而升高温度随高度增加而升高3.存在臭氧层存在臭氧层第一节 大气的结构及大气污染5大气臭氧浓度随高度的变化（引自大气臭氧浓度随高度的变化（引自大气科学辞典大气科学辞典） 第一节 大气的结构及大气污染6美国航空航天局用卫星测绘出的南极臭氧层空洞美国航空航天局用卫星测绘出的南极臭氧层空洞第一节 大气的结构及大气污染7臭氧分子被氯原子夺去氧原子

3、示意图臭氧分子被氯原子夺去氧原子示意图第一节 大气的结构及大气污染8中间层特点：中间层特点：1.高度增加温度降低高度增加温度降低暖层特点：暖层特点：1.电离层电离层3.垂直对流垂直对流2.透明度好透明度好2.高度增加温度升高高度增加温度升高3.对远距离通讯具有重要作用对远距离通讯具有重要作用第一节 大气的结构及大气污染9氮层（氮层（9090200 Km 200 Km ）原子氧层（原子氧层（2002001100 Km 1100 Km ）氦层（氦层（110011003200 Km 3200 Km ）氢层（氢层（320032009600 Km 9600 Km ）散逸层特点：散逸层特点：高度增加温度升

4、高高度增加温度升高均质层均质层 90Km90Km非均质层非均质层第一节 大气的结构及大气污染10第一节 大气的结构及大气污染11大气结构表大气结构表 特点特点 分层分层 厚度（厚度（KmKm） 温度温度 对流对流 其它其它 对流层对流层随纬度和季随纬度和季节而变节而变10-12 10-12 降低降低 垂直垂直水平水平化学过程活跃化学过程活跃有气象现象有气象现象 平流层平流层 505060 60 升高升高 臭氧层臭氧层 中间层中间层 808085 85 降低降低 垂直垂直 上部气体电离上部气体电离透明度很好透明度很好 暖层暖层 800 800 800 高高 空气稀薄、气体分子高度电空气稀薄、气体

5、分子高度电离、分子原子有很高的动能离、分子原子有很高的动能 第一节 大气的结构及大气污染12二、大气组成二、大气组成组成组成混合气体混合气体水汽水汽悬浮微粒悬浮微粒干洁空气干洁空气天气变化天气变化含量和化学成分变化含量和化学成分变化第一节 大气的结构及大气污染13干洁空气干洁空气N N2 2 78.08% 78.08%O O2 2 20.95% 20.95%Ar 0.93%Ar 0.93%COCO2 2 0.03% 0.03% Ne 18Ne 181010-4 -4 % % He 5.24 He 5.24 1010-4 -4 % % Kr 1.0 Kr 1.0 1010-4 -4 % % Xe

6、 0.5 Xe 0.5 1010-4 -4 % % H H2 2 0.8 0.8 1010-4 -4 % % O O3 3 0.01 0.01 1010-4 -4 % %第一节 大气的结构及大气污染14 干洁大气组成的体积百分比干洁大气组成的体积百分比15根据成分是否稳定：根据成分是否稳定：稳定成分和不稳定成分稳定成分和不稳定成分氮、氧、氩、氖、氦、氮、氧、氩、氖、氦、氪、甲烷、氢、氙氪、甲烷、氢、氙二氧化碳、二氧化硫、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、臭氧、水汽硫化氢、臭氧、水汽第一节 大气的结构及大气污染16地球大气圈的形成与演化，经历了漫长的地地球大气圈的形成与演化，经历了漫长的地质时期，并维

7、持着动态的平衡质时期，并维持着动态的平衡平衡一经破坏，就会带来灾难性的生态后果平衡一经破坏，就会带来灾难性的生态后果二氧化碳二氧化碳温室效应温室效应温度下降温度下降第一节 大气的结构及大气污染17第二节 大气污染的来源和影响一、大气污染定义一、大气污染定义ISO： 原因原因 人类活动人类活动 程度程度 足够浓度足够浓度 后果后果 危害人体舒适、危害人体舒适、 自然过程自然过程 足够时间足够时间 健康、福利、危害环境健康、福利、危害环境International Standard Organisation 大气污染通常指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出大气污染通常指由于人类活

8、动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利，或危足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利，或危害了环境。害了环境。 二、大气污染的危害二、大气污染的危害1.1.世界著名的世界著名的“八大公害事件八大公害事件” ：马斯河谷事件。马斯河谷事件。多诺拉事件。多诺拉事件。18四日市哮喘病事件。四日市哮喘病事件。水俣病事件。水俣病事件。骨痛病事件。骨痛病事件。米糠油事件。米糠油事件。洛杉矶光化学烟雾事件。洛杉矶光化学烟雾事件。伦敦烟雾事件。伦敦烟雾事件。第二节 大气污染19第二节 大气污染（见5.2）2.2.全球性的环境

9、污染问题全球性的环境污染问题臭氧空洞臭氧空洞温室效应温室效应酸雨酸雨沙尘暴沙尘暴20温室效应概述温室效应概述成因：成因：燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气地表植被减少地表植被减少第二节 大气污染21第二节 大气污染22第二节 大气污染温室气体：温室气体：二氧化碳、氯氟烃类、甲烷、臭氧、一氧化氮等二氧化碳、氯氟烃类、甲烷、臭氧、一氧化氮等危害：危害：1) 1) 地球上的病虫害增加；地球上的病虫害增加； 2) 2) 海平面上升；海平面上升； 3) 3) 气候反常，海洋风暴增多；气候反常，海洋风暴增多； 4) 4) 土地干旱，沙漠化面积增大；土地干旱，沙

10、漠化面积增大； 5 5）史前病毒卷土重来。）史前病毒卷土重来。新说：碳粒粉尘新说：碳粒粉尘23酸雨成分酸雨成分硫酸硫酸硝酸硝酸盐酸盐酸碳酸、有机酸碳酸、有机酸第二节 大气污染酸雨概述酸雨概述成因：成因：工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫，燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物硫，燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物进入大气进入大气 酸雨是指酸雨是指pH值小于值小于5.6的雨水、冻雨、雪、雹、的雨水、冻雨、雪、雹、露等大气降水。露等大气降水。24第二节 大气污染酸雨的形成酸雨的形成25第二节 大气污染干性沉降干性沉降湿性沉降湿性沉降分类：分类

11、：不下雨时，大气中酸性物不下雨时，大气中酸性物质可被植被吸附或重力沉质可被植被吸附或重力沉降到地面降到地面下雨时，高空雨滴吸收包下雨时，高空雨滴吸收包含酸性物质继而降下时再含酸性物质继而降下时再冲刷酸性物质降到地面冲刷酸性物质降到地面26第二节 大气污染酸雨的危害：酸雨的危害：6.6.危害人体健康；危害人体健康；3.3.破坏森林；破坏森林；5.5.破坏地表建筑。破坏地表建筑。三大酸雨区：三大酸雨区：欧洲、北美、中国欧洲、北美、中国1.酸化水体；酸化水体；2.酸化土壤；酸化土壤；4.破坏文物；破坏文物；27卫星图片中的红色代表酸雨毁掉的成片森林卫星图片中的红色代表酸雨毁掉的成片森林第二节 大气污

12、染28酸雨毁掉的德国松林酸雨毁掉的德国松林第二节 大气污染29大气污染分类大气污染分类全球性大气污染全球性大气污染三、大气污染三、大气污染局部地区大气污染局部地区大气污染区域性大气污染区域性大气污染广域性大气污染广域性大气污染第一节 大气的结构及大气污染30含硫化合物（含硫化合物（SOSO2 2 ）、含氮化合）、含氮化合物（物（NO,NONO,NO2 2 ）、碳的化合物、碳）、碳的化合物、碳氢化合物、卤素化合物氢化合物、卤素化合物大气污染物分类：大气污染物分类： 颗粒污染物颗粒污染物 气态污染物气态污染物 粉尘、烟、飞灰、黑烟、粉尘、烟、飞灰、黑烟、雾、总悬浮微粒雾、总悬浮微粒第二节 大气污染

13、粒状污染物（如烟、尘、雾等）粒状污染物（如烟、尘、雾等）p天然过程排放颗粒物主要有火山爆发的烟气、岩天然过程排放颗粒物主要有火山爆发的烟气、岩石风化的灰尘、宇宙降尘、海浪飞逸的盐粒、各石风化的灰尘、宇宙降尘、海浪飞逸的盐粒、各种微生物、细菌、植物的花粉等，约占大气颗粒种微生物、细菌、植物的花粉等，约占大气颗粒物总量的物总量的89%。由燃料燃烧、开矿、选矿或固体。由燃料燃烧、开矿、选矿或固体物质的粉碎加工（磨面粉、制水泥等）、火药爆物质的粉碎加工（磨面粉、制水泥等）、火药爆炸、农药喷洒等人工排放约占颗粒物总量的炸、农药喷洒等人工排放约占颗粒物总量的11%。人为排放集中在人类活动的场所如厂矿、城市

14、。人为排放集中在人类活动的场所如厂矿、城市等，它增加了人类周围环境的大气负担。等，它增加了人类周围环境的大气负担。大气污染物及主要来源大气污染物及主要来源气态污染物及其危害1.碳氧化物p 一氧化碳无色、无臭、无味的气体，当人们吸入CO时，它与血红蛋白结合。是城市大气中数量最多的污染物，碳氢化合物燃烧不完全是CO的主要来源，如汽车排放尾气。其主要危害在于能参与光化学烟雾的形成，以及造成全球的环境问题。p二氧化碳含碳物质完全燃烧的产物，也是动物呼吸排出的废气。它本身无毒，对人体无害，但其含量8%时会令人窒息。近年来研究发现，现代大气中的CO2的浓度不断上升引起地球气候变化，这个问题称之为“温室效应

15、”。所以联合国环境决策署决议将CO2列为危害全球的6种化学品之一。p防治措施目前对CO的局部排放源的控制措施主要集中在汽车方面。如使用排气的催化反应器，加入过量空气使CO氧化成CO2。2.2.硫的氧化物（硫的氧化物（SO2或或SO3）pSO2具有强烈的刺激性气味，它能刺激眼睛，损伤呼吸具有强烈的刺激性气味，它能刺激眼睛，损伤呼吸器官，引起呼吸道疾病。特别是器官，引起呼吸道疾病。特别是SO2与大气中的尘粒、与大气中的尘粒、水分形成气溶胶颗粒时，这三者的协同作用对人的危水分形成气溶胶颗粒时，这三者的协同作用对人的危害更大。这种污染称为伦敦型烟雾或叫硫酸烟雾。害更大。这种污染称为伦敦型烟雾或叫硫酸烟

16、雾。SO2的腐蚀性很大，能导致皮革强度降低，建筑材料变的腐蚀性很大，能导致皮革强度降低，建筑材料变色，塑像及艺术品毁坏。在与植物接触时，会杀死叶色，塑像及艺术品毁坏。在与植物接触时，会杀死叶组织，引起叶子脱色变黄，农作物产量下降。另外，组织，引起叶子脱色变黄，农作物产量下降。另外，SO2在大气中含量过高是形成酸雨污染的重要因素。在大气中含量过高是形成酸雨污染的重要因素。p防治措施防治措施大气中的大气中的SO2主要通过降水清除或氧化成硫酸盐微粒主要通过降水清除或氧化成硫酸盐微粒后再干沉降或降雨去除。除此之外，土壤的微生物降后再干沉降或降雨去除。除此之外，土壤的微生物降解、化学反应、植被和水体的表

17、面吸收等都是去除解、化学反应、植被和水体的表面吸收等都是去除SO2的途径。的途径。3. .氮氧化合物（氮氧化合物（NO、NO2）p来源来源人为排放主要来源于矿物燃料的燃烧人为排放主要来源于矿物燃料的燃烧过程（包括汽车及一切内燃机的排放）过程（包括汽车及一切内燃机的排放）、生产硝酸工厂排放的尾气。氮氧化物、生产硝酸工厂排放的尾气。氮氧化物浓度高的气体呈棕黄色，从工厂烟囱排浓度高的气体呈棕黄色，从工厂烟囱排出来的氮氧化物气体称之为黄龙。出来的氮氧化物气体称之为黄龙。p影响影响对人类的影响对人类的影响当空气中的当空气中的NO2含量达含量达150mL/m3时，对时，对人的呼吸器官有强烈的刺激，人的呼吸

18、器官有强烈的刺激，38小时会发生肺水肿，可小时会发生肺水肿，可能引起致命的危险。能引起致命的危险。对森林和作物生长的影响对森林和作物生长的影响NOX通过叶表面的气孔进入植通过叶表面的气孔进入植物活体组织后，干扰了酶的作用，阻碍了各种代谢机能；物活体组织后，干扰了酶的作用，阻碍了各种代谢机能；有毒物质在植物内还会进一步分解或参与合成过程，产生有毒物质在植物内还会进一步分解或参与合成过程，产生新的有害物质，侵害机体内的细胞和组织，使其坏死。新的有害物质，侵害机体内的细胞和组织，使其坏死。NOX也是形成酸雨的重要原因之一。酸雨可以破坏作物也是形成酸雨的重要原因之一。酸雨可以破坏作物的根系统的营养循环

19、；与臭氧结合损害树的细胞膜，破坏的根系统的营养循环；与臭氧结合损害树的细胞膜，破坏光合作用；酸雾还会降低树木的抗严寒和干燥的能力。光合作用；酸雾还会降低树木的抗严寒和干燥的能力。对全球气候的影响对全球气候的影响氮氧化物和二氧化碳引起氮氧化物和二氧化碳引起“温室效温室效应应”，使地球气温上升，使地球气温上升1.54.5，造成全球性气候反常，造成全球性气候反常。4.4.碳氢化合物碳氢化合物 p人为排放源人为排放源汽油燃烧（汽油燃烧（38.5%）、焚烧（）、焚烧（28.3%）、溶剂蒸发（）、溶剂蒸发（11.3%）、石油蒸发和运输消耗（、石油蒸发和运输消耗（8.8%）、提炼废物（）、提炼废物（7.1%

20、）。美国排）。美国排放碳氢化合物占总产量的比例高达放碳氢化合物占总产量的比例高达34%，其中半数以上来自交，其中半数以上来自交通运输。汽车排放的碳氢化合物主要有两类：烃类，如甲烷、通运输。汽车排放的碳氢化合物主要有两类：烃类，如甲烷、乙烯、乙炔、丙烯、丁烷等；醛类，如甲醛、乙醛、丙醛、丙乙烯、乙炔、丙烯、丁烷等；醛类，如甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛和苯甲醛等。此外还有少量芳烃和微量多环芳烃致癌物。烯醛和苯甲醛等。此外还有少量芳烃和微量多环芳烃致癌物。p危害危害一般碳氢化合物对人的毒性不大，主要是醛类物质具有刺激一般碳氢化合物对人的毒性不大，主要是醛类物质具有刺激性。对大气的最大影响是碳氢化合物在空

21、气中反应形成危害较性。对大气的最大影响是碳氢化合物在空气中反应形成危害较大的二次污染物，如光化学烟雾。大的二次污染物，如光化学烟雾。p防治措施防治措施碳氢化合物从大气中去除的途径主要有土壤微生物活动，植碳氢化合物从大气中去除的途径主要有土壤微生物活动，植被的化学反应、吸收和消化，对流层和平流层化学反应，以及被的化学反应、吸收和消化，对流层和平流层化学反应，以及向颗粒物转化等。向颗粒物转化等。 二次污染物二次污染物 硫酸烟雾（伦敦型烟雾）硫酸烟雾（伦敦型烟雾） 光化学烟雾（洛杉矶型烟雾）光化学烟雾（洛杉矶型烟雾）44一次污染物一次污染物二次污染物二次污染物光化学烟雾光化学烟雾硫酸烟雾硫酸烟雾第二

22、节 大气污染45第二节 大气污染46四、大气污染物的来源和发生量四、大气污染物的来源和发生量污染源污染源燃料燃烧（生活污染）：烧饭、取暖、沐浴燃料燃烧（生活污染）：烧饭、取暖、沐浴工业生产过程：火力发电厂、钢铁厂、工业生产过程：火力发电厂、钢铁厂、化工厂及水泥厂化工厂及水泥厂交通运输（移动污染）：交通工具交通运输（移动污染）：交通工具排放量：各国、各地区的经济发展、能源结构、排放量：各国、各地区的经济发展、能源结构、工艺方法及管理水平的不同，而差别很大工艺方法及管理水平的不同，而差别很大第二节 大气污染排放量计算方法排放量计算方法l1、物料衡算法lSO2产生量=燃煤量硫分2l-煤中硫向SO2的

23、转化率电站锅炉0.9；工业锅炉0.85。l2、排放系数法（水泥0.311KgSO2/t水泥）l3、现场监测法。4748主要污染物主要污染物区域性大气污染物中：区域性大气污染物中：SOSOx x,NO,NOx x,C,Cm mH Hn n,CO,COx x, ,飘尘，重金属飘尘，重金属全球性大气污染物中：全球性大气污染物中：SOSO2 2, NO, NOx x, CO, CO2 2 ，氯氟烃化合物，飘尘，铁、汞，氯氟烃化合物，飘尘，铁、汞， 滴滴涕，滴滴涕，六六六六六六二次污染物：光化学烟雾，硫酸烟雾二次污染物：光化学烟雾，硫酸烟雾第二节 大气污染大气污染的危害大气污染的危害l1、人体健康l颗粒

24、物、硫氧化物、CO、氮氧化物、光化学烟雾、有机化合物l2、植物影响l3、对器物和材料的影响l4、对能见度和气候的影响l我国大气污染状况我国大气污染状况4950本节重点本节重点1.大气污染的概念大气污染的概念2.概念：一次污染物、二次污染物、概念：一次污染物、二次污染物、光化学烟雾、硫酸烟雾、光化学烟雾、硫酸烟雾、3.3.大气污染的危害大气污染的危害第二节 大气污染51一级标准：为保护自然生态和人群健康，在长期接触的情一级标准：为保护自然生态和人群健康，在长期接触的情况下，不发生任何影响的空气质量要求。况下，不发生任何影响的空气质量要求。二级标准：为保护人群健康和城市、乡村的动植物在长期二级标准

25、：为保护人群健康和城市、乡村的动植物在长期和短暂接触情况和短暂接触情况 下，不发生伤害的空气质量要求。下，不发生伤害的空气质量要求。一、环境空气质量标准一、环境空气质量标准GB 30952012代替代替环境空气质量标准环境空气质量标准 GB 30951996 和和保护农作物的大气污染物最高允许浓度保护农作物的大气污染物最高允许浓度 GB 913788 2016-01-01实施实施 第三节 大气环境质量控制标准环境空气质量功能区：一类区，二类区（三类区）环境空气质量功能区：一类区，二类区（三类区）一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的

26、区域；区域；二类区二类区 为居住区、商业交通居民混合区、文化区、工业区为居住区、商业交通居民混合区、文化区、工业区和农村地区。和农村地区。5253二、大气污染物综合排放标准二、大气污染物综合排放标准GB 16297-1996 1997-01-01实施实施 第三节 大气环境质量控制标准三、环境技术标准三、环境技术标准本标准规定了33种大气污染物的排放限值，同时规定了标准执行中的各种要求。在我国现有的国家大气污染物排放标准体系中，按照综合性排放标准与行业性排放标准不交叉执行的原则，适用于现有污染源大气污染物排放管理，以及建设项目的环境影响评价、设计、环境保护设施竣工验收及其投产后的大气污染物排放管

27、理。 大气环境基础标准（名词标准）方法标准（采样、分析）样品标准（监测标准）大气污染控制技术标准（处理技术标准）环保产品质量保证54第四节第四节 大气污染综合防治途径大气污染综合防治途径一、调整产业机构，优化能源构成一、调整产业机构，优化能源构成二、严格大气环境管理二、严格大气环境管理三、实施大气污染物总量控制三、实施大气污染物总量控制四、推广大气污染物控制技术四、推广大气污染物控制技术五、控制污染的经济政策五、控制污染的经济政策六、控制污染的产业政策六、控制污染的产业政策七、绿化造林七、绿化造林55第五节第五节 大气污染控制的基本方法大气污染控制的基本方法一、大气污染控制的含义一、大气污染控

28、制的含义大气污染控制概念：是以保证人体健康和生态系统大气污染控制概念：是以保证人体健康和生态系统不受破坏为目标，对大气环境中各种污染物所规定不受破坏为目标，对大气环境中各种污染物所规定的含量限度。是直接控制污染物的排放量和进行净的含量限度。是直接控制污染物的排放量和进行净化装置设计的依据，是控制空气污染的关键。化装置设计的依据，是控制空气污染的关键。56第五节第五节 大气污染控制的基本方法大气污染控制的基本方法用法律来限制和禁止污染物的扩散：用法律来限制和禁止污染物的扩散：防止：消除使环境生态遭到严重破坏的污染源，防止：消除使环境生态遭到严重破坏的污染源，采用手段把污染物排放量降到不致严重污染环采用手段把污染物排放量降到不致严重污染环境的程度（利