第四章大气污染及控制

1、人可以5周不吃饭，5天不喝水，但5分钟不呼吸就会死亡 Emission sources Source control Atmosphere Receptors Receptors Humans Animals Plants MaterialsResponse（响应）（响应）Automatic controlLegislative action Emission sourcesAtmosphere Receptors pollutantsmixed and chemical transformation源头排放源头排放大气扩散大气扩散危害受危害受体体v 直接以原始形态排放入大气中并达到足够的排放

2、量从直接以原始形态排放入大气中并达到足够的排放量从而造成健康威胁的污染物而造成健康威胁的污染物Sources of Primary Air PollutantsPollutantSourcesCarbon monoxide一氧化碳一氧化碳Incomplete burning of fossil fuels, Tobacco烟草烟草 smokeHydrocarbons碳氢化合物碳氢化合物Incomplete burning of fossil fuels, Tobacco burningParticulatesChemicals, Burning fossil fuels, Farming op

3、erations, Industrial wastes, Building demolition拆卸拆卸Sulfur dioxide二氧化硫二氧化硫Burning fossil fuels, Smelting ore冶炼矿石冶炼矿石Nitrogen compounds氮化合物氮化合物Burning fossil fuels马斯河谷事件马斯河谷事件-由于几种有害气体和煤烟粉尘的综合作用由于几种有害气体和煤烟粉尘的综合作用SO2浓浓度度25100mg/m3（60多人死亡）多人死亡）多洛拉事件多洛拉事件-1948.10.26-10.31，美国宾夕法尼亚州多洛拉小镇，美国宾夕法尼亚州多洛拉小镇，由由S

4、O2与金属元素、金属化合物相互作用所致（与金属元素、金属化合物相互作用所致（17人死亡）。人死亡）。伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件-1952年年12月，燃煤导致的，月，燃煤导致的，4天死亡天死亡4703人。人。洛杉矶烟雾事件洛杉矶烟雾事件四日事件四日事件居民长期吸入含有二氧化硫、铅等物质的混合大居民长期吸入含有二氧化硫、铅等物质的混合大气，引发哮喘病，气，引发哮喘病，切尔诺贝利核电站事故切尔诺贝利核电站事故印度帕博尔毒气泄漏事件印度帕博尔毒气泄漏事件重庆川东北重庆川东北12.23井喷事件井喷事件-硫化氢泄漏，死亡硫化氢泄漏，死亡243。延边一氧化碳中毒事件延边一氧化碳中毒事件-死亡死亡10余人。余人

5、。SO42-NO3-Ca2+NH4+ 针对酸沉降前体物质针对酸沉降前体物质 洗煤洗煤 开发低硫燃料开发低硫燃料 改进燃烧技术改进燃烧技术 烟气脱硫烟气脱硫 机动车净化机动车净化 1972年，联合国人类环境会议，首次提出酸年，联合国人类环境会议，首次提出酸雨问题雨问题 1979年，年，33个国家，长距离跨国大气污染公个国家，长距离跨国大气污染公约（约（LRTAP） 1985年，欧洲年，欧洲20个国家，硫排放控制协定个国家，硫排放控制协定2013年2月28日，北京第一次沙尘暴全球变暖全球变暖原因：温室效应的加剧原因：温室效应的加剧反 射 太 阳 辐射：107W/m2 云、气溶胶和大气反射 入 射

6、太 阳 辐射：342W/m2 大气放射 出射长 波辐射： 107W/m2 大气吸收 温室气体 大气窗口 地表 辐射 地表吸收 地表反射 反辐射 地表吸收 暖气流 蒸发蒸腾作用 潜热 全球能量平衡示意图。图中给出了基于地球表面区域的平均能量（单位全球能量平衡示意图。图中给出了基于地球表面区域的平均能量（单位W/m2）流动。大）流动。大约有约有49的入射太阳辐射被地表直接吸收，但是温室气体效应增加了流向地表的能量。的入射太阳辐射被地表直接吸收，但是温室气体效应增加了流向地表的能量。（资料来源：（资料来源：IPCC, 1996a）Major Greenhouse Gases GasContribut

7、ion to global warming ()CO257CFCS25CH412N2O6CO2年排放量（MtC/年） （a） 美国 中国 俄罗斯 日本 印度 德国 英国 加拿大 意大利 韩国 1997年年10个个CO2排放量最大的国家的总年排放量（排放量最大的国家的总年排放量（a）和各国人均年）和各国人均年排放量（排放量（b）（资料来源：）（资料来源：Marland et al., 1999） CO2 CH4 N2O CFC-11 HCFC-22 CF4 工业化前的浓度 280ppmv 700ppbv 275ppbv 0 0 0 1994 年的浓度 358ppmv 1720ppbv 312pp

8、bv 268pptv 110pptv 72pptv 最近的浓度变化率 1.5ppmv/a(0.4%/a) 10ppbv/a(0.6%/a) 0.8ppbv/a(0.25%/a) 0ppvb/a(0%/a) 5pptv/a(0%/a) 1.2pptv/a(2%/a) 大气寿命中的（年）b 50 200c 12 120 50 12 50000 a ppmv 每百万体积中的份额； ppbv每十亿体积中的份额； pptv每万亿体积中的份额。 b 初始质量以指数形式衰减到其初始值的1/e0.368所需的时间。 c 对于 CO2，不能确定其唯一的大气寿命。因为不同的汇，其吸收速率不同。 资料来源：IPCC

9、，1996 。 1850年以来大气中温室气体浓度的增加 近代南北半球及全球平均温度的变化近代南北半球及全球平均温度的变化v在过去的在过去的100年间，地球的平均温度增加了年间，地球的平均温度增加了0.30.6 （1995年是记录上最暖的一年），海平面高度增加年是记录上最暖的一年），海平面高度增加了了1025cm。v气温和海平面高度仍会持续上升。众多模型的模拟结气温和海平面高度仍会持续上升。众多模型的模拟结果表明，到果表明，到2010年气温将增加年气温将增加13.5 ，海平面上升海平面上升1595cm。v气温升高和大气中温室气体的浓度具有很强的相关性。气温升高和大气中温室气体的浓度具有很强的相关

10、性。v人类活动极大地增加了大气中温室气体的含量。人类活动极大地增加了大气中温室气体的含量。降水模式改变降水模式改变冰川融化冰川融化 1. 控制温室气体的排放控制温室气体的排放 改变能源结构改变能源结构 提高能源转换效率提高能源转换效率 提高能源使用效率提高能源使用效率 减少森林植被的破坏减少森林植被的破坏 控制水田和垃圾填埋场的甲烷排放控制水田和垃圾填埋场的甲烷排放 2. 增加温室气体的吸收增加温室气体的吸收 植树造林植树造林 采用固碳技术采用固碳技术 CO2分离、回收，注入深海或地下分离、回收，注入深海或地下 化学、物理、生物方法固定化学、物理、生物方法固定 适应气候变化适应气候变化 培养新

11、农作物品种，调整产业结构等培养新农作物品种，调整产业结构等 1992年，联合国环境与发展大会年，联合国环境与发展大会气候气候变化框架公约变化框架公约 20世纪世纪90年代末，发达国家温室气体年排放年代末，发达国家温室气体年排放量控制在量控制在1990年水平年水平 1997年，年，京都议定书京都议定书 明确各发达国家削减温室气体排放的比例明确各发达国家削减温室气体排放的比例 国家 20082012 年的排放限值a 保加利亚，捷克，爱沙尼亚，欧盟（15 个国家） ，拉脱维亚，列支敦士登，摩纳哥，罗马尼亚，斯洛伐克，斯洛文尼亚，瑞士 削减 8 美国 削减 7 加拿大，匈牙利，日本，波兰 削减 6%

12、克罗地亚 削减 5 新西兰，俄罗斯，乌克兰 不变 挪威 增加 1 澳大利亚 增加 8% 冰岛 增加 10 a 相对于 CO2、CH4和 N2O 的 1990 年的排放量，和相对于 PFCs、HFCs 和 SF6的 1995 年的排放量。 京都议定书京都议定书规定的温室气体排放限值规定的温室气体排放限值臭氧层破坏臭氧层破坏 极地平流层云在南极臭氧空洞的形成过程极地平流层云在南极臭氧空洞的形成过程中起重要作用中起重要作用 吸附并聚集吸附并聚集CFCs及哈龙及哈龙 非均相反应场所非均相反应场所 为什么北极没有形成臭氧空洞？为什么北极没有形成臭氧空洞？ 北极为海洋环境，较南极大陆环境温暖北极为海洋环境

13、，较南极大陆环境温暖 周围分布不规则大陆，大气层较南极不稳定周围分布不规则大陆，大气层较南极不稳定 不易形成极地平流层云不易形成极地平流层云 开发消耗臭氧层物质的替代技术开发消耗臭氧层物质的替代技术 无氟氯昂制冷设备无氟氯昂制冷设备 制定淘汰消耗臭氧层物质的措施制定淘汰消耗臭氧层物质的措施 环境管理手段环境管理手段 经济手段经济手段 国际行动国际行动 1985年，年， 28个国家个国家 维也纳公约维也纳公约 1987年，年， 46个国家个国家 关于消耗臭氧层物质关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔公约的蒙特利尔公约2000年 之 前 需 停 止 生 产 的 气 体 2030年 必 须 淘 汰 的 气

14、体 CFC-11 HCFC-22 CFC-12 HCFC-123 CFC-113 HCFC-124 CFC-114 HCFC-141b CFC-115 HCFC-142b 四 氯 化 碳 HCFC-225ca 三 氯 乙 烷 HCFC-225cb 哈 龙 1211 哈 龙 1301 哈 龙 2402 环境空气质量功能区分类环境空气质量功能区分类一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。护的地区。二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混二类区为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。合区、文化区、

15、一般工业区和农村地区。三类区为特定工业区。三类区为特定工业区。 环境空气质量标准分级（环境空气质量标准分为三级）环境空气质量标准分级（环境空气质量标准分为三级）一类区执行一级标准一类区执行一级标准二类区执行二级标准二类区执行二级标准三类区执行三级标准三类区执行三级标准API空气质量状况对健康的影响050优可正常活动51100良可正常活动101150III1轻微污染长期接触, 易感人群出现症状151200III2轻度污染长期接触, 健康人群出现症状201250IV1中度污染一定时间接触后, 健康人群出现症状251300IV2中度重污染一定时间接触后,心脏病和肺病患者症状显著加剧300V重度污染健

16、康人群明显强烈症状, 提前出现某些疾病IV空气质量级别IIIIII 2000 2000年年4 4月月2727日发布日发布来源：北京市环境保护局主页（来源：北京市环境保护局主页（http:/http:/）空气污染指数 污染物浓度（mg/mN3） API PM10 （日均值） SO2 （日均值） NO2 （日均值） CO （小时均值） O3 （小时均值） 50 0.050 0.050 0.080 5 0.120 100 0.150 0.150 0.120 10 0.200 200 0.350 0.800 0.280 60 0.400 300 0.420 1.600 0.565 90 0.800 4

17、00 0.500 2.100 0.750 120 1.000 500 0.600 2.620 0.940 150 1.200 清洁生产：清洁的生产过程和清洁的产品清洁生产：清洁的生产过程和清洁的产品可持续发展的能源战略可持续发展的能源战略改善能源供应结构和布局，提高清洁能源和优质能源比例改善能源供应结构和布局，提高清洁能源和优质能源比例提高能源利用效率和节约能源提高能源利用效率和节约能源推广少污染的煤炭开采技术和清洁煤技术推广少污染的煤炭开采技术和清洁煤技术积极开发利用新能源和可再生能源积极开发利用新能源和可再生能源建立综合性工业基地：各企业间相互利用原材料和废建立综合性工业基地：各企业间相互

18、利用原材料和废弃物，减少污染物排放总量弃物，减少污染物排放总量必要的环境保护投资必要的环境保护投资环保投资占国民生产总值（环保投资占国民生产总值（GNP）的比例，发展中国家为的比例，发展中国家为0.5%1，发达国家为，发达国家为1%2我国目前比例为我国目前比例为0.7%0.8，希望能达到，希望能达到1.5实行实行“污染者和使用者支付原则污染者和使用者支付原则”，可采用的经济手，可采用的经济手段：段：建立市场（排污许可证制度等）建立市场（排污许可证制度等）税收手段（污染税、资源税等）税收手段（污染税、资源税等）收费制度（排污费等）收费制度（排污费等）财政手段（生态环境基金等）财政手段（生态环境基金等）责任制度（赔偿损失和罚款等）责任制度（赔偿损失和罚款等）年份年份汽车保有量（万辆）汽车保有量（万辆）20054.02007年底年底9.02013年年3月月100.0机动车保有量机动车保有量 过百万的城市过百万的城市目前，北京、上海、成都、重庆、郑州、青岛、杭州、天津、深圳、广州、目前，北京、上海、成都、重庆、郑州、青岛、杭州、天津、深圳、广州、昆明、南京、石家庄、西安等城市的机动车保有量均突破昆明、南京、石家庄、西安等城市的机动车保有量均突破100万辆大关。其中万辆大关。其中北京最多，