第三章大气环境.

1、第三章大气环境第三章大气环境我们离不开大气我们离不开大气 ，如同鱼儿，如同鱼儿离不开水。离不开水。目目 录录第一节、大气概述（成分、分层、边界层）第一节、大气概述（成分、分层、边界层）第二节、大气污染（源、物、类型、危害）第二节、大气污染（源、物、类型、危害）第三节、大气污染控制（四个对策）第三节、大气污染控制（四个对策）第四节、全球大气环境问题第四节、全球大气环境问题一、大气的成分一、大气的成分1、N2、O2等气体等气体3、冰晶和固体微粒、冰晶和固体微粒 （如尘埃、花粉）（如尘埃、花粉）2、水滴、水滴 （如云滴、雾滴）（如云滴、雾滴）第一节第一节 大气概述大气概述臭氧 吸收300平流层顶（+

2、 ）（- ）平流层对流层对流层顶散逸层（+ ）（- ）（+ ）热成层电离层中间层中间层顶200250绝对温度（K ）50030007080506020409030040020010001030高 度 （ km ）高度（k m ）高度（km）二、大气的分层二、大气的分层每升高每升高100m降低降低0.65 O O3 3 越往上氧、氦等气体的原子态越多越往上氧、氦等气体的原子态越多紫外线的强烈照紫外线的强烈照射，射，N2和和O2产生产生不同程度的离解不同程度的离解二、大气的分层二、大气的分层下面给大家介绍一些下面给大家介绍一些与环境问题有关的与环境问题有关的大气成分大气成分二氧化碳：二氧化碳： 来

3、源：呼吸作用，有机体的燃烧与分解。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。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，影响：强烈吸收地面的长波辐射， 引起温室效应的加剧。引起温室效应的加剧。臭氧：臭氧： 来源：高空通过光化作用，低空通过闪电来源：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。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。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

4、间而异。不均匀，也随纬度和时间而异。水汽：水汽： 来源：海洋和地面蒸发与植物蒸腾。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。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。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。对生物的生长和发育有重要影响。微粒：微粒： 种类：固体微粒与液体微粒。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。变低，有的能起凝结核的作用。大气边界层：大气边界层： 在对流

5、层下部靠近下垫面的在对流层下部靠近下垫面的1.2-1.51.2-1.5公里公里 范围内的薄层大气。由于贴近地面，空气范围内的薄层大气。由于贴近地面，空气 运动受到地面摩擦作用影响，又称摩擦层。运动受到地面摩擦作用影响，又称摩擦层。大气边界层的主要特征：大气边界层的主要特征： 湍流运动、风、温度的垂直分布湍流运动、风、温度的垂直分布第二节第二节 大气污染大气污染大气污染的定义起源于对有害影响的观察，即若大气污染的定义起源于对有害影响的观察，即若 大气污染物达到一定浓度，并持续足够的时间，大气污染物达到一定浓度，并持续足够的时间， 达到对公众健康、动植物、材料、大气特性或达到对公众健康、动植物、材

6、料、大气特性或 环境美学产生可以测量的影响，就是大气污染。环境美学产生可以测量的影响，就是大气污染。 这种定义方法在很大程度上是基于传统的公害概这种定义方法在很大程度上是基于传统的公害概 念，现在又有新的延伸。例如，大量能量（如热念，现在又有新的延伸。例如，大量能量（如热 能）释放进入大气引起不良影响，人类活动导致能）释放进入大气引起不良影响，人类活动导致 大气中某些组分变化产生的危害等也归入了大气中某些组分变化产生的危害等也归入了 大气污染的范畴。大气污染的范畴。Smoky vehicles are a problem. 一、大气污染源及污染物一、大气污染源及污染物污污 染染 源源天然源：自

7、然界自行向大气环境排放污染物的污染源。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。人为源：人类的生产活动和生活活动所形成的污染源。火山火山雷电造成的森林大火雷电造成的森林大火燃煤燃煤汽车汽车空调空调大气污染物：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。按来源，分为按来源，分为一次污染物一次污染物和和二次污染物二次污染物直接由污染源排放的污染物直接由污染源排放的污染物进入大气的一次污进入大气的一次污 染物之间或与正常染物之间或与正常 大气组分发生反应，大气组分发生反应， 以及在太阳辐射下以及在太阳辐射下 引起光化学反应而

8、引起光化学反应而 产生的新的污染物，产生的新的污染物， 它常比一次污染物它常比一次污染物 对环境和人体的危对环境和人体的危 害更为严重。害更为严重。按存在状态，分为按存在状态，分为颗粒物颗粒物和和气态污染物气态污染物常表示为总悬浮微粒物常表示为总悬浮微粒物（TSP）、飘尘和降尘。）、飘尘和降尘。主要有一次污染物：主要有一次污染物： SO2、H2S 、NO、NH3 、CO、CO2 、HF、HCl 、C1C12化合化合物物 。 二次污染物：二次污染物： SO3、H2SO4、MSO4 、NO2、MNO3 、醛类、酮类、酸类。、醛类、酮类、酸类。 其粒径绝大多数在其粒径绝大多数在100m100m以下，

9、其中多数以下，其中多数在在10m10m以下。它是分散在大气中的各种粒以下。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。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，分为飘尘指可在大气中长期飘浮的悬浮物，分为PMPM1010（粒径（粒径10m10m）和）和PMPM2.52.5（粒径（粒径2.5m2.5m）。）。PMPM1010可以通过呼吸道进入人体，可以通过呼吸道进入人体，从而对人体健康产生危害，从而对人体健康产生危害，PMPM2.52.5的危害则更的危害则更为严重。为严重。 降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物

10、降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物, ,一般直径一般直径大于大于30m30m，由于其自身的重力作用会很快沉降下，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。度的指标之一。 （一）煤烟型污染（一）煤烟型污染 主要污染源是燃煤。主要污染物是主要污染源是燃煤。主要污染物是SO2、CO和和 微粒物质，它们遇上低温、高湿的阴天，且微粒物质，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。物扩散受阻，易在低空聚积，生

11、成还原型烟雾。二、几种典型的大气污染二、几种典型的大气污染（二）交通型污染（二）交通型污染 污染源主要是机动车（汽油车和柴油车）和机动船。污染源主要是机动车（汽油车和柴油车）和机动船。 主要污染物是主要污染物是CO、NOX和和HC。在相对湿度较低的夏。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季睛天，交通污染严重的地区可能会出现典型的二 次污染次污染光化学烟雾。它对人体、动植物、材料光化学烟雾。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。均会产生破坏作用，并且严重影响大气能见度。（三）酸沉降污染（三）酸沉降污染 它是指大气中的酸通过降水（如雨、雾、雪

12、）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，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迁移到地表。引起酸沉降的主要物质是人为和 天然排放的天然排放的SOX（SO2和和SO3）和和NOX（NO和和NO2） ， 其天然源一般是全球分布的，而人为排放的其天然源一般是全球分布的，而人为排放的 SOX和和NOX则具有地区性分布的特点。则具有地区性分布的特点。（一）大气污染对人体健康的危害（一）大气污染对人体健康的危害（二）大气污染对植物的危害（二）大气污染对植物的危害（三）大气污染对材料的危害（三）大气污染对材料的危害（四）

13、大气污染对大气环境的危害（四）大气污染对大气环境的危害三、大气污染的危害三、大气污染的危害（一）大气污染对人体健康的危害（一）大气污染对人体健康的危害A、呼吸道吸入；、呼吸道吸入； B、随食物和饮水摄入；、随食物和饮水摄入； C、体表接触侵入。、体表接触侵入。1、大气颗粒物、大气颗粒物4、氮氧化物、氮氧化物5、光化学氧化剂、光化学氧化剂3、一氧化碳、一氧化碳2、二氧化硫、二氧化硫颗粒物的大小决定其沉颗粒物的大小决定其沉积于呼吸道中的位置；积于呼吸道中的位置； 化学组成决定沉积位置化学组成决定沉积位置上对组织的影响。上对组织的影响。损害肝脏。且由于损害肝脏。且由于SO2通常与多种污染通常与多种污

14、染物共存，吸入之后产物共存，吸入之后产生的复合作用危害更生的复合作用危害更大。大。NO2对呼吸器官有刺激对呼吸器官有刺激性，可引起肺水肿、慢性，可引起肺水肿、慢性支气管炎等疾病，若性支气管炎等疾病，若与与SO2共存，则危害更共存，则危害更重。重。所有大气污染物中散所有大气污染物中散布最广的一种，严重布最广的一种，严重阻碍血液输氧，引起阻碍血液输氧，引起缺氧中毒。缺氧中毒。臭氧：对鼻子、咽臭氧：对鼻子、咽喉、肺等呼吸器官喉、肺等呼吸器官有刺激作用，运动有刺激作用，运动时吸入则更严重。时吸入则更严重。（二）大气污染对植物的危害（二）大气污染对植物的危害损害植物酶的功能组织；影响植物新陈代损害植物酶

15、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。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。输送作用与导致生物产量减少。（三）大气污染对材料的危害（三）大气污染对材料的危害大气污染可使建筑物、桥梁、文物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，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。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（四）大气污染对大气环境的危害大气污染会导致降水的增

16、加或减少，它对降水化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。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：大气中大气污染还会产生全球性的影响：大气中CO2等等 温室气体浓度增加导致的全球变暖、人们大量生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。产氟氯烃化合物等导致的臭氧层耗竭等。室内空气污染室内空气污染污染原因：污染原因： 建筑材料及装潢材料、涂料中有害物质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。的挥发、人们不健康的生活习惯。苯、甲醛、氡苯、甲醛、氡多开

17、窗换气，戒烟，正确使用家庭化学剂，多开窗换气，戒烟，正确使用家庭化学剂， 增加户外活动，摆放室内花卉植物增加户外活动，摆放室内花卉植物第三节第三节 大气污染控制大气污染控制无论是大气污染源、污染物、污染类型无论是大气污染源、污染物、污染类型 还是大气污染的危害，都具有多样性。还是大气污染的危害，都具有多样性。多种手段多种手段 五律协同五律协同清洁能源清洁能源绿色交通绿色交通末端治理末端治理环境自净环境自净清洁能源清洁能源包括常规能源的清洁利用；可再生能源的利用；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；各种节能技术等新能源的开发；各种节能技术等 太阳能20502000年 代石油

18、煤天然气核能水能195019000.6018500.20.4占能源比例世界一次能源替代趋势世界一次能源替代趋势清洁能源的典型案例清洁能源的典型案例1、洁净煤技术、洁净煤技术 洁净煤技术是指从煤炭开发利用的全过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。术、烟气净化等方面的内容。清洁能源的典型案例清洁能源的典型案例2、西气东输、西气东输清洁能源的典型案例清

19、洁能源的典型案例3、西电东送、西电东送 它有南、中、北三大通道。一是将乌江、澜沧江、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、流水电送往华东地区；三是将黄河上游水电和山西、内蒙古坑口火电送往京、津、唐地区。内蒙古坑口火电送往京、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，是一项东西部性工程，是一项东西部“

20、双赢双赢”的战略。的战略。绿色交通绿色交通我国一些主要城市的大气我国一些主要城市的大气污染类型正在由煤烟型向污染类型正在由煤烟型向交通型转化，汽车尾气排交通型转化，汽车尾气排放已成为城市重要污染源。放已成为城市重要污染源。合理的交通规划、发展清洁汽车合理的交通规划、发展清洁汽车 绿色交通的典型案例绿色交通的典型案例1、上海的新世纪交通蓝图、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。轨电车等多种方式组成的轨道交通网络体系。 建设约建设约650公里的高速公路网路：实现公里的高速公路网路：实现

21、15分钟上网、分钟上网、30分钟互通、分钟互通、60分钟抵达的分钟抵达的“15、30、60”目标。目标。 公交优先：大力发展轨道交通，优化调整地面交通，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。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绿色交通的典型案例2、电动汽车、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，我燃料电池汽车三种类型。经过多年的

22、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。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突破的时期已经到来，电动汽车将迅速大规模进入市场。场。 末端治理末端治理推行清洁能源与绿色交通从源头上减少了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，大气污染的产生。对于已经产生的污染，则需进行末端治理。则需进行末端治理。除尘、脱硫除尘、脱硫 氮氧化物的治理技术、氟化物的治理技术氮氧化物的治理技术、氟化物的治理技术环境自净环

23、境自净污染物经过末端治理达到排放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，要使其进一步达标质量标准，要使其进一步达标将要依靠环境的自净作用。将要依靠环境的自净作用。利用气象规律稀释污染物、加强绿化利用气象规律稀释污染物、加强绿化环境自净的典型案例环境自净的典型案例城市绿化城市绿化 城市绿化的实施需要五律协同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

24、染环境：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社会：城市广场是社会规律在特定时期的一种表现形式 乌鲁木齐乌鲁木齐兰州兰州北京北京太太原原济南济南重庆重庆石石家家庄庄1999年WHO公布的对54个国家272个城市1998年大气污染的评价结果)第四节第四节 全球大气环境变化全球大气环境变化全球变暖全球变暖臭氧层破坏臭氧层破坏5/31/2022Air Pollution & Its Controls49相互纠缠、相互联结、在规模相互纠缠、相互联结、在规模上具有全球性、在

25、性质上涉及全上具有全球性、在性质上涉及全人类的利益，在解决时要求全人类的利益，在解决时要求全世界范围内协同一致的努力。世界范围内协同一致的努力。5/31/2022Air Pollution & Its Controls50全球变暖全球变暖原因：温室效应的加剧原因：温室效应的加剧温室效应温室效应 ： 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，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而对长波辐射吸收很强。因此地表从太阳

26、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。得以维持，这就是大气的温室效应。温室气体温室气体 ： 二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、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、四氯化碳、一氧化碳1、海平面上升、海平面上升：低地被淹，海岸被冲蚀，排洪不畅，：低地被淹，海岸被冲蚀，排洪不畅， 土地盐渍化，海水倒灌等。土地盐渍化，海水倒灌等。2、对动植物的影响：、对动植物的影响：一些地区某些物种将会消失，而一些地区某些物种将会消失，而 有

27、些则从气候变暖中得到益处。有些则从气候变暖中得到益处。3、对农业的影响：、对农业的影响：世界粮食生产的稳定性和分布状况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。的改变，农产品贸易模式的变化。全球变暖可能产生的影响全球变暖可能产生的影响未来海平面变化的预测未来海平面变化的预测 预测者预测者 预测年份预测年份 上升量（上升量（cm） 世界气象组织（世界气象组织（WMO） 2025 20-140 Mercer 2030 500 日本环境厅日本环境厅 2030 26-165 Bloom 2030 100 欧洲共同体欧洲共同体21世纪世纪 20-165 Barth&Titus

28、 2025 13-55 联合国环境规划署（联合国环境规划署（UNEP） 21世纪末世纪末 65减缓全球变暖的对策减缓全球变暖的对策主要是控主要是控制制CO21、排放控制对策：、排放控制对策：控制化石燃料消耗以抑制控制化石燃料消耗以抑制CO2的排放；的排放；2、固定化对策：、固定化对策：使已生成的使已生成的CO2变为其他物质以防止其变为其他物质以防止其 向大气中排放；向大气中排放；3、适应对策：、适应对策：在已发生全球变暖的情况下，采取相适应的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。对策以使其影响降低到最小程度。1、排放控制对策：、排放控制对策：控制化石燃料消耗以抑

29、制控制化石燃料消耗以抑制CO2的排放；的排放； 臭氧层破坏臭氧层破坏太阳光中的紫外线辐射，特别是太阳光中的紫外线辐射，特别是UV-B辐射对生物有较辐射对生物有较 大的伤害。而阻挡大的伤害。而阻挡UV-B辐射的就是臭氧。辐射的就是臭氧。 （紫外线辐（紫外线辐 射按照其波长的不同，可划分为射按照其波长的不同，可划分为UV-A（315-400nm）、 UV-B（280-315nm）和）和UV-C（280nm）以下三个波段）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。）是破坏臭氧层的主要原因。 （CFCS 于于1930年由美国杜邦公司投入生产，二战后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）开始大量使用，主要用作气溶胶、制冷剂、发泡剂等） 臭氧层中存在着臭氧层中存在着O、O2、O3的动态平衡，的动态平衡， CFCS非同非同 寻常的稳定性使寻常的稳定性使NOX、Cl、Br2活性物质很容易在臭氧层活性物质很容易在臭氧层 中聚集，使平衡向着臭氧分