大气环境监测第二章

1、大气环境监测第二章第二章 空气污染基本知识空气污染基本知识 第一节第一节 空气的组成空气的组成一、一、干洁空气的组成干洁空气的组成 由于大气的垂直运动、水平运动、湍流运动及由于大气的垂直运动、水平运动、湍流运动及分子扩散，使不同高度、不同地区的大气得以交换分子扩散，使不同高度、不同地区的大气得以交换混合。因而混合。因而从地面到从地面到90km90km的高空，干洁空气的组成的高空，干洁空气的组成基本保持不变基本保持不变。二、二、杂质成分杂质成分 大气中的各种杂质是由自然过程和人类活动排大气中的各种杂质是由自然过程和人类活动排到大气中的各种到大气中的各种悬浮微粒和气态、蒸汽态物质悬浮微粒和气态、蒸

2、汽态物质。 1 1、颗粒物、颗粒物 大气中的悬浮微粒，大气中的悬浮微粒，除了除了水蒸气凝结成的水蒸气凝结成的水滴水滴和冰晶外和冰晶外，主要是各种有机的或无机的，主要是各种有机的或无机的固体微粒固体微粒。有机微粒有机微粒数量数量较少，较少，主要是主要是植物花粉、微生物等。植物花粉、微生物等。无机微粒无机微粒数量数量较多较多，主要有岩石或土壤风化后的，主要有岩石或土壤风化后的尘粒、尘粒、火山喷发后留在空气中的火山喷发后留在空气中的火山灰火山灰、海洋中浪花溅起在、海洋中浪花溅起在空气中蒸发留下的空气中蒸发留下的盐粒盐粒、流星在大气中燃烧后产生的、流星在大气中燃烧后产生的灰烬、以及地面上燃料燃烧和人类

3、活动产生的灰烬、以及地面上燃料燃烧和人类活动产生的烟尘烟尘等。等。2 2、气态和蒸汽态杂质、气态和蒸汽态杂质 大气中的各种气态和蒸汽态杂质，也是由大气中的各种气态和蒸汽态杂质，也是由自然过自然过程和人类活动产生的程和人类活动产生的。主要有硫氧化物、氮氧化物、。主要有硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氨、甲烷、甲醛、烃一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氨、甲烷、甲醛、烃蒸汽等。在这些杂质中，有许多是蒸汽等。在这些杂质中，有许多是引起大气污染引起大气污染的物的物质。质。 第二节第二节 大气污染的危害大气污染的危害 大气污染物对大气污染物对人体、植物、材料及气候人体、植物、材料及气候皆有影皆

4、有影响。响。一、对人体的影响一、对人体的影响 大气污染对人体健康的危害主要表现为引起大气污染对人体健康的危害主要表现为引起呼呼吸道疾病。吸道疾病。1 1、颗粒物的影响、颗粒物的影响 颗粒物对人体健康的影响，取决于颗粒物的浓颗粒物对人体健康的影响，取决于颗粒物的浓度和人体暴露时间的长短。研究表明，因度和人体暴露时间的长短。研究表明，因上呼吸道上呼吸道感染、心脏病、支气管炎、哮喘、肺炎、肺气肿感染、心脏病、支气管炎、哮喘、肺炎、肺气肿等疾病而到医院就诊人数的增加，与大气中颗粒等疾病而到医院就诊人数的增加，与大气中颗粒物浓度的增加是相关的。物浓度的增加是相关的。表表2-2 2-2 颗粒物的影响颗粒物

5、的影响二、对植物的影响二、对植物的影响 大气污染对植物的伤害，通常大气污染对植物的伤害，通常发生在叶片中发生在叶片中，因为叶子含有整棵植物的构造机理。因为叶子含有整棵植物的构造机理。最常见的毒害最常见的毒害植物的气体植物的气体是：二氧化硫、臭氧、是：二氧化硫、臭氧、PANPAN、氟化氢、乙、氟化氢、乙烯、氯化氢、氯、硫化氢和氨。烯、氯化氢、氯、硫化氢和氨。三、对器物和材料的影响三、对器物和材料的影响 大气污染对大气污染对金属制品、油漆涂料、皮革制品、金属制品、油漆涂料、皮革制品、纺织品、橡胶制品和建筑物纺织品、橡胶制品和建筑物等的损害也是严重的。等的损害也是严重的。这种损害包括玷污性损害和化学

6、损害两个方面。这种损害包括玷污性损害和化学损害两个方面。四、对大气能见度和气候的影响四、对大气能见度和气候的影响1 1、对大气能见度的影响、对大气能见度的影响 能见度能见度是指在指定方向上仅能用是指在指定方向上仅能用肉眼看见和辨认肉眼看见和辨认的最大距离：的最大距离：在白天能看见地平线上直指天空的在白天能看见地平线上直指天空的一个显著的一个显著的深色物体深色物体；在夜间，能看见一个已知在夜间，能看见一个已知的、最好未经聚焦的中等强度的光源。的、最好未经聚焦的中等强度的光源。 一般说来，对大气一般说来，对大气能见度能见度或清晰度有影响的污或清晰度有影响的污染物是染物是气溶胶粒子、能通过大气反应生

7、成气溶胶粒气溶胶粒子、能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或有色气体。子的气体或有色气体。对能见度有潜在影响的污染对能见度有潜在影响的污染物有：物有：总悬浮物颗粒物；总悬浮物颗粒物；SO2SO2和其他气态含硫化合和其他气态含硫化合物；物；NONO和和NO2NO2；光化学烟雾；光化学烟雾。2 2、对气候的影响、对气候的影响 已被证实的全球性影响，如已被证实的全球性影响，如CO2CO2等温室气体引等温室气体引起的温室效应，以及起的温室效应，以及SO2SO2、NOxNOx排放产生的酸雨等。排放产生的酸雨等。除此之外，在较低大气层中的悬浮颗粒物形成除此之外，在较低大气层中的悬浮颗粒物形成水蒸水蒸汽的汽的

8、“凝结核凝结核”，当大气中水蒸汽达到饱和时，当大气中水蒸汽达到饱和时，就会发生凝结现象。在较低温度下，水蒸气会凝结就会发生凝结现象。在较低温度下，水蒸气会凝结成液态小水滴；当温度很低时，则会形成冰晶成液态小水滴；当温度很低时，则会形成冰晶。这这种种“凝结核凝结核”作用有可能导致降水的增加或减少。作用有可能导致降水的增加或减少。 一些研究者认为，伴随大规模气团停滞的大范一些研究者认为，伴随大规模气团停滞的大范围围霾层霾层，也具有一定的气候学意义。由于，也具有一定的气候学意义。由于太阳辐太阳辐射的散射损失和吸收损失，大气气溶胶粒子能射的散射损失和吸收损失，大气气溶胶粒子能导致太阳辐射强度的降低。导

9、致太阳辐射强度的降低。计算表明，在受影响的计算表明，在受影响的气团区域，辐射气团区域，辐射- -散射损失会致使散射损失会致使气温降低气温降低11。第三节第三节 空气污染源空气污染源 造成空气污染的污染物发生源称之为空气污染造成空气污染的污染物发生源称之为空气污染源。可分为源。可分为自然污染源与人为污染源自然污染源与人为污染源两大类。两大类。一、自然污染源一、自然污染源 扬尘扬尘，火山火山爆发产生的气体与尘粒；爆发产生的气体与尘粒；闪电闪电产生产生的气体，如臭氧和氮氧化物；的气体，如臭氧和氮氧化物；植物与动物腐烂植物与动物腐烂产生产生的臭气；的臭气；森林火灾森林火灾造成的烟气与飞灰；自然放射性造

10、成的烟气与飞灰；自然放射性源和其他产生有害物质并向大气排放的源。源和其他产生有害物质并向大气排放的源。二、人为污染源二、人为污染源 人为源是产生空气污染问题，尤其是局部地域人为源是产生空气污染问题，尤其是局部地域空气污染的主要原因空气污染的主要原因。它们是由人们的生产和生活。它们是由人们的生产和生活过程产生的。对它们的分类方法有很多种。在日常过程产生的。对它们的分类方法有很多种。在日常工作和生活中一般可按污染源的工作和生活中一般可按污染源的功能进行划分，功能进行划分，可可分成分成工业源、农业源、交通运输源和生活污染源工业源、农业源、交通运输源和生活污染源等。等。1 1、工业源排放的污染物、工业

11、源排放的污染物n22也图n24页图2 2、交通源排放的污染物、交通源排放的污染物 在一些发达国家，汽车排气已成为空气污染的在一些发达国家，汽车排气已成为空气污染的主要污染源。主要污染源。20102010年全世界的汽车保有量有望超过年全世界的汽车保有量有望超过十亿辆，一年内排出的一氧化碳估计将达亿吨。十亿辆，一年内排出的一氧化碳估计将达亿吨。 近年来，近年来，我国我国的公路交通也发展得很快，汽车的公路交通也发展得很快，汽车排放废气在一些大城市也已成为排放废气在一些大城市也已成为主要的污染源。主要的污染源。20092009年，年，中国中国汽车保有量约汽车保有量约63006300万辆，每年由汽车万辆

12、，每年由汽车排放的排放的一氧化碳约一氧化碳约50005000万吨，碳氢化合物约万吨，碳氢化合物约800800万万吨。吨。 3 3、生活污染源生活污染源 在我国在我国家庭炉灶家庭炉灶和北方的冬天和北方的冬天取暖锅炉排气取暖锅炉排气是是一种排放量大、分布广、排放高度低、危害性不容一种排放量大、分布广、排放高度低、危害性不容忽视的空气污染源。忽视的空气污染源。4 4、农业污染源、农业污染源 农村地域广阔，通常情况下排放的空气污染物农村地域广阔，通常情况下排放的空气污染物不会产生明显的环境影响，但农业不会产生明显的环境影响，但农业秸秆的集中焚烧秸秆的集中焚烧也会引起季节性的环境问题。近几年多次有报道也

13、会引起季节性的环境问题。近几年多次有报道称，在城市郊区大量焚烧秸秆，造成大范围烟雾弥称，在城市郊区大量焚烧秸秆，造成大范围烟雾弥漫，严重地影响公路交通、飞机的起降和城市空气漫，严重地影响公路交通、飞机的起降和城市空气质量。质量。第四节第四节 空气污染物及其存在状态空气污染物及其存在状态 已发现有危害而被人注意的就有一百多种，已发现有危害而被人注意的就有一百多种，其中大部分是有机物，其中大部分是有机物，环境科学中用下列两种方环境科学中用下列两种方法进行分类。法进行分类。 一次污染物一次污染物 1. 按形成过程：按形成过程： 二次污染物二次污染物 分子状态污染物分子状态污染物 2. 按存在状态：按

14、存在状态： 粒子状态污染物粒子状态污染物一、污染物的成因分类一、污染物的成因分类 空气中污染物的种类多达空气中污染物的种类多达几千种几千种，巳发现有危，巳发现有危害作用的有害作用的有100100多种。我国多种。我国“大气污染物综合排放大气污染物综合排放标准标准”规定了规定了3333种污染物的排放限值。根据空气污种污染物的排放限值。根据空气污染物的形成过程，可将其染物的形成过程，可将其分为一次污染物和二次污分为一次污染物和二次污染物。染物。 一次污染物：一次污染物：直接从各种污染源排放直接从各种污染源排放到空气中到空气中的有害物质。常见的主要有二氧化硫、氮氧化物、的有害物质。常见的主要有二氧化硫

15、、氮氧化物、 一氧化碳、碳氢化合物、颗粒状物质等。一氧化碳、碳氢化合物、颗粒状物质等。 二次污染物：二次污染物：一次污染物在空气中相互作用，一次污染物在空气中相互作用，或着它们与空气中的正常组分发生化学反应所产生或着它们与空气中的正常组分发生化学反应所产生的新污染物。的新污染物。这些新生成的污染物与一次污染物的这些新生成的污染物与一次污染物的化学性质和物理性质完全不同，化学性质和物理性质完全不同，多以气溶胶的形式多以气溶胶的形式存在存在，具有粒度小、毒性一般比一次污染物大等特，具有粒度小、毒性一般比一次污染物大等特点。点。常见常见的二次污染物有硫酸盐、硝酸盐、臭氧、的二次污染物有硫酸盐、硝酸盐

16、、臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸酯等。醛类、过氧乙酰硝酸酯等。二、以污染物的存在状态分类二、以污染物的存在状态分类 空气中污染物的存在状态是由其自身的理化性空气中污染物的存在状态是由其自身的理化性质质及形成过程决定的，气象条件也起一定作用。一般及形成过程决定的，气象条件也起一定作用。一般将它们分为将它们分为分子状态污染物和粒子状态污染物分子状态污染物和粒子状态污染物两大两大类。类。 1 1、分子状态污染物、分子状态污染物1 1）定义）定义 指指常温常压下以气体或蒸汽常温常压下以气体或蒸汽形式（苯、苯酚）形式（苯、苯酚）分散在大气中的污染物质。分散在大气中的污染物质。 沸点低，气体分子形式存在，并以分

17、子状态沸点低，气体分子形式存在，并以分子状态进入大气，或者常温下液体，但挥发性强，受热进入大气，或者常温下液体，但挥发性强，受热时易以蒸汽进入大气中。如：时易以蒸汽进入大气中。如：SOSO2 2、COCO、NONO2 2、HCNHCN、苯、苯、 汞汞、 NHNH3 3、H H2 2S S等。等。2 2）分类）分类 根据化学形态，可将其分为五类：根据化学形态，可将其分为五类： 1)含硫化合物：含硫化合物：SO2、H2S、 SO3、硫酸；、硫酸； 2)含氮化合物：含氮化合物：NO、NO2、NH3； 硝酸；硝酸； 3)碳氢化合物：碳氢化合物：C1-C5化合物、化合物、 醛、酮、醛、酮、PAN； 4)

18、碳氧化合物：碳氧化合物：CO、CO2； 5)卤素化合物：卤素化合物：HF、HCl。 是分散在空气中的是分散在空气中的微小液体和固体颗粒微小液体和固体颗粒。粒径大。粒径大小在小在0.01-100um之间，是一个复杂的非均匀体系。之间，是一个复杂的非均匀体系。直径直径10um为为降尘降尘；直径直径10um为飘尘，又名气溶胶，为飘尘，又名气溶胶，可吸入颗粒物可吸入颗粒物；粒径粒径100um为为总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物（TSP）2 2、粒子状态污染物、粒子状态污染物 从从大气污染控制的角度，按照颗粒物的来源和大气污染控制的角度，按照颗粒物的来源和物理性质，物理性质，可将其分为以下几个类型：可将其分为以

19、下几个类型： （1 1）粉尘（）粉尘（dustdust）：悬浮于气体介质中的小固：悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用体颗粒，受重力作用能发生沉降能发生沉降，颗粒粒径一般为，颗粒粒径一般为1 1200m200m。 （2 2）烟（）烟（fumefume）：由：由冶金冶金生产过程形成的固体生产过程形成的固体颗粒气溶胶。它是由颗粒气溶胶。它是由熔融物质熔融物质挥发后生成的气态物挥发后生成的气态物质的冷凝物。粒径一般为质的冷凝物。粒径一般为0.010.011m1m。如有色金属。如有色金属冶炼过程中产生的冶炼过程中产生的氧化铅烟氧化铅烟。 （3 3）飞灰（）飞灰（fly ashfly ash）：指随

20、燃料燃烧产生的：指随燃料燃烧产生的随烟气排出随烟气排出的分散得较细的的分散得较细的灰分灰分。 （4 4）黑烟（）黑烟（smokesmoke）：指由：指由燃料燃烧产生燃料燃烧产生的的可可见气溶胶。见气溶胶。 （5 5）雾（）雾（fogfog）：气体中：气体中液滴悬浮体的总称液滴悬浮体的总称。 三、按来源分类三、按来源分类四、按污染物对人体的危害分类四、按污染物对人体的危害分类 一般有毒污染物、一般有毒污染物、“三致三致”（致突变物、致癌物、致畸（致突变物、致癌物、致畸物）作用污染物、环境激素干扰类污染物。物）作用污染物、环境激素干扰类污染物。五、按污染物性质分五、按污染物性质分类类六、污染物的浓度表示方法六、污染物的浓度表示方法1.单位体积质量浓度单位体积质量浓度 指单位体积空气中所含污染物的指单位体积空气中所含污染物的质量数质量数，常用，常用mg/m3或或g/m3表示。