大气环境污染与防治课件

1、第三章 大气环境污染与防治我们离不开大气 ，如同鱼儿离不开水。目 录第一节、大气组成与结构第二节、大气污染（源、物、类型、危害）第三节、大气污染控制（四个对策）第四节、全球大气环境问题一、大气的组成1、N2(78.09%)、O2(20.95%)4、冰晶和固体微粒（如尘埃、花粉）3、水滴（如云滴、雾滴）没有水汽和悬浮物的空气称为干洁空气第一节 大气概述2、Ar(0.93%)CO2(0.03%)等微量气体下面给大家介绍一些与环境问题有关的大气成分二氧化碳：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。影响：强烈吸收地面的长波辐射， 引起温室效应的加剧。臭氧：来源：高空通过光

2、化作用，低空通过闪电 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 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 不均匀，也随纬度和时间而异。水汽：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 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。 对生物的生长和发育有重要影响。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 变低，有的能起凝结核的作用。高度(km)二、大气的分层每升高100m，气温降低0.65 N2O2ArCO2NeHeKrH2XeO3 层越往上氧、氦等气体的原子态越多紫外线的强烈照射，N2和O

3、2产生不同程度的离解各层次特点（一）对流层范围： 随纬度而变化，低纬度地区1718km，高纬度地区89km，平均12km；占大气质量的75%；全部水汽。特点： 温度垂直递减：=-0.65 C/100m 空气强烈对流运动：主要气候现象发生层次 与人类关系最为密切：大气污染主要发生场所各层次特点（二）平流层范围： 对流层顶至5055km。无水汽、尘埃 特点： 温度垂直变化：先较小，随后增加 无空气垂直对流运动，主要是平流运动：飞行器适宜场所、污染物难以扩散； 臭氧层：平流层内，高度1535km范围内；与人类关系密切 保护地球生物免收紫外线危害。 地球保温作用。各层次特点（三）中间层（高空对流层）范

4、围： 平流层顶至85km。无水汽、尘埃 。特点： 温度垂直变化：随高度增加气温迅速降低 空气垂直对流运动强烈：高空对流层 臭氧含量少、接受短波辐射少、温度低各层次特点（四）热成层（暖层）范围： 平流层顶至85800 km。特点： 空气稀薄、处于电离状态，又称为电离层。 吸收大量短波辐射，气温随高度增加而增加 可反射无线电波：无线电通讯各层次特点（五）散逸层范围： 热成层以上。特点： 空气极为稀薄、气温高。 高速运动粒子可散逸至太空。大气边界层：在对流层下部靠近下垫面的1.21.5公里范围内的薄层大气。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。大气边界层的主要特征：湍流运动、风、温

5、度的垂直分布第二节 大气污染一、大气污染（一）概念：基于传统的公害概念的定义：人类活动或自然过程引起大气中某种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、大气特性或环境美学产生可以测量的影响，就是大气污染。延伸定义：人类活动导致物质和能量（如热能）引起释放进入大气，使大气中某些组分变化而产生的不良影响。煤烟排放大气污染（二）大气污染的类型1、按范围大小分：局部性区域性广域性全球性2、按污染物的化学性质还原性氧化性 3、按污染来源煤炭型石油型混合型特殊型 二、大气污染源及污染物污染源天然源：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

6、源火山雷电造成的森林大火燃煤汽车空调自然污染源火山喷发：排放出SO2、H2S、CO2、CO、HF及火山灰等颗粒物工业生产过程排放石化企业：SO2、H2S、CO2、NOx燃料燃烧：煤、石油、天然气等，包括工业生产和居民生活过程中燃料燃烧产生的污染森林火灾：排放出CO、CO2、SO2、NO2、HCl自然尘：风沙、土壤尘森林植物释放：萜烯类碳氢化合物海浪飞沫：硫酸盐、亚硫酸盐人为污染源有色金属冶炼工业：SO2、NOx、重金属烟尘磷肥厂：氟化物酸碱盐化工：SO2、NOx、HCl钢铁企业：SOx、CN-、CO 、H2S、酚、苯类、粉尘交通运输排放：CO 、NOx、CnHm、SOx、Pb等工业生产过程排放

7、农药逸散化肥损失大气污染源 按来源，分为一次污染物和二次污染物进入大气的一次污染物之间或与正常大气组分发生反应，以及在太阳辐射下引起光化学反应而产生的新的污染物，它常比一次污染物对环境和人体的危害更为严重。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。直接由污染源排放的污染物按存在状态，分为颗粒物和气态污染物常表示为总悬浮微粒物（TSP）、飘尘和降尘。主要有一次污染物：SO2、H2S 、NO、NH3 、CO、CO2 、HF、HCl 、C1C12化合物 。二次污染物：SO3、H2SO4、MSO4 、NO2、MNO3 、醛类、酮类、酸类。 其粒径绝大多数在100m以

8、下，其中多数在10m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PM10（粒径10m）和PM2.5（粒径 4m, 10m处最大48m、1320m：可被CO2、水气吸收813m：不易被CO2、水气吸收 散失70%90%的地球辐射（地球之窗） 可被CH4、O3、N2O、CFC吸收CO2 60%CH4 20%N2O 6%CFC14%Contribution of greenhouse gases to global warming （17502000)*Global Warming Potential （GWP) C

9、O2=1； CH4=23; N2O=296340330320310196019651970197519801985年CO2(mL/m3)Mauns Loa岛本底站测定的大气中CO2的浓度变化（唐孝炎，1990） 一些温室气体的大气浓度、变化率和年排放量化合物化学式大气浓度（ppt）20世纪90年代变化率（ppt/a）20世纪90年代末年排放量1998年1750年二氧化碳CO2（ppm）3652801.56.3PgC甲烷CH4（ppb）17457007.0600Tg氧化亚氮N2O（ppb）3142700.816.4TgN过氟甲烷CF480401.0约15Gg过氟乙烷C2F63.000.08约2G

10、g六氟化硫SF64.200.24约6GgHFC23CHF31400.55约7GgHFC134aCF3CH2F7.502.0约25GgHFC152aCH3CHF20.500.1约4GgCFC11CFCl326801.4CFC12CF2Cl253304.4 Gg=109 g; Tg= 1012 g; Pg= 1015 g150016001700180018501900193019501960197019751980198519901994year02468101214161820N2O emission(TgN2O-N/year)AgricultureBiomass burningIndustry

11、EnergyNatural(Ocean and Soil)Global N2O emissionKroeze (1999)Increasing global surface temperature since 1980 15.08oC is the average temperature between 1961 and 19901、海平面上升：低地被淹，海岸被冲蚀，排洪不畅， 土地盐渍化，海水倒灌等。全球变暖可能产生的影响未来海平面变化的预测预测者预测年份上升量（cm）世界气象组织（WMO）202520140Mercer2030500日本环境厅203026165Bloom2030100欧洲共

12、同体21世纪20165Barth&Titus20251355联合国环境规划署（UNEP）21世纪末652、气候变化：（1）：大部分地区温度升高，以高纬度地区更明显；（2）：全球降雨量增加，全球1%，但分布不平衡；（3）灾害性天气增加：暴雨、台风、飓风3、对生物多样性的影响：一些地区某些物种将会消失；而有些则从气候变暖中得到益处；植物种群变异；动物种群变异；森林火灾风险增加4、对人类的影响：（1）气候反常、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。（2）威胁沿海城市、岛屿和平原（3）传染性疾病分布范围扩大（4）水资源分布和水量改变减缓全球变暖的对策主要是控制CO21、排放控制对

13、策：控制化石燃料消耗，以抑制CO2的排放；2、固定化对策：使已生成的CO2变为其他物质，以防止其向 大气中排放；3、适应对策：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。技术对策：（1）发展核能和氢能（2）开发利用太阳能和风能（3）水力发电节能减排： 发达国家：占世界人口不到24%，消耗能源75%； 美国：5%人口，CO2排放总量占世界24%。 京都议定书：1997.12 要求：20082012，38个国家CO2平均较1990减排5.2%1、排放控制对策：控制化石燃料消耗，以抑制CO2的排放；2、固定化对策：使已生成的CO2变为其他物质，以防止其向 大气中排放；森林保

14、护绿色植物深海埋藏3、适应对策：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。探索研究：CO2 浓度、温度增加对动植物的影响；CO2 浓度、温度增加对人类的影响二、臭氧层破坏太阳光中的紫外线辐射，特别是UV-B辐射对生物有较大的伤害。而阻挡UV-B辐射的就是臭氧。 （紫外线辐射按照其波长的不同，可划分为UV-A（315400nm）、UV-B（280315nm）和UV-C（280nm以下）三个波段）臭氧层：平流层内1535km 臭氧浓度：最高10L/L 吸收99%的紫外辐射1、臭氧平衡(切普曼 ,Chapman）机制： O2 + hv (220nm) 2 OO+ O2 O

15、3 O+ O3 2O2 O3 + hv O+ O2 （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。2、臭氧破坏： 大多数科学家认为，人类过多地使用氟氯烃、哈龙类化学物质（CFCS）是破坏臭氧层的主要原因。 （ CFCS 于1930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） 臭氧层中存在着O、O2、O3的动态平衡， CFCS非同寻常的稳定性使NOX、Cl、Br活性物质很容易在臭氧层中聚集，使平衡向着臭氧

16、分解的方向转移。臭氧层破坏的原因催化机制：总反应：1个Cl原子可破环104105个臭氧分子，Br原子的破坏能力是Cl原子的3060倍臭氧层破坏的危害1、对人体健康的影响：破坏DNA，皮肤病，白内障等2、对陆生植物的影响：产量和质量下降，间接影响3、对材料的影响：加速老化4、对水生生态系统的影响：降低生产力，影响幼体主要是控制CFCS的使用。目前各国都在加紧替代物品的开发，从长远看，采用生物圈中固有的、对环境不起任何破坏作用的物质是制冷剂发展的方向。1985年保护臭氧层维也纳公约1987年关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书1999年11月29日北京宣言臭氧层的保护第四节 大气污染控制无论是大气污

17、染源、污染物、污染类型还是大气污染的危害，都具有多样性。多种手段五律协同清洁能源绿色交通末端治理环境自净清洁能源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；各种节能技术等世界一次能源替代趋势清洁能源的典型案例1、洁净煤技术 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、先进发电技术、烟气净化等方面的内容。清洁能源的典型案例2、西气东输清洁能源的典型案例3、西电东送 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能开发出来送往广东；二是将长江三峡和金

18、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、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性工程，是一项东西部“双赢”的战略。绿色交通我国一些主要城市的大气污染类型正在由煤烟型向交通型转化，汽车尾气排放已成为城市重要污染源。合理的交通规划、发展清洁汽车绿色交通的典型案例1、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、新型有轨电车等多种方式组成的轨道交通网络体系。 建设约650公里的高速公路网路：实现15分钟上网、30分钟互通、60分钟抵达的“15、30、60”目标。 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。绿色交通的典型案例2、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的时期已经到来，电动汽车将迅速、大规模地进入市场。 环境自净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、加强绿化环境自净的典型案