第六章城市大气环境1、2

第六章：

城市大气环境第一节：城市大气污染2013年2月27日中国城市空气污染指数排名一、大气的组成

大气是一个由多种气体组成的混合物。它是由干洁空气、水汽和杂质三部分组成的。干洁空气中的主要成分为N2（占78.09%）、

O2(占20.95%)、Ar(占0.93%)及一些微量元素，如CO2、O3、H2、CH4、He、Kr、Ne等。

大气成分中有些是可变的成分，主要包括CO2、O3、水汽和杂质。这些可变成分如含量正常，则对环境和生命有机体是有益而无害的，但含量变化后(过多或缺乏)都会造成不良影响及危害。成云致雨的必要条件主要成分次要成分水汽固体杂质生物体的基本成分维持生物活动的必要物质植物光合作用的原料；对地面保温吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害成云致雨的必要条件；对地面保温大气组成主要作用干洁空气O3N2O2CO2大气各成分的作用0、大气污染的发生

大气污染–––指由于人类活动或自然过程使大气中一些物质的含量达到有害的程度(一般指有害物质，如SO2、NOX、HC、O3、飘尘等超过国家质量标准)，以至破坏人和生态系统的正常生存和发展，对人体、生态和材料造成危害的现象。1、来源：天然源人为源二、城市中的污染源污染源

特点

主要来源

排放的污染物

天然源它和人为源相比产生的污染物较少，浓度较低，具有局部地区某段时间内可能形成严重影响的特点。

火山喷发二氧化硫、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、火山灰

森林火灾一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、碳氢化合物等

自然尘风砂、土壤尘等

森林植物释放萜稀类碳氢化合物。

海浪飞沫硫酸盐和亚硫酸盐

人为源移动源汽车和火车、飞机等，分布广泛分散，难于监测和治理。交通运输过程：现代化交通运输工具一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、硫氧化合物和铅等静止源

静止源则包括工厂、焚化炉等不移动的污染源。静止源污染面积广，易于集中监测治理。

燃料燃烧二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、一氧化碳工业生产过程二氧化硫、硫化氢等农业活动排放：农药、化肥颗粒物、粉尘、氧化亚氮等

大气污染源1、气溶胶状污染物(粒状)

①总悬浮颗粒物(TSP)D(粒径)在100m以下，其中多数在10m以下，是分散在大气中的各种粒子的总称。②飘尘（可吸入粒子(IP)）D＜10m能在大气中长期飘浮的悬浮物质，如煤烟、烟气、雾等。③降尘D＞30m的粒子，靠重力作用可在短时间内降到地面的。三、城市中的主要污染物

颗粒物有固体的灰尘、烟尘、烟雾以及液体的云雾和雾滴，它们中一部分是致癌、致畸、致突变物质，并能被人体吸收而危害人体健康，另一方面，它们是有毒物质的载体，使一些气体污染物转化成为有害的颗粒物或使某些污染物的毒性增强。

烟尘的作用：1）凝结核

2）吸收太阳辐射

3）降低能见度

4）影响植物体生长飘尘（可吸入粒子(IP)）大于10μm的颗粒物能被鼻腔的鼻毛吸留住，而小于10μm的飘尘却能长驱直入侵蚀肺泡，叫“可吸入因子”。在可吸入微粒中80%可沉积于肺泡，且沉积时间可达数年之久。导致肺心病等一系列病变。

2、含硫化合物

主要指SO2和SO3、H2S湿度大的情况下，含硫化合物最终被氧化形成硫酸，是形成酸雨的主要来源。二氧化硫是一种无色的刺激性气体,腐蚀性很大，会严重刺激人的呼吸系统，使人出现咳嗽、嗓子疼、胸闷和感到呼吸受阻，刺激腐蚀人的肺部，可以造成肺气肿和支气管炎。并加重哮喘病情。二氧化硫破坏植物的叶绿素，使植物脱水坏死。在适当条件下和飘尘结合在一起，或与水汽中的水蒸汽结合形成硫酸雾，硫酸雾微粒侵入人体肺部，可以引起肺水肿和肺硬化等疾病导致死亡。3、氮的氧化物

NOX是NO、NO2、N2O、NO3、N2O4、N2O5等的总称，造成大气污染的NOX最主要是NO和NO2。氮氧化物来源：主要来源于人类生产生活活动，以汽车尾气排放造成的污染最为严重。氮氧化物危害：1）氮氧化物可以转化为硝酸，是形成酸雨主要物质之一2）是形成光化学烟雾的重要物质3）是消耗臭氧的重要因子4）NO2对人有生理刺激和腐蚀作用，引起城市居民产生急性呼吸道病变的一种原因5）可腐蚀织物、材料、破坏染料，使它褪色6）危害植物，使其组织受害而落叶，甚至枯萎4、碳的氧化物

指CO和CO2。CO主要是由含碳化合物不完全燃烧产生的无色无味无刺激性的有毒气体。对人体的危害主要是阻碍体内氧气的传输，使人体缺氧，导致死亡。

CO2是一种无毒的气体，是大气中的“正常”成分，主要来源于生物的呼吸和化石燃料等的燃烧。目前，大气中CO2浓度逐渐升高，每年上升0.4%。由于二氧化碳吸收地面长波辐射，使地球升温，导致温室效应，从而形成全球气候变化。5、碳氢化合物(HC)HC是自然界中必不可少的物质，主要指烷烃、烯烃和芳香烃等具有挥发性的有机物，它们主要是由碳原子和氢原子组成。碳氢化合物主要来源于自然界植物分解，人为产生的量很小，但它们是形成光化学烟雾的重要物质。6、含卤素化合物主要指一些氟氯烃类物质，它们主要破坏臭氧层，引起温室效应1、还原型(煤炭型)：主要污染物：SO2、CO和颗粒物，在低温、高温阴天、小风、逆温情况下，在当地地形条件的影响下，被封盖在城市上空，造成对人体健康极大的危害，致使上千人死亡。类似这样的事件发生过多起，最典型的当属1952年12月发生在英国首都伦敦的SO2烟雾中毒事件。四、大气污染类型污染物主要来自于汽车排气、燃油锅炉以及石油化工生产。一次污染物主要为NOX和HC、生成的二次污染物为O3、醛类、酮类、过气乙酸硝酸脂。发生在光照强烈的热带、亚热带、8～9月中午或午后阳光强烈时。最典型的当属1965年前后的洛杉矶光化学烟雾。

2、氧化型(汽车尾气型)：第二节

大气污染对环境的影响一、阳伞效应指太阳辐射在穿过大气层到达地面过程中，受到大气中污染物的吸收、散射和反射作用，使得其强度减弱，到达地面辐射能减少，其作用如同一把阳伞。这是与温室效应影响相反的另一方面，但原理与其截然不同。二、CO2温室效应所谓温室效应，指玻璃等材料能够透过太阳短波辐射而不能透过长波辐射，造成局部气温升高的现象。CO2温室效应指大气中的CO2对太阳光线的温室特性，导致地面辐射被截留在大气边界层内，使边界层内的平均气温有所增高的现象。CO2温室效应的影响在城市和人口密集的区域内提高了热岛强度，恶化城市和该区域的城市环境使全球气候变暖，产生了众多的影响：气温升高，大气活动剧烈，自然灾害增多，绿色植物生长促进酸雨是酸性降水的一种，由于人类活动的影响，使降水中溶入其它酸性物质，从而使其pH值降到5.6以下的降水。酸雨的形成：是复杂的大气化学和大气物理现象，是由自然排放和人为活动等释放到大气中的SO2或NOx通过氧化反应（气相或液相反应），生成硫酸或硝酸和亚硝酸，附在凝结核上降落到地面上的。三、酸雨酸雨的影响与危害：（1）损害水生、陆生生物：如鱼类和森林（2）对人体健康影响：使有毒重金属溶入饮用水中，危害饮用者（3）腐蚀建筑材料、金属构件、油漆以及名胜古迹等

光化学氧化剂是臭氧、硝酸、醛类、酮类和及氧乙酰基硝酸酯等多种物质的混合物，其中80%是臭氧，可刺激人的眼睛、喉咙，引起红眼、流泪、肝炎、肺气肿等。对植物、家畜、橡胶、染料等制品也造成危害。一方面臭氧具有杀菌作用，另一方面又是眼、喉和肺最危险刺激物之一。臭氧进入呼吸道后，与所接触器官迅速反应。导致慢性肺疾病，肺气肿和右心衰竭。四、光化学氧化剂这是被光化学氧化剂腐蚀的叶片。空气污染是全球特大城市面临的共同问题PM2.5污染介绍PM2.5相关政策解读解惑中美PM2.5数据差异如何预防PM2.5大气污染和PM2.5伦敦烟雾事件1952年12月4日一、空气污染是全球特大城市面临的共同问题

1952年12月4日，伦敦原本晴朗的天空变得灰蒙蒙。到中午时天空已经阴霾弥漫。12月5日，整个城市被连日不散的雾气紧紧包裹，能见度缩小到1米之内。一、空气污染是全球特大城市面临的共同问题伦敦烟雾事件：此后的3天情况继续恶化。可吸入颗粒物浓度达到了3000至14000微克/立方米。SO2浓度比正常情况高出7倍。大雾封城的几天，共导致了5000多人的死亡，之后的两个月内有8000多人相继死亡。因支气管炎死亡人数为正常时期的9倍，因肺结核死亡人数为正常期的5.8倍，因冠心病死亡的人数为正常期的2.4倍。一、空气污染是全球特大城市面临的共同问题死亡人数与大气中烟尘和SO2浓度线性相关一、空气污染是全球特大城市面临的共同问题

起因：主要归咎燃煤排出的烟尘；每到冬天，约100万个烟囱排入成千上万吨黑色烟尘。Fe2O3+SO2→SO4-附着烟尘、雾滴吸入呼吸道一、空气污染是全球特大城市面临的共同问题洛杉矶烟雾事件20世纪40年代初期一、空气污染是全球特大城市面临的共同问题洛杉矶烟雾事件：

从1943年开始，洛杉矶每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。一、空气污染是全球特大城市面临的共同问题洛杉矶烟雾事件：

光化学烟雾：大量碳氢化合物在阳光作用下，与空气中其他成份起化学作用而产生的。臭氧是最重要的成分，约占85%以上。刺激人的眼、喉、鼻，引起眼病、喉头炎、肺水肿等疾病。

1952年12月，死亡400人1955年9月，死亡400人一、空气污染是全球特大城市面临的共同问题重要污染源1990s以前煤烟1990s以后煤烟+机动车关键污染物一次污染TSPSO2一、二次复合污染TSP、SO2PM10、NO2PM2.5

、O3一、空气污染是全球特大城市面临的共同问题TSP：totalsuspendedparticulate一、空气污染是全球特大城市面临的共同问题雾（fog）：微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统霾（haze）：灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子组成一、空气污染是全球特大城市面临的共同问题水分含量达到90％以上的叫雾，水分含量低于80％的叫霾。80％～90％之间的，是雾和霾的混合物

空气污染是全球特大城市面临的共同问题PM2.5污染介绍PM2.5相关政策解读解惑中美PM2.5数据差异如何预防PM2.5主要内容PM2.5污染介绍2.1PM2.5进入视线2.2PM2.5定义2.3PM2.5来源2.4PM2.5危害2.5PM2.5污染现状

主要内容

2011.12.4

19:12网友“美帝使馆空气”在微博上转发了美国驻华使馆在twitter上发布的当日最新北京PM2.5监测数据:晚上7时，美国驻华使馆监测到的PM2.5浓度:522，空气质量指数(AQI):

500，健康提示为“BeyondIndex(指数以外)”

北京市环保局官方微博在2011年12月3日下午发布的空气质量预报内容形成鲜明对比，该预报称：“12月4日20：00时至12月5日08:00时，空气污染指数范围：150~170，首要污染物为可吸入颗粒物。”2.1PM2.5进入视线

自此PM2.5得到广大网友和媒体的广泛关注，PM2.5也从一个专业术语迅速成为了一个普通名词空气质量分指数及对应的污染物项目浓度值超过500即为“爆表”，对应24小时均值PM2.5为500空气质量指数AQI范围及相应的空气质量类别对应24小时均值PM2.5为250颗粒物PM(ParticulateMatter）2.2PM2.5定义粒径/微米颗粒物类型粒径<=100TSP粒径<=10可吸入颗粒物2.5<粒径<10粗颗粒物粒径<=2.5细颗粒物PM2.5----细颗粒物，也叫可入肺颗粒物，是对空气中空气动力学直径小于或等于2.5微米的固体颗粒或液滴的总称。这些颗粒非常细小，人的肉眼无法看到，它们可以在空气中漂浮数天。2.2PM2.5定义

一是各种污染源和发生源向空气中直接释放的细颗粒物，包括烟尘、粉尘、扬尘、油烟、油雾和花粉等；2.3PM2.5来源PMVOCsNO2

SO2氨(NH3)氨(NH3)二是部分具有化学活性的气态污染物在空气中发生反应后生成的细颗粒物，这些前体污染物包括挥发性有机物(VOCs)、氮氧化物、二氧化硫和氨等。2.3PM2.5来源PM10可以进入人的上呼吸道TSP会被挡住鼻子的外面PM2.5直接进入呼吸道干扰肺部的气体交换2.4PM2.5危害NationalCouncilonRadiationProtectionModel(NCRP,1997)空气动力学直径,μm沉积效率，%肺泡区气管支气管区合计外胸腔区（鼻到咽喉区域）大于10微米

被鼻子和咽喉截住5到10微米

在咽喉通过物理机制去除小于5微米

到达支气管小于2.5微米进入肺部最深处2.4PM2.5危害2.4PM2.5危害PM2.5颗粒易引发心血管和呼吸系统疾病美国Arden

Pope教授和他的同事们研究了美国1980年-2000年期间随着空气污染的减少人类预期寿命的变化。研究发现，在所研究的大城市中，PM2.5由每降低13-14微克/立方米，预期寿命会增加0.82年。长期减少空气污染，将会带来5-7个月的预期寿命增加。2.4PM2.5危害中国环科院张凯、柴发合等能见度与PM2.5呈对数负相关关系,以广州为例当PM2.5每下降10%,能见度可改善6-8%2.4PM2.5危害/topics/earth/features/health-sapping.htmlvanDonkelaaretal.,EnvironmentalHealthPerspectives2010

2.5PM2.5污染现状北方城市南方城市2.5PM2.5污染现状100µg/m3PM2.5浓度随地理位置变化较大，通常北方高于南方地区；在各区域冬季浓度通常较高。PM2.5浓度普遍处于较高的水平。在远离人为活动的森林和沿海地区PM2.5浓度相对较低。2.5PM2.5污染现状空气污染是全球特大城市面临的共同问题PM2.5污染介绍PM2.5相关政策解读解惑中美PM2.5数据差异如何预防PM2.5主要内容三.PM2.5相关政策解读法律法规颁布日期环境空气质量标准（GB3095—2012）2012.2.29《重点区域大气污染防治“十二五”规划》2012.10.29《环境空气细颗粒物污染防治技术政策（试行）》2013.2.6环保部推出“史上最严”大气治污新政2013.2.19环境空气质量标准（GB3095—2012）PM2.5测量方法：重量法浓度限值：一级35

二级75《重点区域大气污染防治“十二五”规划》《重点区域大气污染防治“十二五”规划》我国第一部综合性大气污染防治规划包括京津冀、长三角等13个空气污染严重区域，19省、117市，全国面积14％；建立区域大气污染联防联控机制；重点控制区内需纳入特别限排的新建项目与工业锅炉的大致范围；量化二氧化硫、氮氧化物、工业粉尘减排量；至2015年，PM2.5平均下降6％，北京下降15％；新提法“新建项目实行区域内现役源倍量削减替代”：上排放量1吨新项目，在旧项目中至少消减2吨。《环境空气细颗粒物污染防治技术政策（试行）》《环境空气细颗粒物污染防治技术政策（试行）》实行细颗粒物排放总量控制制度，将细颗粒物纳入污染物减排统计、监测考核体系；2015年，建立有效的排放监控机制和考核机制，构建完善的政府和企业目标责任制，基本建立起重点区域细颗粒物污染防治体系，并逐年减少细颗粒物排放总量；2020年，建立区域层面大气污染监测、评估、监督体系，细颗粒物排放总量显著下降；污染预警与应急措施：及时向社会发布预警信息；制定严重空气污染的应对方案，包括紧急关停的排污设施名单、敏感人群防护方案、不适人群治疗方案等。环保部推出“史上最严”大气治污新政

2013年2月19日环保部部长周生贤主持召开的环保部常务会议指出：“必须采取严格的大气环境管理措施，在重点控制区实施大气污染物特别排放限值，严格控制大气污染物新增量，倒逼产业结构的升级和企业的技术进步，从而推动大气环境质量不断改善”。环保部推出“史上最严”大气治污新政环保部推出“史上最严”大气治污新政指标与国际接轨，被认为史上最严格；针对19个省（区、市）47个地级及以上城市；火电、钢铁、石化、水泥、有色、化工等六大重污染行业，及燃煤工业锅炉的新建项目，火电、钢铁、石化工业以及燃煤工业锅炉的现有项目，将实施“特别排放限值”；但非立刻执行，留有一定的缓冲期。环保部推出“史上最严”大气治污新政现有项目中：火电行业燃煤机组：2014.7.1日执行烟尘特别排放限值；钢铁行业烧结设备：2015.1.1执行颗粒物特别排放限值；石化行业、燃煤工业锅炉等项目待修订排放值，过渡期满后分别执行挥发性有机物、烟尘特别排放限值。新项目中：

从今年3月1日起，新受理的火电、钢铁环评项目将执行大气污染物特别排放限值；石化、化工、有色、水泥行业，以及燃煤工业锅炉等项目待相应的排放标准修订完善并明确特别限值后执行。空气污染是全球特大城市面临的共同问题PM2.5污染介绍PM2.5相关政策解读解惑中美PM2.5数据差异如何预防PM2.5主要内容2012年10月18日-25日，每日上午9点美国驻华大使馆自测的pm2.5指数；下线为同期北京环保局公布的每日空气质量情况。两者毫无可比较性。四、解惑中美PM2.5数据差异四、解惑中美PM2.5数据差异PM2.5主要测量方法：重量法β射线吸收法微量振荡天平法重量法将PM2.5直接截留到滤膜上，然后用天平称重；滤膜对于0.3微米以上的颗粒有大于99%的截留效率，即合格；国家环境保护标准，环境空气PM10和PM2.5测定法(HJ618-2011)；人工称重，程序繁琐费是最直接、最可靠四、解惑中美PM2.5数据差异β射线吸收法将PM2.5收集到滤纸上，然后照射一束beta射线，射线穿过滤纸和颗粒物时由于被散射而衰减，衰减的程度和PM2.5的重量成正比；美国大使馆那台知名度很高的仪器四、解惑中美PM2.5数据差异微量振荡天平法一端固定另一端装有滤膜的空心锥形玻璃管；空心锥形玻璃管是处于往复振荡的状态，它的振荡频率会随着滤膜上收集的颗粒物的质量变化发生改变；该频率和细头重量的平方根成反比。四、解惑中美PM2.5数据差异监测点选址原则：一要与地区的人口密度挂钩二要远离明确的污染源三要处于没有遮挡的空旷位置四、解惑中美PM2.5数据差异Positive美国大使馆所在地区交通繁忙、人流密集不代表北京地区整体水平，甚至无法代表朝阳区我国的空气监测站都是根据一系列科学标准建立且均匀分布的Negative深圳、南京等地选取的监测点有些位于学校、公园、绿地附近。。。。四、解惑中美PM2.5数据差异SoProtectYourself!四、解惑中美PM2.5数据差异空气污染是全球特大城市面临的共同问题PM2.5污染介绍PM2.5相关政策解读解惑中美PM2.5数据差异如何预防PM2.5主要内容美国“科学标准、立法保障、政府监督”1997年开始监测，并设立了一套专门针对PM2.5含量的新标准；2006年，美国环保署针对PM2.5标准进行了最新一次修订五、如何预防PM2.5美国PM2.5标准加严的过程年指标时间限值要求1971TSP24小时260µg/m3

Nottobeexceededmorethanonceperyear年均75µg/m3AnnualAverage1987PM1024小时150µg/m3Nottobeexceededmorethanonceperyearonaverageovera3-yearperiod年均50µg/m3Annualarithmeticmean,averagedover3years1997PM2.524小时65µg/m398thpercentile,averagedover3years年均15µg/m3Annualarithmeticmean,averagedover3yearsPM1024小时150µg/m3Initiallypromulgated99thpercentile,averagedover3years;when1997standardsforPM10werevacated,theformof1987standardsremainedinplace(nottobeexceededmorethanonceperyearonaverageovera3-yearperiod)年均50µg/m3Annualarithmeticmean,averagedover3years2006PM2.524小时35µg/m3averagedover3years年均15µg/m3Annualarithmeticmean,averagedover3yearsPM1024小时150µg/m3Nottobeexceededmorethanonceperyearonaverageovera3-yearperiod日本日本专家一致认为，大城市中的PM2.5的主要来源是汽车尾气，汽车尾气排出的PM2.5具有强烈的致癌物质2003年东京推出日本历史上第一个针对浮游粒子状物质(尤其是柴油机、汽车尾气排放)的立法，在新法规实施的第一天，在所有进入东京的高速道路入口，以及各主要道路的入口，交警让汽车发动引擎，然后用白毛巾堵在尾气排放口进行检查。如果白毛巾变黑，则说明该车辆没有按规定安装过滤器，这辆车就会被禁止进入东京。东京对PM2.5的排放标准是亚洲最严格的，要求每天不超过35μg/m3五、如何预防PM2.5统筹区域环境资源，优化产业结构加强能源清洁利用，控制区域煤炭消费总量实施多污染物协同控制强化机动车排放控制建立区域联防联控新机制依靠科技支撑，依靠公众参与五、如何预防PM2.5

根据2008年以来的研究性监测，北京市