《环境保护概论》-第3章

3.1大气层基础知识3.1.1大气的组成大气在常温条件下是无色、无臭、无味的，是由多种气体和水蒸气组成的混合物。大气的成分可分为恒定组分、可变组分和不定组分。3.1.2大气层的结构大气层的厚度大约在1000km以上，但没有明显的界限。整个大气层随高度不同表现出不同的特点，分为对流层、平流层、中间层、暖层和逸散层，再上面就是星际空间了(如图3-1和图3-2所示)。在大气层中气体的分布是不均匀的，其质量的99%集中在距地球表面29km以下，海平面处空气密度最大，随着高度的增加，空气越来越稀薄。下一页返回3.1大气层基础知识

大气在垂直高度上的物理性质(温度、大气组分等)差异很大，自下而上，可将大气分为对流层、平流层、中间层、暖层和逸散层五层。上一页返回3.2大气污染3.2.1大气污染的途径

1)大气污染的概念大气污染(如图3-3所示)通常是指由于人类活动或自然界不断地向大气排放各种各样的物质，这些物质在大气中会存在一定时间，大气中某些物质的数量(浓度)超过大气的正常含量，且持续的时间足以对人类和生态环境产生不良影响和危害的现象。这些物质构成了大气污染物。大气污染物主要通过三条途径来危害人体:一是人体表面接触后受到伤害;二是食用含有大气污染物的食物和水中毒;三是通过呼吸系统吸入空气污染物后患上疾病。

2)大气污染的形成过程大气污染是由污染源排放、大气传播、人与物受害这三个环节所构成。下一页返回3.2大气污染

污染物进入大气，就会稀释扩散。风越大，大气湍流越强，大气越不稳定，污染物的稀释扩散就越快;相反，污染物的稀释扩散就慢。特别是在出现逆温层时，污染物往往可积聚到很高浓度，造成严重的大气污染。降水虽可对大气起到净化作用，但因污染物随雨雪降落，大气污染会转变为水体污染和土壤污染。地形或地面状况复杂的地区，会形成局部地区的热力环流，如山区的山谷风，滨海地区的海陆风，以及城市的热岛效应等，都会对该地区的大气污染状况产生影响。3)大气污染源由于人类活动产生的大气污染源主要有以下几个方面。上一页下一页返回3.2大气污染工业污染源:工业企业如火力发电厂、钢铁厂、水泥厂、化工厂、金属冶炼厂等在生产过程中向大气中排放污染物，是大气的主要污染源。交通污染源:汽车、火车、飞机、船舶等交通运输工具排放污染物，交通污染源分散、流动、数量多。生活污染源:由于居民及服务行业烹饪、取暖、沐浴等生活上的需要，在燃烧各种燃料时，向大气排放污染物的污染源。农业污染源:农业生产中喷洒农药，燃烧废弃秸秆，渔业、畜牧业生产废弃物腐烂等。3.2.2大气颗粒物大气颗粒物是大气的一个组分。饱和水蒸气以大气颗粒物为核心而形成云、雾、雨、雪等，它参与了大气降水过程。上一页下一页返回3.2大气污染1)大气颗粒物的来源大气颗粒物的来源可分为天然来源和人为来源两种。直接由污染源排放出来的称为一次颗粒物。大气中某些污染组分之间，或这些组分与大气成分之间发生反应而产生的颗粒物，称为二次颗粒物。

2)大气颗粒物的消除大气颗粒物的消除与颗粒物的粒度、化学性质密切相关。通常有干沉降和湿沉降两种消除方式。

3)大气颗粒物的分类大气颗粒物可分为总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物和可人肺颗粒物。4)大气颗粒物的危害上一页下一页返回3.2大气污染3.2.3大气颗粒物中的PM2.51)大气中PM2.5来源通过对不同排放源、不同尺度细粒子的监测，各类排放源对细粒子的贡献百分率见表3-1。

2)影响大气中PM2.5含量的因素大气中PM2.5含量受污染排放和气象条件等多种因素的影响，不同的月份之间存在着明显的差异。由表3-2可以看出，PM10和PM2.5的月均质量浓度的高低顺序为:4月份>2月份和3月份>1月份。如图3-4所示为北京地区PM10和PM2.5质量浓度日变化曲线。从图中可以看出，PM10和PM2.5质量浓度的日变化都呈双峰现象，一个峰出现在夜间，另一个峰出现在上午，这既与污染物排放有关，又与气象条件有关。上一页下一页返回3.2大气污染3)PM2.5的危害研究表明，PM2.5是人类活动所释放污染物的主要载体，携带有大量的重金属和有机污染物。表3-3为不同粒径大气颗粒物中苯并[a]花和Pb的含量。3.2.4其他大气污染物及危害环境中的大气污染物种类很多，若按物理状态可分为气态污染物和颗粒物两大类;若按形成过程则可为一次污染物和二次污染物。一次污染物是指从污染源直接排入大气的污染物质，如C0,N0,S0,等，也称原发性污染物。二次污染物是指由一次污染物与空气中原有成分发生反应，或污染物之间反应而产生一系列新的污染物质，如臭氧(03)、硫酸盐颗粒物等，又称继发性污染物，其物理、化学性状与一次污染物不同，而且二次污染物比一次污染物危害更大。上一页下一页返回3.2大气污染此外，大气污染物按化学组成还可以分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物等，下面介绍几种主要大气污染物的来源及其危害途径。

1)含硫化合物大气中的含硫化合物主要有SO2,SO3,H2S,H2SO、及其盐等，它们主要来源于煤(含硫量为0.5%-6%)和石油(含硫的质量分数为0.5%-3.0%)的燃烧，冶金厂和硫酸厂等也向大气中排放SO2气体。

2)氮氧化物(NOT)

造成大气污染的NO二主要是NO和NO2，它们主要来自矿物燃料的高温燃烧(汽车及其他内燃机)、生产和使用硝酸的工厂所排放的尾气、金属冶炼等。上一页下一页返回3.2大气污染3)碳氧化物(CO)CO主要有CO和C02。其中CO是矿物燃料不完全燃烧的产物。

4)碳氢化合物(HC)

自然界中的碳氢化合物主要来源于生物的分解。人为造成的碳氢化合物污染，主要是燃料不完全燃烧和有机物的蒸发，其中以汽车尾气最为突出。目前，大气中检出的烷烃有100多种，低于6个碳原子的烷烃有较高的蒸气压，在大气中多以气态形式存在。碳链长的烃类常形成气溶胶或吸附到其他颗粒物上。碳氢化合物是大气中重要的污染物，是形成光化学烟雾的主要参与者。上一页下一页返回3.2大气污染

5)硫酸烟雾型污染硫酸烟雾又称为“伦敦型烟雾”，最早发生在英国伦敦，它主要是由于燃煤而排放出来的SO2、颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物质所造成的大气污染现象，这种污染多发生在冬季、气温较低、湿度较高和日光较弱的气象条件下。

6)光化学烟雾光化学烟雾的形成是大气中有氮氧化合物和碳氢化合物存在，大气温度较低和逆温气候条件，而且有强烈的阳光照射，经过一系列光化学反应形成的二次污染物。上一页返回3.3大气污染的控制3.3.1减少污染物排放量大气污染与发展方式、产业结构和能源结构密切相关。我国高消耗、高污染、低产出、低效益的粗放工业模式尚未根本改变，产业结构重型化特征明显，单位产品的污染物排放强度高，污染物排放量大。周生贤指出，“解决大气污染问题，要在转变经济发展方式上下工夫。”一方面要调整优化产业结构，严控高耗能高污染行业新增产能、加快淘汰落后产能、清理整顿违规产能、积极化解过剩产能。另一方面要加快调整能源结构、控制煤炭消费总量、发展清洁能源(如太阳能、风能、水力发电)、推进煤炭清洁利用。下一页返回3.3大气污染的控制3.3.2合理布局厂址选择、烟囱设计、城区与工业区规划等要合理，不要使排放大户过渡集中，不要造成重复叠加污染，导致局地严重污染事件发生。综合利用能源，尽量实行区域采暖，集中供热。3.3.3综合防治汽车尾气和扬尘“机动车已成为城市空气的重要污染源，北京、上海等大城市机动车对PM2.5的贡献率达20%-25。”要科学调控城市机动车保有量，大力淘汰黄标车，加快车用燃油低硫化步伐，积极采用污染较低的燃料(如无铅汽油、液化石油气、天然气)，深化机动车污染治理。针对汽车尾气污染，要改进发动机和尾气排放系统，鼓励使用小排量的汽车。上一页下一页返回3.3大气污染的控制3.3.4完善城市绿化系统森林、草地在改善全球性和国土范围内的生态环境中起着重要作用。在城市环境的改善中，绿化功能尤为显著，是其他措施所不能代替的。3.3.5强化大气环境质量管理如对大气污染源的监控，实施空气质量的日报或周报，接受公众对环境保护工作的监督。另外治理大气污染，必须全民行动，建立有效的激励约束机制，让保护者获得收益、获得补偿，污染者多负担、付出代价。上一页返回3.4大气质量标准与空气质量评价3.4.1大气质量标准环境法规和政策的贯彻执行，必须通过一系列环境标准达到指标化、定量化、具体化。下面介绍一些有关大气环境质量标准。

1)环境空气质量标准

《环境空气质量标准》首次发布于1982年，1996年第一次修订，2000年第二次修订，2012年第三次修订。现行为《环境空气质量标准》(GB3095-2012)。2)室内空气质量标准

《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)是由国家质量监督检验检疫局、国家环保总局、卫生部制定的。《室内空气质量标准》于2003年3月1日正式实施。下一页返回3.4大气质量标准与空气质量评价这部标准吸入室内空气质量概念，明确提出“室内空气应无毒、无害、无异常嗅味”的要求。其中规定的控制项目包括化学性、物理性、生物性和放射性污染。规定控制的化学性污染物质不仅包括人们熟悉的甲醛、苯、氨、臭氧等污染物质，还有可吸入颗粒物、二氧化碳、二氧化硫等13项化学性污染物质。3)《保护农作物的大气污染物最高允许浓度》(GB9137-1988)3.4.2空气质量评价

1)空气质量日报空气污染城市比较突出，北方城市尤为严重，主要源于冬季取暖、工业生产废气等，汽车废气的污染近年来呈快速上升趋势，一般城市越大，空气污染越严重。上一页下一页返回3.4大气质量标准与空气质量评价我国自2000年6月5日起，正式发布42个重点城市的空气质量日报。现在发布86个重点城市的空气质量日报。空气质量日报(如图3-5所示)就是在市区内经优化布点，选取几个具有代表性的点位，通过大气自动监测仪器，对大气中的PM10,SOZ,NOZ含量进行一天内每小时一次的连续监测，将结果统计、整理，按一定的技术规范计算出市区内的污染指数、首要污染物、空气质量状况及级别，并于当日报送国家环境监测总站及各有关新闻单位和领导，同时经媒体向社会公布的一种大气环境质量报告，可以及时准确地反映空气质量状况，增强人们对环境的关注，促进入们对环境保护工作的理解和支持，提高全民的环境意识，促进入们生活质量的提高。上一页下一页返回3.4大气质量标准与空气质量评价2)空气污染指数(API)

空气污染指数是根据环境空气质量标准和各项污染物对人体健康和生态环境的影响来确定的，污染指数与各项污染物浓度的关系是分段的线性函数，用内插法计算各污染物的分指数I，取各项污染物分指数中最大者代表该区域或城市的污染指数，即API=max(I1,I2…，Ii,…，In)，该指数所对应的污染物即为该区域或城市的首要污染物。也就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化为单一的数值形式，见表3-4，