第五章-大气环境与大气污染

1、1,资源开发与环境保护,矿业学院,2,第五章 大气环境与大气污染,3,主 要 内 容,第一节 大气圈与大气环境 第二节 大气污染概述 第三节 室内空气污染 第四节 大气污染对气候资源的影响 第五节 大气污染的危害及其控制,4,本章的教学重点,主要的大气污染物； 室内空气污染； 大气污染的危害及控制手段；,5,第一节 大气圈与大气环境,一、大气圈的结构与作用 二、大气环境,6,一、大气圈的结构与作用 1.大气圈的概念 大气圈：覆盖在地球表面并随地球引力而旋转的大气层。在一般情况下，可以把1000140Okm以下的气层作为大气圈的厚度。,7,8,2.大气圈的结构,9,3.大气圈的作用 氧是人类和一

2、切生物维持生命活动所必需的物质。 大气对地球上人类和生物起着很好的保护作用。 大气中的尘埃可作凝结核，使水汽凝云致雨，地表水再蒸发送还大气，水分循环，往复不止。 大气中的云层、尘埃和空气分子等，对阳光有反射、散射作用，使地表不致突然变亮和变暗。 大气的作用是形成地表水热状况的基本因素之一。,10,二、大气环境 1.大气的组成 氧气、氮气、二氧化碳、臭氧、水汽、固体微粒及微量有害气体。 2.大气环境的概念 所谓的大气环境就是指整个的大气圈层。,11,第二节 大气污染概述,一、大气污染的概念 二、大气污染源及其分类 三、大气污染物 四、我国大气污染概况,12,一、大气污染的概念 大气污染是指人类活

3、动排出的污染物扩散到室外空气中，对人体、动植物和器物造成危害的大气状况。混入大气的各种有害成分通称大气污染物。 形成大气污染的三个要素是：污染源、大气状态、污染受体； 大气污染的三个主要过程是：污染物排放、大气相互作用和对受体的影响；,13,二、大气污染源及其分类 自然源是指火山喷发、森林火灾、土壤风化等自然原因产生沙尘、二氧化硫、一氧化碳等。 人为源是指任何向大气排放一次污染物的工厂、设备、车辆或行为等。,14,大气污染源的分类 按污染物产生的类型分：工业企业排放源、汽车排放源、家庭炉灶排放源。 按污染源存在的形式分：固定源、流动源。 按污染源几何形状分：点源、线源、面源。 按污染物排放的时

4、间分：连续源、间断源、瞬时源。 按污染物排放的方式分：地面源、高架源。,15,三、大气污染物 (一)大气污染物的概念及分类 大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对环境或人产生有害影响的那些物质。 一次污染物是从污染源直接排出的污染物，它可分为反应性物质和非反应性物质。 前者不稳定，还可与大气中的其他物质发生化学反应；后者比较稳定，在大气中不与其他物质发生反应或反应速度缓慢。,16,二次污染物是指不稳定的一次污染物与大气中原有物质发生反应，或者污染物之间相互反应，从而生成的新的污染物质。 按污染物质的物理状态，可分为固体、液体和气体等形式，其中90%为气体，10%是以气溶胶的形式存在

5、。,17,(二) 主要的大气污染物 1气溶胶状态的污染物 气溶胶是指固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体。其直径在0.002100m。 气溶胶中各种粒子按其粒径大小，又可分为以下几类： 总悬浮颗粒物(TSP) 飘尘 降尘 可吸入粒子(IP),18,（1）总悬浮颗粒物(TSP) 用标准大容量颗粒采样器(流量在1.11.7m3/min)在滤膜上所收集到的颗粒物，通常称为总悬浮颗粒物。 其粒径大小、绝大多数在100m以下，其中多数在10m以下。 （2）飘尘 能在大气中长期飘浮的悬浮物质称为飘尘。 其粒径主要是小于10m的微粒。,19,（3）降尘 降尘指用降尘灌采集到的大气颗粒物。 总悬浮颗粒

6、物中一般直径大于30m的粒子。 （4）可吸入粒子(IP) 美国环保局1978年引用密勒(Miller)等人所定的可吸入呼吸道的粒径范围，把粒径Dr15m的粒子称为可吸入粒子。 随着研究工作的深人，国际标准化组织(ISO)建议将IP定位为粒径Dr 10m的粒子。,20,2. 气状污染物 含硫化合物 氮的氧化物 碳氧化物 碳氢化物（HC）,21,（1）含硫化合物 大气中硫化物污染主要有SO2、S03、H2S,大气中的硫氧化物主要是由燃烧含硫的煤和石油等产生的。 此外，金属冶炼厂、硫酸厂等也排放出相当数量的硫氧化物气体。 通常煤的含硫量为0.5%6%，石油为0.5%3%。,22,含硫化合物对环境的危

7、害主要表现在： 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，或与水汽中的水蒸气结合形成硫酸雾，硫酸雾微粒对植物、动物和器物等都会造成较大的危害。,23,（2） 氮的氧化物 氮氧化物(NOx)种类较多，它是NO、NO2、N2O、NO3、N2O4、N2O5等的总称。 造成大气污染的主要是NO和NO2，大气中NOx的人为源主要是燃料

8、的燃烧，其中，以汽车尾气排放造成的污染最为严重。,24,氮氧化物的危害主要表现在如下方面： 氮氧化物可以转化为硝酸，是形成酸雨的主要物质之一，从而导致酸雨污染； 是形成光化学烟雾的重要物质，伤害到人体和动物，其二次污染物质如臭氧、丙烯醛和甲醛等会使植物受害而落叶、甚至枯萎。 NO2对人有生理刺激和腐蚀作用，是引起城市居民产生急性呼吸道病变的原因之一； 氮氧化物可腐蚀织物、材料、破坏染料，使它褪色。,25,（3） 碳氧化物 碳氧化物主要指二氧化碳和一氧化碳。 目前，大气中CO2浓度每年上升0.4%，是主要的温室气体之一。 （4） 碳氢化物 （HC） 主要指烷烃、烯烃和芳香烃等具有挥发性的有机物，

9、它们主要是由碳原子和氢原子组成。 碳氢化合物的污染在工业上主要来自炼油厂、石油化工厂、用油或气为原料的热电厂及各种锅炉，城市里则主要来自汽车、柴油机车辆等。,26,四、我国大气污染概况 我国大气污染严重的原因主要表现： 第一，直接燃煤是我国大气污染严重的根本原因。 第二，能源浪费严重，燃烧方式落后，加重了大气污染。 第三，交通污染源集中于城市，也是大气污染的原因之一。 第四，城市布局、工业布局的不够合理，人口密度、经济密度的疏密，都对大气污染状况产生影响。,27,我国大气污染具有以下特征： 煤烟型污染是污染的普遍问题，主要污染物是烟尘和二氧化硫； 汽车尾气污染明显增加，并逐渐上升为城市的主要污

10、染源，总悬浮颗粒物或可吸入颗粒是影响城市空气质量的主要污染物； 酸雨分布区域性、季节性明显，污染物成分特点突出，多以硫酸酸雨为主； 工业“三废”任意排放是目前大气污染的罪魁祸首。,28,第三节 室内空气污染,一、生活燃料产生的有害物质 二、装修材料产生的有害物质 三、吸烟产生的有害物质 四、建筑材料辐射 五、其他污染物放出的有害气体 六、人体自身的新陈代谢 七、生物性污染源 八、室外来源,29,第四节 大气污染对气候资源的影响,一、大气污染对局部气候资源的影响 二、大气污染对全球气候变化的影响,30,一、大气污染对局部气候资源的影响 1. 降低大气能见度 大气能见度是指大气的清澈程度和清楚地看

11、到远处目标物的可能性，白天的能见度是在水平方向肉眼能看到的黑色目标物的最远距离。,31,32,改善局部地区大气能见度的有效措施： 控制SO2的排放、以减少硫酸盐的污染； 控制颗粒物的排放，对主要污染源应采用脱硫、除尘装置； 北方地区，在采暖季节和逆温出现较多时期应用低硫煤或经洗选的煤。,33,一、大气污染对局部气候资源的影响 2. 减少太阳直接辐射和日照时数,34,一、大气污染对局部气候资源的影响 3大气污染对云、雾、降水的影响 城市中的总云量和低云量之所以比郊区多，主要原因有： 城市热岛效应，有利于对流云的形成； 城市下垫面粗糙度大，有利于低云的形成； 城市空气中凝结核多； 城市工厂区有一定

12、量的人为水汽排放到低空。,35,36,一、大气污染对局部气候资源的影响 4颗粒物的气候效应 大气颗粒物的普通效应是向宇宙空间散射和反射太阳辐射，从而减少到达地面的太阳能。 此外，大气中的微粒作为凝结核促使水蒸气凝结形成雾，空气变为混浊，使云量和降水增加，使雾的出现频率增加，降低能见度。,37,38,一、大气污染对局部气候资源的影响 5反射率和热效应 反射率是地面或水面反射的太阳光占入射量的百分比。土地使用的变化会导致地表反射率的改变，这对气候有直接的影响。 另外，颗粒物和气溶胶提供了对云的形成起重要作用的凝结核。因此，大气中颗粒物增加导致云量变化，云层反射率的变化，可能是严重的工业污染后果之一

13、。,39,40,二、大气污染对全球气候变化的影响 1二氧化碳对气候的影响,41,二、大气污染对全球气候变化的影响 2大气污染对臭氧层的影响,42,43,44,45,46,第五节 大气污染的危害及其控制,一、大气污染的危害 二、大气污染的危害类型 三、大气污染的控制,重点,重点,47,一、大气污染的危害 1.大气污染对人体健康的危害 2.大气污染对植物的影响 3.大气污染对动物的危害 4. 大气污染对材料的损害 5.大气污染改变全球气候,48,一、大气污染的危害 1.大气污染对人体健康的危害 燃烧煤和石油排入大气的有害化学物质最多。大气中有害化学物质直接刺激上呼吸道，引起支气管炎和肺气肿等疾病。

14、 大气中的有害有机物，如多环芳香烃可检出30多种，其中苯并a芘的致癌性很强，还含有有潜在危害的化学物质，如镉、铍、锑、铅等无机化合物对机体的健康危害易形成慢性中毒。有些有害化学物质对眼睛、皮肤有刺激作用。,49,一、大气污染的危害 1.大气污染对人体健康的危害 大气被放射性物质所污染，往往引起一些慢性疾病。 大气污染中的飘尘对人体呼吸道危害甚大。 生物性物质污染对人体健康有重要影响。常见的生物性污染有花粉病和尘螨过敏。前者主要由花粉产生，可诱发鼻炎和气喘等病变；后者是易感者吸入尘螨致敏成分引起的哮喘、过敏性鼻炎及皮肤过敏等。,50,一、大气污染的危害 2.大气污染对植物的影响 大气污染对植物的

15、影响可分为群落、个体、器官组织、细胞和细胞器、酶系统等五个方面。 大气中的污染物浓度一旦超过植物能够承受的限度，将会对植物构成伤害。污染物通过植物叶片表面的气孔进入植物体内，使植物的细胞和组织器官受到伤害，生理功能和生长发育过程受阻，产量下降，产品品质变坏。还可能导致植物群落系统的组成发生改变，某些物种将会消失，生态平衡将会遭到破坏。,51,一、大气污染的危害 2.大气污染对植物的影响 大气污染物对植物的伤害可分为两类：短期高浓度污染伤害和长期低浓度污染伤害。 短期高浓度污染伤害，可使植物叶片呈现变色斑点、急性坏死脱落；长期低浓度污染伤害，可使植物生长发育受阻，导致整个植株的干物质产量减少。

16、对植物危害较大的大气污染是二氧化硫、氟化物、氧化剂和乙烯。,52,一、大气污染的危害 3.大气污染对动物的危害 空气污染对动物的危害，除污染物的直接侵入造成伤害之外，还通过污染食品进入体内，导致发病和死亡。 4.大气污染对材料的损害 这种损害表现为腐蚀金属和建筑材料，损坏橡胶制品和艺术造型，使有色材料褪色等。,53,一、大气污染的危害 5.大气污染改变全球气候 大量的污染物排放于大气，干扰着人类赖以生存的太阳和地球之间的热平衡。据推测，地球的能量平衡稍有干扰，全球平均温度就可能改变2。若低2，则变成另一个冰河时期，若平均气温升高2，则变成无冰时代，将会给全球带来灾难。,54,一、大气污染的危害

17、 6.大气污染危害农业 急性危害，在污染物高浓度时，农作物短时间内造成危害，叶面枯萎脱落，直至死亡，造成农作物减产； 慢性危害，在污染物低浓度时，因长时间作用所造成的危害，使农作物叶绿素褪色，影响生长发育； 不可见危害，指污染物质对农作物造成生理上的障碍，抑制生育发展，造成产量下降。,55,二、大气污染的危害类型 急性危害：污染物在短期内浓度很高，或者几种污染物联合进入人体可以对人体造成急性危害。 慢性危害：主要指小剂量的污染物持续地作用于人体产生的危害，如大气污染对呼吸道慢性炎症发病率的影响等。 远期危害：环境污染对人体的危害，一般是经过一段较长的潜伏期后才表现出来，如环境因素的致癌作用等。

18、 另外，污染物对遗传有很大影响。环境污染对人体遗传的危害，主要表现在致突变和致畸作用。,56,三、大气污染的控制 1. 清洁能源 (1) 常规能源的清洁利用 常规能源指已经大规模生产和广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能和电力等能源。 1994年以来，国家安排了一批相关的项目，旨在减少煤炭利用中的污染和提高转换燃烧效率。洁净煤技术是解决我国燃煤污染问题的技术基础。,57,三、大气污染的控制 1. 清洁能源 (2) 可再生能源与新能源的开发利用 可再生能源与新能源包括太阳能、水能、风能、海洋能、生物质能、地热能、核能、氢能等，它们都属于低碳或非碳能源，对环境不产生或很少产生污染，是未来能源系统的重

19、要组成部分。,58,三、大气污染的控制 1. 清洁能源 (3) 节能 节能是指采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可接受的一切措施，高效地利用能源资源。 节能并不等于降低生活水平，而是在引进更有效地生产和利用能源的新技术，以及在改善能源管理上，通过提高能源利用效率，降低需求而不对个人生活方面或国家的经济增长产生消极的影响。,59,三、大气污染的控制 2. 绿色交通 (1) 合理的交通规划 随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高，交通工具对人们越来越重要。面对上升中的交通需求和增长中的负面影响，城市应当按照具体条件建设布局合理、高效、快捷、环保、舒适的综合交通网。,60,三、大气污染的控制

20、 2. 绿色交通 (2) 发展清洁汽车 清洁汽车是指低排放的燃气汽车、混合动力汽车、电动汽车以及通过采用多种技术手段大大降低排放污染的燃油汽车及其他代用燃料汽车。 发展电动汽车、清洁燃料汽车及汽车环保技术对于合理利用我国资源，改善大气质量，培植汽车工业新的经济增长点，促进相关高新技术的发展等方面具有重大意义。,61,三、大气污染的控制 3. 末端治理 (1) 烟尘治理技术 烟尘的粒径大小及其分布对除尘过程的机制、除尘器的设计及其运行效果都有很大影响，它们是颗粒污染物控制的主要基础参数。 按除尘原理的不同，除尘器大致可分为机械除尘器、静电除尘器、湿式洗涤除尘器和过滤式除尘器等。,62,三、大气污染的控制 3. 末端治理 (2) 二氧化硫治理技术 二氧化硫治理技术包括燃料脱硫(目前主要是重油脱硫)和烟气脱硫。 对于没有烟气脱硫能力的中小工厂，通常采用燃料脱硫。它通过加氢催化，使重油中有机硫化物的CS键断裂，硫变成简单的气体或固体化合物，从重油中分离出