環(huán)境學概論第二章大氣環(huán)境ppt課件

1、*研討環(huán)境污染問題的主線索污染源污染物污染物在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和分散規(guī)律控制和管理措施及對策第二章大氣環(huán)境主要內(nèi)容第一節(jié)：大氣的組成和構(gòu)造第二節(jié)：大氣污染和污染物第三節(jié)：大氣環(huán)境中污染物的化學轉(zhuǎn)化 第四節(jié)：大氣中污染物的分散 第五節(jié)：大氣污染綜合防治與管理 錄相教學：人類活動對大氣圈的影響1大氣的構(gòu)造和組成1、N2、O2等氣體3、冰晶和固體微粒 如塵埃、花粉2、水滴 如云滴、霧滴除去水汽和雜質(zhì)的空氣稱為干潔空氣問題1：大氣的垂直分層構(gòu)造？問題3：大氣由哪幾個組份組成？干潔空氣指什么？問題2：大氣環(huán)境問題主要集中在 層？對流二氧化碳： 來源：呼吸作用，有機體的熄滅與分解。 現(xiàn)狀：在大氣中的含量

2、有添加的趨勢。 影響：劇烈吸收地面的長波輻射， 引起溫室效應(yīng)的加劇。臭氧： 來源：高空經(jīng)過光化作用，低空經(jīng)過閃電 或有機物氧化及高空傳輸。 作用：能大量吸收太陽紫外線，使地面生 物免受過量紫外線的灼傷。 分布：自然大氣中含量很少。隨高度分布 不均勻，也隨緯度和時間而異。水汽： 來源：海洋和地面蒸發(fā)與植物蒸騰。 分布：隨時間、地點變化很大。在鉛直 方向，普通隨高度添加而減少。 影響：構(gòu)成云、霧、雨、雪等大氣景象。 對生物的生長和發(fā)育有重要影響。微粒： 種類：固體微粒與液體微粒。 影響：影響太陽輻射傳輸，使能見度 變低，有的能起凝結(jié)核的作用。與環(huán)境問題有關(guān)的大氣成份2大氣污染和污染物 大氣污染：是

3、指大氣中某些物質(zhì)的含量遠遠超越了 大氣自凈才干，以致對人體、生態(tài)、資料 呵斥危害的景象。(圖1 2 3)污染源：即呵斥環(huán)境污染的發(fā)生源。普通指向環(huán)境 排放有害物質(zhì)或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生有害影響的場 所、設(shè)備和安裝等。大氣污染源：指向大氣中排放污染物質(zhì)的發(fā)生源。一、大氣污染的發(fā)生二、大氣污染的來源1、定義2、分類 火山噴發(fā) 燃料熄滅 森林火災(zāi) 工業(yè)消費過程天然污染源 自然塵 人為污染源 交通運輸過程 森林植被釋放 農(nóng)業(yè)活動排放 海浪飛沫 固定污染源 按污染源存在方式 流動污染源 無組織排放源按照污染物質(zhì)的來源 點源 按污染源排放的方式 線源 面源 體源 延續(xù)源 按污染源排放時間 延續(xù)源 瞬時源按污染源排放

4、點高度 地面源 高架源*按污染物存在的 顆粒物質(zhì)粉塵、霧塵、煙塵、煤塵 物理形狀 氣態(tài)物質(zhì)硫化物、氮氧化物等三、大氣污染物及大氣污染類型1、大氣污染物及其分類 *按污染物構(gòu)成過程 直接從污染源排放的污染物質(zhì)。分為反響物和非反響物。 一次污染物在大氣中經(jīng)化學反響或光化學反響構(gòu)成的與 一次污染物物理化學性質(zhì)完全不同的新的污染物質(zhì)，其毒性比一次污染物更強。二次污染物一次污染物定義 P17分類氣溶膠狀污染物 按粒徑的大小 可分為總懸浮顆粒物：D微米，是分散在大氣 中各種粒子的總稱，是目前大氣質(zhì)量評價中的 重要污染目的。 飄塵：微米，能在大氣中長期飄浮，是環(huán)保任務(wù) 者研討對象之一。 降塵：微米，可在重力

5、作用下降落下來，單位 面積的降塵量可作為評價大氣污染程度的目的之一。 可吸入粒子：國際規(guī)范化組織定 微米為可吸入呼吸道的粒子。 氣態(tài)污染物 硫化物、碳氧化物、氮氧化物、碳氫、鹵素化合物P212.主要大氣污染物質(zhì)主要氣態(tài)污染物的來源及所產(chǎn)生的一次，二次污染物 污染物 主要來源 一次污染物 二次污染物 硫化物 煤、石油的燃燒 SO2, H2SSO3, H2SO4, MSO4氣溶膠碳氧化物 汽車尾氣CO, CO2無含氮化合物 汽車尾氣NO, NH3NO2, HNO3, MNO3氣溶膠，O3碳氫化合物汽車尾氣及石油化工工業(yè)CMHN（形成光化學煙霧前體物）醛、酮、過氧乙酰硝酸酯鹵素化合物有機合成工業(yè)，化

6、工廠，塑料廠HF, HCL 無3.大氣污染類型根據(jù)污染物的性質(zhì)劃分 復(fù)原型煤炭型：氧化型汽車尾氣型根據(jù)燃料性質(zhì)和大氣污染物的組成劃分 P26 石油型 煤炭型 混合型 特殊型 3大氣環(huán)境中污染物的化學轉(zhuǎn)化大氣污染的化學轉(zhuǎn)化：從污染源排放進入大氣中的污 染物，在分散、保送過程中，由于其本身的物理、 化學性質(zhì)的影響和其他條件如陽光、溫度、濕度 等的影響，在污染物之間，以及它們與空氣原有 組分之間進展化學反響，構(gòu)成新的二次污染物的過 程。包括光化學過程和熱化學過程。當前遭到關(guān)注的大氣污染化學問題有：氣體硫化物污染，氮的氧化物污染，光化學煙霧、酸雨及臭氧層的變化問題。 SO2 SO3 H2SO4 (H2

7、SO4)m(H2O)n一、大氣光化學特性二、硫氧化物在大氣中的化學轉(zhuǎn)化直接光氧化 光化學氧化 間接光氧化 催化氧化SO2的氧化作用1、光輻射特點2、光化學特性SO2 SO31、SO2的光化學氧化NO NO2 HNO3 或 (MNO3)m(H2O)n緩慢三、氮氧化物在大氣中的化學轉(zhuǎn)化2、SO2的催化氧化非均相反響思索：在由碳氫化合物和氮氧化物污染了的大氣環(huán)境中, SO2光氧化反響速率大大高于在清潔大氣中的情況.SO2的間接光化學氧化 P29.SO2的直接光化學氧化 P28NO NO2 在大氣中無其它反響干涉下，O3的濃度取決于 ； 低層大氣壓中O3添加的前提是NO NO2. 1、NO2的光化學反

8、響2、NO2的化學反響 P31光解 NO2 + hv (290430nm) NO + O* O* + O2 + M O3 + M (對流層中O3的獨一人為源 O3 + NO NO2+O2四、“光化學煙霧的構(gòu)成(photo-chemical smog)1.光化學煙霧的定義及特征 P32*光化學煙霧：指含有氮氧化物和烴類的大氣,在陽 光中紫外線的照射下發(fā)生反響所產(chǎn)生的產(chǎn)物 及反響物的混合物被稱為光化學煙霧.(圖) 特征：煙霧呈藍色,具有強氧化性,刺激人們眼睛, 損傷植物葉子,能使橡膠開裂,并使大氣能見 度降低。 2.光化學煙霧的構(gòu)成 P33重要過程(關(guān)鍵性的反響)： 碳氫化合物的氧化生成了活性自在

9、基 過氧自在基引起NO向NO2轉(zhuǎn)化，并導(dǎo)致含N 的二次污染物的生成 NO2的光解導(dǎo)致了O3的生成構(gòu)成機制：(P35)BNO向NO2轉(zhuǎn)化是產(chǎn)生“光化學煙霧的關(guān)健C碳氫化合物是產(chǎn)生“光化學煙霧的主要成分ANO2的光解是“光化學煙霧構(gòu)成的開場光化學煙霧的構(gòu)成過程是由一系列復(fù)雜的鏈式反響組成的，是以NO2光解生成O的反響為引發(fā)，導(dǎo)致了O3的生成；碳氫化合物的存在突破了NO2的光解循環(huán)，生成了重要的自在基(HO2和RO2)，促使NO向NO2快速轉(zhuǎn)化；NO2繼續(xù)光解產(chǎn)生O3，同時在轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的自在基又繼續(xù)參與反響生成更多的自在基。如此循環(huán)直到NO或碳氫化合物消逝為止。所產(chǎn)生的醛類、O3、PAN等二次污

10、染物是最終產(chǎn)物。3.光化學煙霧的構(gòu)成條件 P35在副熱帶高壓控制地域的夏季和早秋季節(jié)為光化學 煙霧發(fā)生的有利季節(jié) 位置條件：太陽天頂角 60A 地理條件 時間條件：夏季中午前后 天氣條件：晴朗，高溫、低濕、逆溫 以石油為動力熄滅的工廠 汽車排氣B 污染源條件4.光化學煙霧的危害A 危害安康 刺激眼睛和呼吸道粘膜 使哮喘病增多 引起潛在性的全身影響 D 損害有機物質(zhì)B 降低能見度 E 毀壞植物4大氣中污染物的分散Diffusion of atmospheric pollution影響大氣污染的要素：氣候條件 動力因子：風和湍流 熱力因子：大氣溫度層結(jié)和大氣穩(wěn)定度 天氣情勢：降水；霧下墊面條件：地

11、形和地物；山谷風；海陸風；城市熱島環(huán)流其它要素：污染物的性質(zhì)和成分；污染源的幾何外形和排放方式(地理要素)一、氣候條件1.熱力因子大氣溫度層結(jié)溫度層結(jié)：氣溫沿垂直高度的分布曲線. 四種類型：10，稱為正常分布層結(jié) 或遞減層結(jié)；2=d，稱為中性層結(jié)；3=0，稱為等溫層結(jié)；40，稱為逆溫 區(qū)別rd和rrd是對氣塊而言，r那么是對周圍空氣而言；rd是常數(shù)，而r大小與周圍環(huán)境有關(guān)大氣穩(wěn)定度(atmospheric stability)-d 0為大氣靜力穩(wěn)定度的判據(jù) 當-d0時，a0，氣塊加速運動，大氣不穩(wěn)定；當-d0時，a0，氣塊減速運動，大氣穩(wěn)定；當=d時，a=0，大氣是中性的。 逆溫(Invers

12、ion) 會呵斥嚴重的大氣污染景象 輻射逆溫(Radiation inversion)與大氣污染的關(guān)系最為親密 即垂直方向上大氣穩(wěn)定的程度A 翻卷型波浪型wavilness：煙流呈波浪狀, 氣溫層結(jié)處于不穩(wěn)定形狀，即0；-d0時，分散條件較好，污染物落地最大濃度點距煙囪較近，多發(fā)生在晴朗的白天。 不同溫度層結(jié)下的煙型 五種典型的煙流外形 B 錐型coniform：煙流呈圓錐形，發(fā)生在中性條件下，即0；-d0。分散速度、落地濃度較波浪型低，污染物保送較遠，多出現(xiàn)于多云或陰天的白天，強風的夜晚或冬季夜間。C 平展型(扇型Fanning：垂直方向分散很小，出現(xiàn)逆溫層，大氣處于穩(wěn)定形狀，即0；-d0。

13、污染物可傳送很遠，多出現(xiàn)于弱晴朗的夜晚和早晨。D屋脊型上升型climbing：煙流下部是穩(wěn)定的大氣，上部是不穩(wěn)定的大氣。繼續(xù)時間短，對近地面污染較小，普通在日落前后出現(xiàn)。F 熏蒸型漫煙型Fumigation：煙流上部是穩(wěn)定的大氣，下部是不穩(wěn)定的大氣。繼續(xù)時間短，但地面污染嚴重，普通在日出后出現(xiàn)。2.動力因子大氣的程度運動風對污染物的分散有兩個作用 整體保送作用 沖淡稀釋作用 大氣的湍流運動A.定義：不規(guī)那么的大氣運動稱為湍流 風和湍流是決議污染物在大氣中分散稀釋的最直接最本質(zhì)的要素，風速越大，湍流越強，污染物的分散速度就越快，污染物的濃度就越低。 B.分類：根據(jù)構(gòu)成緣由分為熱力湍流和機械湍流C

14、.湍流分散實際湍流統(tǒng)計實際； 梯度保送實際； 類似分散實際 假定大氣湍流場是均勻、穩(wěn)定的。那么從原點放出大量粒子在x軸上的濃度最高，且濃度分布以x軸為對稱軸，并符合正態(tài)分布。由湍流引起的分散3.天氣情勢降水的淋洗作用： 霧的凝聚作用：降水，能沖洗空氣中的污染物質(zhì)，凈化空氣，但過多的SO2之類的氣領(lǐng)會溶于降水中，往往構(gòu)成酸雨，導(dǎo)致二次污染。霧構(gòu)成于穩(wěn)定的大氣條件，會凝聚大量的污染物，使污染物分散受阻，因此會呵斥不利的地面空氣污染情況。 二、影響大氣污染的地理要素(下墊面條件)1地形和地物的影響 2山谷風 3海陸風 4城市熱島環(huán)流 三、影響大氣污染的其他要素1.污染物的性質(zhì)和成分 2.污染源的幾何

15、外形和排放方式 補充：大氣中污染物的分散方式1坐標系 2高斯方式的四點假設(shè)P47 一有界條件下的大氣分散方式 3高架延續(xù)點源分散的高斯方式 C總=c實+c虛 二幾種常用的大氣分散方式 1高架延續(xù)點源 2地面延續(xù)點源：He=0 3有效源高He： 地面上任一點的濃度 z=0： He=Hs+H Hs煙囪或排放筒本身的高度H煙氣抬升高度(由霍蘭德Holland公式計算1、大氣污染對人體安康的危害(表) 大氣污染物侵入人體主要有三條渠道： a、呼吸道吸入；b、隨食物和飲水攝入； c、體表接觸侵入3、大氣污染對資料的危害2、大氣污染對植物的危害4、大氣污染對大氣環(huán)境的影響補充：大氣污染的危害污染物對安康的

16、影響隨污染物質(zhì)強度、感染時間以及人體安康情況而異。室內(nèi)空氣污染：主要是由于人造板、內(nèi)墻涂料、木器涂料、膠粘劑、地毯、壁紙、家具、地板革和建筑資料等及不安康的生活習慣引起。室內(nèi)裝修污染存在的主要問題芳香“殺手苯游離“殺手甲醛無孔不入的氡去除室內(nèi)污染的有效對策添加室內(nèi)換氣頻度正確運用家庭化學劑室內(nèi)回絕吸煙添加戶外活動時間講究廚房內(nèi)空氣衛(wèi)生室內(nèi)擺放花卉植物名 稱對 人 體 的 影 響二氧化硫視程減少，流淚，眼睛有炎癥。聞到有異味，胸悶，呼吸道有炎癥，呼吸困難，肺水腫，迅速窒息死亡硫化氫惡臭難聞，惡心、嘔吐，影響人體呼吸、血液循環(huán)、內(nèi)分泌、消化和神經(jīng)系統(tǒng)，昏迷，中毒死亡氮氧化物聞到有異味，支氣管炎、氣

17、管炎，肺水腫、肺氣腫，呼吸困難，直至死亡粉塵損傷眼睛，視程減少，慢性氣管炎、幼兒氣喘病和塵肺，死亡率添加，能見度降低，交通事故增多光化學煙霧眼睛紅痛，視力減弱，頭疼、胸痛、全身疼痛，麻木，肺水腫，嚴重的在1小時內(nèi)死亡碳氫化合物皮膚和肝臟損害，致癌死亡一氧化碳頭暈、頭疼，貧血、心肌損傷，中樞神經(jīng)麻木、呼吸困難，嚴重的在1小時內(nèi)死亡氟和氟化氫劇烈刺激眼睛、鼻腔和呼吸道，引起氣管炎，肺水腫、氟骨癥和斑釉齒，氯氣和氯化氫刺激眼睛、上呼吸道，嚴重時引起中毒性肺水腫鉛神經(jīng)衰弱，腹部不適，便泌、貧血，記憶力低下幾種大氣污染物對人體的危害 5大氣污染的綜合防治與管理一、控制大氣污染物的途徑1.顆粒污染物的控制

18、： 措施：改動燃料的構(gòu)成： 設(shè)備除塵除塵安裝：從廢氣中分別、捕集、回收顆粒物的設(shè)備分類 重力除塵 機械式除塵 慣性力除塵 過濾式除塵 離心力除塵 依除塵機制 濕式除塵 靜電除塵類型結(jié)構(gòu)形式處理粒度（km）壓 力 降*( mmH2O )除塵效率（）設(shè)備費用程度運轉(zhuǎn)費用程度用 途重力除塵沉降式50-100010-1540-60小小預(yù)除塵慣性力除塵煙囪式1010030-7050-70小小離心力除塵旋風式310050-15085-95中中鍋爐煙氣濕式除塵文丘里式0.1100300-100080-95中大深度除塵過濾除塵袋式0.120100-20090-99中以上中以上電 除塵0.052010-2095

19、-99.9大小-大處置高溫、易燃、易爆物，氣體平安性好，可去除氣體中的有害物質(zhì)工業(yè)廢氣除塵，細粉捕集作用強，不適于高溫含塵及含油水和粘結(jié)性粉塵工業(yè)除塵，對細微粉塵及霧狀液滴捕集性好2.氣態(tài)污染物的控制：(1)常用治理方法：吸收法：采用適當?shù)囊后w作為吸收劑，使含有有害物質(zhì)的氣體與吸收劑接觸，廢氣中的有害物質(zhì)被吸收于吸收劑中，使氣體得到凈化。 吸附法：利用固體外表的吸附性質(zhì)，使廢氣與大外表多孔性固體物質(zhì)相接觸，將廢氣中的有害組分吸附在固體外表上，使其與氣體混和物分別，到達凈化目的。催化法：利用催化劑的催化作用，使廢氣中的有害組分發(fā)生化學反響并轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì) 或易于去除物質(zhì)的一種方法。熄滅法：即對含有可燃有害組分的混和氣體進展氧化熄滅或高溫分解，從而使這些有害組分轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的方法。 冷凝法：物質(zhì)在不同溫度下具有不同的飽和蒸汽壓，利用這一性質(zhì)，采用降低廢氣溫度或提高廢氣壓力的方法，使一些有害氣體或蒸汽態(tài)的污染物冷凝成液體并從廢氣中分別出來。