大氣污染源物分類及來源

大氣污染源物分類及來源按污染物質(zhì)的來源可分為天然污染源和人為污染源，根據(jù)表5-2對(duì)主要大氣污染物的分類統(tǒng)計(jì)分析，其主要來源為三大方面：①燃料燃燒；②工業(yè)生產(chǎn)過程；③交通運(yùn)輸。前兩類污染源統(tǒng)稱為固定源，交通運(yùn)輸工具（機(jī)動(dòng)車、火車、飛機(jī)等）則稱為流動(dòng)源。燃料燃燒煤、石油、天然氣等燃料的燃燒過程是向大氣輸送污染物的重要發(fā)生源。煤是主要的工業(yè)和民用燃料，它的主要成分是碳，并含有氫、氧、氮、硫及金屬化合物。煤燃燒時(shí)除產(chǎn)生大量煙塵外，在燃燒過程中還會(huì)形成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、有機(jī)化合物及煙塵等有害物質(zhì)。家庭爐灶排氣是一種排放量大、分布廣、排放高度低、危害性不容忽視的空氣污染源。工業(yè)生產(chǎn)過程排放工業(yè)生產(chǎn)過程中排放到大氣中的污染物種類多、數(shù)量大，是城市或工業(yè)區(qū)大氣的重要污染源。工業(yè)生產(chǎn)過程中排放廢氣的工廠很多。例如，石油化工企業(yè)排放二氧化硫、硫化氫、二氧化碳、氮氧化物；有色金屬冶煉工業(yè)排出的二氧化硫、氮氧化物以及含重金屬元素的煙塵；磷肥廠排出氟化物；酸堿鹽化工工業(yè)排出的二氧化硫、氮氧化物、氯化氫及各種酸性氣體；鋼鐵工業(yè)在煉鐵、煉鋼、煉焦過程中排出粉塵、硫氧化物、氤化物、一氧化碳、硫化氫、酚、苯類、烴類等?？傊?，工業(yè)生產(chǎn)過程排放的污染物的組成與工業(yè)企業(yè)的性質(zhì)密切相關(guān)。交通運(yùn)輸過程中排放：汽車排氣巳構(gòu)成大氣污染的主要污染源。機(jī)動(dòng)車的發(fā)展速度很快，1950年全球機(jī)動(dòng)車保有量為7000萬輛，1996年增長(zhǎng)到7.1億輛。汽油車排放的主要污染物是：CO,NO/HC和鉛（如果使用含鉛汽油）；柴油車排放的污染物主要有NO/PM（細(xì)微顆粒物），HC，CO和SO2。同發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)機(jī)動(dòng)車污染物排放量相當(dāng)驚人。以日本東京為例，90年代東京擁有機(jī)動(dòng)車400萬輛，而CO和NOx的排放量基本穩(wěn)定在10萬噸和5萬噸左右，而北京市1995年機(jī)動(dòng)車僅為100萬輛，CO和NOX的排放量卻高達(dá)97.2萬噸和9.8萬噸。三、大氣污染物大氣污染物系指由于人類活動(dòng)或自然過程排入大氣的并對(duì)人或環(huán)境產(chǎn)生有害影響的物質(zhì)。大氣污染物的種類很多，按其存在狀態(tài)可概括為二大類：氣溶膠狀態(tài)污染物、氣體狀態(tài)污染物。（一）氣溶膠狀態(tài)污染物在大氣污染中，氣溶膠系指固體、液體粒子或它們?cè)跉怏w介質(zhì)中的懸浮體。其粒徑約為0.002-100口m大小的液滴或固態(tài)粒子。大氣氣溶膠中各種粒子按其粒徑大小可分為：總懸浮顆粒物（TSP）：是分散在大氣中的各種粒子的總稱。是指用標(biāo)準(zhǔn)大容量顆粒采樣器（流量在1.1-1.7m3/min）在濾膜上所收集到的顆粒物的總質(zhì)量，其粒徑大小，絕大多數(shù)在100pm以下，其中多數(shù)在10pm以下。也是目前大氣質(zhì)量評(píng)價(jià)中的一個(gè)通用的重要污染指標(biāo)。飄塵：能在大氣中長(zhǎng)期飄浮的懸浮物質(zhì)稱為飄塵。其粒徑主要是小于10pm的微粒。由于飄塵粒徑小，能被人直接吸入呼吸道內(nèi)造成危害；又由于它能在大氣中長(zhǎng)期飄浮，易將污染物帶到很遠(yuǎn)的地方，導(dǎo)致污染范圍擴(kuò)大，同時(shí)在大氣中還可以為化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)載體。因此，飄塵是從事環(huán)境科學(xué)工作者所注目的研究對(duì)象之一。降塵：用降塵罐采集到的大氣顆粒物稱為降塵。在總懸浮顆粒物中一般直徑大于30pm的粒子，由于其自身的重力作用會(huì)很快沉降下來，所以將這部分的微粒稱為降塵。單位面積的降塵量可作為評(píng)價(jià)大氣污染程度的指標(biāo)之一。從大氣污染控制的角度，按照氣溶膠的來源和物理性質(zhì)，又可分為如下幾種。粉塵（dust）：粉塵系指懸浮于氣體介質(zhì)中的小固體粒子，能因重力作用發(fā)生沉降。粉塵的粒子尺寸范圍，在氣體除塵技術(shù)中，一般為1?200口m左右。煙（fume）：煙一般指由冶金過程中形成的固體粒子的氣溶膠，煙的粒子尺寸很小，一般為0.01?川m左右。飛灰（flyash）：飛灰系指燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣飛出的分散較細(xì)的灰分。黑煙（smoke）:黑煙一般指由燃料產(chǎn)生的能見氣溶膠。霧（fog）:霧是氣體中液滴懸浮體的總稱。在工程中，霧一般泛指小液體粒子懸浮體。

表3-2氣1*狀態(tài)火氣可染物的來源-發(fā)生星r背景話度利主要反應(yīng)污染物主要污染源自然源發(fā)生星(t/a)大氣中背M濃度推算的在大氣中的留存時(shí)間遷移中的反應(yīng)和沉降備注污染源自熟源so2煤和油的燃燒火山活動(dòng)146X10(未估計(jì)0.2ppb4d由于臭氧或固體和裱體氣溶膠的吸收而被氧化為硫酸鹽與和HC發(fā)生光化學(xué)氧化，便S6迅速轉(zhuǎn)化為SOt2'h2s化學(xué)過程污水處理火山活動(dòng)，沼澤中的生物作用3X10(100X10(0.2ppb2d氧化為so2只有一組背晨濃度是可用的co機(jī)動(dòng)車和其它墩燒過程排氣森林火災(zāi)>海洋廂烯反應(yīng)304x10(33X10LO.lppm<3a很可能是土壤中有機(jī)體海洋提供的自燃源可能是很小的NO/no2燃燒過程土壤中的細(xì)菌作用53x10(NO:430x10(NQ2：658x10(NO:0.2-2ppNO2:0.5-4pp3d由于固體和被體的氣溶膠的吸附、HC和光化學(xué)反應(yīng)被氧化為硝酸鹽關(guān)于自然源所極的工作是很少nh3廢物處生物腐4X1160X6-20ppb7d與S5反應(yīng)形成nh3的消除主要(二)氣體狀態(tài)污染物氣體狀態(tài)污染物簡(jiǎn)稱氣態(tài)污染物，是以分子狀態(tài)存在的污染物，大部分為無機(jī)氣體。常見的有五大類；以SO2為主的含硫化合物，以NO和NO2為主的含氮化合物，COx、碳?xì)浠衔镆约胞u素化合物等。目前巳受人們的普遍重視的大氣污染物，如表5-3所示。氣態(tài)污染物又分為一次污染和二次污染物。一次污染物一次污染物是指直接從污染源排放的污染物質(zhì)，如二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、顆粒物等，它們又可分為反應(yīng)物和非反應(yīng)物，前者不穩(wěn)定，在大氣環(huán)境中常與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，或者作催化劑促進(jìn)其他污染物之間的反應(yīng)，后者則不發(fā)生反應(yīng)或反應(yīng)速度緩慢。二次污染物二次污染物是指由一次污染物在大氣中互相作用經(jīng)化學(xué)反應(yīng)或光化學(xué)反應(yīng)形成的與一次污染物的物理、化學(xué)性質(zhì)完全不同的新的大氣污染物，其毒性比一次污染物還強(qiáng)。最常見的二次污染物如硫酸及硫酸鹽氣溶膠、硝酸及硝酸鹽氣溶膠、臭氧、光化學(xué)氧化劑ox，以及許多不同壽命的活性中間物（又稱自由基），如HO2、HO等。表5-3太氣中主要育染物類別一次污染物二次污染物含硫化合物so2,h2sSOj,H2SO+,MSQj含氮化合物NO,NHSNOj,HNO3,MNOS碳的氧化物CO,C02無碳?xì)浠衔铮ㄌ細(xì)溲趸衔铮〤i-CjH.化合物醛、酮、過氧乙酰基硝酸酯含鹵素化合物HF,HC1無顆粒物重金屈元素、多環(huán)芳蛭H2SOmS0+2\NOj'對(duì)上述主要?dú)鈶B(tài)污染物的性質(zhì)、來源及其危害性簡(jiǎn)單介紹：1.硫化物硫常以二氧化硫和硫化氫的形態(tài)進(jìn)入大氣，也有一部分以亞硫酸及硫酸（鹽）微粒形式進(jìn)入大氣。大氣中的硫約2/3來自天然源，其中以細(xì)菌活動(dòng)產(chǎn)生的硫化氫最為重要。人為源產(chǎn)生的硫排放的主要形式是SO。SO2是一種無色、具有刺激性氣味的不可燃?xì)怏w，是一種分布廣、危害大的主要大氣污染物。SO2和飄塵具有協(xié)同效應(yīng)，兩者結(jié)合起來對(duì)人體危害更大。所以空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中采用“SO2濃度（mg/Nm3）與微粒濃度（“g/Nm’）的乘積”標(biāo)準(zhǔn)。SO2在大氣中極不穩(wěn)定，最多只能存在1?2天。相對(duì)濕度比較大，以及有催化劑存在時(shí)，可發(fā)生催化氧化反應(yīng)，生成SO3,進(jìn)而生成H2SO4或硫酸鹽，硫酸和硫酸鹽可形成硫酸煙霧和酸性降水，造成較大的危害。SO2所以被作為重要的大氣污染物，原因就在于它參與了硫酸煙霧和酸雨的形成。SO2主要來源于人為活動(dòng)排放的含硫燃料的燃燒過程，以及硫化物礦石的焙燒、冶煉過程?；鹆Πl(fā)電廠、有色金屬冶煉廠、硫酸廠、煉油廠和所有燒煤或油的工業(yè)鍋爐、爐灶等都排放SO2煙氣。在排放SO2的各種過程中約有96%來自燃料燃燒過程，其中火力發(fā)電廠排煙中的SO2，濃度雖然較低，但總排放量卻最大。在過去20年中，發(fā)達(dá)國(guó)家通過改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)，采用脫硫技術(shù)使得SO2排放量總體上明顯減少。但在1974~1984年間，一些發(fā)展中國(guó)家SO2排放量是增加的。1993年，世界排放SO2量近兩億噸，而1995年，我國(guó)排放SO2達(dá)2341萬噸（包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)），大于美國(guó)的2100萬噸，成為世界SO?排放第一大國(guó)。1997年我國(guó)94個(gè)城市空氣中SO2年均濃度值在3~248pg/m3之間，全國(guó)平均值為66pg/m3,遠(yuǎn)高于SO2的自然背景濃度（＜5pg/m3）。94個(gè)城市中共有41個(gè)城市超過國(guó)家二級(jí)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。由天然源排入大氣的硫化氫，被氧化為SO2，這是大氣中SO2的另一種來源。2.氮的氧化物氮氧化物（NOX）種類很多，它是NO、NO、NO、NO、NO、NO等氮氧化物的總稱。造2232425成大氣污染的NOx主要是指NO和NO2。NO毒性不太大，但進(jìn)入大氣后可被緩慢地氧化成NO2，當(dāng)大氣中有O3等強(qiáng)氧化劑存在時(shí)，或在催化劑作用下，其氧化速度會(huì)加快。NO2的毒性約為NO的5倍。NOx對(duì)環(huán)境的損害作用極大，它既是形成酸雨的主要物質(zhì)之一，也是形成大氣中光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)和消耗臭氧的一個(gè)重要因子。天然排放的NOX，主要來自土壤和海洋中有機(jī)物的分解，屬于自然界的氮循環(huán)過程。人為活動(dòng)排放的NOX大部分來自化石燃料的燃燒過程，如機(jī)動(dòng)車、柴油機(jī)及工業(yè)窯爐的排氣；也來自生產(chǎn)、使用硝酸的過程，如氮肥廠、有機(jī)中間體廠、有色及黑色金屬冶煉廠等。據(jù)90年代初估計(jì)，就美國(guó)而言，當(dāng)前的NOX排放總量達(dá)兩千萬噸，其中發(fā)電廠的煙氣，汽車尾氣和其他工業(yè)過程的排氣帶出的NOx各占1/3。碳氧化物碳氧化物主要有兩種物質(zhì)，即CO和CO2,（1）一氧化碳（CO）:CO是無色、無嗅的有毒氣體。其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在大氣中不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以在大氣中停留較長(zhǎng)時(shí)間。CO在一定條件下，可以轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2，然而其轉(zhuǎn)變速率很低。一般城市空氣中的CO水平對(duì)植物及有關(guān)的微生物均無害，但對(duì)人類則有害，因?yàn)樗芘c血紅蛋白作用生成羧基血紅素（Carboxyhemoglobin，簡(jiǎn)寫為COHb）。實(shí)驗(yàn)證明，一氧化碳與血紅蛋白的結(jié)合能力比氧與血紅蛋白的結(jié)合能力大200?300倍，因此，它能使血液攜帶氧的能力降低而引起缺氧。CO主要是由含碳物質(zhì)不完全燃燒產(chǎn)生的，天然源較少。（2）二氧化碳（CO2）:CO2是一種無毒的氣體，對(duì)人體無顯著危害作用。在大氣污染問題中，CO2所以引起人們的普遍關(guān)注，原因在于它能引起全球性環(huán)境的演變：如使全球氣溫逐漸升高，生態(tài)系統(tǒng)和氣候發(fā)生變化等。CO2的人為源主要是礦物燃料的燃燒過程。據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)的一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果表明，1995年全球的CO2排放總量為220億噸。其中美國(guó)、中國(guó)、俄羅斯和日本的CO2排放量幾乎占全球總量的一半。其中，美國(guó)占排行榜首位，年排放量5228.52百萬噸，在1995年占全球總量的23.7%；我國(guó)年排放量3006.77百萬噸，在1995年占全球總量的13.6%。碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔锇ㄖ咀鍩N、脂環(huán)烴、芳香烴。脂肪族烴包括烷、烯、炔烴，在常溫下隨碳原子多少而呈氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。碳?xì)浠衔锸切纬晒饣瘜W(xué)煙霧的主要成分。在活潑的氧化物如原子氧、臭氧、氫氧基等自由基的作用下，碳?xì)浠衔飳l(fā)生一系列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，生成一系列的化合物，如醛、酮、烷、烯以及重要的中間產(chǎn)物——自由基。自由基進(jìn)一步促進(jìn)NO向NO2轉(zhuǎn)化，造成光化學(xué)煙霧的重要二次污染物一一臭氧、醛、過氧乙酰硝酸酯（PAN）。多環(huán)芳烴中有不少物質(zhì)被認(rèn)為是致癌物質(zhì)，經(jīng)研究和動(dòng)物試驗(yàn)表明，這些物質(zhì)中苯并（a）芘是強(qiáng)致癌物質(zhì)。目前污染大氣的碳?xì)浠衔镏饕怯蓮V泛應(yīng)用石油和天然氣作燃料和工業(yè)原料造成的。因此，煉油廠、石油化工廠、以油（氣）為燃料的電廠或工業(yè)鍋爐、汽油機(jī)車、柴油機(jī)車等是碳?xì)浠衔锏闹匾廴驹础：u素化合物大氣中以氣態(tài)存在的含鹵素化合物大致可分為以下三類：鹵代烴，其它含氯化合物、氟化物。（1）鹵代烴：大氣中鹵代烴包括鹵代脂肪烴和鹵代芳烴。其中一些高級(jí)的鹵代烴，如有機(jī)氯農(nóng)藥DDT、六六六，以及多氯聯(lián)苯（PCB）等以氣溶膠形式存在，2個(gè)碳原子或2個(gè)碳原子以下的鹵代烴呈氣態(tài)。鹵代烴的主要人為源如三氯甲烷（CHC1J、二氯乙烷（CH3CHC12）、四氯化碳（CC14）、氯乙烯（C2H3C1）、氯氟甲烷（CFM）等是重要的化學(xué)溶劑，也是有機(jī)合成工業(yè)的重要原料和中間體。在生產(chǎn)和使用過程中因揮發(fā)而進(jìn)入大氣。海洋也排放相當(dāng)?shù)娜燃淄?。?）其他含氯化合物：大氣中含氯的無機(jī)物主要是氯氣（C12）和氯化氫（HC1）。氯氣（C12）主要由化工廠、塑料廠、自來水凈化廠等產(chǎn)生，火山活動(dòng)也排放一定量的C12。氯化氫主要來自鹽酸制造、廢水焚燒等。其環(huán)境本底為1.3-5ppb（太平洋上空）。氯化氫在空氣中可形成鹽酸霧；除硫酸和硝酸外，鹽酸也是構(gòu)成酸雨的成分。（3）含氟廢氣：主要是指含HF和SiF4的廢氣。主要來源于煉鋁工業(yè)、鋼鐵工業(yè)以及黃磷、磷肥和氟塑料生產(chǎn)等化工過程。氟化氫是無色有強(qiáng)烈刺激性和腐蝕性的有毒氣體，密度為0.921，極易溶于水，還能溶于醇和醚，四氟化硅是無色的窒息性氣體，密度3.57，遇水分解為硅酸和氟硅酸。氟化氫對(duì)人的呼吸器官和眼結(jié)膜有強(qiáng)烈的刺激性，長(zhǎng)期吸入低濃度的HF會(huì)引起慢性中毒。目前在氟污染地區(qū)氟對(duì)人體健康的危害通常以植物為中間介質(zhì)，即植物吸收大氣中氟并在體內(nèi)積累，然后通過食物鏈進(jìn)入人體產(chǎn)生危害，最典型的是引起牙齒酸蝕的“斑釉齒癥”和使骨胳中鈣的代謝紊亂的“氟沉著癥”。四、室內(nèi)污染越來越多的科學(xué)研究表明，居室與其他建筑物內(nèi)的空氣比室外空氣的污染程度更為嚴(yán)重，甚至在一些工業(yè)化程度很高的國(guó)家情況也是這樣。一些室內(nèi)空氣污染物和污染源被認(rèn)為對(duì)人體健康產(chǎn)生十分不利的影響，這些污染物包括石棉、甲醛、揮發(fā)性農(nóng)藥殘余物、氯仿、全氯乙烯（主要來源于干洗）、對(duì)二氯苯以及一些致病生物體（見表5-4所示）。在美國(guó)吸煙是對(duì)人體健康危害最為嚴(yán)重的污染物來源。普外科估計(jì)，美國(guó)每年大約有350,000人死于肺氣腫、心臟病、肺癌或其它由吸煙造成的疾病，禁止吸煙可能將比其它污染控制措施拯救更多的生命。最近的研究表明，增強(qiáng)建筑物的越冬御寒性能以減少熱量的損失與節(jié)約燃料的消耗，是影響室內(nèi)空氣污染的另一重要因素。在大多數(shù)老建筑物，由于新鮮空氣可以通過周圍的門、窗戶以及建筑物的裂縫與孔洞與室內(nèi)交換，因此室內(nèi)的空氣大約每小時(shí)