第3章大氣環(huán)境

第三章大氣環(huán)境我們離不開大氣，如同魚兒離不開水。目錄第一節(jié)、大氣概述（成分、分層、邊界層）第二節(jié)、大氣污染（源、物、類型、危害）第三節(jié)、大氣污染控制（四個(gè)對策）第四節(jié)、全球大氣環(huán)境變化一、大氣的成分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）沒有水汽和懸浮物的空氣稱為干潔空氣第一節(jié)大氣概述二氧化碳（0.02-0.04％）：來源：生物呼吸作用，有機(jī)體的燃燒與分解?，F(xiàn)狀：在大氣中的含量有增加的趨勢。影響：強(qiáng)烈吸收地面的長波輻射，引起溫室效應(yīng)的加劇。臭氧：來源：高空通過氧氣解離作用，低空通過閃電或光化學(xué)反應(yīng)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(shí)間而異。水汽：來源：海洋和地面蒸發(fā)與植物蒸騰。分布：隨時(shí)間、地點(diǎn)變化很大。在垂直方向，一般隨高度增加而減少。影響：形成云、霧、雨、雪等大氣現(xiàn)象。對生物的生長和發(fā)育有重要影響。懸浮顆粒：種類：固體顆粒（火山、塵土、燃燒顆粒）液體顆粒（水汽凝結(jié)物）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。高度(km)二、大氣的分層每升高100m，氣溫降低0.65℃

N2O2ArCO2NeHeKrH2XeO3越往上氧、氦等氣體的原子態(tài)越多紫外線的強(qiáng)烈照射，N2和O2產(chǎn)生不同程度的離解大氣邊界層：在對流層下部靠近下墊面的1.2~1.5公里范圍內(nèi)的薄層大氣稱為大氣邊界層，由于貼近地面，大氣運(yùn)動(dòng)受到地面摩擦作用影響，又稱摩擦層。大氣邊界層的主要特征：湍流運(yùn)動(dòng)、風(fēng)、溫度的垂直分布三、大氣邊界層的主要特征三、大氣邊界層的主要特征湍流運(yùn)動(dòng)：定義：在大氣邊界層中，由于下墊面粗糙度的影響，

風(fēng)速越靠下層變得越小，因而產(chǎn)生了風(fēng)速的

垂直梯度，形成湍流。特征：下墊面越粗糙，平均風(fēng)速越大，大氣越不穩(wěn)

定，湍流越強(qiáng)。風(fēng)：特征：在大氣邊界層中，由于越往高處摩擦力越小，

因而風(fēng)速隨高度增加明顯變大。

近地面風(fēng)速：白天風(fēng)速大，夜間風(fēng)速??；最大值出現(xiàn)在14時(shí)左右，最小值出現(xiàn)在清晨日出前。

大面積水域上，低層風(fēng)速變化與陸地剛好相反。溫度的垂直分布：白天：氣溫隨高度遞減夜間：氣溫隨高度增加而增加日出后：下層遞減上層遞增日落前后：下層遞增上層遞減第二節(jié)大氣污染大氣污染：自然界中局部的質(zhì)能變化和人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)，改變大氣圈中某些成分和向大氣中排放有毒害物質(zhì)，以致使大氣質(zhì)量惡化，影響原來有利的生態(tài)平衡體系，嚴(yán)重威脅著人體健康和正常工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以及對建筑物和設(shè)備財(cái)產(chǎn)等構(gòu)成損壞即為大氣污染。大氣污染：若大氣污染物達(dá)到一定濃度，并持續(xù)足夠的時(shí)間，達(dá)到對公眾健康、動(dòng)植物、材料、生態(tài)或環(huán)境要素產(chǎn)生不良影響或效應(yīng)，就是大氣污染。一、大氣污染源污染源天然源人為源火山爆發(fā)、雷電造成的森林大火、自然風(fēng)塵、海洋飛沫等工業(yè)企業(yè)排放源家庭爐灶采暖設(shè)備交通運(yùn)輸按來源，分為一次污染物和二次污染物進(jìn)入大氣的一次污染物之間或與正常大氣組分發(fā)生反應(yīng)，以及在太陽輻射下引起光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的新的污染物，它常比一次污染物對環(huán)境和人體的危害更為嚴(yán)重。大氣污染物：由于人類活動(dòng)或自然過程排入大氣，并對人和環(huán)境產(chǎn)生有害影響的物質(zhì)。直接由污染源排放的污染物二、大氣污染物按存在狀態(tài)，分為顆粒物和氣態(tài)污染物常表示為總懸浮顆粒物（TSP）、飄塵和降塵。主要有一次污染物：SO2、H2S、NO、NH3、CO、CO2、HF、HCl、C1—C12化合物。二次污染物：SO3、H2SO4、MSO4、NO2、MNO3、醛類、酮類、酸類

其粒徑絕大多數(shù)在100μm以下，其中多數(shù)在10μm以下。它是分散在大氣中的各種粒子的總稱，也是目前大氣質(zhì)量評價(jià)中的一個(gè)通用的重要污染指標(biāo)。

飄塵指可在大氣中長期飄浮的懸浮物，分為PM10（粒徑<10μm）和PM2.5（粒徑<2.5μm稱為細(xì)顆粒物）。PM10可以通過呼吸道進(jìn)入人體，從而對人體健康產(chǎn)生危害，PM2.5的危害則更為嚴(yán)重。

降塵是指用降塵罐采集到的大氣顆粒物,一般直徑大于30μm，由于其自身的重力作用會很快沉降下來。單位面積的降塵量可作為評價(jià)大氣污染物程度的指標(biāo)之一。（一）煤煙型污染主要污染源是燃煤。主要污染物是CO2

、

SO2、CO、NOx和顆粒物，它們遇上低溫、高濕的陰天，且風(fēng)速很小并伴有逆溫存在的情況時(shí)，一次污染物擴(kuò)散受阻，易在低空聚積，形成還原型煙霧。二、幾種典型的大氣污染倫敦?zé)熿F事件馬斯河谷煙霧事件多諾拉煙霧事件（二）交通型污染污染源主要是機(jī)動(dòng)車（汽油車和柴油車）和機(jī)動(dòng)船。主要污染物是CO、NOX和CxHy。在相對濕度較低的夏季睛天，交通污染嚴(yán)重的地區(qū)可能會出現(xiàn)典型的二次污染——光化學(xué)煙霧。它對人體、動(dòng)植物、材料均會產(chǎn)生破壞作用，并且嚴(yán)重影響大氣能見度。1940年洛杉磯光化學(xué)煙霧酸雨（三）酸沉降污染它是指大氣中的酸通過降水（如雨、霧、雪）遷移到地表，或在含酸氣團(tuán)氣流的作用下直接遷移到地表。引起酸沉降的主要物質(zhì)是人為和天然排放的SOX（SO2和SO3）和NOX（NO和NO2），其天然源一般是全球分布的，而人為排放的SOX和NOX則具有地區(qū)性分布的特點(diǎn)。（一）大氣污染對人體健康的危害（二）大氣污染對植物的危害（三）大氣污染對材料的危害（四）大氣污染對自然環(huán)境的危害三、大氣污染的危害（一）大氣污染對人體健康的危害A、呼吸道吸入B、隨食物和飲水?dāng)z入C、體表接觸侵入1、大氣顆粒物4、氮氧化物5、光化學(xué)氧化劑3、一氧化碳2、二氧化硫顆粒物的大小決定其沉積于呼吸道中的位置；化學(xué)組成決定沉積位置上對組織的影響。損害肝臟。且由于SO2通常與多種污染物共存，吸入之后產(chǎn)生的復(fù)合協(xié)同作用危害更大。NO2對呼吸器官有刺激性，可引起肺水腫、慢性支氣管炎等疾病，若與SO2共存，則危害更重。所有大氣污染物中散布最廣的一種，汽油機(jī)動(dòng)車CO與血紅蛋白結(jié)合，嚴(yán)重阻礙血液輸氧，引起缺氧中毒。臭氧：對鼻子、咽喉、肺等呼吸器官有刺激作用，運(yùn)動(dòng)時(shí)吸入則更嚴(yán)重。（一）大氣污染對人體健康的危害6、碳?xì)浠衔?、其他有害物質(zhì)多環(huán)芳烴致癌、光化學(xué)煙霧的組分鉛化物：來源于汽車防爆劑鎘化物：骨痛病or骨癌氟化氫：肺水腫、支氣管炎氯化氫：肺水腫（二）大氣污染對植物的危害損害植物酶的功能組織；影響植物新陳代謝的功能；破壞原生質(zhì)的完整性和細(xì)胞膜。此外，還會損害根系生長及其功能；減弱輸送作用與導(dǎo)致生物產(chǎn)量減少。污染物的劑量和組成決定危害程度：SO2直接損害葉子，長期阻礙植物生長；氟化物影響酶催化作用；O3損害植物氣孔和膜，降低光合作用對根部營養(yǎng)物的供應(yīng)。（三）大氣污染對材料的危害大氣污染可使建筑物、橋梁、文物古跡和暴露在空氣中的金屬制品及皮革、紡織品等物品發(fā)生性質(zhì)的變化，造成直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失。SO2與其它酸性氣體可腐蝕金屬、建筑材料及玻璃表面；SO2及O3會使染料與繪畫褪色，從而對寶貴藝術(shù)作品造成威脅。（四）大氣污染對自然環(huán)境的危害1、酸雨等對水循環(huán)的影響2、溫室氣體對氣候的影響3、城市對氣候的影響：城市熱島效應(yīng)室內(nèi)空氣污染污染原因：建筑材料及裝潢材料、涂料中有害物質(zhì)的揮發(fā)、人們不健康的生活習(xí)慣。苯、甲醛、氡多開窗換氣，戒煙，正確使用家庭化學(xué)劑，增加戶外活動(dòng)，擺放室內(nèi)花卉植物25第三節(jié)大氣污染控制無論是大氣污染源、污染物、污染類型還是大氣污染的危害，都具有多樣性。如何體現(xiàn)五律協(xié)同？清潔能源綠色交通末端治理環(huán)境自凈3.1五律協(xié)同與大氣污染交通型污染污染源：需求增加（經(jīng)濟(jì)、社會）、交通行業(yè)能源利用水平（技術(shù)規(guī)律）污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程：自然規(guī)律污染效應(yīng)：光化學(xué)煙霧、顆粒物、CO、NOx、CxHy等（環(huán)境規(guī)律）263.2清潔能源（1）含義：常規(guī)能源的清潔利用；可再生能源與新能源的開發(fā)利用；各種節(jié)能技術(shù)等煤炭、石油、天然氣太陽能、風(fēng)能、海洋能、水能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能、核能、氫能273.2清潔能源（2）使用一次能源的變化趨勢世界一次能源替代趨勢中國28（3）清潔能源典型案例（A）潔凈煤技術(shù)潔凈煤技術(shù)是指從煤炭開發(fā)利用的全過程中，旨在減少污染排放與提高利用效率的加工、燃燒、轉(zhuǎn)化及污染控制等新技術(shù)，主要包括煤炭洗選、加工、轉(zhuǎn)化、先進(jìn)發(fā)電技術(shù)、煙氣凈化等方面的內(nèi)容。29（3）清潔能源典型案例(B)西氣東輸30（3）清潔能源的典型案例(C)西電東送它有南、中、北三大通道。一是將烏江、瀾滄江、紅河水的水電資源，以及黔、滇兩省坑口火電廠的電能開發(fā)出來送往廣東；二是將長江三峽和金沙江干支流水電送往華東地區(qū)；三是將黃河上游水電和山西、內(nèi)蒙古坑口火電送往京、津、唐地區(qū)。它是從根本上實(shí)現(xiàn)全國能源資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵性工程，是一項(xiàng)東西部“雙贏”的戰(zhàn)略。313.3綠色交通我國一些主要城市的大氣污染類型正在由煤煙型向混合型或交通型轉(zhuǎn)化，汽車尾氣排放已成為城市重要污染源。合理的交通規(guī)劃、發(fā)展清潔汽車323.3綠色交通的典型案例（1）上海的新世紀(jì)交通藍(lán)圖

加快軌道交通建設(shè)：形成地鐵、城市輕軌、新型有軌電車等多種方式組成的軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系。

建設(shè)約650公里的高速公路網(wǎng)路：實(shí)現(xiàn)15分鐘上網(wǎng)、30分鐘互通、60分鐘抵達(dá)的“15、30、60”目標(biāo)。公交優(yōu)先：大力發(fā)展軌道交通，優(yōu)化調(diào)整地面交通，適度發(fā)展小汽車，限制摩托車，逐步替換助動(dòng)車。33（2）北京的公交優(yōu)先發(fā)展343.3綠色交通的典型案例（3）電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車是全部或部分由電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)的汽車，包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和燃料電池汽車三種類型。353.4末端治理推行清潔能源與綠色交通從源頭上減少了大氣污染的產(chǎn)生。對于已經(jīng)產(chǎn)生的污染，則需進(jìn)行末端治理。除塵、脫硫、脫硝氮氧化物的治理技術(shù)、氟化物的治理技術(shù)363.5環(huán)境自凈污染物經(jīng)過末端治理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后被排入大氣，但此時(shí)它們的濃度一般要高于環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，要使其進(jìn)一步達(dá)標(biāo)將要依靠環(huán)境的自凈作用。利用氣象規(guī)律稀釋污染物、加強(qiáng)綠化373.5環(huán)境自凈——典型案例城市綠化

城市綠化的實(shí)施需要五律協(xié)同自然：植物配植的適地適樹原則技術(shù)：園藝人員要有相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識與技術(shù)環(huán)境：城市綠化應(yīng)兼顧和諧與無污染經(jīng)濟(jì)：建立一套完善的市場機(jī)制保證其正常運(yùn)行社會：城市廣場是社會規(guī)律在特定時(shí)期的一種表現(xiàn)形式38第四節(jié)全球大氣環(huán)境變化4.1全球變暖4.2臭氧層破壞39

本節(jié)主要內(nèi)容：（1）掌握全球變暖的主要原因（2）掌握溫室效應(yīng)、溫室效應(yīng)加劇等概念（3）掌握常見的溫室氣體種類（4）掌握減緩全球變暖的對策（5）熟悉全球變暖可能產(chǎn)生的影響（6）熟悉全球的溫度變化規(guī)律與趨勢（7）了解《京都協(xié)議書》的內(nèi)容（8）了解臭氧層破壞的原因與危害目標(biāo)：針對全球變暖能夠提出合理化建議或?qū)Σ?0（1）直接表現(xiàn)：溫度升高4.1全球變暖？？？41（A）全球溫度變化與時(shí)間的關(guān)系42（B）未來一百年溫度的預(yù)測43直接表現(xiàn)：溫度升高4.1全球變暖溫室效應(yīng)的加劇原因44大氣中的溫室氣體通過對長波輻射的吸收而阻止地表熱能耗散，從而導(dǎo)致地表溫度增高的現(xiàn)象。（2）溫室效應(yīng)的定義平衡和諧45二氧化碳甲烷一氧化碳二氯乙烷臭氧CFC11、CFC12四氯化碳一氧化碳（3）溫室氣體46（4）減緩全球變暖的對策a）排放控制對策：控制化石燃料消耗，以抑制CO2的排放；47（4）減緩全球變暖的對策b）固定化對策：使已生成的CO2變?yōu)槠渌镔|(zhì)，以防止其向大氣中排放；c）適應(yīng)對策：已發(fā)生全球變暖，采取相適應(yīng)的對策以使其影響降低到最小程度。48a）海平面上升：低地被淹，海岸被沖蝕，排洪不暢，土地鹽漬化，海水倒灌等。未來海平面變化的預(yù)測預(yù)測者預(yù)測年份上升量（cm）世界氣象組織（WMO）202520~140Mercer2030500日本環(huán)境廳203026~165Bloom2030100歐洲共同體21世紀(jì)20~165Barth&Titus202513~55聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）21世紀(jì)末65（5）全球變暖可能產(chǎn)生的影響49b）對動(dòng)植物的影響：一些地區(qū)某些物種將會消失，而有些則從氣候變暖中得到益處。c）對農(nóng)業(yè)的影響：世界糧食生產(chǎn)的穩(wěn)定性和分布狀況的改變，農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易模式的變化。（5）全球變暖可能產(chǎn)生的影響50追根溯源，溫室效應(yīng)是過量的二氧化碳在大氣中聚集而產(chǎn)生的一種天氣現(xiàn)象。綠色植物進(jìn)行光合作用吸收大量二氧化碳，這已是人們長期以來的共識，因而一直以來，森林被認(rèn)為是解決溫室效應(yīng)的利器。據(jù)推算，到2050年，排放到大氣中的二氧化碳量將比現(xiàn)在增加35%-50%。于是，他們就在第一組森林中不斷施放二氧化碳濃度為560ppm（ppm為百萬分之一）的氣體，以模擬50年后的濃度水平；第二組森林則保持目前正常的二氧化碳水平，即濃度在365ppm左右。在實(shí)驗(yàn)開始的前兩年里，第一組森林的樹木在高濃度二氧化碳下生長明顯加快，生長速度比第二組森林的樹木大約快25%。但兩年后，生長速度卻在很短的時(shí)間內(nèi)迅速下降，最終和第二組森林的樹木的生長速度基本持平。分析原因，主要是土壤中的養(yǎng)分，特別是氮養(yǎng)分隨著樹木的迅速生長而消耗殆盡。另外，科學(xué)家們在跟蹤觀察二氧化碳在樹木生長過程中的作用后發(fā)現(xiàn)，樹木吸收的二氧化碳主要是對樹葉的生長起作用，對樹干的作用則不明顯。在二氧化碳濃度較高的環(huán)境里，落葉分解并釋放出二氧化碳的速度也更快。樹木吸收的碳有一半儲藏在樹葉中，樹葉掉落后有的迅速分解、重新向大氣中釋放出二氧化碳，有的緩慢被土壤吸收。樹葉分解速度加快，將使森林本身的碳沉降能力大打折扣。在營養(yǎng)或溫度等因素的影響下，環(huán)境變化甚至可能使一個(gè)生態(tài)圈由二氧化碳吸收者變成污染源。森林與溫室效應(yīng)的新發(fā)現(xiàn)/nature/journal/v411/n6836/full/411466a0.html/nature/journal/v411/n6836/full/411469a0.html1)樹葉脫落以后會慢慢腐爛，它所吸收的二氧化碳在3年內(nèi)將幾乎全部回到大氣中，而并非像以前人們所說的那樣，會留在土壤里。2)盡管森林在涵養(yǎng)水源、防止水土流失、調(diào)節(jié)氣候等方面都有無可替代的作用，但在大量消化二氧化碳的能力上，人們不能太樂觀。也許人們只能從減少二氧化碳?xì)怏w的排放量入手來解決溫室效應(yīng)問題了，這將使全球的環(huán)保問題變得更為復(fù)雜，利益沖突更為尖銳。3)美國將不能以森林為借口來逃避自己的責(zé)任，而全球只能進(jìn)一步嚴(yán)格限制二氧化碳的排放量，這又將直接影響到世界各國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。51太陽光中的紫外線輻射，特別是UV-B輻射對生物有較大的傷害。而阻擋UV-B輻射的就是臭氧。（紫外線輻射按照其波長的不同，可劃分為UV-A（315~400nm）、UV-B（280~315nm）和UV-C