大氣環(huán)境化學上

大氣環(huán)境化學(huàxué)上第一頁，共84頁。11大氣的組成(zǔchénɡ)及其主要污染物1.1大氣的主要成分1.2大氣層的結構1.3大氣污染(dàqìwūrǎn)化學與大氣污染(dàqìwūrǎn)1.4大氣中的主要污染物第二頁，共84頁。2滋潤保護著人類而且無時無刻不在傳輸著物質、能量和信息?？諝獾闹饕煞郑篛2、N2、CO2；O2，人類和動物呼吸所必須，且須大量(dàliàng)存在(成人10-12m3/d，是食物的10倍，飲水的3-4倍)；N2，固氮作用〔一系列復雜的生化反響轉化成氨基酸〕；CO2，植物的光合作用。保護作用：防止從外層空間的宇宙線，r射線，X射線和隕石等對人類的侵害，同時，允許太陽輻射中的近紫外線，可見光和近紅外光線到達地面——保溫；是地球上H2O、O2、N2、C等重要物質循環(huán)不可缺的介質；地球能量轉換和傳遞的重要介質。第三頁，共84頁。3大氣的主要成分〔體積百分比〕包括：N2〔78.08%〕、O2〔20.95%〕、Ar〔0.943%〕和CO2〔0.0314%〕。幾種惰性氣體：He〔5.24×10-4〕、Ne〔1.81×10-3〕、Ke〔1.14×10-4〕和Xe〔8.7×10-6〕的含量相比照較高。水的含量是一個可變化的數(shù)值(shùzí)。一般在1～3%。痕量組分，如H2〔5×10-5〕、CH4〔2×10-4〕、CO〔1×10-5〕、SO2〔2×10-7〕、NH3〔6×10-7〕、N2O〔2.5×10-5〕、NO2〔2×10-6〕、O3〔4×10-6〕等。第四頁，共84頁。4大氣〔atmosphere〕：圍繞地球或任何其他天體的氣層或氣圈?？諝狻瞐ir〕：處于大氣最低層約有十多公里的對流層氣體混合物。

由于地球旋轉作用以及距地面不同高度的各層次大氣對太陽輻射(tàiyánɡfúshè)吸收程度上的差異，使得描述大氣狀態(tài)的溫度、密度等氣象要素在垂直方向上呈不均勻分布。人們通常把靜大氣的溫度和密度在垂直方向上的分布，稱為大氣溫度層結和大氣密度層結。第五頁，共84頁。51.2地球(dìqiú)大氣圈的垂直分層目前世界普遍采用的大氣圈分層方法是1962年世界氣象組織〔WMO〕執(zhí)行委員會正式通過國際大地測量和地球物理聯(lián)合會〔IUGG〕建議的分層系統(tǒng)，即根據(jù)大氣溫度(wēndù)垂直變化特征，將大氣圈分為對流層、平流層、中間層、熱成層和逸散層第六頁，共84頁。61〕對流層①大氣圈最接近地面的一層，厚度從赤道向兩極減少，低緯度為17-18km,高緯度為8-9km，平均厚度為12km；H↑，那么T↓〔0.65℃/100m，不能直接吸收(xīshōu)太陽輻射卻能從地面反射得到熱能而使大氣增溫〕，對流強烈;②集中了占大氣總質量的75%的空氣和幾乎全部水蒸氣,主要天氣現(xiàn)象云、霧、雪、雹及降水等發(fā)生在這一層；③<1-2km,摩擦層，也稱亂流混合層,污染物大多集中在這一層；>1-2km，自由大氣層，亂流及其效應通常極微弱，污染物很少到達這里。對流層頂溫度很低，水凝結成冰，不能進入平流層。第七頁，共84頁。72〕平流層①對流層頂至高度約50～55km；②平流層內(nèi)空氣枯燥，幾乎沒有水汽和塵埃，大氣透明度好〔超高速飛行(fēixíng)，10—20km〕；③溫度先是隨高度增加變化很少，距地面30-35km處溫度為-55℃，再向上T隨H↑而↑，到平流層頂升至-3℃，因在15～35km內(nèi)，形成一個約20km厚的O3層。④無垂直對流運動，主要是平流運動。第八頁，共84頁。83〕中間層：平流層頂至85km；H↑那么T↓，頂部氣溫為-83～-113℃，因高空吸收輻射的物質〔尤其O3〕減少。

4〕熱成層：85～800km，空氣稀薄，氣體在宇宙射線作用下電離，能將地面(dìmiàn)發(fā)射的無線電波返回地面(dìmiàn)，對全球無線電通訊具有重要作用；H↑那么T↑，電離后的氧強烈吸收λ<180nm太陽遠紫外輻射的能量；5〕散逸層：熱成層頂以上的大氣，也稱外層，該層大氣極為稀薄，氣溫高，分子運動速度加快。有的能克服地球引力而逃逸到太空中去。第九頁，共84頁。9第十頁，共84頁。10定義：研究大氣污染物的化學特征及其產(chǎn)生，遷移、轉化、消除和致害過程中的化學行為，以便掌握和運用(yùnyòng)有關規(guī)律，控制污染，改善環(huán)境，造福人類。1973年，第一次全國環(huán)保會議之后，我國環(huán)保工作有了全面的開展；1975年，中科院成立了環(huán)境化學研究所組建了大氣污染化學研究組，后擴大為研究室，開始有了我國第一個研究大氣污染化學的專業(yè)單位；第十一頁，共84頁。111977年，中科院制定環(huán)境科學開展規(guī)劃時，提出(tíchū)了以燃煤產(chǎn)生的大氣污染問題為主攻方向；20年來，我國大氣污染化學的研究，大致可歸納為：大氣顆粒物的表征和污染物的遷移轉化兩方面。我國大氣污染有三個特點：一是SO2污染重于NOx，二是硫氧化物主要來源于燃煤排放產(chǎn)生的SO2，三是城市大氣顆粒物濃度普遍較高，大多數(shù)地區(qū)常處于超標狀態(tài)。第十二頁，共84頁。121.3.2大氣污染(dàqìwūrǎn)系統(tǒng)是由排放源—大氣—承受體三個根本組成局部導致污染的物質流將排放源，大氣和承受體三者聯(lián)系起來，構成大氣污染系統(tǒng)，這種物質是由大氣運載的，并會妨害人類及其環(huán)境，因而稱為氣載污染物。匯：氣載污染物從大氣中消失的去處，包括水體，土壤，植物和建筑物等承受體：承受污染的對象，人類及環(huán)境。排放源：氣載污染物的排放點或排放區(qū)域，分為自然(zìrán)源〔大量和不可控〕和人為源

第十三頁，共84頁。13污染源自然(zìrán)源：來源于自然(zìrán)界的生命活動或其它自然(zìrán)現(xiàn)象的變化所產(chǎn)生的。萜類，針葉樹的葉或所放出；火山爆發(fā)，顆粒物及含硫氣體化合物；森林火災，CO，CO2。人為源：人類生活及生產(chǎn)活動產(chǎn)生大量污染物①燃料的燃燒。主：固體化石燃料〔煤、褐煤等〕，液體化石燃料〔石油及石油產(chǎn)品，液態(tài)天然氣〕，氣體燃料.②工礦企業(yè)及農(nóng)業(yè)排放的廢氣,主火電廠及冶金工業(yè)③運輸工具運行中廢氣的排放.第十四頁，共84頁。14第十五頁，共84頁。151.4大氣(dàqì)中的污染物及其危害按物理狀態(tài)分為氣態(tài)污染物〔約占90%〕和大氣顆粒物〔10%〕按化學類型分為含硫化合物HXSOX，含氮化合物HXNOX，碳氧化物，碳氫化合物和碳氫氧化合物，光化學氧化劑，含鹵素化合物，粉塵顆粒物，放射性物質等。原生污染物〔一次性污染物〕，由污染源直接排入大氣，如CO，CO2，SO2，NO等。次生污染物〔二次性污染物〕，一次污染物與空氣進行物理化學變化后的產(chǎn)物，如：NO2，SO3，硫酸(liúsuān)煙霧，硫酸(liúsuān)鹽氣溶膠及氧化劑。第十六頁，共84頁。16含硫化合物大氣中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳(COS)、二硫化碳(CS2)、二甲基硫(CH3)2S、硫化氫(H2S)、二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、硫酸(H2SO4)、亞硫酸鹽(MSO3)和硫酸鹽(MSO4)等。生物活動〔動植物機體的腐爛〕產(chǎn)生的多為低價硫。SO2的危害：刺激性氣體,呼吸道危害；植物危害；酸雨(suānyǔ)。SO2的來源與消除：有60％來自煤的燃燒，30％左右來自石油燃燒和煉制過程；一般煤的含硫量為1-5%，石油含硫量為0.8-2%；另天然源包括火山排放和H2S氧化。有50%會轉化形成硫酸或硫酸根，另外50%可以通過干濕沉降從大氣中被消除。SO2的濃度特征：本底濃度一般在0.2～10μL/m3之間，停留時間<3～6.5天。Q=W×S×2×80%=1.6WS，其中：Q，SO2的產(chǎn)生量〔kg〕；W，燃煤量〔kg〕;S,煤中全硫含量〔%〕第十七頁，共84頁。17第十八頁，共84頁。18H2S和有機(yǒujī)硫化物(CH3)2S天然源：主要污染源，生物活動〔水、土壤有機殘體無氧細菌(xìjūn)作用，海洋生物活動排放〕、火山活動(主要是SO2)、海水浪花〔主要是SO42-〕。人為源：工業(yè)排放〔H2S為SO2的2%〕危害：H2S引起結膜炎，血紅蛋白中毒，破壞未成熟的植物組織。匯：在大氣中氧化OH+H2S→H2O+SH，O2和O等氧化為SO2。在大氣中停留時間1-4天。第十九頁，共84頁。19NOX主要形態(tài)：NO，N2O，NO2，NH3N2O主來自天然源，即在土壤中硝酸鹽在微生物作用下的復原過程形成的；人為源主要是燃料燃燒及含氮化肥(huàféi)的施用。大氣中含量甚微，化學活性差，吸收地面熱輻射使全球氣候變暖，t=120年。在平流層中：N2O+hν→N2+O；N2O+O→N2+O2；N2O+O→NO+NO；第二十頁，共84頁。20NOXNOX：自，閃電，生物活動；人〔主〕，煤和石油的燃燒〔燃燒型和溫度型〕、汽車尾氣和工業(yè)排放；一般有2/3來自汽車等流動源的排放，1/3來自固定源的排放。NO占90％以上；NO2占0.5％到10％。NOx最終將轉化為硝酸和硝酸鹽微粒經(jīng)濕沉降和干沉降從大氣(dàqì)中去除。其中濕沉降是最主要的消除方式。第二十一頁，共84頁。21NOx的危害(wēihài)NO的生物化學活性和毒性都不如NO2，可與血紅蛋白結合，并減弱血液的輸氧能力(nénglì),但其濃度遠低于CO的濃度，因而對血紅蛋白的影響少。NO2會引起肺炎，造成纖維組織變性性細支氣管炎，甚至中毒死亡。植物葉片產(chǎn)生斑點，引起植物光合作用的可逆衰減。導致光化學污染的重要物質。危害：引起酸雨和光化學煙霧。第二十二頁，共84頁。22燃料燃燒過程中影響NOx形成(xíngchéng)的因素燃燒溫度500～1000℃時，生成的NO濃度比較低。高溫既能產(chǎn)生較高的NO含量，又有助于NO的快速生成。空燃比。典型的汽油，其化學計量空燃比為14.6?？杖急鹊?，燃燒不完全(wánquán)，尾氣中CH和CO含量高，NO濃度低；空燃比增加，NOX含量增加，空燃比等于化學計量空燃比時，NOX到達最大值?？杖急瘸^化學計量空燃比時，NOX含量隨之下降。補不同車型三種化合物的排放源強。第二十三頁，共84頁。23平均車速（km/h)50.0060.0070.0080.0090.00100.00小型車CO31.3423.6817.9014.7610.247.72THC8.146.706.065.304.664.02NOx1.772.372.963.713.853.99中型車CO30.1826.1924.7625.4728.5534.78THC15.2112.4211.0210.109.429.10NOx5.406.307.208.308.809.30大型車CO5.254.484.104.014.234.77THC2.081.791.581.451.381.35NOx10.4410.4811.1014.7115.6418.38表2-1車輛單車(dānchē)排放因子推薦值〔mg/輛·m〕第二十四頁，共84頁。24NOX排放量G=1.63B〔Nβ+V×10-6×CNO〕其中：CNO：以燃料燃燒時生成的溫度型NO濃度，通常取ppm；G：燃料燃燒時生成的NOX〔以NO2計〕；B：煤或重油的消耗量；V：為一公斤燃料生成的煙氣量m3/kg；N：為燃料N向燃料型NO的轉化率%。燃燒過程中NO的產(chǎn)生(chǎnshēng)量除與溫度有關外，還與空氣過剩系數(shù)，燃料種類有關。改進燃燒方式來控制NOX的生成和排放量：降低燃燒溫度，降低O2的分壓，減少煙氣的停留時間，降低燃料中N的含量和控制空氣過剩系數(shù)。第二十五頁，共84頁。25CO是大氣中很普遍的排放量極大的污染物。全世界CO年排放量為2.10*108t,排放量為大氣污染物之首。主來自天然源，甲烷的氧化轉化；海水中CO的揮發(fā)為1.0*108t；植物排放的烴類〔主要是萜烯〕經(jīng)HO氧化而成CO；植物葉綠素的光解，其量為〔5-10)*107t/a；森林火災等，其量為60*106t/a.人為源主要是燃料的燃燒和加工、汽車排氣。其中約80%來自汽車尾氣的排放，燃燒不完全，當空燃比超過15時，汽油燃燒完全，汽車尾氣中就沒有CO。無色(wúsè)、無味、無臭的有毒氣體，轉化為CO2速度很慢；去除途徑是通過土壤中某些細菌的吸收和代謝為CO2和CH4；此外，自由基的作用也是很重要的。T停為0.4a.對植物和微生物無害，但對人體有害(使人體缺氧)，參與光化學煙霧的形成，溫室效應。第二十六頁，共84頁。26CO2大氣的正常組分，無毒，一種重要的溫室氣體；天然源：海洋排氣，全球約有千億噸的CO2在海洋和大氣圈之間進行交換；甲烷氧化轉化；動植物呼吸、腐敗作用以及生物質的燃燒；來自地球內(nèi)部的釋放〔如火山活動等〕；森林火災。CO2對12-18μm的紅外線有強烈的吸收(xīshōu)作用；大量的硫酸鹽顆粒的存在對全球變暖過程有顯著的抑制作用，硫酸鹽顆粒可能已經(jīng)抵消溫室效應對全球變暖奉獻量的三分之一。第二十七頁，共84頁。27碳氫化合物HC大局部的HC來自植物的分解，人類排放量較??；HC的人為源主要來自石油燃料的不充分燃燒和蒸發(fā)過程(guòchéng)，其中汽車排氣占了相當?shù)谋戎?。大氣污染研究中，通常把HC分為甲烷〔80-85%的HC〕和非甲烷烴NMHC；大局部NMHC來自天然源，最主要的天然排放物是異戊二烯和單萜烯；NMHC的人為源有汽油燃燒〔38.5%),燃燒〔28.3%),溶劑蒸發(fā)〔11.3%),石油蒸發(fā)和運輸損耗(8.8%)，廢物提純(7.1%)。大氣中的NMHC其最主要的大氣化學反響是與OH自由基的反響。第二十八頁，共84頁。28CH4主來自沼澤、泥塘、水稻田、牲畜反芻等厭氧發(fā)酵過程。一頭(yītóu)牛每天排放200-400L甲烷，全世界每年有12*108頭牛、羊。水稻田是大氣甲烷的重要排放源之一，全球水稻田產(chǎn)甲烷的量為〔7.0-17.0*107t/a);在大氣中存在壽命為11年，大局部為OH所氧化；是重要的溫室氣體，溫室效應比CO2大20倍；第二十九頁，共84頁。29鹵代烴主要物質：簡單鹵代烴〔甲烷的衍生物〕和氟氯烴類CH3Cl,CH3Br,CH3I,CHCl3,CCl4,CFCs,Halon；CH3Cl和CH3Br壽命較長，可以擴散進入平流層，CH3I那么在對流層光解產(chǎn)生原子I。來源(láiyuán)：冷卻劑，噴霧劑，發(fā)泡劑，滅火劑，溶劑等；火山噴發(fā)，工業(yè)泄漏和排放；鋼鐵、煉鋁和磷肥廠的排放，瓷、磚、瓦等的生產(chǎn)；燃煤等。匯機制：對流層化學和光化學反響去除，擴散至平流層解離；降水濕去除，擴散至地表被土壤、植被吸收。第三十頁，共84頁。30第三十一頁，共84頁。312大氣(dàqì)顆粒物大氣顆粒物的來源(láiyuán)〔一次與二次〕與消除大氣顆粒物的粒徑分布大氣顆粒物的化學組成大氣顆粒物來源(láiyuán)的識別大氣顆粒物的環(huán)境健康效應PM第三十二頁，共84頁。32顆粒物及其污染源懸浮微粒是空氣中最常見的污染物，包括降塵、浮塵、石棉及無機金屬粉末等。通常我們(wǒmen)稱它為顆粒污染物。顆粒物：指大氣中大于分子尺寸的固體或液體顆粒狀物質的總稱，分為一次顆粒物和二次顆粒物。氣溶膠：固液微粒分散到大氣中所形成的龐大的穩(wěn)定而不均勻的懸浮體系，分為霧、煙、煙霧。根據(jù)形成特征分為：粉塵、煙、灰、煙霧、煙炱等第三十三頁，共84頁。33二次顆粒物的形成(xíngchéng)機制通過物化過程由四個階段形成：1.均相或非均相成核，形成細粒子分散在空氣中；2.在細粒子外表，經(jīng)過多相氣體反響，使粒子長大；3.由布朗凝聚和湍流凝聚，粒子繼續(xù)長大；4.通過干沉降〔重力沉降或地面碰撞后沉降〕和濕沉降〔雨除或沖刷(chōngshuā)〕去除。第三十四頁，共84頁。34第三十五頁，共84頁。35第三十六頁，共84頁。36天然(tiānrán)源－火山爆發(fā)第三十七頁，共84頁。37森林(sēnlín)火災第三十八頁，共84頁。38天然(tiānrán)源－海嘯第三十九頁，共84頁。39土壤(tǔrǎng)揚塵第四十頁，共84頁。40第四十一頁，共84頁。41第四十二頁，共84頁。42第四十三頁，共84頁。43廢棄物的燃燒發(fā)出有害氣體(qìtǐ)和粉塵第四十四頁，共84頁。44第四十五頁，共84頁。45一些(yīxiē)大城市的落塵量〔噸/平方千米/月〕。第四十六頁，共84頁。46顆粒物的粒徑－有效(yǒuxiào)粒徑-3的球體直徑(zhíjìng)。Dp=Dgk(ρp/ρ0)1/2Dg:幾何直徑(zhíjìng)ρp：不參考浮力效應的粒子密度ρ0：-3)第四十七頁，共84頁。47

顆粒物的分類(fēnlèi)總懸浮顆粒物〔TSP〕：指能懸浮在空氣中，空氣動力學當量直徑Dp≤100μm的顆粒物。降塵：是指大氣中Dp在10～100μm的固體顆粒物；能夠依其自身的重力作用而沉降下來。飄塵〔可吸入顆粒物PM10〕，是指在空氣中直徑小于10μm且能在空氣中長期漂浮的懸浮微粒，它是空氣中最常見的污染物，對于環(huán)境危害，對人體健康(jiànkāng)威脅最大的要數(shù)粒徑10μm以下的微粒，能在空氣中長期漂浮，易被人和動物吸入呼吸道和遠距離擴散。

第四十八頁，共84頁。48表5-1大氣(dàqì)顆粒物按粒徑大小分類中文名稱英文名稱縮寫粒徑/m總懸浮顆粒物TotalsuspendedparticulatesTSP各種粒徑可吸入粒子InhalableparticlesIP（PM10）≦10粗粒子CoarseparticulatematterPM2.5-102.5-10細粒子FineparticulatematterPM2.5≦2.5第四十九頁，共84頁。49氣溶膠粒子(lìzǐ)的三模態(tài)及其特性顆粒物的粒徑分布能反映出顆粒物的大小與其來源或形成過程有著密切的關系，Whitby為此概括提出了三膜態(tài)分布模型。愛根核膜(hémó)：粒徑小于0.05μm，主要來源于燃燒過程所產(chǎn)生的一次氣溶膠粒子和氣體分子通過化學反響均相成核轉換的二次氣溶膠粒子，所以又稱成核型。積聚膜：Dp在0.05-2μm范圍內(nèi)，主來源于愛根核膜(hémó)的凝聚，燃燒過程所產(chǎn)生蒸汽冷凝、凝聚，以及由大氣化學反響所產(chǎn)生的各種氣體分子轉化成的二次氣溶膠等。積聚膜的粒子不易被干、濕沉降去除，主要的去除途徑是擴散。這兩種膜合稱為細粒子。第五十頁，共84頁。50粗粒子膜：Dp大于2μm主來源于機械過程所造成的揚塵、海鹽濺沫、火山灰和風砂等一次氣溶膠粒子，主靠干沉降和雨水沖刷去除。但粗粒子和細粒子是獨立的。把積聚膜的氣溶膠粒子以凝聚作用(zuòyòng)的方式完全轉變?yōu)榇帜?，需要?jīng)歷幾周的時間。而細粒子通常只有幾天的停留時間。第五十一頁，共84頁。51第五十二頁，共84頁。52顆粒物粒徑分布規(guī)律：粒子數(shù)目(shùmù)最大峰出現(xiàn)在約0.02μmμm.外表積分布的最大鋒在0.1μm，在0.01-0.1μm和1-10μm.體積分布有2個強峰，粒徑范圍分別為0.1-1.0μm和1-10μm，最小值出現(xiàn)在1-2μm范圍。第五十三頁，共84頁。53大氣(dàqì)顆粒物的消除干沉降〔粒子在重力作用下或與地面(dìmiàn)及其其它物體碰撞后，發(fā)生沉降而被去除，又稱干去除?！?0-20%1)通過重力對顆粒物的作用，使其降落在土壤、水體的外表或植物、建筑物等物體上。斯托克斯定律V=gDp２(ρ1-ρ2)/18η２〕粒徑小于０.１μm的顆粒，即愛根粒子，它們靠布朗運動擴散，相互碰撞而凝聚成較大的顆粒，通過大氣湍流擴散到地面(dìmiàn)或碰撞去除。第五十四頁，共84頁。54大氣(dàqì)顆粒物的消除濕沉降：降雨或降雪等使顆粒物去除〔雨除和沖刷〕80-90%。雨除：氣溶膠粒子作為云的凝結核，通過凝結過程(guòchéng)和碰并過程(guòchéng)，云滴不斷長大為雨滴，在適當?shù)臍庀髼l件下，進一步形成雨或雪，降落到地面上氣溶膠粒子也隨之從大氣中去除。對半徑小于1μmm的顆粒物有效；沖刷：在降雨或降雪過程(guòchéng)中，雨滴或雪晶、雪片不斷降大氣中的微粒物攜帶、溶解或沖刷下來的過程(guòchéng)。對半徑大于4μmm的顆粒物有效；不管是雨除還是沖刷對半徑在2μm左右的很難去除。第五十五頁，共84頁。55表7-1不同(bùtónɡ)粒徑顆粒物的沉降速率顆粒直徑μm沉降速率（cm/s)到達地面所需時間０.１８*10-5２-１３a１4*10-313-98m１０0.34-9h１００303-18min第五十六頁，共84頁。56顆粒物的大氣(dàqì)效應大氣顆粒物有三種重要的外表性質：成核作用、粘合和吸著。成核作用即過飽和蒸汽在顆粒物外表上形成液滴的現(xiàn)象。參與大氣中云的形成及降水〔雨或雪〕過程。假設沒有顆粒物，云雨就沒有凝結核，水就不能凝聚。粒子可彼此相互緊緊地粘合或在固體外表上粘合。粘合或凝聚是小顆粒形成較大的凝集體并最終到達很快沉降粒徑的過程。顆粒物的粘合程度與顆粒物及外表的組成、電荷、外表膜組成及外表的粗糙度有關。離子的粘合使顆粒物荷電。能散射太陽光譜，使大氣能見度下降，并阻擋或減弱太陽輻射，改變環(huán)境溫度和植物的生長速率。能為大氣化學反響過程提供巨大的外表，促進(cùjìn)大氣化學反響；進入人體呼吸器官，危害人體，污染和腐蝕各種建筑材料。第五十七頁，共84頁。57顆粒物的化學(huàxué)組成無機顆粒物：其成分是由顆粒物形成過程決定的。如揚塵的成分主要是該地區(qū)(dìqū)的土壤粒子；海洋濺沫主要是氯化鈉，硫酸鹽離子；火山灰那么主要為由氧和硅組成的巖石粉末。一般地，粗粒子主要是土壤及污染源排放出來的塵粒，大多是一次顆粒物，含硅、鐵等金屬元素；細粒子主要是硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、痕量金屬和炭黑等。不同粒徑的顆粒物其化學組成差異很大，硫酸鹽大多維持在積聚模中。第五十八頁，共84頁。58有機顆粒物：由大氣中的有機物凝聚而成，或有機物質吸附在其他顆粒物上面而形成的。大氣顆粒物主要是這些有毒或有害的有機顆粒物。有機顆粒污染物種類繁多，結構也極其復雜。已經(jīng)檢測到的有烷烴、烯烴、芳烴和多環(huán)芳烴等。另外還有少量的亞硝胺、雜氮化合物、環(huán)酮、酚類和有機酸等。這些有機顆粒物是由礦物燃料燃燒、廢棄物焚化等各種高溫燃燒過程而形成的。有機顆粒物多數(shù)是由氣態(tài)一次污染物通過(tōngguò)凝聚過程轉化而來的。轉化速率小于ＳＯ２轉化為硫酸鹽顆粒物。有機顆粒物的粒徑一般都比較小，屬于愛根膜或積聚膜。生物顆粒物：包括微生物和所有各種生物體的碎片，從最小的病毒(0.005μm<r<0.25μm)顆粒到大顆粒的花粉〔r>5μm)都在其中。第五十九頁，共84頁。59顆粒污染物對人類(rénlèi)的危害粒徑大于10μm的顆粒，大局部滯留在鼻腔或咽喉部位；粒徑為2-4μm在肺泡內(nèi)沉積率為最大，粒徑為0.4μm在呼吸道和肺泡膜內(nèi)沉積率最低。PM2.5在呼吸過程中能深入到細胞而長期存留在人體中。被吸入人體后，約有5%的PM2.5吸附在肺壁上，并能滲透到肺部組織的深處引起氣管炎、肺炎、哮喘、肺氣腫和肺癌，導致心肺功能衰退甚至衰竭。顆粒物進入人體后，在沉積的部位上對組織發(fā)生的作用或影響是由其化學組成或其攜帶吸附的有毒物質所決定的，如石棉、氧化鈹顆粒、硫酸霧滴以及顆粒物外表吸附的多環(huán)芳烴、SO2等均可因其毒性而引起人體健康的損害，甚至造成組織癌變(áibiàn)?！裁悍?、硅肺、石棉肺〕。

第六十頁，共84頁。60細粒子(lìzǐ)危害細粒子危害較大不僅表現(xiàn)在可吸入性上，還在于其有毒污染物在細粒子中的含量大大高于粗粒子?！?〕引起呼吸道疾病：引發(fā)肺病、鼻炎、咽喉炎、支氣管炎等病癥．〔2〕引起皮膚疾?。簯腋☆w粒物還能直接接觸皮膚和眼睛，阻塞皮膚的毛囊和汗腺，引起皮膚炎和眼結膜炎或造成角膜損傷．〔3〕引起骨骼疾?。簯腋☆w粒物還能降低大氣透明度，減少(jiǎnshǎo)地面紫外線的照射強度；紫外線照射缺乏，會間接影響兒童骨骼的發(fā)育．第六十一頁，共84頁。61顆粒物的環(huán)境(huánjìng)健康效應第六十二頁，共84頁。62相關法律(fǎlǜ)與標準1987年〈大氣污染防治法〉6章41條1991年實施細那么1995年〈大氣污染防治法〉6章50條〔第一次修改〕2000年4月〈大氣污染防治法〉7章65條〔第一次〕關于開展民用燃煤的暫行方法，城市煙塵控制區(qū)管理方法，汽車排氣污染監(jiān)督管理方法，全國機動車排放監(jiān)測管理制度〔暫行〕二十多項有關標準:環(huán)境空氣質量(kōnɡqìzhìliànɡ)標準，大氣污染物綜合排放標準，鍋爐大氣污染物排放標準，惡臭污染物排放標準，飲食業(yè)油煙排放標準〔試行〕，室內(nèi)空氣質量(kōnɡqìzhìliànɡ)標準等保護臭氧層的維也納公約，關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾協(xié)定書，氣候變化框架公約。第六十三頁，共84頁。633大氣(dàqì)中污染物的遷移氣溫(qìwēn)垂直遞減率和干絕熱遞減率大氣穩(wěn)定度輻射逆溫層大氣污染數(shù)學模式〔略〕影響大氣污染物遷移的因素第六十四頁，共84頁。643.1氣溫(qìwēn)垂直遞減率γr=-dTd/dZ,垂直于地球外表方向上，每升高100m，氣溫的變化值；0C/100m；對流層的氣溫垂直變化是比較復雜的，特別是靠近地面1～1.5km處稱之為邊界流動層，其氣溫垂直遞減率可大于、小于〔逆溫〕或等于零。摩擦層因亂流混合而導致r異常：1〕動力亂流：有規(guī)律水平運動的氣流遇到起伏不平的地形擾動〔地形、樹木、湖泊、河流和山脈等使地面粗糙不平〕；2〕熱力亂流〔對流，地外表溫度與地外表附近受熱(shòurè)又不均勻而導致溫度不一致〕。第六十五頁，共84頁。65干絕熱遞減率rdrd—干空氣塊或未飽和的濕空氣在絕熱〔空氣的導熱率很小，垂直運動中的氣塊同周圍空氣間可能交換的熱量遠小于因其體積變化作所引起的內(nèi)能(nèinénɡ)變化→dQ=0)條件下，每升高單位高度〔通常用單位高度為100m)所造成的溫度降低系數(shù)值稱為干絕熱遞減率。rd=-dTi/dZ=g/Cv=0.98℃/100m=10℃/km第六十六頁，共84頁。66概念：〔實質〕表示空氣塊〔污染氣團〕在鉛直方向的穩(wěn)定程度，既氣塊是否安于原在的層次，是否易于發(fā)生對流。是表示大氣(dàqì)加速，抑制或不影響氣塊作垂直運動的一種熱力學性質。大氣(dàqì)穩(wěn)定度的判別假想從大氣(dàqì)中割取與外界絕熱的一密團氣塊，受某種氣象因素影響，有外力作用于氣塊，使其產(chǎn)生垂直于地面的升或降的運動到某一新的位置，去除外力后的加速運動的狀態(tài)：1〕氣團減速并有返回原地的趨勢，那么此大氣(dàqì)是穩(wěn)定的；2〕氣團仍加速前進，那么此大氣(dàqì)是不穩(wěn)定的；3〕當氣團不減速也不加速，那么此大氣(dàqì)是中性的。Pasquill根據(jù)地面風速、日照量和云量把大氣(dàqì)穩(wěn)定度分為6類，即強不穩(wěn)定A、不穩(wěn)定B、弱不穩(wěn)定C、中性D、較穩(wěn)定E和穩(wěn)定F。。第六十七頁，共84頁。67第六十八頁，共84頁。683.3逆溫對流層中，氣溫一般是隨高度(gāodù)增加而降低，但有時會出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象〔溫度隨高度(gāodù)增加而升高〕，特別是在近地面的大氣中；逆溫對空氣污染奉獻顯著，阻礙了污染物的混合，使得污染物滯留在局地，不僅使污染物不能擴散，而且象一個容器使其他進入的污染物集聚。沉降逆溫：發(fā)生在外表高壓區(qū)附近，當高空空氣下降取代吹出高壓區(qū)的外表空氣的時候，下沉空氣因為壓縮而升溫，能夠停留在距地面的數(shù)百米的高空，維持溫暖的一層。鋒面逆溫：暖空氣團〔暖鋒〕和冷空氣團〔冷鋒〕的碰撞而產(chǎn)生，在鋒面區(qū)暖空氣團處于冷空氣團之上，產(chǎn)生逆溫。輻射逆溫：地面因強烈輻射而冷卻降溫所形成的。多發(fā)生在距地面100-150米高度(gāodù)內(nèi)。最有利的形成條件是平靜而晴朗的夜晚。有云和有風都能減弱逆溫。風速超過2-3m/s，逆溫就不易性形成。第六十九頁，共84頁。693.4影響(yǐngxiǎng)大氣污染物遷移的因素(1)

—空氣的機械運動空氣的機械運動如風和湍流：風可使污染物向下風向擴散(kuòsàn)而稀釋；湍流可使污染物向各方向擴散(kuòsàn)；濃度梯度可使污染物發(fā)生質量擴散(kuòsàn)升至高空。其中風和湍流起主導作用。第七十頁，共84頁。70?環(huán)境化學?第二章大氣(dàqì)環(huán)境化學 C、氣體污染物的擴散很大程度取決于對流與混合的程度， 垂直運動程度越大，用于稀釋污染物的大氣(dàqì)容積量也就越大。 dv/dt=(T'-T)g/T dv/dt——氣塊加速度T'——受熱氣塊溫度T——大氣(dàqì)溫度g——重力(zhònglì)加速度 由于受熱氣塊溫度較高，密度較小，從而促使氣塊上升。上升過程中氣體溫度下降并最終到達與外界氣體溫度一致，當受熱氣塊會上升至T'=T時。氣塊與周圍大氣到達中性平衡，氣塊停止上升，這個高度定義為對流混合層上限，或稱最大混合層高度。 52第七十一頁，共84頁。71?環(huán)境(huánjìng)化學?第二章大氣環(huán)境(huánjìng)化學日變化(biànhuà)夜間最大混合層高度較低，夜間逆溫較重情況(qíngkuàng)下，最大混合層高度甚至可以到達零；白天那么升高，在白天可能到達2000—3000m。