環(huán)境工程概論大氣污染概念

環(huán)境工程概論大氣污染概念第一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日第四章大氣污染過程及其控制工程

大氣污染大氣污染氣象過程大氣污染控制工程技術(shù)三二一本節(jié)內(nèi)容第二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)大氣污染一、大氣的組成二、大氣污染及污染源三、一次污染物和二次污染物四、主要廢氣污染物及其危害五、空氣污染和人體健康第三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日興趣是最好的老師1、大氣組成可分為哪幾個組分？什么是潔凈大氣？2、大氣中的不定組分主要是指哪些成分？3、什么是大氣污染？大氣污染源有幾種劃分方法？4、按污染物的排放方式，大氣污染源可分為哪幾種？這樣劃分方法主要目的在于？5、重要的空氣污染物有哪幾種？6、什么是一次污染物、二次污染物？7、了解主要廢氣污染物及其危害。8、空氣污染物進(jìn)入人體的途徑有哪些？我國現(xiàn)行空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為幾級？各自對應(yīng)的區(qū)域是什么？第四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日人是完全靠空氣生存的。成年人平均每天約需1公斤糧食和2公斤水；但對空氣的需求就大得多，每天約13．6公斤（合10立方米）本章僅討論有關(guān)人為污染問題，而且重點(diǎn)討論小范圍的空氣（大氣）污染問題引言第五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日（一）、大氣的組成大氣和空氣：從自然科學(xué)角度來看，并沒有實(shí)質(zhì)性的差別，常常做為同意詞。但在環(huán)境科學(xué)中，為了便于說明問題，有時兩個名詞分別使用。一般，對于室內(nèi)和特指某個地方（如車間、廠區(qū)等）供動植物生存的氣體。習(xí)慣上稱為空氣。在大氣物理、大氣氣象和自然地理的研究中，是以大區(qū)域或全球性的氣流作為研究對象，因此常用大氣一詞。上述兩類污染，也可統(tǒng)稱為大氣污染一、大氣的組成第六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日大氣或空氣是多種氣體的混合物，就其組成可以分為恒定的、可變的和不定的三種組分。恒定組分：其中氮78.09％、氧20.95％、氖0.93％，這三者共占空氣總體積的99.97％，加上微量的氖、氦、氪、氖、氡等稀有氣體；可變的組分系指空氣中的二氧化碳和水蒸氣。在通常情況下二氧化碳的含量為0.02～0.04％，水蒸氣的含量為4％以下含有上述組份的空氣——潔凈空氣。一、大氣的組成第七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日大氣或空氣是多種氣體的混合物，就其組成可以分為恒定的、可變的和不定的三種組分。大氣中不定組分

自然界的火山爆發(fā)、森林火災(zāi)、海嘯、地震等暫時性的災(zāi)難所引起的由于人類社會生產(chǎn)的發(fā)展，城市增多與擴(kuò)大，人口密集，或由于城市工業(yè)布局不合理，環(huán)境管理不善等人為因素，使得大氣中增加或增多了某些不定組分，如煤煙、塵、硫氧化物、氮氧化物等，這是空氣中不定組分的最主要來源，也是造成空氣污染的主要根源。一、大氣的組成第八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日大氣（空氣）污染的定義可概括如下：自然界中局部的質(zhì)能變化和人類的生產(chǎn)和生活活動，改變大氣圈中某些原有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)備財產(chǎn)等構(gòu)成損壞即為大氣污染不同的研究目的以及污染源的特點(diǎn)、污染源的類型有四種劃分方法二、大氣污染源第九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日1．按污染源存在的形式劃分①固定污染源：位置固定，如工廠的排煙或排氣。②移動污染源：位置可以移動，在移動過程中排放大量廢氣，如汽車等。這種分類方法適用于進(jìn)行大氣質(zhì)量評價時滿足繪制污染源分析圖的需要2．按污染物排放的方式分①高架源：污染物通過高煙囪排放。一般情況下，這是排放量比較大的污染源。②面源：許多低矮煙囪集合起來而構(gòu)成的一個區(qū)域性的污染源。高度小于15米的煙囪。③線源：移動污染源在一定街道上造成的污染。

這種分類方法適用于大氣擴(kuò)散計(jì)算。二、大氣污染源第十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日

3．按污染物排放的時間分①連續(xù)源：污染物連續(xù)排放，如化工廠的排氣筒等。②間斷源：排出源時斷時續(xù)，如取暖鍋爐的煙囪。③瞬間源：排放時間暫短，如某些工廠的事故排放。博帕爾化學(xué)品泄漏（1984年）40噸極毒甲基異氰酸酯的聯(lián)合碳化物公司的儲氣罐泄漏出來。

這種分類方法適用于分析污染物排放的時間規(guī)律。4．按污染物產(chǎn)生的類型分①工業(yè)污染源②生活污染源——家庭爐灶排氣：③交通運(yùn)輸污染源——汽車排氣：二、大氣污染源第十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日1.重要的空氣污染物碳?xì)浠衔铮℉C）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）、硫氧化物（SOX）和微粒物質(zhì)（Particulates）等五種2．一次污染物一次污染物是指從各類污染源排出的物質(zhì)。一次污染物又可分為反應(yīng)性污染物和非反應(yīng)性污染物兩類：反應(yīng)性污染物的性質(zhì)不穩(wěn)定，在大氣中常與某些其它物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，或作為催化劑促進(jìn)其它污染物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。非反應(yīng)性污染物，其性質(zhì)較為穩(wěn)定，它不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，或反應(yīng)速度很緩慢。三、一次污染物和二次污染物第十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日一次污染物在大氣中的物理作用或化學(xué)反應(yīng)可分為以下幾種氣體污染物之間的化學(xué)反應(yīng)（可在有催化劑或無催化劑作用下發(fā)生）2H2S十SO2---→3S+2H2O空氣中粒狀污染物對氣體污染物的吸附作用，或粒狀污染物表面上的化學(xué)物質(zhì)與氣體污染物之間的化學(xué)反應(yīng)。4Mg0＋4S02一3MgS04十MgS氣體污染物在氣溶膠中的溶解作用。氣體污染物在太陽光作用下的光化學(xué)反應(yīng)三、一次污染物和二次污染物第十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日3．二次污染物二次大氣污染物指大氣中的一次污染物通過化學(xué)反應(yīng)生成的化學(xué)物質(zhì)。常見的二次污染物有：臭氧、過氧化乙酰硝酸酯（PAN）、硫酸及硫酸鹽氣溶膠、硝酸及硝酸鹽氣溶膠，以及一些活性中間產(chǎn)物，如過氧化氫基（HO2）、氫氧基（OH）、過氧化氮基（NO3）和氧原子等三、一次污染物和二次污染物第十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日1．碳氧化物一氧化碳性質(zhì)：無色、無臭、無味的氣體危害人類：血紅素＋CO→羧基血紅素，結(jié)合能力是氧的200-300倍→導(dǎo)致窒息死亡；血液中碳氧血紅蛋白的臨界濃度為4%，若超過此限，對心血管疾病患者影響非常大。危害程度的決定因素：CO濃度、接觸時間、呼吸速度、有無吸煙習(xí)慣等。來源：燃料燃燒不充分，汽車尾氣、怠速狀態(tài)時產(chǎn)生量更大—世界每年排兩億多噸，在大氣中保持2-3年。事例：油田地區(qū)居民天然氣取暖、燃?xì)鉄崴魉?、主要廢氣污染物及其危害第十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日1．碳氧化物二氧化碳——含碳物質(zhì)完全燃燒的產(chǎn)物，也是動物呼吸排出的廢氣。它本身無毒，對人體無害，但其含量＞8%時會令人窒息。近年來研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代大氣中的CO2的濃度不斷上升引起地球氣候變化，這個問題稱之為“溫室效應(yīng)”。所以聯(lián)合國環(huán)境決策署決議將CO2列為危害全球的6種化學(xué)品之一。防治措施—目前對CO的局部排放源的控制措施主要集中在汽車方面。如使用排氣的催化反應(yīng)器，加入過量空氣使CO氧化成CO2。四、主要廢氣污染物及其危害第十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日2．氮氧化物NO/NO2/N2O/NO3/N2O3/N2O4/N2O5性質(zhì)：呈棕黃色氣體—“煉鋼廠黃龍”來源：礦物燃料的燃燒過程高溫燃燒：N2＋O2→NOX實(shí)驗(yàn)證明，NO的生成速度是隨燃燒溫度增高而加大的。在300℃以下，產(chǎn)生很少的NO。燃燒溫度高于1500℃時，NO的生成量就顯著增加。因此，燃燒溫度越高，氧的濃度越大或反應(yīng)時間越長，則NO的生成量就越大→熱解NO燃燒中含有吡啶（C5H5N）、咔唑（C12H8N）及氨基化合物（RNH2）等含氮化合物在燃燒時分解出的氮和氧。生成的NO叫作燃燒NO

四、主要廢氣污染物及其危害第十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日鋼鐵廠排放的廢氣（現(xiàn)在很少見了，不允許出現(xiàn)，80年代初青島鋼廠能看到）第十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日2．氮氧化物

二氧化氮的具體危害如下：①毀壞棉花，尼龍等織物。破壞染料，使其褪色，并腐蝕鎳青銅材料。②損害植物。在0.5ppmNO2下持續(xù)35天，能使柑桔落葉和發(fā)生萎黃病。在0.25ppmNO2下8個月，柑桔即減產(chǎn)。③一般城市空氣中的NO，濃度能引起急性呼吸道病變接觸2.5ppmNO2五年的工人，觀察到牙齒脫落、齒齦發(fā)炎四、主要廢氣污染物及其危害第十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日四、主要廢氣污染物及其危害3.碳?xì)浠衔锶藶榕欧旁础腿紵?8.5%）、焚燒（28.3%）、溶劑蒸發(fā)（11.3%）、石油蒸發(fā)和運(yùn)輸消耗（8.8%）、提煉廢物（7.1%）。美國排放碳?xì)浠衔镎伎偖a(chǎn)量的比例高達(dá)34%，其中半數(shù)以上來自交通運(yùn)輸。汽車排放的碳?xì)浠衔镏饕袃深悾簾N類，如甲烷、乙烯、乙炔、丙烯、丁烷等；醛類，如甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛和苯甲醛等。此外還有少量芳烴和微量多環(huán)芳烴致癌物。甲烷烴：天然本底值高，不會引起光化學(xué)煙霧非甲烷烴：—沒有空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；光化學(xué)煙霧的產(chǎn)生物質(zhì)自然界中含量無直接危害：長期高濃度接觸有害，今日說法—9個花季少女打工2個月,使用汽油溶劑洗刷容器，導(dǎo)致終生癱瘓。第二十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日4.硫化合物

主要是指SO2—無色刺激性氣體來源：燃料燃燒75％以上來自固定源燃料的燃燒，而其中的80％又是燃煤的結(jié)果

—機(jī)容量10萬千瓦，每小時耗煤粉48噸，而每小時向大氣排出SO2約2880公斤，一年的排放量大約可達(dá)12600噸空氣中SO2多于0.3ppm時，即可由味道嘗出來；而多于3ppm時，則可由鼻子的刺激性臭味聞出來危害：二氧化硫的腐蝕性較大，軟鋼板在0.12ppmSO2中腐蝕一年失重約16％；二氧化硫能使空氣中動力線硬化和拉索鋼繩的使用壽命縮短，它要求電氣接點(diǎn)不得不采用象金一類耐腐蝕的貴金屬。它還使皮革失去強(qiáng)度，建筑材料變色破壞，塑像及藝術(shù)品毀壞。四、主要廢氣污染物及其危害第二十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日它能損害植物的葉片，影響其生長并降低其產(chǎn)量。它能刺激人的呼吸系統(tǒng)，尤以有肺部慢性病和心臟病的老年人最易受害。此外，二氧化硫還有促癌作用，當(dāng)空氣中有微粒物質(zhì)共存時，其危害可增大3～4倍—倫敦?zé)熿F事件主兇飄塵，幫兇SO2

時間飄塵濃度(mg/m3)SO2濃度(mg/m3)死亡人數(shù)1952年1956年1957年1962年4.463.252.402.803.81.61.84.140001000400750四次倫敦?zé)熿F事件的比較四、主要廢氣污染物及其危害第二十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日4.硫化合物

H2S—產(chǎn)生源：城市下水道，污水處理廠，石油加工過程等；有毒氣體，易溶于水。刺激性引起眼結(jié)膜炎；侵入血液中與血紅蛋白結(jié)合，生成硫化血紅蛋白而使人缺氧，窒息死亡?？諝庵蠬2S的體積分?jǐn)?shù)為0.04時便有害于人體健康，0.1時就可致人死亡，大氣中允許的硫化氫濃度為0.01g/m3。煉油廠檢修發(fā)生H2S中毒死亡事件。四、主要廢氣污染物及其危害第二十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日5.微粒微粒是指空氣中分散的液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)，其粒度在分子級，即直徑約0.0002微米和500微米之間，具體包括氣溶膠、煙、塵、霧和炭煙等。氣溶膠:懸浮于空氣中的固液微粒，其直徑一般小于1微米。塵:—>10微米的固體微粒稱為降塵，<10微米的稱為飄塵。煙：<1微米的固體顆粒。霧:液體微粒，其直徑可達(dá)100微米。此外還有極細(xì)的，可集成一串的炭煙。肉眼能分辨出來的微粒直徑約為100微米

微粒的粒度、性質(zhì)、成固和物態(tài)四、主要廢氣污染物及其危害第二十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日(1)粒度0.00020.1110100500(微米）(分子粒度）布朗運(yùn)動聚合大對環(huán)境影響重大在重力下迅速下降化學(xué)反應(yīng)或燃燒時氣化物質(zhì)凝結(jié)而成機(jī)械研磨或侵蝕作用而成肉眼可辨(2)性質(zhì)(細(xì)菌粒度、常稱飄塵)(粉塵粒度)(3)成因液態(tài)固態(tài)液固態(tài)(4)氣溶膠煙霧塵微粒的粒度、性質(zhì)、成因和物態(tài)第二十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日第二十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日危害：遮擋陽光，使氣溫降低，或形成冷凝核心，使云霧和雨水增多，以致影響氣候。使可見度降低，交通不便，航空與汽車事故增加—蘭州進(jìn)入緊急狀態(tài)—全國唯一拒絕柴油車的城市—衛(wèi)星照片找不到蘭州，美國懷疑中國有城市隱蔽技術(shù)可見度差，照明耗電增加，燃料消耗隨之增多，因此空氣污染也更嚴(yán)重，形成惡性循環(huán)。燃煤時生成的SOX，再加上微粒的作用，對呼吸系統(tǒng)的危害特別大四、主要廢氣污染物及其危害第二十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日危害：用四乙鉛作汽油的防爆劑時，排入空氣中的鉛有97％為直徑小于0．5微米的微粒，分布很廣，危害很大對人體的損害表現(xiàn)：地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量系數(shù)受檢人數(shù)慢性鼻炎慢性咽炎P值重污染一重污染二對照區(qū)4.24.20.640310861031.434.310.436.021.67.0<0.01TSP污染區(qū)和對照區(qū)居民上呼吸道炎癥發(fā)病率比較（四）、主要廢氣污染物及其危害第二十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日在肺泡中沉積率最大的粉塵其粒徑為2～4微米。可以自由地進(jìn)出于肺部的，在呼吸道和肺泡膜內(nèi)的沉積率最低的粒子，其直徑為0.4微米。顆粒小于0.4微米時，在呼吸道和肺泡內(nèi)的沉積率又逐漸增大

沉積在肺部的污染物，可能被細(xì)胞吸收，造成細(xì)胞破壞，侵入肺組織或淋巴結(jié)引起塵肺—矽肺（玻璃石粉）、煤肺、石棉肺第二十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日6.其它有害的空氣污染物石棉能引起多種疾病，還能引起職業(yè)性肺癌。一般大氣中也含石棉微粒，而且一般居民肺中也有存在，但其效應(yīng)目前尚不清楚；石棉類打交道的人，40年之后才會因接觸過石棉而痛苦地死亡

鈹能引起各種肺病，急性中毒多引起死亡。慢性鉸中毒潛伏期幾個月或幾年。鈹主要用作火箭的燃料?？諝庵秀q微塵主要來自研磨、切割和燃燒等作業(yè)中汞是最近引起重視的空氣污染物，因?yàn)闊o機(jī)汞能自然（通過微生物）轉(zhuǎn)變?yōu)閯《镜挠袡C(jī)汞（甲基汞）而依集于生物中。汞蒸汽對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的毒性極大。汞的空氣污染主要來源于油漆、水力發(fā)電站、汞加工廠和有色金屬冶煉廠。四、主要廢氣污染物及其危害第三十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日7．光化學(xué)煙霧—二次污染物光化學(xué)煙霧則是HC和NOx在陽光作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成刺激性的產(chǎn)物光化學(xué)煙霧的危害性如下：①刺激眼睛，這是由具有刺激性的二次污染物甲醛，過氧化苯甲酰硝酸酯（PBzN）、PAN(過氧乙酰硝酸酯）和丙稀醛引起的。②臭氧會引起胸部壓縮、刺激粘膜、頭痛、咳嗽、疲倦等癥狀。③臭氧能損害有機(jī)物質(zhì)，如橡膠、棉布、尼龍和聚酯等。④目前哮喘病的增多與氧化劑的增多有關(guān)，還會引起植物毀壞。四、主要廢氣污染物及其危害第三十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日1、大氣污染物進(jìn)入人體的途徑大氣污染物水水生植物水生動物土壤禽畜農(nóng)作物人皮膚粘膜接觸呼吸呼吸降下降下降下經(jīng)口經(jīng)口大氣污染物進(jìn)入人體的途徑五、空氣污染與人體健康第三十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日2．空氣污染事故①逆溫層和低風(fēng)速，使空氣處于停滯狀態(tài)。②煙、SO2及其它污染物濃度增大引起咳嗽、眼疼及其它疾病。③污染水平達(dá)高蜂時死亡率增大。④年歲越大，過度死亡越多。五、空氣污染與人體健康第三十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日2．空氣污染事故⑤各種年歲的死亡人數(shù)均增加。⑥死亡多由于呼吸系統(tǒng)和心臟疾病所引起。⑦多種污染物的結(jié)合，使各種疾病增加。⑧事故持續(xù)5～7天（？）。五、空氣污染與人體健康第三十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日3.慢性健康影響城市環(huán)境會引起肺癌，但不能說一定是由于空氣污染所致。不過動物試驗(yàn)證明，空氣中多環(huán)的有機(jī)化合物是致肺癌的物質(zhì)。慢性支氣管炎和氣喘病也有類