第1章大氣污染控制概論

環(huán)境化工(大氣污染控制)授課教師：沈美慶教授電話：E-mail：辦公室：54-430教學(xué)參考書：郝吉明，馬廣大主編，大氣污染控制工程(第二版)，高等教育出版社NoeldeNeversedit,AirPollutionControlEngineering(SecondEdition)第一章大氣污染控制概論本章基本要求：掌握有關(guān)大氣污染的定義、主要大氣污染問題、大氣污染的危害及大氣污染相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)等基礎(chǔ)知識；結(jié)合實(shí)際建立有關(guān)大氣污染控制的基本概念，了解目前存在的主要大氣污染問題；對于目前中國乃至全球熱點(diǎn)的若干環(huán)境問題，以科學(xué)態(tài)度開展獨(dú)立、理性的思考。第一節(jié)緒論二十一世紀(jì)化學(xué)化工的地位、作用與挑戰(zhàn):人類實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展所面臨的資源、能源以及環(huán)境危機(jī)，大部分是由于化學(xué)工業(yè)造成；迄今為止，利用化工技術(shù)進(jìn)步也解決了一些資源、能源以及環(huán)境問題；21世紀(jì)化學(xué)與化工被時代發(fā)展賦予了新的時代特征：資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)－－綠色化學(xué)與清潔生產(chǎn)。中國“生態(tài)文明建設(shè)”國家戰(zhàn)略的形成黨的十五大報告明確提出實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。黨的十六大以來，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，黨中央相繼提出走新型工業(yè)化發(fā)展道路，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，建設(shè)創(chuàng)新型國家，建設(shè)生態(tài)文明等新的發(fā)展理念和戰(zhàn)略舉措。黨的十七大報告進(jìn)一步明確提出了建設(shè)生態(tài)文明的新要求，并將到2020年成為生態(tài)環(huán)境良好的國家作為全面建設(shè)小康社會的重要要求之一。黨的十八大提出“把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，融入經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會建設(shè)各方面和全過程，努力建設(shè)美麗中國，實(shí)現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展。”

黨的十九大報告全面闡述了加快生態(tài)文明體制改革、推進(jìn)綠色發(fā)展、建設(shè)美麗中國的戰(zhàn)略部署，為中華民族偉大復(fù)興中國夢繪制出生態(tài)文明建設(shè)和綠色發(fā)展的路線圖。環(huán)境化學(xué)與環(huán)境工程造成環(huán)境污染的因素可分為物理的、化學(xué)的及生物學(xué)的三方面，而其中化學(xué)物質(zhì)引起的污染約占80%－90%；環(huán)境化學(xué)學(xué)科：從化學(xué)的角度出發(fā)，探討由于人類活動而引起的環(huán)境質(zhì)量的變化規(guī)律，以及保護(hù)和治理環(huán)境的方法原理。主要研究環(huán)境污染物的檢測方法和原理、探討環(huán)境污染和治理技術(shù)中的化學(xué)、化工原理，研究環(huán)境中化學(xué)污染物的發(fā)生起源、遷移分布、相互作用、轉(zhuǎn)化機(jī)制、狀態(tài)結(jié)構(gòu)的變化、污染效應(yīng)和最終歸宿。環(huán)境工程學(xué)科：研究環(huán)境污染防治技術(shù)的原理和方法，包括廢氣、廢水、固體廢物、噪聲，以及對造成污染的放射性物質(zhì)、熱、電磁波等的防治技術(shù)；主要有大氣污染防治工程、水污染防治工程、固體廢物的處理和利用、環(huán)境污染綜合防治、環(huán)境系統(tǒng)工程等幾個方面。環(huán)境化工課程環(huán)境化工課程：靈活運(yùn)用化工技術(shù)來解決環(huán)境污染治理問題的一門交叉學(xué)科。新工科思考：“復(fù)旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，“多元化、實(shí)踐性與國際化”培養(yǎng)目標(biāo)20世紀(jì)40～50年代——稀釋廢物20世紀(jì)60～80年代——廢物后處理20世紀(jì)90年代——從源頭消除污染源(綠色化學(xué)GreenChemistry，環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué))，新設(shè)計化學(xué)合成方法和化工產(chǎn)品來根除污染源。環(huán)境治理的歷史回顧環(huán)境化工技術(shù)的兩個層次環(huán)境化工技術(shù)解決環(huán)境污染問題包括兩個層次：末端治理：廢物后處理源頭控制：源頭消除污染源第二節(jié)全球氣候變化與溫室效應(yīng)科幻影片《后天》描述的的未來世界……美國科幻影片《后天》描述了“明天之后”的未來世界：北半球冰川融化，地球進(jìn)入第二冰河期，龍卷風(fēng)、海嘯在全球肆虐，整個紐約陷入冰河的包圍中。這一切都起源于溫室效應(yīng)，全球變暖……1.全球氣候變化問題近代南北半球及全球平均溫度的變化全球氣候變化問題氣溫：20世紀(jì)增加了0.60.2oC海平面：20世紀(jì)上升了10～20cm大氣中CO2含量工業(yè)化以前280ppm目前360ppm預(yù)計21世紀(jì)中葉540～970ppm2.溫室氣體和溫室效應(yīng)地球熱平衡進(jìn)入大氣的太陽輻射約50%直接到地達(dá)球表面；另外的50%被直接反射回去或被大氣吸收。到達(dá)地面的輻射有少量的紫外光、大量的可見光和長波紅外光；這些輻射在被地面吸收之后，一部分轉(zhuǎn)換成熱量，其余最終都以長波輻射的形式返回外空間。地球熱平衡地面反射回外空間的長波輻射，被大氣中能夠吸收長波輻射的氣體（水蒸氣、二氧化碳、甲烷等)吸收后再次反射回地面，從而保證了地球熱平衡

，該過程就是溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)機(jī)理使太陽短波無衰減地通過吸收地表的長波輻射溫室效應(yīng)：大氣中的二氧化碳和其它微量氣體如甲烷、氧化亞氮、臭氧、氟氯碳、水蒸氣等，可以使太陽短波幾乎無衰減地通過，但卻可以吸收地表的長波輻射，由此引起全球氣溫升高的現(xiàn)象。溫室氣體：二氧化碳、氟氯碳等引起溫室效應(yīng)的氣體。3.影響氣候變化的大氣成分氟利昂對氣候變化的影響CFCs因破壞臭氧層而臭名昭著，但由于其光譜吸收處于地球輻射光譜最強(qiáng)的波段，它是溫室效應(yīng)極強(qiáng)的溫室氣體。CFCs濃度顯著低于其它氣體，但對溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)率達(dá)到20％。4.氣候變化對人類的影響戈爾06年拍攝的紀(jì)錄片《不可忽視的真相》，獲得奧斯卡最佳紀(jì)錄片、07年諾貝爾和平獎20海平面上升部分島國消失上世紀(jì)，全球氣溫平均升高0.7攝氏度。海洋升高18至59厘米，未來幾個世紀(jì)還會持續(xù)上升;如果海平面上升1米，一些島國，比如馬爾代夫便會被淹沒;面臨危機(jī)的這43個國家包括了從太平洋到印度洋的低地環(huán)礁島國。30%-70%物種滅絕在全球范圍內(nèi)，如果氣溫上升2.5攝氏度，30%的物種將滅絕；如果上升3.5攝氏度，則將有70%的物種消失。在過去5.2億年中，地球的4次大滅絕，和熱帶海洋變暖有關(guān)。22熱帶病擴(kuò)散史前病毒復(fù)活瘧疾、黃熱病等熱帶疾病將向較冷地區(qū)傳播，被冰封十幾萬年的史前病毒可能重見天日23極端天氣事件頻發(fā)極端天氣氣候事件(厄爾尼諾、干旱、洪澇、風(fēng)暴、高溫等)頻發(fā)、強(qiáng)度增加24冰川消失淡水資源流失正在融化的極地冰蓋如世界幾大山脈上的冰蓋不斷消褪，山下居民將面臨淡水資源危機(jī)264.氣候變化對人類的影響海平面上升部分島國消失；30%-70%物種滅絕；熱帶病擴(kuò)散，史前病毒復(fù)活；極端天氣事件頻發(fā)；冰川消失，淡水資源流失。5應(yīng)對措施與策略5.1控制溫室氣體的排放5.2增加溫室氣體的吸收5.3國際行動275.1控制溫室氣體的排放改變能源結(jié)構(gòu)；提高能源轉(zhuǎn)換效率和使用效率，降低能源消耗；減少森林植被的破壞；控制水田和垃圾填埋場的甲烷排放；28不同燃料燃燒單位GJ的CO2排放量295.2增加溫室氣體的吸收植樹造林采用固碳技術(shù)CO2分離、回收，注入深?；虻叵禄瘜W(xué)、物理、生物方法固定適應(yīng)氣候變化培養(yǎng)新農(nóng)作物品種，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等305.3國際行動1992年，聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會《氣候變化框架公約》，《氣候變化框架公約》的終極目標(biāo)是防止對氣候系統(tǒng)“危險”的人為干預(yù)。1997年，《京都議定書》，基于“共同但又有所區(qū)別的原則”，提出到20世紀(jì)90年代末，發(fā)達(dá)國家溫室氣體年排放量控制在1990年水平。明確各發(fā)達(dá)國家削減溫室氣體排放的比例，引入清潔發(fā)展機(jī)制，倡導(dǎo)發(fā)達(dá)國家、發(fā)展中國家之間的合作。315.3國際行動2015年12月12日在巴黎氣候變化大會上通過，2016年4月22日在紐約簽署《巴黎氣候變化協(xié)定》，明確了全球共同追求的“硬指標(biāo)”：各方將加強(qiáng)對氣候變化威脅的全球應(yīng)對，把全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高控制在2攝氏度之內(nèi)，并為把升溫控制在1.5攝氏度之內(nèi)努力?！栋屠鑵f(xié)定》是全球應(yīng)對氣候變化的“轉(zhuǎn)折點(diǎn)”：它建立了全球應(yīng)對氣候危機(jī)的持久框架，引領(lǐng)世界邁向低碳、有適應(yīng)性、繁榮和公平的未來，傳遞出全球堅定致力于低碳未來的強(qiáng)力信號。美國時任總統(tǒng)奧巴馬認(rèn)為，《巴黎協(xié)定》是全球應(yīng)對氣候變化的“轉(zhuǎn)折點(diǎn)”，“又一個關(guān)鍵里程碑”，美國時任國務(wù)卿克里出席簽署儀式。2017年6月1日，美國總統(tǒng)特朗普宣布，美國退出《巴黎協(xié)定》。32對溫室效應(yīng)的辯證理解近代開始，溫室效應(yīng)已經(jīng)成為一個不可忽視的全球性環(huán)境問題，主要原因在于人類排放的大量溫室效應(yīng)氣體，對地球保溫的“溫室效應(yīng)”過強(qiáng)，產(chǎn)生了過猶不及的效果。溫室效應(yīng)有效地保存了來自太陽的能量，保持地球的溫暖和生機(jī)，同時也和一些其他的一些“制冷效應(yīng)”機(jī)制相平衡，保持地球熱量的平衡，使地球適合生命的延續(xù)。需要糾正錯誤認(rèn)識“凡是溫室效應(yīng)就是有害的”，現(xiàn)代人們談到的溫室效應(yīng)實(shí)際上是人們對原來的溫室效應(yīng)大量“干擾”，使其過于強(qiáng)化的結(jié)果，是一種“人為溫室效應(yīng)”。溫室效應(yīng)分為自然產(chǎn)生以及人為排放的溫室氣體引起的溫室效應(yīng)；常說的“溫室效應(yīng)”是因人為排放的CO2、CFCs等溫室氣體濃度增加導(dǎo)致地球發(fā)生可感覺到的氣溫升高。小結(jié)：溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)：大氣中的二氧化碳和其它微量氣體如甲烷、氧化亞氮、臭氧、氟氯碳、水蒸氣等，可以使太陽短波幾乎無衰減地通過，但卻可以吸收地表的長波輻射，由此引起全球氣溫升高的現(xiàn)象。危害：海平面上升，部分島國消失；30%-70%物種滅絕；熱帶病擴(kuò)散，史前病毒復(fù)活；極端天氣事件頻發(fā)；冰川消失，淡水資源流失。溫室效應(yīng)可以有效地保持地球熱量的平衡，使地球適合生命的延續(xù)。但是，由于人類活動導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”過強(qiáng)，使溫室效應(yīng)成為一個不可忽視的全球性環(huán)境問題。第三節(jié)臭氧層破壞問題35大氣層(atmosphere)在地球引力作用下，大量氣體聚集在地球周圍，形成數(shù)千公里的大氣層（大氣層上面就是星際空間了）。大氣層的空氣密度隨高度而減小，越高空氣越稀薄。大氣質(zhì)量約6000萬億噸，差不多占地球總質(zhì)量的百萬分之一，其中包括：氮78%、氧21%、氬0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%，以及其它的稀有氣體（氦氣、氪氣、氙氣、氡氣），此外還有水汽和塵埃等。整個大氣層隨高度不同表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，根據(jù)各層大氣的不同特點(diǎn)（如溫度、成分及電離程度等），從地面開始依次分為對流層、平流層、中間層、熱層（電離層）和外大氣層。36大氣層的組成對流層：緊靠地球表面、厚度10至20千米的大氣層，空氣對流很明顯。對流層的大氣受地球影響較大，云、霧、雨等現(xiàn)象都發(fā)生在這一層內(nèi)，水蒸氣幾乎都在這一層內(nèi)存在。對流層氣溫隨高度的增加而降低，每升高1000米，溫度下降5～6℃。平流層：距地球表面20至50千米。平流層的空氣比較穩(wěn)定，大氣是平穩(wěn)流動的。在平流層內(nèi)水蒸氣和塵埃很少，并且在30千米以下是同溫層，其溫度在－55℃左右。中間層：大約距地球表面50至85千米，這里的空氣已經(jīng)很稀薄，突出的特征是氣溫隨高度增加而迅速降低，空氣的垂直對流強(qiáng)烈。37紫外線的分類與特性UV-CUV-BUV-A波長

波長最短200~240nm波長次之240~320nm波長最長320～380nm傷害力最大次之最小到達(dá)地面之%全部被平流層的O2吸收，因此能到達(dá)地面者幾乎0%O2+UV-C→O+OO+O2→O3（臭氧之形成）

大部分被平流層的O3吸收，能到達(dá)地面者占UV量之10%O3+UV-B→O2+O+熱O3+O→2O2+熱(臭氧之破壞)可穿透臭氧層而全部到達(dá)地面，占UV量之90%

對人之傷害雖傷害力最大，但因不能到達(dá)地面，因此不會造成傷害。雖傷害力次之，到達(dá)地面僅占10%，但卻是造成傷害之禍?zhǔn)?。傷害力最小，雖到達(dá)地面之量最多，但僅產(chǎn)生輕微程度之傷害種類特性太陽發(fā)射的紫外線中，對人體傷害力最大的是UV-B1.臭氧層臭氧層距地面20至30千米，實(shí)際介于對流層和平流層之間。這一層主要是由于氧分子在陽光中紫外線UV-C的光化作用下變成了臭氧，約占當(dāng)?shù)乜諝夂康?/10539臭氧層主要特征與作用大氣對紫外線輻射的吸收

對流層和平流層是大氣的兩個最低層，大部分大氣質(zhì)量都集中在對流層；但是臭氧卻主要集中在離地面20～30km的平流層。UV-C:波長小于242nmUV-B:波長介于240～320nmUV-A:波長大于320nm40臭氧生成與消失機(jī)理臭氧生成反應(yīng)臭氧消除反應(yīng)波長小于242nm的紫外線UV-C波長介于240～320nm的紫外線UV-B412.臭氧層破壞現(xiàn)象1955－1995每年十月份南極臭氧濃度（單位：DU）。數(shù)據(jù)點(diǎn)包括了基于地面和衛(wèi)星的觀測。在這一時期內(nèi)總臭氧總濃度下降了50％（資料來源：NASA,2000）423.臭氧層破壞機(jī)理－催化清除理論活性催化物質(zhì)參與的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)Y—活性物質(zhì)，包括奇氫HOx、奇氮NOx、奇鹵XOx奇氫HOx：大氣中H2O與激活O原子反應(yīng)奇氮NOx：宇宙射線分解N2、飛機(jī)等人類活動排放奇鹵XOx：人類活動產(chǎn)生的CFCs和含溴氟烷在CFCs未受管制之前，全世界每年排放大約一百萬噸，目前殘留總量約2000萬噸。43CFCs對臭氧層的破壞作用一個Cl自由基可以消耗數(shù)十萬個O3444.南極臭氧空洞形成機(jī)理美國宇航局(NASA)數(shù)十位科學(xué)家于1986年和1987年的9～11月，兩次赴南極進(jìn)行臭氧探險，揭示了臭氧空洞形成的機(jī)理。人類所排放的CFCs主要在北半球，在整個大氣層下部并與大氣混合。攜帶CFCs的大氣環(huán)流在赤道附近隨熱空氣上升，分流向兩極，然后冷卻下沉，在低空回流到赤道附近的回歸線。在南極黑暗酷冷的冬季(6～9月)，下沉的空氣在南極洲的山地受阻，停止環(huán)流而就地旋轉(zhuǎn)，與冷空氣形成“極地風(fēng)暴旋渦”。“旋渦”上升到20km高空低溫的臭氧層，形成了滯留的“冰晶云”?！氨г啤敝械谋⒘０芽諝庵袔淼腃FCs吸收在其表面，并不斷積聚其中。當(dāng)南極的春季(9月下旬)來臨，冰晶融化，釋放的CFCs在紫外線UV-C照射下分解出Cl·和Br·，并與臭氧反應(yīng)，形成季節(jié)性的“臭氧空洞”。隨著夏季的到來，南極臭氧層得到逐漸恢復(fù)。45相關(guān)討論極地平流層云在南極臭氧空洞形成過程中的作用？吸附并聚集CFCs非均相反應(yīng)場所為什么北極沒有形成臭氧空洞？北極為海洋環(huán)境，較南極大陸環(huán)境溫暖周圍分布不規(guī)則大陸，大氣層較南極不穩(wěn)定，不易形成極地平流層云465.臭氧層破壞的危害臭氧含量減少1％，地面紫外線增加2～3％危害人體健康－皮膚癌、白內(nèi)障陸生生態(tài)系統(tǒng)－植物質(zhì)量下降水生生態(tài)系統(tǒng)－水面附近生物減少城市空氣和建筑材料－光化學(xué)煙霧，材料老化大氣結(jié)構(gòu)－輻射收支變化，氣候變化476.臭氧層破壞的控制策略開發(fā)消耗臭氧層物質(zhì)的替代技術(shù)無氟氯昂制冷設(shè)備制定淘汰消耗臭氧層物質(zhì)的措施環(huán)境管理手段＋經(jīng)濟(jì)手段國際行動1985年，25個國家《維也納公約》1987年，46個國家《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾公約》48消耗臭氧物質(zhì)的排放削減49臭氧層的恢復(fù)50小結(jié)：臭氧層破壞及其危害臭氧層破壞：臭氧層是指距地球表面10至50公里的大氣層中由臭氧構(gòu)成的氣層。可以吸收來自宇宙的紫外線，使地球萬物免受紫外線幅射的危害。但由于人類活動氯氟烴和氮氧化物的排放導(dǎo)致臭氧層變薄甚至出現(xiàn)南極臭氧層空洞的現(xiàn)象。危害：影響人體健康（皮膚癌、白內(nèi)障），破壞陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)。高空臭氧層雖然能保護(hù)人類免于紫外線的傷害,但是地面的臭氧濃度如果過高,則不利于人體健康,對于其他動植物亦有不良影響.51第四節(jié)致酸前體物與酸雨521.酸沉降與酸雨酸性降水是指通過降水，如雨、雪、霧、冰雹等將大氣中的酸性物質(zhì)遷移到地面的過程。酸沉降濕沉降（酸性降水）干沉降：大氣中的酸性物質(zhì)在氣流的作用下直接遷移到地面的過程。

20世紀(jì)50年代，英國的R.A.Smith最早觀察到酸雨現(xiàn)象。我國降水pH小于5.6的地區(qū)主要分布在秦嶺、淮河以南，pH小于5.0的地區(qū)主要分布在西南、華南、東南沿海一帶。我國酸雨主要致酸物為硫化物(SO42-)。我國酸雨區(qū)域分布54降水的pH在未被污染的大氣中，可溶于水且含量比較大的酸性氣體是CO2，如果只把CO2作為影響天然降水pH的因素，根據(jù)CO2在全球大氣濃度330mL/m3與純水的平衡，可以求得降水的pH背景值。降水的pH電中性原理：解這個方程，得pH=5.6。多年來，國際上一直將此值看作未受污染的大氣水的pH背景值。實(shí)際上，影響降水pH值的因素很多，近年來，傾向于將pH=5.0作為酸雨的界限。電中性原理溶液一定是電中性的，即陽離子所帶電荷總量與陰離子所帶電荷總量一定相等。在溶液中，一種離子所帶電荷總量可表示為：

Q=Z·C·V式中：Q

為電荷量，Z為離子電荷值，C為物質(zhì)的量濃度，V為溶液體積。由于降水要維持電中性，如果對降水中化學(xué)組分作全面測定，最后陽離子的當(dāng)量濃度之和必然等于陰離子的當(dāng)量濃度之和。酸雨pH值的計算某次雨水的分析數(shù)據(jù)如下：[NH4+]=2.0×10-6mol/L,[Cl-]=6.0×10-6mol/L，[Na+]=3.0×10-6mol/L,[NO3-]=2.3×10-5mol/L，[SO42-]=2.8×10-5mol/L。計算此次雨水的pH值分析：根據(jù)此數(shù)據(jù)，可看出兩種陽離子Na+和NH4+所帶電荷總量小于三種陰離子所帶電荷總量，根據(jù)溶液中的電荷守恒關(guān)系可知，應(yīng)還有一種陽離子，為H+，其濃度為：

[H+]=[Cl-]+[NO3-]+2·[SO42-]–[NH4+]–[Na+]=6.0×10-6+2.3×10-5+2×2.8×10-5-2.0×10-6-3.0×10-6=8×10-5mol/L

則此時雨水的pH=-lg(8×10-5)=5-lg8=5-0.9≈42.致酸前體物質(zhì)SO2自然源－微生物、火山、森林火災(zāi)、海水飛沫人為源－燃料燃燒，化工NOx自然源－閃電、林火、火山，占總量的50％人為源－燃燒，機(jī)動車，50％59致酸前體物質(zhì)的排放603.酸雨的危害淡水湖泊、河流酸化，水生生物減少甚至絕跡影響土壤特性，貧瘠化破壞森林的生長腐蝕建筑材料及金屬結(jié)構(gòu)危害人體健康－角膜和呼吸道刺激614.控制措施針對酸沉降前體物質(zhì)洗煤開發(fā)低硫燃料煙氣脫硫、脫硝改進(jìn)燃燒技術(shù)機(jī)動車尾氣凈化625.國際行動1972年，聯(lián)合國人類環(huán)境會議，首次提出酸雨問題1979年，33個國家，長距離跨國大氣污染公約（LRTAP）1985年，歐洲20個國家，硫排放控制協(xié)定63小結(jié)：酸雨及其危害酸雨：pH小于5.6的雨、雪及其它形式的大氣降水（霧、霜、露）。危害：破壞森林生態(tài)系統(tǒng)和水生態(tài)系統(tǒng)，改變土壤性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，腐蝕建筑物，損害人體呼吸系統(tǒng)和皮膚。64第五節(jié)中國的大氣污染問題651.中國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀與預(yù)測中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢中國多煤、缺油、少氣的能源資源特點(diǎn)決定了以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。近年來，中國現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)不斷變化，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐十分強(qiáng)勁。新常態(tài)下，能源消費(fèi)增速顯著降低，將在1%~2%之間浮動；煤炭消費(fèi)占比將持續(xù)降低。增油、提氣、強(qiáng)儲備將既是未來能源發(fā)展的必然趨勢，又是全面實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的必然途徑。2.中國主要大氣污染物排放趨勢高速工業(yè)化：中國GDP（1990年5000億美元，2016年11萬億美元）快速城市化：城市化率從2005年的28%提高到了2016年的41.7%交通機(jī)動化：機(jī)動車年增長率15%左右，2016年機(jī)動車保有量達(dá)到3億輛酸雨、灰霾及臭氧污染常態(tài)化，形勢嚴(yán)峻，任務(wù)艱巨3.中國的主要大氣污染問題酸雨霧霾PM2.5光化學(xué)煙霧與臭氧3.1酸雨：中國酸雨污染變化酸雨分布未發(fā)生明顯變化，整體形勢有所好轉(zhuǎn)。但酸雨污染仍然較重，酸雨（pH<5.6）發(fā)生面積約120萬平方公里。酸雨污染由原來的硫酸型酸雨向硫氮混合型酸雨轉(zhuǎn)變，且呈加劇趨勢。3.2灰霾：霧與霾的區(qū)別3.2灰霾：霧與霾的區(qū)別3.2灰霾：顆粒物總懸浮顆粒物（TSP）:指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤100μm的顆粒物。顆粒物（PM10）:指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤10μm的顆粒物，也稱可吸入顆粒物。

顆粒物（PM2.5）：指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤2.5μm的顆粒物，也稱細(xì)顆粒物。超細(xì)顆粒物（PM0.1）：指的是指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤0.1μm的顆粒物。3.2灰霾：PM2.5定義PM2.5：指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤2.5μm的細(xì)顆粒物，它是細(xì)小粒子和液滴的混合體3.2灰霾：致命“殺手”的產(chǎn)生在我們的生活中汽車尾氣、吸煙、燒煤以及其它重工業(yè)發(fā)展等因素都是造成PM2.5數(shù)值飆升的原因。其中，柴油車尾氣中的顆粒物超過92%是直徑2.5微米以下的顆粒，而工業(yè)氣體排放和建筑工業(yè)揚(yáng)塵正是城市中PM2.5污染物的主要來源。3.2灰霾：危害JExpSciEnvironEpidemiol(2010)PM2.5的危害—人體健康的影響顆粒物粒徑越小，比表面積越大，吸附有害物越多，侵入機(jī)體越深，健康危害越大體外喉部氣管

支氣管

肺泡

氣管、支氣管肺泡>10mm<2.5mm<10mm>2.5mm3.2霧霾：中國霧霾現(xiàn)狀3.3光化學(xué)煙霧與臭氧光化學(xué)煙霧：汽車、工廠等排放的碳?xì)浠衔锖偷趸锏纫淮挝廴疚镌谧贤饩€照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧（O3）、醛、酮、酸、過氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，這些一次污染物和二次污染物混合所形成的煙霧污染現(xiàn)象就是光化學(xué)煙霧。臭氧是光化學(xué)煙霧的代表性物質(zhì)，其氧化性極強(qiáng)。在光化學(xué)煙霧的形成過程中，空氣中臭氧的含量會逐漸增多，蘭州西固、廣州以及北京的光化學(xué)煙霧，都檢出了相對高濃度的臭氧。在我國的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了對臭氧的監(jiān)測，這實(shí)際上就是為了監(jiān)測光化學(xué)煙霧的狀況。3.3光化學(xué)煙霧與PANPAN：過氧乙酰硝酸酯，是光化學(xué)煙霧產(chǎn)生危害的重要二次污染物。PAN沒有天然源，只有人為源，大氣中氮氧化物和乙醛在光的參與下，乙醛與OH自由基通過O2生成過氧乙酰基，再與NO2反應(yīng)而得，因此,大氣中測得PAN即可作為發(fā)生光化學(xué)煙霧的依據(jù)。PAN不僅是造成光化學(xué)煙霧中刺激眼的主要有害物，還是植物的毒劑，造成皮膚癌的可能致變劑。屬于同一類的污染物還有過氧苯酰硝酸酯、過氧丙酰硝酸酯和過氧丁酰硝酸酯，它們都是光化學(xué)煙霧的反應(yīng)產(chǎn)物。3.3光化學(xué)煙霧產(chǎn)生條件與機(jī)理形成光化學(xué)煙霧的條件：首先，穩(wěn)定的大氣條件，整個大氣沒有強(qiáng)烈的對流，也沒有風(fēng)的擾動，不利于污染物的擴(kuò)散；其次，大氣中必須具有相對高濃度的氮氧化物和碳?xì)浠衔?；第三，必須有足夠的光照和紫外線。3.3光化學(xué)煙霧特征：時效性與周期性5月25日5月27日5