第4章-大气环境.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第四章 大气环境,我们离不开大气,如同鱼儿离不开水。,目,录,第一节、大气结构及组成,第二节、大气污染及主要污染物,第三节、大气污染控制对策,第四节、全球大气环境问题,一、大气的成分,1,、,N,2,、,O,2,等气体,3,、冰晶和固体微粒,（如尘埃、花粉）,2,、水滴,（如云滴、雾滴）,第一节 大气结构及组成,高度（,km,）,二、大气分层,每升高,100m,降低,0.65,越往上氧、氦等气体的原子态越多,紫外线的强烈照射，,N,2,和,O,2,产生不同程度的离解,O,3,下面给大家介绍一些,与环境问题有关的,大气成分,二氧化碳：,来源：呼吸作用，有机体的燃烧与分解。,现状：在大气中的含量有增加的趋势。,影响：强烈吸收地面的长波辐射，,引起温室效应的加剧。,臭氧：,来源：高空通过光化作用，低空通过闪电,或有机物氧化及高空传输。,作用：能大量吸收太阳紫外线，使地面生,物免受过量紫外线的灼伤。,分布：自然大气中含量很少。随高度分布,不均匀，也随纬度和时间而异。,水汽：,来源：海洋和地面蒸发与植物蒸腾。,分布：随时间、地点变化很大。在铅直,方向，一般随高度增加而减少。,影响：形成云、雾、雨、雪等大气现象。,对生物的生长和发育有重要影响。,微粒：,种类：固体微粒与液体微粒。,影响：影响太阳辐射传输，使能见度,变低，有的能起凝结核的作用。,第二节 大气污染及主要污染物,按照,ISO,作出的定义：,大气污染,是指由于人类活动,或自然过程引起某些物质介入大气中，呈现出足,够的浓度达到了足够的时间，并因此危害了人体,的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。,International Organization for Standardization,（,1,）按污染源存在的形式分：固定污染源和移动污染,物。,（,2,）按污染物排放的方式分：点源（高架源）、面源、,线源和体源。,（,3,）按污染物排放的时间分：续源、间断源和瞬间源。,（,4,）按污染物产生的类型分：业污染源、生活污染源、,交通运输源和农业污染源,（,5,）按主要污染物分类统计分：燃料燃烧、工业生产,和交通运输。,1.,大气污染源的分类,一、大气污染源及污染物,污,染,源,天然源：自然界自行向大气环境排放污染物的污染源,。,人为源：人类的生产活动和生活活动所形成的污染源,。,火山,雷电造成的森林大火,燃煤,汽车,空调,空气污染物的来源和归宿,2.,大气污染物分类,（,1,）按存在方式,气溶胶状态污染物,（颗粒物）和,气态污染物,；,（,2,）按污染物形成的方式,一次污染物,和,二次污染物,（,3,）按化学成分,含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、卤素化合物、尘类颗粒物、有机化合物、放射性物质和其它有毒物质。,大气污染物：由于人类活动或自然过程排入大气，,并对人和环境产生有害影响的物质。,按形成，分,一次污染物,和,二次污染物,直接由污染源排放的污染物,进入大气的一次污,染物之间或与正常,大气组分发生反应，,以及在太阳辐射下,引起光化学反应而,产生的新的污染物，,它常比一次污染物,对环境和人体的危,害更为严重。,按存在状态，分为,颗粒物,和,气态污染物,常表示为总悬浮微粒物（,TSP,）、飘尘和降尘。,主要有一次污染物：,SO,2,、,H,2,S,、,NO,、,NH,3,、,CO,、,CO,2,、,HF,、,HCl,。,二次污染物：,SO,3,、,H,2,SO,4,、,MSO,4,、,NO,2,、,MNO,3,、醛类、酮类、酸类。,其粒径绝大多数在,100m,以下，其中多数在,10m,以下。它是分散在大气中的各种粒子的总称，也是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。,飘尘指可在大气中长期飘浮的悬浮物，分为,PM,10,（粒径,10m,）和,PM,2.5,（粒径,2.5m,）。,PM,10,可以通过呼吸道进入人体，从而对人体健康产生危害，,PM,2.5,的危害则更为严重。,降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物,一般直径大于,30m,，由于其自身的重力作用会很快沉降下来。单位面积的降尘量可作为评价大气污染物程度的指标之一。,按污染物形成的方式可分为一次污染物和二次污染物。受到普遍重视的二次污染物是硫酸烟雾和光化学烟雾；,硫酸烟雾,是指大气中,SO,2,等硫化物，在有水雾、含有重金属的飘尘或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成的,硫酸雾或硫酸盐气溶胶,；,光化学烟雾,是在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾（有时带些紫色或黄褐色），其主要成分有,臭氧,、,过氧乙酰基硝酸脂,（,PAN,）、,酮类,和,醛类,等。,（一）煤烟型污染,主要污染源是,燃煤,。主要污染物是,SO,2,、,CO,和,微粒物质，它们遇上低温、高湿的阴天，且,风速很小并伴有逆温存在的情况时，一次污染,物扩散受阻，易在低空聚积，生成还原型烟雾。,二、几种典型的大气污染,伦敦烟雾事件,原因：,1,、冬季取暖燃煤和工业燃煤排放的烟雾（元凶）,2,、高压中心，几天无风,数据：,伦敦上空大气中烟尘浓度比平时高,10,倍，,SO,2,的浓度是以往的,6,倍,后果：,4,天时间，死亡人数达,4000,多人。,2,个月后，又有,8000,多人陆续丧生。,整个伦敦像一个大的毒气室一样！,（二）石油型污染,污染源主要是机动车（汽油车和柴油车）和机动船。,主要污染物是,CO,、,NO,X,和,HC,。在相对湿度较低的夏,季睛天，交通污染严重的地区可能会出现典型的二,次污染,光化学烟雾,。它对人体、动植物、材料,均会产生破坏作用，并且严重影响大气能见度。,来源,汽车废气；生活和工业生产中煤、石油燃烧,从油箱和汽化器中挥发的汽油,碳氢化合物,20%,从曲轴箱漏出的气体,碳氢化合物,20%,汽 车 排 气,一氧化碳,100%,碳氢化合物,60%,氮氧化物,100%,低 平 流 层,Lower troposphere,氮氧化物,+,碳氢化合物,+,阳光,=,臭氧,+,各种氧化剂,+,颗粒物,NOx+VOC+light=O,3,+Oxidants+Aerosol,（三）酸沉降污染,它是指大气中的酸通过降水（如雨、雾、雪）,迁移到地表，或在含酸气团气流的作用下直接,迁移到地表。引起酸沉降的主要物质是人为和,天然排放的,SO,X,（,SO,2,和,SO,3,）,和,NO,X,（,NO,和,NO,2,）,，,其天然源一般是全球分布的，而人为排放的,SO,X,和,NO,X,则具有地区性分布的特点。,SO,2,NOx,SO,2,SO,4,2-,NOxNO,3,-,（一）大气污染对人体健康的危害,（二）大气污染对植物的危害,（三）大气污染对材料的危害,（四）大气污染对大气环境的危害,三、大气污染的危害,（一）大气污染对人体健康的危害,A,、呼吸道吸入；,B,、随食物和饮水摄入；,C,、体表接触侵入。,1,、大气颗粒物,4,、氮氧化物,5,、光化学氧化剂,3,、一氧化碳,2,、二氧化硫,颗粒物的大小决定其沉积于呼吸道中的位置；化学组成决定沉积位置上对组织的影响。,损害肝脏。且由于,SO,2,通常与多种污染物共存，吸入之后产生的复合作用危害更大。,NO,2,对呼吸器官有刺激性，可引起肺水肿、慢性支气管炎等疾病，若与,SO,2,共存，则危害更重。,所有大气污染物中散布最广的一种，严重阻碍血液输氧，引起缺氧中毒。,臭氧：对鼻子、咽喉、肺等呼吸器官有刺激作用，运动时吸入则更严重。,（二）大气污染对植物的危害,损害植物酶的功能组织；影响植物新陈代谢的功能；破坏原生质的完整性和细胞膜。此外，还会损害根系生长及其功能；减弱输送作用与导致生物产量减少。,（三）大气污染对材料的危害,大气污染可使建筑物、桥梁、文物古迹和暴露在空气中的金属制品及皮革、纺织等物品发生性质的变化，造成直接和间接的经济损失。,（四）大气污染对大气环境的危害,大气污染会导致降水的增加或减少，它对降水化,学的影响表现在酸性化合物的输入，即出现酸雨。,大气污染还会产生全球性的影响：大气中,CO,2,等,温室气体浓度增加导致的全球变暖、人们大量生,产氟氯烃化合物等导致的臭氧层耗竭等。,室内空气污染,污染原因：,建筑材料及装潢材料、涂料中有害物质,的挥发、人们不健康的生活习惯。,苯、甲醛、氡,多开窗换气，戒烟，正确使用家庭化学剂，,增加户外活动，摆放室内花卉植物,四、中国大气环境问题的发展历程,70,年代,80,年代,90,年代,烟尘,TSPSO,2,酸雨,NO,x,光化学烟雾,SO,2,TSP SO,2,酸雨,TSP PM,10,PM,2.5,颗粒物：,TSP,总悬浮颗粒物,PM10,可吸入粒子,PM2.5,细颗粒物，细粒子,中国经济高速发展进程,Economic Growth in China(1985-2001),全国人均,GDP 1981,：,489,元,2001,：,7543,元,15.4,倍,Under Urbanization,城市化进程中,人口增长,population growth,能源消费增加,energy consumption increase,机动车,motor vehicles,燃 煤,coal combustion,复合空气污染,complex air pollution,Photochemical smog,Acid Rain,Poor Visibility,(Fine Particles),复合型污染,不是简单叠加,大城市当前大气污染的特征,煤燃烧,汽车尾气,扬尘等,+,+,当前城市大气污染的特征,复合型,大气污染,以城市为中心,呈区域性,大气氧化性增强,夏季出现,光化学烟雾现象,能见度降低,第三节 大气污染控制,无论是大气污染源、污染物、污染类型,还是大气污染的危害，都具有多样性,。,多种手段,五律协同,一、清洁能源,二、绿色交通,三、末端治理,四、环境自净,清洁能源,包括常规能源的清洁利用；可再生能源的利用；,新能源的开发；各种节能技术等世界一次能源替代趋势,清洁能源的典型案例,1,、,洁净煤技术,洁净煤技术是指从煤炭开发利用的全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术，主要包括煤炭洗选、加工、转化、先进发电技术、烟气净化等方面的内容。,清洁能源的典型案例,2,、西气东输,清洁能源的典型案例,3,、西电东送,它有南、中、北三大通道。一是将乌江、澜沧江、红河水的水电资源，以及黔、滇两省坑口火电厂的电能开发出来送往广东；二是将长江三峡和金沙江干支流水电送往华东地区；三是将黄河上游水电和山西、内蒙古坑口火电（井口旁）送往京、津、唐地区。,它是从根本上实现全国能源资源优化配置的关键性工程，是一项东西部,“,双赢,”,的战略,。,绿色交通,我国一些主要城市的大气污染类型正在由煤烟型向交通型转化，汽车尾气排放已成为城市重要污染源。,合理的交通规划、发展清洁汽车,绿色交通的典型案例,1,、上海的新世纪交通蓝图,加快轨道交通建设：形成地铁、城市轻轨、新型有轨电车等多种方式组成的轨道交通网络体系。,建设约,650,公里的高速公路网路：实现,15,分钟上网、,30,分钟互通、,60,分钟抵达的,“,15,、,30,、,60,”,目标。,公交优先：大力发展轨道交通，优化调整地面交通，适度发展小汽车，限制摩托车，逐步替换助动车。,绿色交通的典型案例,2,、,电动汽车,电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车三种类型。经过多年的探索与努力，我国电动汽车电池、电机、电控三大关键技术相继取得突破。业内专家普遍认为，我国电动汽车技术群体性突破的时期已经到来，电动汽车将迅速大规模进入市场。,末端治理,推行清洁能源与绿色交通从源头上减少了大气污染的产生。对于已经产生的污染，则需进行末端治理。,除尘、脱硫,氮氧化物的治理技术、氟化物的治理技术,环境自净,污染物经过末端治理达到排放标准后被排入大气，但此时它们的浓度一般要高于环境空气质量标准，要使其进一步达标将要依靠环境的自净作用。,利用气象规律稀释污染物、加强绿化,环境自净的典型案例,城市绿化,城市绿化的实施需要五律协同,自然：植物配植的适地适树原则,技术：园艺人员要有相当的专业知识与技术,环境：城市绿化应兼顾和谐与无污染,经济：建立一套完善的市场机制保证其正常运行,社会：城市广场是社会规律在特定时期的一种表现形式,第四节 全球大气环境变化,全球变暖,臭氧层破坏,全球变暖,原因：温室效应的加剧,温室效应：,太阳发出的短波辐射透过大气层到达地面，使地表温度,上升，发出长波辐射，大气中的温室气体对短波吸收很弱，,而对长波辐射吸收很强。因此地表从太阳辐射获得的热量相,对多，而散失到大气层以外的热量相对少，地球表面的温度,得以维持，这就是大气的温室效应,。,温室气体：,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,温室效应形成原因：,CO,2,O,3,CO,2,CH,2,CO,2,CFC,S,大量燃料燃烧,森 林 砍 伐,温室气体：,CO,2,、,CH,4,、,CFC,S,、,N,2,O,1,、,海平面上升,：低地被淹，海岸被冲蚀，排洪不畅，,土地盐渍化，海水倒灌等。,2,、对动植物的影响：,一些地区某些物种将会消失，而,有些则从气候变暖中得到益处。,3,、对农业的影响：,世界粮食生产的稳定性和分布状况,的改变，农产品贸易模式的变化。,全球变暖可能产生的影响,未来海平面变化的预测,预测者,预测年份,上升量,cm,世界气象组织（,WMO2025,20-140,Mercer,2030,500,日本环境厅,2030,26-165,Bloom,2030,100,欧洲共同体,21,世纪,20-165,Barth&Titus,2025,13-55,联合国环境规划署（,UNEP,）,21,世纪末,65,减缓全球变暖的对策,主要是控制,CO,2,1,、排放控制对策：,控制化石燃料消耗以抑制,CO,2,的排放,；,2,、,固定化对策：,使已生成的,CO,2,变为其他物质以防止其向大气中排放,3,、适应对策：,在已发生全球变暖的情况下，采取相适应的,对策以使其影响降低到最小程度。,臭氧层破坏,太阳光中的紫外线辐射，特别是,UV-B,辐射对生物有较,大的伤害。而阻挡,UV-B,辐射的就是臭氧。,（紫外线辐,射按照其波长的不同，可划分为,UV-A,（,315-400nm,）、,UV-B,（,280-315nm,）和,UV-C,（,280nm,）以下三个波段）,1,、,1984,年，英国科学家首次发现南极上空出现臭氧洞。,2,、,NASA,的,“,Nimbus-7,”,卫星测定出，近年来南极上空的,臭氧洞有恶化的趋势。,3,、我国青藏高原上空也存在一个相对周围地区浓度,较低的区域。,大多数科学家认为，人类过多地使用氟氯烃类化学,物质（,CFC,S,）是破坏臭氧层的主要原因。,（,CFC,S,于,1930,年由美国杜邦公司投入生产，二战后,开始大量使用，主要用作气溶胶、制冷剂、发泡剂等）,臭氧层中存在着,O,、,O,2,、,O,3,的动态平衡，,CFC,S,非同,寻常的稳定性使,NO,X,、,Cl,、,Br,2,活性物质很容易在臭氧层,中聚集，使平衡向着臭氧分解的方向转移。,臭氧层破坏的原因,臭氧层破坏的危害,1,、对人体健康的影响：破坏,DNA,，皮肤病，白内障等,2,、,对陆生植物的影响：产量和质量下降，间接影响,3,、对材料的影响：加速老化,4,、对水生生态系统的影响：降低生产力，影响幼体,臭氧空洞的危害：,引起白内障,引起皮肤癌,免疫系统,功能抑制,主要是控制,CFC,S,的使用。,目前各国都在加紧替代物品的开发，从长远看，采用,生物圈中固有的、对环境不起任何破坏作用的物质,是制冷剂发展的方向。,1985,年,保护臭氧层维也纳公约,1987,年,关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书,1999,年,11,月,29,日,北京宣言,臭氧层的保护,思考题,1.,分析温室效应气体来源和导致气候变暖的原因。,2.,分析全球气候变暖产生的环境问题与危害与应对措施,3.,分析粉尘粒径不同对健康危害的差异,4.,分析对比硫酸雾和光化学烟雾形成条件和物质组 成和危害。,5.,论西安城市大气污染物的主要构成、来源和发展变化。,6.,分析臭氧层破坏的原因与危害。,