環(huán)境科學(xué)概論東北師范大學(xué)大氣環(huán)境PPT課件

1、2-1 大氣的結(jié)構(gòu)與組成大氣的結(jié)構(gòu)與組成一、大氣的結(jié)構(gòu)一、大氣的結(jié)構(gòu)1 1、對流層、對流層: : 對流運動顯著，四是大氣現(xiàn)象復(fù)雜多變對流運動顯著，四是大氣現(xiàn)象復(fù)雜多變 2 2、平流層、平流層: :臭氧（臭氧（ O3 ）層）層, 平流層中空氣無對流平流層中空氣無對流 ,適于空中飛行適于空中飛行3 3、中間層、中間層 4 4、熱成層、熱成層( (暖層、電離層暖層、電離層) )5 5、逸散層、逸散層 高層大氣高層大氣第第1頁頁/共共36頁頁大氣的垂直分層對流層平流層對流旺盛近地面，對流旺盛近地面，緯度不同厚度變；緯度不同厚度變；高度增來溫度減，高度增來溫度減，只因熱源是地面；只因熱源是地面；天氣復(fù)雜

2、且多變，天氣復(fù)雜且多變，風(fēng)云雨雪較常見風(fēng)云雨雪較常見氣溫初穩(wěn)后升熱氣溫初穩(wěn)后升熱只因?qū)又谐粞醵嘀灰驅(qū)又谐粞醵嗨搅鲃犹鞖夂盟搅鲃犹鞖夂酶呖诊w行很適合高空飛行很適合上冷下熱上冷下熱高空對流高空對流電電離離層層高層大氣電離層能反射電離層能反射無線電波，對無線電波，對無線電通訊有無線電通訊有重要作用重要作用第第2頁頁/共共36頁頁第第3頁頁/共共36頁頁二、大氣的組成二、大氣的組成 大氣是一個由多種氣體組成的混合物。它是由干潔空大氣是一個由多種氣體組成的混合物。它是由干潔空氣、水汽和雜質(zhì)三部分組成的。氣、水汽和雜質(zhì)三部分組成的。 干潔空氣中的主要成分為干潔空氣中的主要成分為N N2 2（占（占78

3、.09%78.09%）、）、 OO2 2( (占占20.95%)20.95%)、ArAr( (占占0.93%)0.93%)及一些微量元素，及一些微量元素， 如如COCO2 2、OO3 3、HH2 2、CHCH4 4、HeHe、KrKr、NeNe等。等。 78.90%20.95%0.05% 大氣成分中有些是大氣成分中有些是可變的成分，可變的成分，主要包括主要包括COCO2 2、O O3 3、水汽和雜質(zhì)、水汽和雜質(zhì)。這些可變成分如含量正這些可變成分如含量正常，則對環(huán)境和生命有常，則對環(huán)境和生命有機體是有益而無害的，機體是有益而無害的，但含量變化后但含量變化后( (過多或缺過多或缺乏乏) )都會造成

4、不良影響及都會造成不良影響及危害。危害。 第第4頁頁/共共36頁頁成云致雨的必要條件成云致雨的必要條件主要主要成分成分次要次要成分成分水水 汽汽固體雜質(zhì)固體雜質(zhì)生物體的基本成分生物體的基本成分維持生物活動的必要物質(zhì)維持生物活動的必要物質(zhì)植物光合作用的原料；對地面保溫植物光合作用的原料；對地面保溫吸收紫外線，使地球上的生吸收紫外線，使地球上的生物免遭過量紫外線的傷害物免遭過量紫外線的傷害成云致雨的必要條件；對地面保溫成云致雨的必要條件；對地面保溫大氣組成大氣組成主主 要要 作作 用用干干潔潔空空氣氣O3N2O2CO2大氣各成分的作用第第5頁頁/共共36頁頁2-2 大氣污染和污染物大氣污染和污染物

5、一、大氣污染的發(fā)生一、大氣污染的發(fā)生 大氣污染大氣污染指由于人類活動或自然過程使大氣中一些指由于人類活動或自然過程使大氣中一些物質(zhì)的含量達(dá)到有害的程度物質(zhì)的含量達(dá)到有害的程度( (一般指有害物質(zhì)，如一般指有害物質(zhì)，如SO2、NOX、HC、O3、飄塵等超過國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)飄塵等超過國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)) )，以至破壞人，以至破壞人和生態(tài)系統(tǒng)的正常生存和發(fā)展，對人體、生態(tài)和材料造成和生態(tài)系統(tǒng)的正常生存和發(fā)展，對人體、生態(tài)和材料造成危害的現(xiàn)象。危害的現(xiàn)象。二、大氣污染源和污染物二、大氣污染源和污染物1 1、來源：、來源： 天然源天然源 人為源人為源第第6頁頁/共共36頁頁污染源污染源 特特 點點 主要來源主要來

6、源 排放的污染物排放的污染物 天天 然然 源源它和人為源相比它和人為源相比產(chǎn)生的污染物較產(chǎn)生的污染物較少，濃度較低，少，濃度較低，具有局部地區(qū)某具有局部地區(qū)某段時間內(nèi)可能形段時間內(nèi)可能形成嚴(yán)重影響的特成嚴(yán)重影響的特點。點。 火山噴發(fā)火山噴發(fā)二氧化硫、硫化氫、二氧二氧化硫、硫化氫、二氧化碳、一氧化碳、火山灰化碳、一氧化碳、火山灰 森林火災(zāi)森林火災(zāi)一氧化碳、二氧化碳、二一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、碳?xì)浠衔锏妊趸?、碳?xì)浠衔锏?自然塵自然塵風(fēng)砂、土壤塵等風(fēng)砂、土壤塵等 森林植物釋放森林植物釋放萜稀類碳?xì)浠衔?。萜稀類碳?xì)浠衔铩?海浪飛沫海浪飛沫 硫酸鹽和亞硫酸鹽硫酸鹽和亞硫酸鹽 人人為為源源

7、移移動動源源汽車和火車、飛機汽車和火車、飛機等，分布廣泛分散，等，分布廣泛分散，難于監(jiān)測和治理。難于監(jiān)測和治理。交通運輸過程：交通運輸過程：現(xiàn)代化交通運輸現(xiàn)代化交通運輸工具工具一氧化碳、氮氧化物、碳一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔?、硫氧化合物和氫化合物、硫氧化合物和鉛等鉛等靜靜止止源源 靜 止 源 則 包 括 工靜 止 源 則 包 括 工廠廠 、焚化爐等不移、焚化爐等不移動的污染源。靜止動的污染源。靜止源污染面積廣，易源污染面積廣，易于集中監(jiān)測治理。于集中監(jiān)測治理。 燃料燃燒燃料燃燒二氧化硫、氮氧化物、二二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、一氧化碳氧化碳、一氧化碳工業(yè)生產(chǎn)過程工業(yè)生產(chǎn)過程二氧化硫、硫化

8、氫等二氧化硫、硫化氫等農(nóng)業(yè)活動排放：農(nóng)業(yè)活動排放：農(nóng)藥、化肥農(nóng)藥、化肥 顆粒物、粉塵、氧化亞氮顆粒物、粉塵、氧化亞氮等等 大大 氣氣 污污 染染 源源第第7頁頁/共共36頁頁2、污染物：污染物： (1)(1)氣溶膠狀污染物氣溶膠狀污染物( (粒狀粒狀) ) 總懸浮顆粒物總懸浮顆粒物( (TSPTSP) ) D D( (粒徑粒徑) )在在100100 mm以下，其以下，其中多數(shù)在中多數(shù)在10 10 mm以下，是分散在大氣中的各種粒子以下，是分散在大氣中的各種粒子的總稱。的總稱。 飄塵（可吸入粒子飄塵（可吸入粒子(IP)(IP)） D D1010 mm能在大氣中能在大氣中長期飄浮的懸浮物質(zhì)，如煤煙

9、、煙氣、霧等。長期飄浮的懸浮物質(zhì)，如煤煙、煙氣、霧等。 降塵降塵 D D3030 mm的粒子，靠重力作用可在短時的粒子，靠重力作用可在短時間內(nèi)降到地面的。間內(nèi)降到地面的。第第8頁頁/共共36頁頁建筑粉塵 顆粒物有固體的灰塵、煙塵、煙霧以及液體的云霧和霧滴，它顆粒物有固體的灰塵、煙塵、煙霧以及液體的云霧和霧滴，它們中一部分是致癌、致畸、致突變物質(zhì)，并能被人體吸收而危害們中一部分是致癌、致畸、致突變物質(zhì)，并能被人體吸收而危害人體健康，另一方面，它們是有毒物質(zhì)的載體，使一些氣體污染人體健康，另一方面，它們是有毒物質(zhì)的載體，使一些氣體污染物轉(zhuǎn)化成為有害的顆粒物或使某些污染物的毒性增強。物轉(zhuǎn)化成為有害的

10、顆粒物或使某些污染物的毒性增強。第第9頁頁/共共36頁頁 煙塵的作用：煙塵的作用：1）凝結(jié)核）凝結(jié)核 2）吸收太陽輻射）吸收太陽輻射 3）降低能見度）降低能見度 4）影響植物體生長影響植物體生長飄塵（可吸入粒子飄塵（可吸入粒子(IP)） 大于大于10m的顆粒物能被鼻腔的鼻毛吸留住，而的顆粒物能被鼻腔的鼻毛吸留住，而小于小于10m的飄塵卻能長驅(qū)直入侵蝕肺泡，叫的飄塵卻能長驅(qū)直入侵蝕肺泡，叫“可吸入因可吸入因子子”。在可吸入微粒中。在可吸入微粒中 80%可可沉積于肺泡沉積于肺泡，且沉積時間，且沉積時間可達(dá)數(shù)年之久。導(dǎo)致肺心病等一系列病變可達(dá)數(shù)年之久。導(dǎo)致肺心病等一系列病變。 第第10頁頁/共共36

11、頁頁 含硫化合物含硫化合物 主要指主要指SOSO2 2和和SOSO3 3、HH2 2S Su濕度大的情況下，含硫化合物最終被氧化形成硫酸，是濕度大的情況下，含硫化合物最終被氧化形成硫酸，是形成形成酸雨的主要來源。酸雨的主要來源。u二氧化硫二氧化硫是一種無色的刺激性氣體是一種無色的刺激性氣體, , 腐蝕性很大，會嚴(yán)重腐蝕性很大，會嚴(yán)重刺刺激人的呼吸系統(tǒng)激人的呼吸系統(tǒng)，使人出現(xiàn)咳嗽、嗓子疼、胸悶和感到呼吸受，使人出現(xiàn)咳嗽、嗓子疼、胸悶和感到呼吸受阻，刺激腐蝕人的肺部，可以造成肺氣腫和支氣管炎。并加重阻，刺激腐蝕人的肺部，可以造成肺氣腫和支氣管炎。并加重哮喘病情。哮喘病情。u二氧化硫二氧化硫破壞植物

12、的葉綠素破壞植物的葉綠素，使植物脫水壞死。，使植物脫水壞死。u在適當(dāng)條件下和飄塵結(jié)合在一起，或與水汽中的水蒸汽結(jié)合在適當(dāng)條件下和飄塵結(jié)合在一起，或與水汽中的水蒸汽結(jié)合形成硫酸霧，硫酸霧微粒侵入人體肺部，可以引起肺水腫和肺形成硫酸霧，硫酸霧微粒侵入人體肺部，可以引起肺水腫和肺硬化等疾病導(dǎo)致死亡。硬化等疾病導(dǎo)致死亡。（2）氣狀污染物氣狀污染物第第11頁頁/共共36頁頁 氮的氧化物氮的氧化物 NONOX X是是NONO、NONO2 2、N N2 2O O、NONO3 3、N N2 2O O4 4、N N2 2O O5 5等的總稱，造等的總稱，造成大氣污染的成大氣污染的NONOX X最最主要是主要是N

13、ONO和和NONO2 2。氮氧化物來源：氮氧化物來源：主要來源于人類生產(chǎn)生活活動，以汽車尾氣排主要來源于人類生產(chǎn)生活活動，以汽車尾氣排放造成的污染最為嚴(yán)重。放造成的污染最為嚴(yán)重。氮氧化物危害：氮氧化物危害：1 1）氮氧化物可以轉(zhuǎn)化為）氮氧化物可以轉(zhuǎn)化為硝酸，硝酸，是形成是形成酸雨酸雨主要物質(zhì)之一主要物質(zhì)之一2 2）是形成）是形成光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)的重要物質(zhì)3 3）是）是消耗臭氧消耗臭氧的重要因子的重要因子4 4）NONO2 2對人有生理刺激和腐蝕作用，對人有生理刺激和腐蝕作用，引起城市居民產(chǎn)生急引起城市居民產(chǎn)生急性呼吸道病變的一種原因性呼吸道病變的一種原因5 5）可腐蝕織物、材料、

14、破壞染料，使它褪色）可腐蝕織物、材料、破壞染料，使它褪色6 6）危害植物，使其組織受害而落葉，甚至枯萎）危害植物，使其組織受害而落葉，甚至枯萎第第12頁頁/共共36頁頁 碳的氧化物碳的氧化物 指指COCO和和COCO2。 COCO主要是由含碳化合物不完全燃燒產(chǎn)生的無色無主要是由含碳化合物不完全燃燒產(chǎn)生的無色無味無刺激性的有毒氣體。對人體的危害主要是阻礙體內(nèi)氧氣的傳輸，味無刺激性的有毒氣體。對人體的危害主要是阻礙體內(nèi)氧氣的傳輸，使人體缺氧，導(dǎo)致死亡。使人體缺氧，導(dǎo)致死亡。 COCO2是一種無毒的氣體，是大氣中的是一種無毒的氣體，是大氣中的 “正常正?！背煞?，主要來源成分，主要來源于生物的呼吸和化

15、石燃料等的燃燒于生物的呼吸和化石燃料等的燃燒。目前，大氣中。目前，大氣中COCO2濃度逐漸升濃度逐漸升高，每年上升高，每年上升0.4%0.4%。由于二氧化碳吸收地面長波輻射，使地球升溫，。由于二氧化碳吸收地面長波輻射，使地球升溫，導(dǎo)致導(dǎo)致溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)，從而形成全球氣候變化。，從而形成全球氣候變化。 碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?HC)(HC) HC HC是自然界中必不可少的物質(zhì)，主要指烷烴、烯烴和芳香烴等是自然界中必不可少的物質(zhì)，主要指烷烴、烯烴和芳香烴等具有揮發(fā)性的有機物，它們主要是由碳原子和氫原子組成。碳?xì)浠哂袚]發(fā)性的有機物，它們主要是由碳原子和氫原子組成。碳?xì)浠衔镏饕獊碓从谧匀唤缰参锓纸?/p>

16、，人為產(chǎn)生的量很小，但它們是形合物主要來源于自然界植物分解，人為產(chǎn)生的量很小，但它們是形成成光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)。的重要物質(zhì)。 含鹵素化合物含鹵素化合物主要指一些氟氯烴類物質(zhì)，它們主要破壞臭氧層，引起溫室效應(yīng)主要指一些氟氯烴類物質(zhì)，它們主要破壞臭氧層，引起溫室效應(yīng)第第13頁頁/共共36頁頁三、大氣污染類型三、大氣污染類型 還原型還原型(煤炭型煤炭型)：主要污染物：SO2、CO和顆粒物，和顆粒物，在低溫、高溫陰天、小風(fēng)、逆溫情況下，在當(dāng)?shù)氐匦螚l件的影響下，被封蓋在城市上空，造成對人體健康極大的危害，致使上千人死亡。類似這樣的事件發(fā)生過多起，最典型的當(dāng)屬1952年年12月月發(fā)生在英國首都

17、倫敦的發(fā)生在英國首都倫敦的SO2煙霧中毒事件。煙霧中毒事件。 氧化型氧化型(汽車尾氣型汽車尾氣型)：污染物主要來自于汽車排氣、燃油鍋爐以及石油化工生產(chǎn)。一次污染物主要為NOX和和HC、生成的二次污染物為O3、醛類、酮類、過氣乙酸硝酸脂。發(fā)生在光照強烈的熱帶、亞熱帶、89月中午或午后陽光強烈時。最典型的當(dāng)屬1965年前后的洛杉磯光化學(xué)煙霧。年前后的洛杉磯光化學(xué)煙霧。 第第14頁頁/共共36頁頁 光化學(xué)氧化劑光化學(xué)氧化劑是是臭氧、硝酸、臭氧、硝酸、醛類、酮類和及氧乙?；跛狨ト╊?、酮類和及氧乙?；跛狨サ榷喾N物質(zhì)的混合物，等多種物質(zhì)的混合物，其中其中80%是是臭氧臭氧，可刺激人的眼睛、喉嚨，可刺激

18、人的眼睛、喉嚨，引起紅眼、流淚、肝炎、肺氣腫引起紅眼、流淚、肝炎、肺氣腫等。對植物、家畜、橡膠、染料等。對植物、家畜、橡膠、染料等制品也造成危害。一方面臭氧等制品也造成危害。一方面臭氧具有殺菌作用，另一方面又是眼、具有殺菌作用，另一方面又是眼、喉和肺最危險刺激物之一。臭氧喉和肺最危險刺激物之一。臭氧進(jìn)入呼吸道后，與所接觸器官迅進(jìn)入呼吸道后，與所接觸器官迅速反應(yīng)。導(dǎo)致慢性肺疾病，肺氣速反應(yīng)。導(dǎo)致慢性肺疾病，肺氣腫和右心衰竭。腫和右心衰竭。 這是被這是被光化學(xué)氧化劑光化學(xué)氧化劑腐蝕的腐蝕的葉片。葉片。第第15頁頁/共共36頁頁酸雨酸雨 由于人類活動的影響，使降水中溶入其它酸性物質(zhì)，從而使其pH值降

19、到值降到5.6以下的降水以下的降水。 酸雨的形成：酸雨的形成：是復(fù)雜的大氣化學(xué)和大氣物理現(xiàn)象，是由自然排放和人為活動等釋放到大氣中的人為活動等釋放到大氣中的SO2或或NOx通過氧化反應(yīng)（氣相或通過氧化反應(yīng)（氣相或液相反應(yīng)），生成硫酸或硝酸和亞硝酸，附在凝結(jié)核上降落到地面液相反應(yīng)），生成硫酸或硝酸和亞硝酸，附在凝結(jié)核上降落到地面上的。上的。 影響與危害：影響與危害：（1）損害水生、陸生生物：如魚類和森林）損害水生、陸生生物：如魚類和森林（2）對人體健康影響：使有毒重金屬溶入飲用水中，危害飲用者）對人體健康影響：使有毒重金屬溶入飲用水中，危害飲用者（3）腐蝕建筑材料、金屬構(gòu)件、油漆以及名勝古跡等）

20、腐蝕建筑材料、金屬構(gòu)件、油漆以及名勝古跡等 第第16頁頁/共共36頁頁第第17頁頁/共共36頁頁第第18頁頁/共共36頁頁2- 3 2- 3 大氣中污染物的擴散大氣中污染物的擴散一、氣象因素一、氣象因素1、溫度層結(jié)、溫度層結(jié) 氣溫沿垂直高度的分布可用曲線表示，稱為溫度層結(jié)曲線，如圖有幾種情況：第第19頁頁/共共36頁頁 氣溫隨高度的增加而遞減，有利于污染物的擴散。有利于污染物的擴散。 氣溫不隨高度變化，為等等溫層結(jié)。溫層結(jié)。氣溫隨高度增加而增加，稱為逆溫，不利于大氣污染不利于大氣污染物的擴散。物的擴散。2、逆溫、逆溫定義：氣溫隨高度增加而增加的現(xiàn)象稱為逆溫；氣溫隨高度增加而增加的現(xiàn)象稱為逆溫；

21、分類：根據(jù)逆溫的生成過程，分為五類：輻射逆溫輻射逆溫，下沉逆溫，鋒面逆溫，.湍流逆溫，平流逆溫。第第20頁頁/共共36頁頁(a) 正常溫度層結(jié)正常溫度層結(jié)(b) 逆溫開始生成，隨地面輻射增強，迅速冷卻，逐漸向上發(fā)展逆溫開始生成，隨地面輻射增強，迅速冷卻，逐漸向上發(fā)展(c) 輻射達(dá)到最強時為黎明前輻射達(dá)到最強時為黎明前(d) 日出后，地面增溫，空氣自下而上增溫，逆溫逐漸消失日出后，地面增溫，空氣自下而上增溫，逆溫逐漸消失(e) 上午上午10時左右，逆溫消失時左右，逆溫消失這種逆溫冬季最強，中緯度地區(qū)可達(dá)這種逆溫冬季最強，中緯度地區(qū)可達(dá)200300m第第21頁頁/共共36頁頁2 2、影響大氣污染的

22、下墊面因素、影響大氣污染的下墊面因素動力效應(yīng)：地形地物動力效應(yīng)：地形地物熱力效應(yīng)：山谷風(fēng)、海陸風(fēng)、城市熱島效應(yīng)熱力效應(yīng)：山谷風(fēng)、海陸風(fēng)、城市熱島效應(yīng)第第22頁頁/共共36頁頁（3）城市熱島效應(yīng)）城市熱島效應(yīng) 第第23頁頁/共共36頁頁一、大氣污染與人體健康一、大氣污染與人體健康 大氣污染物通過三個途徑侵入人體：直接呼吸；大氣污染物通過三個途徑侵入人體：直接呼吸；附于食物附于食物 或溶解于水，隨飲食、飲水侵入；接觸或溶解于水，隨飲食、飲水侵入；接觸和刺激皮膚進(jìn)入和刺激皮膚進(jìn)入 1 急性中毒急性中毒 典型事件如：典型事件如：1952年倫敦?zé)熿F，年倫敦?zé)熿F，1984年印度博帕爾年印度博帕爾 農(nóng)藥泄漏

23、農(nóng)藥泄漏 及及1984年年11月墨西哥液化汽爆炸事件等月墨西哥液化汽爆炸事件等 2 慢性中毒慢性中毒 典型事件：日本典型事件：日本“四日市哮喘病四日市哮喘病” 3 致癌致癌2-5 大氣污染的危害大氣污染的危害第第24頁頁/共共36頁頁 (1)急性危害急性危害 短時期內(nèi)，高濃度污染物造成的危害短時期內(nèi)，高濃度污染物造成的危害 (2)慢性危害慢性危害 長時間內(nèi)，低濃度的污染物造成的危害長時間內(nèi)，低濃度的污染物造成的危害 (3)隱性危害隱性危害 外表生長發(fā)育正常，但生理機能受到影響，產(chǎn)量下降。外表生長發(fā)育正常，但生理機能受到影響，產(chǎn)量下降。 主要污染物主要污染物 SO2、氟化物、光化學(xué)煙霧、氟化物、光化學(xué)煙霧、Cl、NOX、NH3等。等。二、大氣污染對植物的影響和危害二、大氣污染對植物的影響和危害第第25頁頁/共共36頁頁玷污性損害和化學(xué)性損害玷污性損害和化學(xué)性損害玷污性損害是污染物顆粒落到器物上，有的可以沖洗掉，有玷