第六講大氣環(huán)境

大氣環(huán)境環(huán)境學(xué)導(dǎo)論大氣環(huán)境概況大氣污染氣象因素與大氣污染（一）大氣的恒定組分

（二）大氣的可變組分

（三）大氣的不定組分（一）大氣的恒定組分

大氣的恒定組分是指大氣中的O2、N2和稀有氣體。在近地層大氣中這些氣體組分地含量幾乎可認(rèn)為使不變的，它們約占大氣總量的99.97%。（二)大氣的可變組分

主要指CO2和H2O（g），這些氣體組分受不同地區(qū)氣候、季節(jié)等多種因素的影響而發(fā)生變化。正常狀況下，H2O(g)為4％以下，CO2約占0.02%-0.04%。

由恒定組分和可變組分所組成的大氣稱為潔凈大氣。

大氣的組成

（三）大氣的不定組分大氣中的塵埃、硫化物、氮氧化物、硫氧化物等是大氣中的不定組分，當(dāng)它們進(jìn)入大氣后，可能造成大氣污染。

大氣中不定組分來源：（1）自然界的火山爆發(fā)、森林火災(zāi)、海嘯、地震等暫時(shí)性的災(zāi)難引起的。（2）由于人類社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，城市增多與擴(kuò)大，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造成的

氣象因素與大氣污染一大氣圈結(jié)構(gòu)二影響空氣污染的氣象要素一大氣圈結(jié)構(gòu)

大氣層又叫大氣圈，地球就被這一層很厚的大氣層包圍著。大氣層的成分主要環(huán)境空氣的成分。大氣層的空氣密度隨高度而減小，越高空氣越稀薄。大氣層的厚度大約在1000-1400千米以上，但沒有明顯的界限。整個(gè)大氣層隨高度不同表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，分為對流層、平流層、中間層、暖層和逸散層，再上面就是星際空間了。

大氣圈垂直結(jié)構(gòu)

對流層（～12km左右）集中了大氣質(zhì)量的3/4和全部的水蒸氣，主要天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這一層溫度隨高度的增加而降低，每升高100m平均降溫0.650C空氣對流運(yùn)動(dòng)顯著。天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。

該層大氣上下有規(guī)則的對流和無規(guī)則的湍流運(yùn)動(dòng)都比較盛行，加上水汽充足，直接影響著大氣污染物的傳輸、擴(kuò)散和轉(zhuǎn)化。平流層（對流層頂～50~55km）同溫層——對流層頂25~30km，氣溫-550C左右逆溫層——同溫層以上，氣溫隨高度增加而增加臭氧層能強(qiáng)烈吸收波長200~300nm的太陽紫外線。平流層集中了大部分臭氧沒有對流運(yùn)動(dòng)，污染物停留時(shí)間很長，尤其是氟氯烴等大氣污染物，與臭氧層發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。中間層（平流層頂～85km）氣溫隨高度升高而迅速降低對流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，垂直混合明顯暖層（中間層頂～800km）在強(qiáng)烈的紫外光和宇宙射線作用下，氣溫隨高度升高而增高氣體分子高度電離——電離層散逸層（暖層以上）氣溫很高，空氣稀薄空氣粒子的運(yùn)動(dòng)速度很高，可以擺脫地球引力而散逸

大氣壓力總是隨高度的升高而降低均質(zhì)大氣層——80～85km以下，以湍流擴(kuò)散為主，成分基本不變二影響空氣污染的氣象要素

表示大氣狀態(tài)的物理量和物理現(xiàn)象稱為氣象要素。

風(fēng)、大氣的穩(wěn)定度、降水情況和霧天等是影響空氣污染的重要?dú)庀笠蛩亍?/p>

1風(fēng)的影響風(fēng)對空氣污染的影響：風(fēng)向（污染物擴(kuò)散方向）和風(fēng)速的大?。ㄎ廴疚锏臄U(kuò)散和稀釋狀況）。

風(fēng)向和風(fēng)速（風(fēng)玫瑰圖）

風(fēng)速,m/s

某地區(qū)1988年的風(fēng)玫瑰圖。同心圓表示風(fēng)的頻率，例如，吹南風(fēng)的頻率約為11％，其中風(fēng)速大于10.82m/s的頻率約為1％，風(fēng)速在3.35～5.41m/s的頻率為3.5％左右。2大氣穩(wěn)定度（1）氣溫的垂直變化與大氣穩(wěn)定度性的關(guān)系

地球表面上方大氣的溫度隨高度發(fā)生變化，大氣溫度隨高度的分布情況與大氣穩(wěn)定性關(guān)系密切，同時(shí)影響受污染的空氣被較潔凈的空氣混合而沖釋其污染濃度的作用。不同氣層的氣溫隨高度的變化常用氣溫垂直遞減率（r）表示。

氣溫的垂直變化氣溫直減率（大氣）干空氣絕熱繪制溫度遞減率——干絕熱直減率

（空氣團(tuán)）一般滿足，大氣絕熱過程，系統(tǒng)與周圍環(huán)境無熱交換

空氣塊膨脹（做功）耗內(nèi)能T定性空氣塊壓縮（外氣對它做功）T內(nèi)能（由壓力變化引起）據(jù)計(jì)算:γd=0.98℃/l00m≌1℃/100m氣溫的垂直分布（溫度層結(jié)）

>0，正常分布層結(jié)

＝，中性層結(jié)（絕熱直減率）

＝0，等溫層結(jié)

<0，逆溫層結(jié)

(2)逆溫逆溫不利于擴(kuò)散，容易造成大氣污染，包括輻射逆溫、下沉逆溫、平流逆溫、鋒面逆溫等。輻射逆溫：由于地面強(qiáng)烈輻射冷卻而形成的逆溫，地面夜間變冷，大氣自下而上冷卻，造成溫度自下而上的增加，產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象；地面白天加熱，大氣自下而上變暖，逆溫消失。

下午日落前1小時(shí)黎明日出后上午10點(diǎn)左右輻射逆溫的生消過程下沉逆溫：由于下沉所受到的壓縮增溫而形成的逆溫。（多在高空大氣中，高壓控制區(qū)內(nèi)）很厚的氣層下沉壓縮變扁

頂部增溫比底部多。

鋒面逆溫

冷、暖氣團(tuán)相遇冷暖間逆溫

暖氣上爬，形成鋒面平流逆溫：暖空氣平流到冷地面上而形成的逆溫為平流逆溫，由于低層空氣受地面影響大，降溫多，上層空氣降溫少而形成。大氣穩(wěn)定度和煙羽行為逆

溫

對

擴(kuò)

散

的

影

響3降水的影響

各種形式的降水，特別釋降雨，能有效地吸收、淋洗空氣中的各種污染物。如大雨后空氣格外新鮮。4霧的影響霧象一頂蓋子，它會(huì)使空氣污染狀況加劇。大氣污染

大氣污染，是指在一定范圍的大氣中，存在一種或數(shù)種污染物，其數(shù)量（或濃度）和持續(xù)時(shí)間足以對生物以及氣候、物品和材料等產(chǎn)生不利影響和危害。大氣污染對人的影響不同于水污染和土壤污染。大氣污染時(shí)間長，范圍廣，其影響從地域性到全球性范圍。世界上有名的八大“公害事件”，其中有五起是大氣污染造成的。世界上幾次空氣污染事故日期地點(diǎn)污染程度（24小時(shí)平均）過度死亡（人數(shù)）1930年12月比利時(shí)馬斯河谷SO2，氟化物，微粒60~801948年10月27日~31日美國多諾拉SO2201948年11月26日~12月1日倫敦微粒：2800微克/米3SO2：0.75ppm700~8001952年12月5日~9日倫敦微粒：4500微克/米340001954年美國洛杉磯SO2：1.34ppm，CO，NOX

O3，醛類75％居民患眼病1956年1月3日~6日倫敦微粒：2400微克/米3SO2：0.55ppm1962年12月5日~10日倫敦SO2：1.98ppm(1小時(shí)平均值)7001962年12月7日~10日日本大阪/601963年1月29日~2月12日紐約SO2:0.5ppm200~400大氣污染物

大氣污染物有碳?xì)浠衔?、硫氧化物、硫化氫、一氧化碳、氮氧化物、光化學(xué)煙霧、微粒物質(zhì)、微波和噪聲，以及放射性物質(zhì)等等顆粒物

1、顆粒物是指大氣中彌漫著的固態(tài)和液態(tài)物質(zhì)，成份較復(fù)雜。（1）總懸浮顆粒物：用標(biāo)推大容量顆粒采樣器在濾膜上所收集到的顆粒物的總質(zhì)量，通常稱為總懸浮顆粒物。用TSP表示。其粒徑多在100μm以下，尤以10μm以下的為最多。（2）飄塵：顆粒物粒徑小于10μm的顆粒物稱為飄塵。它們能長時(shí)間地懸浮于大氣中而不沉降下來。（3）降塵：顆粒物粒徑大于10μm的顆粒物叫降塵。它們在重力的作用下能很快降落到地面。（4）可吸入粒子：易于通過呼吸過程而進(jìn)入呼吸道的粒子。目前國際標(biāo)準(zhǔn)化組織建議將其定為粒徑≤10μm。(5)可入肺粒子：PM2.5是指直徑小于等于2.5微米的顆粒物，還不到人的頭發(fā)絲粗細(xì)的1/20，也稱為可入肺顆粒物。大氣飄塵的危害（1）影響大氣的物理性質(zhì)（2）使建筑物、金屬制品等受到腐蝕；（3）對人、動(dòng)植物產(chǎn)生危害；（4）與其它大氣污染物協(xié)同作用形成大氣污染。時(shí)間飄塵濃度SO2濃度死亡人數(shù)（mg/m3）（mg/m3）1952.124.463.84000多19563.251.61000多19572.401.84001962.12

2.84.1750光化學(xué)煙霧

光化學(xué)煙霧是排入大氣的氮氧化合物和碳?xì)浠衔锏仁芴栕贤饩€作用產(chǎn)生的一種具有刺激性的淺藍(lán)色的煙霧。①大量排放氮氧化合物和碳?xì)浠衔铫趶?qiáng)烈的太陽紫外線作用下③逆溫和不利于擴(kuò)散的氣象條件。④地形：如河谷、盆地地形。形成的條件:

洛杉磯光化學(xué)煙霧嚴(yán)重的原因：

①該市汽車數(shù)量多，排放大量氮氧化合物碳?xì)浠衔?。②地處洛杉磯盆地，不利于污染物的擴(kuò)散。③夏季太陽紫外線特別強(qiáng)烈(地中海氣候)。

光化學(xué)煙霧的危害a.有害成份：臭氧、PAN、醛、酮等二次污染物b.傷害特征：人及動(dòng)物眼睛和粘膜受到刺激、頭痛、呼吸障礙、慢性呼吸道疾病惡化、兒童肺功能異常等表皮褪色，呈蠟質(zhì)狀，色素發(fā)生變化，葉片上出現(xiàn)紅褐色斑點(diǎn)植物被光化學(xué)氧化劑腐蝕的葉片光化學(xué)氧化劑腐蝕的葉片放射性污染物

大氣環(huán)境中的放射性物質(zhì)，有兩個(gè)來源：一個(gè)是天然存在的，稱為本底值；另一個(gè)是人為產(chǎn)生的，核工業(yè)生產(chǎn)過程排放含放射性的廢氣、核武器試驗(yàn)將大量放射性物質(zhì)拋入大氣層、核動(dòng)力船舶也排放含放射性的廢氣。

鈾-235熱中子裂變的放射氣體產(chǎn)物

核素氫溴氪碘質(zhì)量數(shù)38285129131133半衰期12.33年35.5小時(shí)10.73年1.57×107年8.04天21小時(shí)裂變產(chǎn)額（％）1.3×10-23.8×10-30.2931.02.96.5核素氙質(zhì)量數(shù)131m133m133半衰期11.9天2.19天5.29天裂變產(chǎn)額（％）0.0170.166.62核工業(yè)生產(chǎn)與電功率為1000兆瓦的模式輕水堆配套的核燃料

后處理廠排出的放射性氣體成分核素85Kr3H129I131I其它裂變產(chǎn)物超鈾元素放射性（居里/年）350000167000.00240.0241.00.004

核試驗(yàn)所產(chǎn)生的放射性氣體和放射性散落物對大氣環(huán)境的污染，是又一個(gè)重要方面。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，美、蘇從1945年至1962年所進(jìn)行的核試驗(yàn)，產(chǎn)生出氪-85達(dá)7×106居里。還有大量的裂變產(chǎn)物，如鍶-90、銫-137等拋入大氣層。據(jù)美國有關(guān)資料透露，僅1945年至1963年，美、蘇、英大氣層核試驗(yàn)注入平流層的鍶-90就高達(dá)1.48×107居里。微波污染

微波的波長很短，頻率很高。其波長范圍是1mm—1m；頻率的范圍是300-300×103MHz。微波在廣播、電視、電話和衛(wèi)星通訊、軍事上的雷達(dá)監(jiān)測，以及微波加熱（家庭、食品加工、理療）等方面有著廣泛的應(yīng)用。但是微波又給環(huán)境帶來不利影響，起著“電子煙霧”的作用，從而危害人們的健康。微波對人體健康的影響：A.使癌癥發(fā)病率增高B.傷害眼睛：強(qiáng)度100mW/cm2的微波照射眼睛幾分鐘，就可以使晶狀體出現(xiàn)水腫，嚴(yán)重的則成白內(nèi)障。強(qiáng)度更高的微波，會(huì)使視力完全消失。C.生殖與遺傳效應(yīng)：造成不育、性別比改變、新生嬰兒缺陷等。D.引起心血管疾病：心率加快、血壓升高、呼吸加快、出汗等嚴(yán)重還會(huì)出現(xiàn)抽搐和呼吸障礙，直至死亡。光污染

光污染泛指影響自然環(huán)境，對人類正常生活、工作、休息和娛樂帶來不利影響，損害人們觀察物體的能力，引起人體不舒適感和損害人體健康的各種光。從波長十納米至一毫米的光輻射，即紫外輻射，可見光和紅外輻射，在不同的條件下都可能成為光污染源。光污染的分類

依據(jù)不同的分類原則，光污染可以分為不同的類型。國際上一般將光污染分成3類，即白亮污染、人工白晝和彩光污染。不少高檔商店和建筑物用大塊鏡面式鋁合金裝飾的外墻、玻璃幕墻等形成的光污染屬于白亮污染；夜間一些大酒店、大商場和娛樂場所的廣告牌、霓虹燈、大城市中設(shè)計(jì)不合理的夜景照明等，強(qiáng)光直刺天空，使夜間如同白日，這屬于人工白晝；舞廳、夜總會(huì)安裝的黑光燈、旋轉(zhuǎn)燈、熒光燈以及閃爍的彩色光源則構(gòu)成了彩光污染。

噪聲所謂噪聲，從廣義來講，就是人們不需要的聲音。一般來講，一種變化毫無規(guī)律、雜亂無章的聲音，是典型的噪聲。噪聲是聲波的一種，具有聲波的一切特性。

著名噪聲公害事件1981年，在美國舉行的一次現(xiàn)代派露天音樂會(huì)上，當(dāng)震耳欲聾的音樂聲響起后，有300多名聽眾突然失去知覺，昏迷不醒，100輛救護(hù)車到達(dá)現(xiàn)場搶救。1959年，美國有10個(gè)人“自愿”做噪聲實(shí)驗(yàn)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)用飛機(jī)從10名實(shí)驗(yàn)者頭上10-12米的高度飛過后，有6人當(dāng)場死亡，4人數(shù)小時(shí)后死亡。驗(yàn)尸證明10人都死于噪聲引起的腦出血。可見這個(gè)“聲學(xué)武器”的威力之大。1960年11月，日本廣島市的一男子被附近工廠發(fā)出的噪聲折磨得煩惱萬分，以致最后刺殺了工廠主。無獨(dú)有偶，1961年7月，一名日本青年從新瀉來到東京找工作，由于住在鐵路附近，日夜被頻繁過往的客貨車的噪聲折磨，患了失眠癥，不堪忍受痛苦，終于自殺身亡。噪聲的物理量（聲音）

1、頻率

一個(gè)物體每秒鐘的振動(dòng)次數(shù)，就是該物體的振動(dòng)頻率，單位用“赫”數(shù)表示。聲波的頻率等于造成該聲波的物體振動(dòng)的頻率，單位亦為“赫”。例如，某聲波的頻率是100赫，則造成該聲波的物體的振動(dòng)頻率就是100赫，即該物體每秒鐘的振動(dòng)次數(shù)是100次。聲波頻率的高低，反映聲調(diào)的高低。頻率高，聲調(diào)尖銳；頻率低，聲調(diào)低沉。人耳能聽到的聲波的頻率范圍是20～20000赫。20赫以下的稱為次聲，20000赫以上的稱為超聲。次聲和超聲，人耳都感覺不到。而且，從1000赫開始，隨著頻率的減少，人耳感覺也逐漸遲鈍。顯然，人耳對低頻率噪聲較能忍耐，而對高頻率噪聲則易感煩燥。2、聲壓

聲波在空氣中傳播時(shí)，空氣分子在其平衡位置的前后，也沿著波的前進(jìn)方向前后運(yùn)動(dòng)，使空氣的密度也隨之時(shí)疏時(shí)密。在聲音傳播的過程中，空氣壓力相對于大氣壓力的壓力變化，稱為聲壓。單位：帕。測定較為容易。3、聲強(qiáng)（聲能）

聲音的強(qiáng)度。1秒鐘內(nèi)通過與聲音前進(jìn)方向成垂直的，1平方米面積上的能量。單位：瓦/米2。聲強(qiáng)與聲壓的平方成正比。測定較為困難。4、聲壓級

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的聲壓為200微巴，而剛剛能聽到蚊子飛過的噪聲為0.0002微巴，兩者聲壓相差100萬倍，聲強(qiáng)相差1萬億倍，在度量聲音大小時(shí)，用這兩個(gè)指標(biāo)很不方便（因?yàn)槿硕悸犚姡?/p>

在儀表制造上也難以實(shí)現(xiàn)，因此引入了“級”的概念來度量聲音的強(qiáng)弱。采用聲強(qiáng)（聲壓之比）的對數(shù)就十分方便。（1）Lp=lg(J/Jo)=lg(p2/p02)=2lg(p/p0)

P—被測聲壓，P0—基準(zhǔn)聲壓，其值=2*10-5牛頓/米2（剛好能為人們所聽見）

Lp——聲壓級（貝爾）J0——聲強(qiáng)

貝爾是電話發(fā)明家的名字。但貝爾作聲壓級單位，還是太大，常用它的1/10（分貝）作單位。（2）此時(shí)聲壓級寫為：Lp=20Lg（P/P0）（分貝）0分貝的聲音剛好能為人們所聽到。聲壓級：被測聲壓與基準(zhǔn)聲壓之比的對數(shù)乘以20的分貝數(shù)。（3）幾種聲音同時(shí)發(fā)生，則總的聲壓級不是各聲壓級的簡單算術(shù)和，而是按照能量的疊加規(guī)律，即壓力的平方進(jìn)行疊加。若有兩個(gè)噪聲，其聲壓級分別為Lp1分貝和Lp2分貝，由得

得則疊加后的聲壓級LP1+2由下面計(jì)算：

故

5、噪聲級（A聲級）（1）