《環(huán)境科學(xué)概論》全冊配套課件

《環(huán)境科學(xué)概論》全冊配套課件環(huán)境科學(xué)概論第一章緒論第二章大氣環(huán)境第三章水體環(huán)境第四章土壤環(huán)境第五章固體廢物與環(huán)境第六章環(huán)境質(zhì)量與評價第七章環(huán)境規(guī)劃第八章全球環(huán)境問題第九章人口與環(huán)境第十章能源與環(huán)境第十一章資源與環(huán)境第十二章持續(xù)發(fā)展與環(huán)境第一章緒論第一節(jié)環(huán)境科學(xué)研究的對象和任務(wù)第二節(jié)環(huán)境科學(xué)的內(nèi)容和分科第三節(jié)環(huán)境科學(xué)的發(fā)生與發(fā)展第四節(jié)環(huán)境的組成和結(jié)構(gòu)第五節(jié)環(huán)境保護(hù)第一節(jié)環(huán)境科學(xué)的研究對象和任務(wù)一、環(huán)境科學(xué)的研究對象—環(huán)境（環(huán)境一詞最早見于《元史·余闕傳》“環(huán)境筑堡寨，選精甲外捍，而耕稼于中。”環(huán)：圍繞；境：疆土1、環(huán)境概念1.1、廣義環(huán)境(environment):是相對于中心事物而言的，與某一中心事物有關(guān)的事物，就是這個中心事物的環(huán)境環(huán)境科學(xué)研究的環(huán)境，是指以人類為主體的外部世界，即人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)條件的整體，包括自然環(huán)境和社會環(huán)境。自然環(huán)境：大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境、生物環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境。

社會環(huán)境：聚落環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境、交通環(huán)境、文化環(huán)境?！吨腥A人民共和國環(huán)境保護(hù)法》中規(guī)定的。環(huán)境是指影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經(jīng)過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺跡、人文遺跡、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、城市和鄉(xiāng)村等。2、環(huán)境科學(xué)的概念環(huán)境科學(xué)以“人類—環(huán)境”系統(tǒng)為其特定的研究對象，研究“人類—環(huán)境”系統(tǒng)的發(fā)生和發(fā)展、調(diào)節(jié)和控制以及改造和利用的科學(xué)。其目的在于探討人類社會持續(xù)發(fā)展對對環(huán)境的影響及其環(huán)境質(zhì)量的變化規(guī)律，從而為改善環(huán)境和創(chuàng)造新環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)3、人類與環(huán)境的關(guān)系環(huán)境制約著人類的生存和發(fā)展：環(huán)境是人類賴以生存、進(jìn)化和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和前提；人類依靠環(huán)境而生存、進(jìn)化和發(fā)展，不斷從環(huán)境中索取物質(zhì)、能源和信息。人類可以能動的認(rèn)識、改造環(huán)境能動地調(diào)節(jié)和控制自身的行為及其結(jié)果和影響，從而更好地去征服、改造和利用環(huán)境，并使環(huán)境更適合于人類的發(fā)展。兩者的關(guān)系是相互聯(lián)系和相互影響的不可分割的辨證統(tǒng)一體。人與環(huán)境是密不可分，人類與環(huán)境之間的關(guān)系是相互聯(lián)系和相互影響的。環(huán)境對人類的制約性與人對能環(huán)境的能動性是統(tǒng)一的。環(huán)境環(huán)境人類社會物質(zhì)、能量、信息廢棄物天命論的自然觀遠(yuǎn)古時代生產(chǎn)力水平低下，產(chǎn)生了原始宗教反映了人類對自然的屈服；另一方面，征服自然的幻想與欲望也產(chǎn)生了美麗的神話如：大禹治水、夸父逐日、精衛(wèi)填海、女蝸補(bǔ)天。地理環(huán)境決定論，又稱決定論德國地理學(xué)家拉采爾，把自然環(huán)境看作社會發(fā)展的決定因素，把人說成是環(huán)境的產(chǎn)物。環(huán)境決定論是生產(chǎn)力比較低下，科學(xué)不甚發(fā)達(dá)的條件下的環(huán)境觀或自然觀。反映人類對大自然的畏懼和順從，和天命論的自然觀是一脈相承的。3.1人類的環(huán)境觀征服論的自然觀人類征服自然的思想古而有之，戰(zhàn)國時代孟子(公元前約372一前289)主張“天時不如地利，地利不如人和”(《孟子·公孫丑下》)，即具有人定勝天的思想。18世紀(jì)的工業(yè)革命以蒸汽機(jī)為代表的工業(yè)革命大大解放了生產(chǎn)力。人類進(jìn)一步征服了海洋，開采了更多的礦產(chǎn)，砍伐森林、開墾草原、攔河筑壩、移山填海……人類似乎真正征服了自然，成了自然的主人。我國則有過“人有多大的膽，地有多高產(chǎn)”的口號，其他國家在其經(jīng)濟(jì)發(fā)展史上幾乎也都經(jīng)過征服論盛行的階段，不顧自然規(guī)律，掠奪式開發(fā)自然資源，忽視環(huán)境保護(hù)，從而引起環(huán)境惡化，人類最終自食惡果。恩格斯的著名論斷相互作用、相互影響關(guān)系：“我們不要過分陶醉于我們對自然界的勝利，對于每一次這樣的勝利．自然界都報復(fù)了我們。每一次勝利，在第一步都確實(shí)取得了我們預(yù)期的結(jié)果，但是在第二步和第三步卻有了完全不同的、出乎預(yù)料的影響，常常把第一個結(jié)果又取消了。協(xié)調(diào)論的環(huán)境觀隨著環(huán)境問題日益嚴(yán)重，環(huán)境科學(xué)的發(fā)展，一種全新的協(xié)調(diào)論(或和諧論)的環(huán)境觀應(yīng)運(yùn)而生。它既否定了“天定勝人”的天命論和決定論的環(huán)境觀，也舍棄了“人定勝天”的征服論環(huán)境觀。人類只有保持同自然界(環(huán)境)的平衡與協(xié)調(diào)才能生存與發(fā)展?！叭恕焙汀疤臁钡年P(guān)系不再是誰戰(zhàn)勝誰，而應(yīng)是“天人合一”世界觀。人類和環(huán)境是朋友關(guān)系，兩者應(yīng)和諧相處，人類應(yīng)該走可持續(xù)發(fā)展道路。二、環(huán)境科學(xué)的研究任務(wù)一、基本任務(wù)揭示人類—環(huán)境系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)研究人類—環(huán)境系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系和發(fā)展規(guī)律調(diào)控人類與環(huán)境之間的物質(zhì)和能量交換過程改善環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)人類與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展二、主要任務(wù)探索全球范圍內(nèi)環(huán)境演化的規(guī)律，了解人類環(huán)境變化的過程、環(huán)境的基本特性、環(huán)境結(jié)構(gòu)和演化機(jī)理等，以便應(yīng)用這些認(rèn)識使環(huán)境向有利于人類的方向發(fā)展、避免對人類不利的變化揭示人類活動同自然之間的關(guān)系，以便協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，使人類環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展探索環(huán)境變化對人類生存的影響，發(fā)揮環(huán)境科學(xué)的社會功能，探索污染物對人體健康危害的機(jī)理及環(huán)境毒理學(xué)研究，為人類正常、健康的生活服務(wù)研究區(qū)域環(huán)境污染綜合防治的技術(shù)措施和管理措施三、人類—環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展及環(huán)境問題

自從有了人類就開始利用和改造自然。隨著人口增加，砍伐森林、捕殺動物、開墾土地，環(huán)境問題開始出現(xiàn)。1、遠(yuǎn)古時代（“第一次浪潮”環(huán)境問題－萌芽階段）自然為主，人類為奴隸；洪水猛獸人類被動的適應(yīng)和利用環(huán)境，主要依賴自然而生活；對環(huán)境的影響較小，未對自然產(chǎn)生太大傷害。自然界的自發(fā)調(diào)節(jié)作用抵消了許多不利的環(huán)境影響。自然與人“平起平坐”相互抗衡出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)，人類改造自然的作用越來越明顯；鐵器的出現(xiàn)

由于農(nóng)業(yè)砍伐圍墾造成水土流失、荒漠化，對自然有較大傷害，但限于局部區(qū)域。人類被動地接受環(huán)境懲罰或逃避環(huán)境災(zāi)難。黃河流域：東漢的大規(guī)模開墾巴比倫王國2、農(nóng)業(yè)文明時代（第二浪潮，環(huán)境問題）3、近代工業(yè)革命時代（第三次浪潮，環(huán)境問題）人把自然當(dāng)奴隸19世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)蒸汽機(jī)的出現(xiàn)、機(jī)械化；城市化、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快；掠奪式開發(fā)，環(huán)境破壞嚴(yán)重；環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，重大公害事件屢屢發(fā)生，形成了環(huán)境問題高潮；人類逐漸認(rèn)識環(huán)境問題，采取相應(yīng)環(huán)境對策。4、知識經(jīng)濟(jì)時代（后工業(yè)時代）以電子工程、遺傳工程等新工業(yè)為基礎(chǔ)。人視自然為朋友環(huán)境問題依然十分嚴(yán)峻，對人類的生存和發(fā)展仍然構(gòu)成了極大的威脅；21世紀(jì)的人類面臨的十大環(huán)境問題；人類積極進(jìn)行環(huán)境保護(hù)?！熬G色文明”何為環(huán)境問題基本概念是指由于人類活動或自然因素引起的環(huán)境質(zhì)量惡化或生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)，對人類的生產(chǎn)、生活以至健康造成有害影響的現(xiàn)象。第一環(huán)境問題（原生環(huán)境問題）；天災(zāi)

由于自然因素引起的環(huán)境問題,

地震、洪澇、干旱、滑坡等自然災(zāi)害。第二環(huán)境問題（次生環(huán)境問題）；人禍

由于人為因素造成的環(huán)境污染或破壞而引起的環(huán)境問題.。分類：天災(zāi)、人禍圖片人為環(huán)境問題一般可分為兩類：一是不合理開發(fā)利用自然資源，超出環(huán)境承載力，形成生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化或自然資源枯竭等現(xiàn)象，即生態(tài)環(huán)境破壞問題；二是人口激增、城市化和工農(nóng)業(yè)高速發(fā)展引起的環(huán)境污染和破壞問題。這些都是人類經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與環(huán)境的關(guān)系不協(xié)調(diào)所引起的問題。

天災(zāi)，常常因人禍而增強(qiáng)?？撤ド?、水土流失，誘發(fā)泥石流、地震、洪水①全球氣候變暖；②臭氧層破壞；③酸雨與空氣污染；④土壤遭到破壞，荒漠化程度加?。虎?、海洋污染和過度開發(fā)；⑥生物多樣性銳減；⑦森林面積減少；⑧有害廢物的越境轉(zhuǎn)移；⑦淡水受到威脅；⑩混亂的城市化。全球環(huán)境問題圖片國外主要公害事件骨痛病博帕爾慘案水俁病中國的環(huán)境問題①大氣污染日益加?。虎谒蛭廴救找婕觿。虎劾鴩乾F(xiàn)象普遍；④噪聲污染普遍超標(biāo)；⑤水土流失難以遏制；⑥土地荒漠化不斷擴(kuò)展；⑦瀕危物種生境縮??；⑧水資源呈現(xiàn)短缺；⑨耕地資源逐年減少；⑩森林資源供不應(yīng)求。20世紀(jì)末的警鐘:

黃河斷流黃河被稱作中國的“母親河”，自古有“黃河之水天上來，奔流到海不復(fù)回”的贊頌、“黃河西來決昆侖，咆哮萬里觸龍門”的壯觀不復(fù)存在。1972年第一次斷流，1995年斷流122天，到1997年全年斷流，竟達(dá)226天。全國民眾也就是在這個時候才聽說母親河“斷奶”的事。

長江大洪水1998年，長江大洪水震驚中外。實(shí)際上，1998年長江洪水流量比1954年洪水流量小，但水位卻高。原因是長江上游森林大減，植被破壞，泥沙量增加，中下游河床抬高，流域中供調(diào)節(jié)的湖泊面積縮小，庫容銳，……這很像黃河走過的歷史。早就有水利學(xué)者驚呼“長江要變成第二條黃河”。

北京的沙塵暴沙塵暴在西北常見，如果不是讓北京遮天蔽日，人們可能不會引以為怪。20世紀(jì)末最后一兩年，光顧北京的沙塵暴過海出國惠及韓日，甚至越過太平洋到達(dá)美國西海岸，因面引起人們對中國土地荒漠化的注意。2005年6月國家林業(yè)局發(fā)布中國荒漠化和沙化狀況公報：“2004年，全國荒漠化土地總面積為263.62萬平方公里，占國土總面積的27.46%”圖片環(huán)境問題分布圖七大水系：長江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河、遼河第二節(jié)環(huán)境科學(xué)的內(nèi)容與分支理論環(huán)境學(xué)綜合環(huán)境學(xué)部門環(huán)境學(xué)一、理論環(huán)境學(xué)運(yùn)用有關(guān)的現(xiàn)代科學(xué)理論（系統(tǒng)論、信息論、控制論等），總結(jié)利用和改造環(huán)境的正、反兩方面的經(jīng)驗(yàn)，繼承和發(fā)展有關(guān)的環(huán)境科學(xué)理論，以建立與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平相適應(yīng)的環(huán)境基本理論二、綜合環(huán)境學(xué)把人類與環(huán)境系統(tǒng)作為一個整體，從各種不同性質(zhì)和不同等級的許多矛盾的總體上，從其相互聯(lián)結(jié)的特殊性上，全面地研究人類與環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展、預(yù)測、調(diào)控以及改造和利用的科學(xué)全球環(huán)境學(xué)區(qū)域環(huán)境學(xué)聚落環(huán)境學(xué)三、部門環(huán)境學(xué)以人類與環(huán)境系統(tǒng)某些環(huán)境問題為對象研究其發(fā)展、預(yù)測、調(diào)控以及改造和利用的科學(xué)第三節(jié)環(huán)境科學(xué)的發(fā)生與發(fā)展一、環(huán)境科學(xué)的初期發(fā)展階段將人為的“環(huán)境問題”與自然因素造成的“災(zāi)害區(qū)分開來（20世紀(jì)50年代）出現(xiàn)研究環(huán)境科學(xué)的分支學(xué)科環(huán)境科學(xué)的多學(xué)科發(fā)展階段環(huán)境科學(xué)尚未形成一個較完整的統(tǒng)一體系二、環(huán)境科學(xué)向整體化發(fā)階段把人類與環(huán)境系統(tǒng)看作是具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體來研究運(yùn)用系統(tǒng)分析和系統(tǒng)組合的方法，運(yùn)用普遍聯(lián)系和發(fā)展的原則第四節(jié)環(huán)境的組成與結(jié)構(gòu)自然環(huán)境工程環(huán)境社會環(huán)境一、自然環(huán)境生物環(huán)境：動物、植物、微生物非生物環(huán)境：土壤、巖石、大氣、水、陽光等物質(zhì)循環(huán)、能量流動二、工程環(huán)境農(nóng)業(yè)工程環(huán)境工業(yè)工程環(huán)境能源工程環(huán)境交通通迅工程環(huán)境信息工程環(huán)境三、社會環(huán)境的組成和結(jié)構(gòu)政治經(jīng)濟(jì)文化第五節(jié)環(huán)境保護(hù)1、環(huán)境保護(hù)：環(huán)境保護(hù)是利用環(huán)境科學(xué)的理論和方法，協(xié)調(diào)人類與環(huán)境的關(guān)系，解決各種問題，保護(hù)和改善環(huán)境的一切人類活動的總稱。采取行政的、法律的、經(jīng)濟(jì)的、科學(xué)技術(shù)的多方面的措施，合理地利用自然資源，防止環(huán)境污染和破壞，以求保持和發(fā)展生態(tài)平衡，保證人類社會的發(fā)展。2、世界環(huán)境保護(hù)的發(fā)展歷程限制污染物排放階段被動的末端治理階段綜合防治階段經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展階段3、中國的環(huán)境保護(hù)3.1、古代的環(huán)境保護(hù)思想公元前十一世紀(jì)的西周《禹禁》：“春三月、山林不登斧(斤)，以成草木之長；夏三月，川澤不入網(wǎng)罟（gu），以成魚鱉之長”?！肚芈伞ぬ锫伞贰按憾拢愀曳チ帜旧搅旨坝旱趟?。不夏月，毋敢夜草為灰，…，毋毒魚鱉，…”。“殷之法,棄灰于公道者斷其手”《禮記》，天子打獵網(wǎng)開一面；諸侯打獵亦不得將整群烏獸盡數(shù)襲殺3.2、建國后環(huán)境保護(hù)的發(fā)展歷程1）、環(huán)境問題的出現(xiàn)第一個五年計(jì)劃,有156項(xiàng)大型項(xiàng)目建設(shè)；并開展了大規(guī)模的農(nóng)田水利基本建設(shè)，和大型水利工程的建設(shè)，加強(qiáng)了植樹造林和水土保持工作。50年代以后，由于政治因素的影響，在全國大規(guī)模采伐森林，“填湖造田”、“圍海造田”，大量使用化肥、農(nóng)藥。在“全民辦工業(yè)”的號召下，全國興辦了大批高消耗、低產(chǎn)出(甚至無產(chǎn)出)、高污染的工業(yè)項(xiàng)目。到70年代，中國已出現(xiàn)了全方位環(huán)境污染和生態(tài)惡化的勢態(tài)。2）我國環(huán)境保護(hù)發(fā)展歷程周恩來總理在1970年8月曾提出；“要消滅廢水、廢氣對城市的危害，井使其變?yōu)橛欣臇|西。”

1972年6月，我國派代表團(tuán)出席了聯(lián)合國人類環(huán)境會議。1973年，在北京召開了第一次全國環(huán)境保護(hù)會議。1973年頒布了《關(guān)于保護(hù)和改善環(huán)境的若干規(guī)定》1974年成立了國務(wù)院環(huán)境保護(hù)領(lǐng)導(dǎo)小組，各省市、國務(wù)院各部委分別成立環(huán)保管理機(jī)構(gòu)。1978年3月5日，五屆人大一次會議修改通過的《中華人民共和國憲法》1979年9月13日．《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法(試行)》頒布。它是我國環(huán)境保護(hù)的基本法，標(biāo)志著我國環(huán)境保護(hù)工作開始走上法制的軌道。1983年12月，確定“環(huán)境保護(hù)是我國的一項(xiàng)基本國策”。1992年6月，中國政府代表團(tuán)參加了在巴西里約熱內(nèi)盧舉行的環(huán)境與發(fā)展大會，簽署了《里約宣言》和《21世紀(jì)議程)。1994年3月25日，國務(wù)院通過了《中國21世紀(jì)議程》，即《中國2l世紀(jì)人口、環(huán)境與發(fā)展白皮書》。2000年，國務(wù)院發(fā)布了《全國生態(tài)環(huán)境保護(hù)綱要》，被看作是我國生態(tài)保護(hù)事業(yè)進(jìn)入一個新階段的歷史標(biāo)志。2001年，簽署《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》3.3、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是一個廣泛的概念，從環(huán)境與發(fā)展的角度去分析其思想實(shí)質(zhì)是：盡快發(fā)展經(jīng)濟(jì)滿足人類日益增長的基本需要，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展不應(yīng)超出環(huán)境的容許極限，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境必須協(xié)調(diào)發(fā)展，保證經(jīng)濟(jì)、社會能夠持續(xù)發(fā)展。可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有兩個基本要點(diǎn)：

1、人類應(yīng)堅(jiān)持與自然相和諧的方式追求健康而富有生產(chǎn)成果的生活，這是人類的基本權(quán)利，但卻不應(yīng)該憑借手中的技術(shù)和投資，以耗竭資源、污染環(huán)境、破壞生態(tài)的方式求得發(fā)展；

2、當(dāng)代人在創(chuàng)造和追求今世的發(fā)展與消費(fèi)時，應(yīng)同時承認(rèn)和努力做到使自己的機(jī)會和后代人的機(jī)會相平等，所以絕不能剝奪或破壞后代人應(yīng)當(dāng)合理享有的同等發(fā)展與消費(fèi)的權(quán)利。習(xí)題與思考題1、什么是環(huán)境?環(huán)境的分類。2、什么是環(huán)境問題?環(huán)境問題的分類。3、簡述歷史上環(huán)境問題發(fā)展的四個階段，并分析從中得到什么樣的啟示?4、簡述我國環(huán)境污染的現(xiàn)狀。5、當(dāng)前世界關(guān)注的全球性環(huán)境問題有哪些？6、環(huán)境科學(xué)研究的對象和內(nèi)容有哪些？7、如何理解環(huán)境保護(hù)是我國一項(xiàng)基本國策?第三節(jié)大氣環(huán)境中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化大氣光化學(xué)特性硫氧化物在大氣中的化學(xué)轉(zhuǎn)化氮氧化物在大氣中的化學(xué)轉(zhuǎn)化酸雨的形成與危害“光化學(xué)煙霧”的形成與危害一、大氣光化學(xué)特性（一）光輻射特點(diǎn)太陽能光輻射能是光波的形式傳輸V=Cλ光子：是指電子在兩個能級之間做一次躍遷所發(fā)射出的電磁波。它即是一種電磁波也是一種能量。能量的大小用下式表示：△ε=hv=hC/λh為普朗克常數(shù)，v為光的頻率Wavelength(nm)MajorrangeWavelength(nm)Subrange<50X-raysTheelectromagneticspectrum.Theenvironmentallyinterestingrangesareshown.50380760紫外線200280320400750紅外線UV-CUV-BUV-AVioletRedThermalIR可見光...4,000(4μm)100,000(100μm)太陽光譜大氣層中有許多吸光物質(zhì)，因此并非所有波段的光均會到達(dá)地球只有大于等于380nm光到達(dá)平流層，這部分光被稱光輻射通?；瘜W(xué)鍵鍵能為167.4kJ/mol，對應(yīng)的光波長應(yīng)為：

分子所能吸收的光子的能量是固定，只有與分子的兩個能級之間能量差完全一致的光子能量，才能夠被分子吸收。（二）光化學(xué)特性光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)1．光化學(xué)反應(yīng)過程

分子、原子、自由基或離子吸收光子而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)稱光化學(xué)反應(yīng)，大氣光化學(xué)反應(yīng)分為兩個過程。

初級過程：化學(xué)物種吸收光量子形成激發(fā)態(tài)物種，其基本步驟為：分子接受光能后可能產(chǎn)生三種能量躍遷：電子的（UV-vis），振動的(IR)，轉(zhuǎn)動的(NMR)，只有電子躍遷才能產(chǎn)生激發(fā)態(tài)物種。

激發(fā)態(tài)物種能發(fā)生如下反應(yīng)：輻射躍遷，通過輻射磷光或熒光失活碰撞失活，為無輻射躍遷以上兩種是光物理過程

光離解，生成新物質(zhì)

與其它分子反應(yīng)生成新物種

這兩種過程為光化學(xué)過程

次級過程初級過程中反應(yīng)物與生成物之間進(jìn)一步發(fā)生的反應(yīng)，如大氣中HCl的光化學(xué)反應(yīng)過程：（初級過程）（次級過程）大氣光化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律

當(dāng)激發(fā)態(tài)分子的能量足夠使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂，即光子的能量大于化學(xué)鍵時才能引起光離解反應(yīng)。

其次，為使分子產(chǎn)生有效的光化學(xué)反應(yīng)，光還必須被所作用的分子吸收，即分子對某特定波長的光要有特征吸收光譜，才能產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)。光子鍵

光被分子吸收的過程是單光子過程，由于電子激發(fā)態(tài)分子的壽命<10-8s，在如此短的時間內(nèi)，輻射強(qiáng)度比較弱的情況下，只可能單光子過程，再吸收第二個光子的幾率很小。（光化學(xué)第二定律）光量子能量與化學(xué)鍵之間的關(guān)系

光量子能量

c—光速2.9979×1010cm/s，λ—光量子波長，

h—普朗克常數(shù)，6.626×10-34J·S/光量子若一個分子吸收一個光量子，1mol分子吸收的總能量：

（N0—.022×1023）

若λ=400nm，E=299.1kJ/molλ=700nm，E=170.9kJ/mol通常化學(xué)鍵的能量大于170.9kJ/mol，所以波長大于700nm的光就不能引起光化學(xué)離解。二、硫氧化物在大氣中的化學(xué)轉(zhuǎn)化（一）二氧化硫的氧化作用1、二氧化硫的光化學(xué)氧化SO2的鍵能為545.1kJ/mol，吸收光譜中呈現(xiàn)二條吸收帶，鍵能大，240-400nm的光不能使其離解，只能生成激發(fā)態(tài)：

SO2*在污染大氣中可參與許多光化學(xué)反應(yīng)。

SO2+hv(340-400nm)→3SO2(三重態(tài)，電子自旋，平行，能態(tài)低)SO2+hv(290-340nm)→1SO2(單重態(tài)，電子自旋，反向，能態(tài)高)二氧化硫的二種激活態(tài)1SO2為單重態(tài)，不穩(wěn)定，3SO2為三重態(tài)是大氣環(huán)境中重要的SO2物質(zhì)形態(tài)，能量較高的單重態(tài)分子變遷到三重態(tài)或回到基態(tài)：

因此，激發(fā)態(tài)的SO2主要以三重態(tài)存在，并進(jìn)一步反應(yīng)如下：

或(2)SO2的間接氧化—自由基氧化自由基是具有未配對電子的原子、分子或離子大氣中的自由基來自于大氣中的一次性污物氮氧化物和活性炭氫化合物相互作用過程中的中間產(chǎn)物來自于光化學(xué)污染物的產(chǎn)物

被自由基氧化（活性自由基）

SO2與HO自由基的反應(yīng)

反應(yīng)中生成的HO2，通過反應(yīng)使得HO又再生，上述氧化過程又循環(huán)進(jìn)行，其決定步驟為SO2和HO的反應(yīng)。

與其他自由基的反應(yīng)

被氧原子氧化:

2、二氧化硫的催化氧化SO2＋H2O＋O2

H2SO4

催化物為多為金屬，如鐵、錳等催化例如Mn(II)的催化氧化：

SO2+H2O+Mn2+=MnSO22++H2O2MnSO22++O2

=2MnSO32+MnSO32++H2O=Mn2++H2SO4

總反應(yīng)：Mn2+：2SO2+2H2O+O2=2H2SO4三、氮氧化物在大氣中的化學(xué)轉(zhuǎn)化

氮氧化物是大氣中重要的氣態(tài)污染物之一，它們在大氣中的轉(zhuǎn)化是大氣污染化學(xué)的一個重要內(nèi)容。大氣中氮氧化物主要包括一氧化氮和二氧化氮等，常用NOX表示。

NOX的人為來源主要是礦物燃料的燃燒、汽車尾氣和固定的排放源等。另外，燃燒過程中氧和氮在高溫下化合的主要鏈反應(yīng)機(jī)制為：慢快

當(dāng)陽光照到含NO、NO2的空氣上時，發(fā)生的基本光化學(xué)反應(yīng)為：

M為空氣中的N2、O2或其他分子

NO、NO2和O3之間為穩(wěn)態(tài)關(guān)系，若體系中無其他反應(yīng)參與，氮量守恒，O3的濃度取決于[NO2]/[NO]。

(二）二氧化氮的化學(xué)反應(yīng)1、NO2與OH的反應(yīng)

這是污染大氣中氣態(tài)HNO3的主要來源，同時也對酸雨和酸霧的形成起重要作用。氣態(tài)HNO3在大氣中難以光解，濕沉降是其在大氣中去除的主要過程。2、NO2與O3的反應(yīng)是大氣中NO3的重要來源3、NO2與NO3的反應(yīng)這一可逆反應(yīng)使大氣中在光照和無光照時保持一定濃度的N2O5和NO2(三)HNO2、HNO3的化學(xué)反應(yīng)

亞硝酸HO-NO間鍵能為201.1kJ/mol，H-ONO間鍵能為324.0kJ/mol，HNO2

對200-400nm的光有吸收：（初級過程）（初級過程）

（次級過程）

由于HNO2可以吸收300nm以上的光而離解，因而認(rèn)為HNO2的光解是大氣中HO的重要來源之一HNO3的HO-NO2間鍵能為199.4kJ/mol,對120-335nm的輻射有不同的吸收，其光解機(jī)理是：

(有CO存在時）

產(chǎn)生過氧自由基和過氧化氫HNO3的化學(xué)反應(yīng)HNO3+OHH2O+NO3HNO3+NH3NH4NO3四、酸性降水—酸雨

酸性降水是指通過降水將大氣中的酸性物質(zhì)遷移到地面的過程，最常見的就是酸雨，稱濕沉降。我國70年代末期，北京，上海，南京，重慶，貴陽等地均出現(xiàn)過，其中以西南地區(qū)最為嚴(yán)重。1．降水的pH背景值未被污染的大氣中，可溶于水并含量較大的酸性氣體是CO2，如果只把CO2作為影響天然水pH的因素，根據(jù)CO2（全球大氣濃度為330ml/m3）與純水的平衡，可以計(jì)算出降水的pH值。已知雨水的pH值約為5.6，可看作未受污染的大氣降水的pH背景值，并作為判斷酸雨的界限。

由于大氣中可能存在的酸、堿性氣態(tài)物質(zhì)，氣溶膠等除CO2

外,還可能有H2SO4、HNO3、NH3等，都對雨水pH值有貢獻(xiàn)，因此僅用pH=5.6判斷不一定合理。從而提出：降水的pH背景值。根據(jù)世界各地不同的自然地理?xiàng)l件，經(jīng)過長期測定確定其背景值。（表2－7）

2.降水的化學(xué)組成

大氣中固定的氣體組分：（p67-68-70）

O2、N2、CO2、H2和惰性氣體等無機(jī)物：土壤衍生礦物

Al3+、Ca2+、Mg2+,Fe3+,Mn2+,SiO32-

海洋鹽類

Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、Br-、SO42-

HCO3-、I-、PO43-等；氣體轉(zhuǎn)化物質(zhì)

SO42-、NO3-、H+、NH4+、Cl-；人為排放的各種金屬等

有機(jī)物：有機(jī)酸、醛、烷烴、烯、芳烴等。光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物：H2O2、O3、PAN等不溶物：土壤顆粒、燃料燃燒塵粒降水的離子組成中對環(huán)境影響最大的是：

SO42-、NO3-、Cl-、NH4+、Ca2+、H+3．酸雨的形成

燃料燃燒產(chǎn)生的SO42-、NOx以及工業(yè)加工和礦石冶煉中產(chǎn)生的SO2等轉(zhuǎn)化而成。氣相反應(yīng)：

液相反應(yīng)：

NO的反應(yīng)：酸雨的主要化學(xué)組成H+、Ca2+、NH4+、Na+、K+、Mg2+

SO42-、NO3-、Cl-、HCO3-

其中起主要作用的是SO42-，其次是NO3-和CI-，我國的酸雨主要是硫酸型的。大氣顆粒物中的Fe、Mn、V等元素是催化劑，光化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物O3、H2O2是SO2的氧化劑。

CaO、CaCO3、NH3

是酸性降水的具有“緩沖作用”的物質(zhì)，

其中降水中的Ca2+提供了相對大的中和能力，NH4+的分布與土壤的性質(zhì)有關(guān)，北方堿性土壤地區(qū)降雨中NH4+含量相對高一些降水中有毒金屬元素也已引起人們的關(guān)注，金屬元素的濕沉降明顯受到人為活動的影響4．影響酸雨形成的因素

酸性污染物的排放（在有適宜的轉(zhuǎn)化條件下）大氣中的NH3

大氣中的NH3與H2SO4氣溶膠形成中性的NH4HSO4，它降低了雨水的酸度，從而抑制了酸雨的形成。

大氣中的NH3的來源：有機(jī)物的分解，含氮肥料的揮發(fā)。土壤中NH3的揮發(fā)隨土壤pH值的上升而增大，北方土壤pH值在7-8之間，南方土壤pH值5-6，因?yàn)楸狈酱髿庵械腘H3高。

大氣顆粒物組成復(fù)雜，主要來源于揚(yáng)塵，其化學(xué)組成與土壤相同，此外還有礦物燃料燃燒形成的飛塵。金屬催化SO2氧化顆粒物酸性物貢獻(xiàn)酸雨堿性物中和酸起緩沖作用

顆粒物的酸度及其緩沖能力五、大氣污染—光化學(xué)煙霧的形成定義排入大氣環(huán)境中的氮氧化物和碳?xì)浠衔?HC)受到強(qiáng)烈的太陽紫外線照射后發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生二次污染物，這種又一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧現(xiàn)象，稱為光化學(xué)煙霧。

含有氮氧化物和碳?xì)浠衔锏纫淮挝廴疚锏拇髿猓陉柟庹丈湎掳l(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生二次污染物，這種由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學(xué)煙霧。二次污染物主要有：

O3、醛、PAN(過氧乙酰硝酸酯)發(fā)生的地區(qū)：美國洛杉磯、日本東京、大阪、英國倫敦、澳大利亞、德國等的城市。1.光化學(xué)煙霧PhotochemicalSmog五、大氣污染—光化學(xué)煙霧的形成煙霧呈藍(lán)色具有強(qiáng)氧化性降低大氣能見度其刺激物濃度的高峰值在中午和午后污染區(qū)域往往在污染源的下風(fēng)向幾十到幾百公里處

光化學(xué)煙霧的特征

形成條件：(1)氮氧化物與碳?xì)浠衔锏拇嬖?/p>

(2)大氣濕度較低；

(3)很強(qiáng)的陽光輻射

光化學(xué)煙霧2.1日變化規(guī)律2.2煙霧箱模擬試驗(yàn)

2.反應(yīng)機(jī)理

光化學(xué)煙霧白天生成，夜晚消失，污染物濃度峰值出現(xiàn)在中午和午后。烴類和NO發(fā)生在早上交通高峰時節(jié)，此時NO2濃度很低。隨太陽輻射增強(qiáng)，O3和NO2濃度逐漸增加，到中午已經(jīng)較高，一般O3和NO2濃度峰值比NO濃度峰值晚出現(xiàn)4-5小時。傍晚雖然交通繁忙，但是日光較弱，因此不足以引起光化學(xué)反應(yīng)。日變化規(guī)律：0:004:008:0012:0016:0020:000.50.40.30.20.10時間污染物濃度圖1光化學(xué)煙霧日變化曲線碳?xì)浠衔锶㎞O2NOO3

光化學(xué)煙霧PAN

光化學(xué)煙霧碳?xì)浠衔锖蚇Ox共存時，在紫外射線的作用下會出現(xiàn)：（1）NO轉(zhuǎn)化為NO2；（2）碳?xì)浠衔镅趸?；?）O3及其他氧化劑（PAH、HCHO、HNO3） 等二次污染物的生成。

光化學(xué)煙霧其中關(guān)鍵性反應(yīng)是：（1）NO2的光解導(dǎo)致O3的生成；（2）碳?xì)浠衔锶绫┭趸闪司哂谢钚缘?自由基，如HO，HO2，RO2等；（3）HO，HO2，RO2等促進(jìn)了NO向NO2轉(zhuǎn) 化，提供了更多的生成O3的NO2源。3.反應(yīng)機(jī)理(簡化)：

NO2的光解導(dǎo)致O3的生成；

光化學(xué)煙霧3.反應(yīng)機(jī)理(簡化)：碳?xì)浠衔?丙烯)氧化生成具有活性的自由基：HO,HO2,RO2等

光化學(xué)煙霧

通過如上途徑生成的自由基促進(jìn)了NO向NO2的轉(zhuǎn)化；

光化學(xué)煙霧引發(fā)反應(yīng)：自由基傳遞反應(yīng)：終止反應(yīng)：

光化學(xué)煙霧形成機(jī)制主要污染源：汽車尾氣NOx＋CHUV淺藍(lán)色混合煙霧O3(85%)過氧酰基硝酸酯(10％)

其它（5％）主要為過氧乙酰硝酸酯

醛類、酮類、過氧化氫等

光化學(xué)煙霧的主要危害損害人和動物的健康影響植物生長影響材料質(zhì)量光化學(xué)煙霧的成分非常復(fù)雜，但是對人類、動植物和材料有害的主要是臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。臭氧、PAN等還能造成橡膠制品的老化、脆裂，使染料褪色，并損害油漆涂料、紡織纖維和塑料制品等。有害影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：光化學(xué)煙霧的預(yù)防措施改進(jìn)技術(shù)汽車尾氣是NOx和碳?xì)浠衔锏闹饕獊碓?，改進(jìn)技術(shù)控制汽車尾氣排放是防止光化學(xué)煙霧的有效措施。包括安裝汽車尾氣凈化裝置+改良燃料（使用天燃?xì)馊剂希┑?。改善能源機(jī)構(gòu)使用替代能源，盡量減少使用化石燃料，無論煤含是燃料油中都含有大量的烴類和N，燃燒過程中容易排放光化學(xué)一次污染物。加強(qiáng)監(jiān)督管理當(dāng)氧化劑濃度達(dá)到0.5ppm時達(dá)到警戒水平，氧化劑濃度達(dá)到1.0ppm時達(dá)到危害健康水平，氧化劑濃度達(dá)到1.5ppm時達(dá)到嚴(yán)重危害健康水平。項(xiàng)目倫敦型洛杉磯型一次污染物煤煙顆粒、SO2碳?xì)浠衔?、NOx二次污染物硫酸及硫酸鹽氣溶膠O3、PAN、HNO3、醛類等燃料煤石油季節(jié)冬夏、秋氣溫低（4℃以下）高（24℃以上）濕度高低日光弱強(qiáng)臭氧濃度低高出現(xiàn)時間白天夜間連續(xù)白天毒性對呼吸道有刺激作用，對眼睛和呼吸道有強(qiáng)刺激作用。O3等氧化劑嚴(yán)重時可導(dǎo)致死亡。有強(qiáng)氧化破壞作用，嚴(yán)重時可導(dǎo)致死亡。

表1倫敦型煙霧與洛杉磯煙霧的比較第二章大氣環(huán)境本章主要內(nèi)容大氣的結(jié)構(gòu)與組成大氣污染和污染物大氣環(huán)境中污染物化學(xué)轉(zhuǎn)化大氣中污染物的擴(kuò)散大氣污染綜合防治與管理太空船上看到的日落景象第一節(jié)大氣的結(jié)構(gòu)和組成一、大氣結(jié)構(gòu)在垂向上大氣的成分、溫度、密度等物理性質(zhì)存在明顯變化，可以分為多個層次。5km10km30km100km50%75%90%0.0001%總質(zhì)量:3.9×1015千克范圍0-10km溫度變化大,h↑，T↓.上冷下熱.下降0.65℃/100m?？諝饩哂袕?qiáng)大的對流運(yùn)動.主要由于下墊面受熱不均及其本身特性不同造成的。溫度和濕度的水平分布不均勻存在著極其復(fù)雜的氣象條件,形成云、霧、雨、雪、雹、霜、露等一系列天氣現(xiàn)象1、對流層范圍：平流層頂—50km，15—30km為臭氧層30-35km以下，溫度隨高度增加變化很?。ㄍ瑴貙樱?0-35km以上，溫度隨高度升高而升高。這一層空氣比較干燥，幾乎沒有水汽和塵埃，性質(zhì)非常穩(wěn)定，不存在雨、雪等大氣現(xiàn)象，是現(xiàn)代超音速飛機(jī)飛行的理想場所。2、平流層范圍：平流層頂—80km。氣溫隨高度的增加而迅速降低，-83℃--113℃；再次出現(xiàn)較強(qiáng)的垂直對流運(yùn)動。3、中間層4、熱層范圍：中間層—800km上部為原子氧，下部是分子氮?dú)怏w溫度隨高度增加而迅速上升具有高密度的帶電離子（電離層）5、逸散層范圍：800km以上空氣極為稀薄氣體受地球的引力極小，氣體分子向太空擴(kuò)散地球大氣與星際空間的過渡層大氣的成分組成二、大氣的組成干潔大氣：除水汽以外的純凈大氣稱為干潔大氣干潔大氣，可分主要成分、微量成分和痕量成分；恒定組分、可變組分和不定組分主要成分：N2，O2，Ar及CO2，濃度在300ppm以上；微量成分：1～20ppm，如CH4等；痕量成分：1ppm以下，O3

、

H2、氮氧化合物、硫化物等大氣是混合氣體地球大氣成分－干潔大氣地球大氣成分－干潔大氣均質(zhì)層90公里非均質(zhì)層大氣的成分分層

大氣污染：大氣污染是指由于人類活動或自然過程引起的大氣中一些物質(zhì)的含量達(dá)到有害的程度，以致破壞了人和生態(tài)系統(tǒng)的正常生存和發(fā)展，對人體、生態(tài)和材料造成危害的現(xiàn)象。第二節(jié)

主要大氣污染物及其發(fā)生機(jī)制一、大氣污染物與大氣污染類型(一)大氣污染物定義

人類活動向大氣中排放的對環(huán)境和人類產(chǎn)生危害的物質(zhì)。按污染物的性質(zhì)

一次污染物：又稱原發(fā)性污染物，是指從污染源直接排出且進(jìn)入大氣后其性狀沒有發(fā)生變化的污染物。如顆粒物、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏?/p>

(二)大氣污染物分類二次污染物：又稱續(xù)發(fā)性污染物，由污染源排出的一次污染物與大氣正常組分，或幾種一次污染物之間，發(fā)生了一系列的化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而形成了與原污染物性質(zhì)不同的新污染物。如倫敦型姻霧中硫酸、光化學(xué)煙霧中過氧乙酰硝酸酯、酸雨中硫酸和硝酸等。這類污染物顆粒小，一般在0.01～1.0μm，其毒性一般較一次污染物強(qiáng)。按污染物質(zhì)的物理狀態(tài)固體污染物液體污染物氣體污染物按化學(xué)性質(zhì)不同碳氧化物、氮氧化物、硫氧化物、碳?xì)浠衔铩Ⅺu素化合物、氧化劑、顆粒物及氣溶膠和放射性物質(zhì)。(三)主要大氣污染物1、氣溶膠狀態(tài)污染物(固態(tài)污染物)定義：氣溶膠由固體或液體小質(zhì)點(diǎn)分散并懸浮在氣體介質(zhì)中形成的膠體分散體系,又稱氣體分散體系，顆粒直徑：0.002—100微米。膠體：把分散相微粒的直徑在1～100nm之間的分散體系叫做膠體。也有一種觀點(diǎn)認(rèn)為,膠體是指微粒直徑在1～1000nm之間的分散系統(tǒng)。

膠體的分散相和分散介質(zhì)可以是氣體、液體、固體，分散介質(zhì)是氣體的叫做氣溶膠，是液體的叫溶膠，是固體的叫固溶膠。形態(tài)分散質(zhì)粒徑(微米)形成特征主要效應(yīng)輕霧(mist)小滴＞40霧化、冷凝過程凈化空氣濃霧(fog)液滴＜10霧化、蒸發(fā)、凝結(jié)和凝聚過程降低能見度，有時影響人體健康粉塵(dust)固體粒子＞1機(jī)械粉碎、揚(yáng)塵、煤燃燒能形成水核煙塵(fume)

(氣)固液微粒0.01－1蒸發(fā)、凝聚、升華等過程，一旦形成很難再分散影響能見度煙(smoke)固體微粒＜1升華、冷凝、燃燒過程降低能見度、影響人體健康煙霧(smog)液滴和

固體微粒＜1冷凝過程、化學(xué)反應(yīng)同上煙炱(soot)固體微粒＜1燃燒過程、升華過程、冷凝過程影響人體健康霾(haze)液滴固粒＜1凝聚過程、化學(xué)反應(yīng)濕度小時有吸水性，其它同煙氣溶膠的形態(tài)及其主要形態(tài)特征總懸浮顆粒：用標(biāo)準(zhǔn)大氣采樣器，在濾膜上所收集到的顆粒物的總和，稱總懸浮顆粒物，是分散在大氣中的各種粒子的總稱，是大氣質(zhì)量評價中重要污染指標(biāo)。顆粒直徑：100微米以下。降塵：是指用降塵罐采集到的大氣顆粒，直徑大于30微米飄塵：能在大氣中長期飄浮的懸浮物質(zhì)，直徑小于10微米；特點(diǎn)：能被人吸入；可長期漂浮將污染物帶到遠(yuǎn)方；為化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)床可吸入顆粒：大氣中可被人吸入的顆粒物，直徑小于等于10微米（飄塵）PM2.5：直徑小于等于2.5微米的顆粒物。化學(xué)成分主要包括有機(jī)碳（OC）、元素碳（EC）、硝酸鹽、硫酸鹽、銨鹽、鈉鹽（Na+）等，能較長時間懸浮于空氣，可輸送距離遠(yuǎn)，對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量有極大影響。2、硫氧化物二氧化硫（SO2）、三氧化硫（SO3）等可形成硫酸煙霧和酸雨S02是形成酸雨或酸沉降的主要前提物世界酸雨區(qū)主要集中于歐洲、北美和中國三個地區(qū)中國酸雨區(qū)可分為西南酸雨區(qū)（重慶、貴陽和柳州為代表的川、黔和兩廣地區(qū)）、華中酸雨區(qū)（長沙、贛州、南昌、懷化為代表）、華東沿海酸雨區(qū)（南京、上海、杭州、福州、青島和廈門為代表）3.氮氧化物來源NOx類很多,它是NO、N20、NO2、N203、N204、N205

等的總稱

由燃燒過程生成的

N02

有兩類:一類是在高溫燃燒時，助燃空氣的風(fēng)和

02

發(fā)生反應(yīng)而生成的

NO2

另一類是燃料中的吡啶(C5H5N)哌啶(C5H11N)等含氮化合物，經(jīng)高溫分解成N2

和

O2

后再反應(yīng)生成的

N02,

N2

十O2

＝2

NO2NO+02=2N02

4、碳的氧化物主要是指一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）5、碳?xì)浠衔铮℉C）碳?xì)浠衔锸侵窩1—C8可揮發(fā)的所有碳?xì)浠衔铮煞譃榧淄轭惡头羌淄闊N類二、大氣污染物的來源（一）定義大氣污染源是指向大氣環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Υ髿猸h(huán)境產(chǎn)生有害影響的場所、設(shè)備和裝置。（二）大氣污染物分類按物質(zhì)的來源來分：天染污染源和人為污染源按污染源存在形式：固定污染源和移動污染源

適用于進(jìn)行大氣質(zhì)量評價時繪制污染源分析圖。

按污染的排放方式：點(diǎn)源、面源和線源。適用于大氣擴(kuò)散的計(jì)算。

按污染物排放空間：高架源和地面源按污染物排放時間：連續(xù)源、間斷源和瞬時源

此劃分方法適用于分析大氣污染物排放的時間規(guī)律。

按污染物產(chǎn)生類型生活污染源、工業(yè)污染源和交通污染源

此劃分法適用于區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量評價。（1）、火山噴發(fā)：

SO2,H2S,CO2,CO,HF及火山灰等顆粒物1、天然污染源2、森林火災(zāi)

CO,CO2,SO2,NO2,HC等3、自然塵風(fēng)沙、土壤塵等北大遼東半島4、森林植物釋放硫酸鹽、亞硫酸鹽、鹽酸鹽、水汽等

5、海浪飛沫萜烯樹脂

2、人為污染燃料燃燒工業(yè)生產(chǎn)過程排放交通運(yùn)輸過程中排放農(nóng)業(yè)活動排放硫氧化物的人為來源來源于含硫燃料的燃燒，煤、石油、含硫礦物、含硫有機(jī)物等單體硫燃燒:

S+02=SO2

SO2+1/2Oz=S03硫鐵礦的燃燒

4FeS2+1102=2Fe203+8S02

S02

+1/202

=

S03硫醚、硫醇等有機(jī)硫化物的燃燒:

CH3CH2CH2CH2SH→H2S+2H2

十2C十C2H4分解出的H2S

再氧化為:

2H2S

+

302→2SO2+

2

H20地球上全年S02

的發(fā)生量單位:106t發(fā)生源發(fā)生量煤燃燒石油燃燒石油煉制有色金屬冶煉從工廠發(fā)生的硫氧化物6225.53.710.71.9人為污染源排放的二氧化硫總量103.8從海洋發(fā)生的S02(其中H2S折算成S02)從陸地上發(fā)生的S02(其中H2S折算成S02)從海鹽粒子形成的S02（S042-

折算成S02）火山活動發(fā)生的SO2(將其中H2S折算成S02)5048445天然污染源排放的二氧化硫總量147氮氧化物的人為來源氮氮化物主要是由化石燃料與空氣在高溫燃燒時產(chǎn)生的,主要包括NO、NO2和N2O,其中NO占90%以上,NO2占5%～10%。NOx不僅危害人體健康,而且還是破壞環(huán)境、形成酸雨和光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)主要來源：火力發(fā)電、機(jī)動車尾氣、采暖燃燒的鍋爐等全世界由人為和天然污染源向大氣排放NOx的估算最單位106t/a污染源排放量估算Stedman等人(1983)Logan(1983)天然源:

閃電

平流層注入

NH3氧化

生物質(zhì)燃燒

土壤排放103316332623－333926

天然源總計(jì)排放量6596－126

人為污染源66108氮氧化物的人為來源碳氧化物人為來源一氧化碳來源：燃料不完全燃燒；甲烷的轉(zhuǎn)化；海水中一氧化碳的揮發(fā)；植物排放物的轉(zhuǎn)化；植物葉綠素的光解；森林火災(zāi)；農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒二氧化碳來源礦物燃料的燃燒碳?xì)浠锏娜藶槲廴荆?）甲烷類主要來源：石油化工、油田與煤碳開采與使用非甲烷烴類

天然來源以植物排放的萜烯類化合物最多（65%）人為來源：汽油燃燒（38.5%)有機(jī)物品焚燒（28.3%)熔劑蒸發(fā)（11.3%)石油蒸發(fā)和運(yùn)輸損耗（8.8%）廢物提煉（7.1%）非甲烷烴類的鹵素化合物化學(xué)溶劑的揮發(fā)制冷劑、電子工業(yè)的溶劑等化工廠、化肥廠、冶煉廠等三、大氣污染類型1、按其影響所及范圍局部性污染、地區(qū)性污染、廣域性污染、全球性污染。

2、按能源性質(zhì)和大氣污染物組成和反應(yīng)煤炭型、石油型、混合型和特殊型。

3、按污染物的化學(xué)性質(zhì)及其存在的大氣環(huán)境狀況還原型和氧化型。

第三節(jié)

大氣中主要污染物對環(huán)境的影晌

一、顆粒污染物對人體健康的影響二、二氧化硫?qū)θ梭w健康的影響三、氮氧化物對人體健康的影響四、光化學(xué)氧化劑對人體健康的影響五、一氧化碳對人體健康的影響六、碳?xì)浠衔飳θ梭w健康的影響七、其他有害物質(zhì)對人體健康的影響八、污染物對其他環(huán)境物質(zhì)的影響一、顆粒污染物對人體健康的影響大于

10μm的粒子--沉降；小于

10μm顆粒物--稱作飄塵。飄塵中0.01-0.1μm的粒徑數(shù)目最多

對人體健康危害最大的是

10μm以下懸浮的顆粒物一一飄塵。飄塵經(jīng)過呼吸道沉積于肺泡

沉積在肺部的污染物如被搭解，就會直接侵人血液，造成血液中毒

表

6工業(yè)粉塵及其可能引起的疾病粉塵的種類可引起的疾病燃燒排放的煙塵佝僂病氧化鉛、絡(luò)化合、氟化合物中毒性疾病鋁、鐵、鋅塵金屬熱癥植物塵枯草熱癥羽毛、毛發(fā)哮喘癥無機(jī)和有機(jī)物粉塵慢性支氣管炎懸浮硅石粉矽肺炭粉炭肺鐵粉鐵肺鋁粉鋁肺香煙塵香煙塵肺粉塵的種類可引起的疾病焦油肺癌鐳放射性礦物粉塵肺癌石英石粉、鉻化合物塵肺癌氧化鐵粉塵肺癌無機(jī)和有機(jī)物粉塵流行性病、白喉、結(jié)核病氟及氟化物塵氟黑皮膚病及皮膚癌鎳塵鎳鐮濕疹可可、焦油皮膚癌二、二氧化硫?qū)θ梭w健康的影晌

S02

是無色具有惡臭剌激性氣體，對鼻腔和呼吸道粘膜產(chǎn)生剌激，如果吸人濃度超過

10mL/m3,人們不僅有強(qiáng)剌激感，而且還會發(fā)生鼻腔出血、呼吸受阻等現(xiàn)象。

S02

還可增強(qiáng)致癌物苯并

(a)芘的致癌作用

三、氮氧化物對人體健康的影晌

NOX

主要是指

NO和N02.它對人的生理影響還不十分清楚。如果動物與高濃度

NO相接觸，可出現(xiàn)中樞神經(jīng)病變。

NO與血紅蛋白

(Hb)親和力強(qiáng)，比CO大幾百倍。對動物作高濃度

NO試驗(yàn)，證實(shí)有變性血紅素〔Met.Hb〕和一氧化氮血紅蛋白(NOHb)生成。使動物血壓降低、血管擴(kuò)張、血液中生成變性血紅素，以及對神經(jīng)系統(tǒng)有一定的麻醉作用等

NO2

對人體的影響還與其他污染物的存在有關(guān)。N02

的浮游微粒最容易侵人肺部，沉積率很高，可導(dǎo)致呼吸道及肺部病變，出現(xiàn)氣管炎、肺氣腫及肺癌等癥。

表6－12空氣中NO2

濃度對人體的影晌N02濃度mL/m3作用時間/h人體所產(chǎn)生的癥狀0.12有嗅覺1.6-2.O15(min)慢性支氣管炎患者呼吸困難52從事間歇運(yùn)動的健康人出現(xiàn)呼吸阻力增大、動脈血液中氧氣分壓降低13眼和鼻有刺激感,胸部不適25-751胸部絞痛300-500發(fā)生支氣管炎及肺水腫死亡四、光化學(xué)氧化劑對人體健康的影晌

光化學(xué)氧化劑對人體的影響類似NOx，但比

NOz

的影響更強(qiáng)。光化學(xué)氧化劑有臭氧和過氧乙?；跛岽祝≒AN）等多種物質(zhì)，臭氧是其中主要氧化劑之一。與濃度為1mL/m3

臭氧接觸

1h

能使肺細(xì)胞蛋白質(zhì)發(fā)生變化

;接觸

4h,在

24h后出現(xiàn)肺水腫

;臭氧可直接侵人呼吸道深處；使眼睛產(chǎn)生剌激感；使哮喘病患者發(fā)作頻率增加

;使患慢性呼吸器官疾病患者病情惡化。五、一氧化碳對人體健康的影晌

CO是無色、無嗅的氣體。由呼吸道吸入的

CO容易與血紅蛋白

(Hb)相結(jié)合生成碳氧血紅蛋白

(COHb)。碳氧血紅蛋白阻礙血紅蛋白向體內(nèi)供氧當(dāng)人與濃度大于

1200mL/m3

的CO接觸時，可使神經(jīng)麻痹，發(fā)生生命危險。

六、碳?xì)浠衔飳θ梭w健康的影晌

碳?xì)浠衔?-以碳元素

(C)和氫元素

(H)形成的化合物總稱它與氮氧化物一樣同是形成光化學(xué)煙霧的主要物質(zhì)

光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的衍生物丙烯醛、甲醛等都對眼睛有剌激作用。多環(huán)芳短中有不少是致癌物質(zhì)，如苯并

(a)芘就是公認(rèn)的強(qiáng)致癌物

七、其他有害物質(zhì)對人體健康的影響

鉻及鉻化物--鉻及鉻化物侵人人體，可蓄積于肝臟、腎臟和腸粘膜上。鉻污染的積累性中毒可引起疼痛病鉛及鉛化物--鉛進(jìn)入人體后，大部分蓄積于骨髓中。但是由含鉛汽油中所產(chǎn)生的四乙基鉛進(jìn)入人體后，多蓄積于肝臟和腎臟。無機(jī)鉛中毒可使四肢肌肉麻木面色蒼白。有機(jī)鉛中毒能引起嚴(yán)重的神經(jīng)狂或神經(jīng)錯亂等病癥。氟及氟化物--氟及氟化氫對眼睛及呼吸道有強(qiáng)烈的剌激作用。吸入高濃度的氟及氟化氫氣體時，可引起肺水腫和支氣管炎

氯及氯化氫--氯是有毒的氣體，其濃度在

5-lOmL/m3時對人的上呼吸道發(fā)生剌激作用

;在

50－100mL/m3

時可引起肺水腫八.對氣候的影響：1、城市熱島效應(yīng)（1）城市熱島效應(yīng)是指城市地區(qū)比周圍農(nóng)村溫度高的現(xiàn)象。（2）產(chǎn)生城市熱島現(xiàn)象的主要原因：生產(chǎn)、生活燃料放出的能量；城市相當(dāng)大的面積被建筑物和路面所覆蓋，蒸發(fā)比原野少得多；城市夜間因污染物大量存在，它們對地面長波輻射吸收和反射很強(qiáng)，也使城市氣溫升高。2、對降水的影響3、全球性影響其他危害：2、對物品的危害

經(jīng)歷了60年，德國的這座雕像已經(jīng)徹底被酸雨毀壞了。第五節(jié)大氣污染物的擴(kuò)散1.掌握影響大氣污染物擴(kuò)散的氣象因素；2.掌握氣溫垂直遞減率、干絕熱遞減率和逆溫的概念；3.了解逆溫的分類；4.掌握下墊面的概念；主要內(nèi)容一、大氣邊界層的溫度場（一）氣溫的垂直遞減率（1）干絕熱遞減率，干空氣塊或未飽和的濕空氣塊在絕熱條件下，每升高單位高度所造成的溫度下降數(shù)值。通常取100米表示，一般取rd=1℃/100m（2）溫度層結(jié)1：正常層結(jié)，氣溫隨高度增加而遞減γ>0；2：中性層結(jié)，氣溫直減率等于或近似于干絕熱直降率γ=γd

；3：等溫層結(jié)，氣溫不隨高度變化γ=04：逆溫，氣溫隨高度的增加而增加γ<0

15℃

1000米

20℃

20℃

10℃

5℃

1000米

20℃

20℃

10℃

10℃

1000米

20℃

20℃

10℃

25℃

1000米

20℃

20℃

10℃

（二）大氣的穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度是指在垂直方向上大氣穩(wěn)定的程度判斷：假如一空氣塊由于某種原因受到外力的作用，產(chǎn)生了上升或下降運(yùn)動后，可能發(fā)生三種情況：

(a)當(dāng)外力去除后，氣塊就減速并有返回原來高度的趨勢，稱這種大氣是穩(wěn)定的；當(dāng)γ<γd時，大氣處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。

(b)當(dāng)外力去除后，氣塊加速上升或下降，稱這種大氣是不穩(wěn)定的；當(dāng)γ>γd時．大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)；

(c)當(dāng)外力去除后，氣塊靜止或作等速運(yùn)動，稱這種大氣是中性的；當(dāng)γ=γd時，大氣處于中性平衡狀態(tài)；（三）逆溫氣溫隨高度的增加而增加的現(xiàn)象，稱為逆溫輻射逆溫

下沉逆溫平流逆溫湍流逆溫鋒面逆溫

輻射逆溫因地面能量向外強(qiáng)烈的有效輻射，使得近地面氣層冷卻較快，而較高的氣層冷卻較慢，因而形成了自地面開始逐漸向上發(fā)展的逆溫層，稱為輻射逆溫多發(fā)于冬季、夜間、天空晴朗、風(fēng)速較小的天氣下沉逆溫大氣在下沉過程中，因氣壓逐漸增大，以及因氣層向水平方向的輻散，使其厚度減小，使空氣層頂部下沉的距離要比底部下沉的距離大，因大氣在下沉過程中，溫度是不斷上升的，當(dāng)大氣層下沉到某一高度上，空氣層頂部的溫度高于底部的溫度，而形成逆溫，這種逆溫稱為下沉逆溫平流逆溫暖空氣平流到冷的地面或冷的水面上，會發(fā)生接觸冷卻作用，愈近地表面的空氣降溫愈多，而上層空氣受冷地表面的影響小，降溫較少，于是產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象。這種因空氣的平流而產(chǎn)生的逆溫，稱平流逆溫湍流逆溫由于低層空氣的湍流混合而形成的逆溫，稱為湍流逆溫。鋒面逆溫在對流層中的冷空氣團(tuán)與暖空氣團(tuán)相遇時，暖空氣因其密度小就會爬到冷空氣的上面去，形成一個傾斜的過渡去稱為峰面，這種逆溫稱為鋒面逆溫（4）不同溫度層結(jié)下的煙型波浪型錐型平展型上升型熏煙型二、大氣的水平運(yùn)動與湍流（一）大氣的水平運(yùn)動水平氣壓梯度力地轉(zhuǎn)偏向力慣性離心力摩擦力2、風(fēng)隨高度的變化——大氣邊界層風(fēng)速廓線模式u2為距地面高度為Z2處10min的平均風(fēng)速，m/s；u1為距地面高度為Z1處10min的平均風(fēng)速，m/s；P為風(fēng)速高度指數(shù)，與大氣穩(wěn)定度及地形有關(guān)。P值取決于地面情況光滑地面，硬地面，海洋：0.10城市內(nèi)高地，草地極少：0.16樹木多，建筑極少：0.22－0.24森林，村莊：0.28－0.30城市有高層建筑：0.40（二）大氣的湍流運(yùn)動1.大氣湍流：大氣的無規(guī)則、三維小尺度的運(yùn)動。2.大氣擴(kuò)散：由于湍流混合的作用，使污染物逐漸分散稀釋，這種現(xiàn)象稱為大氣擴(kuò)散。三、影響大氣污染的地理因素1、山區(qū)地形——山風(fēng)和谷風(fēng)；

2、海陸界面

——海風(fēng)和陸風(fēng)白天晚上3、城市

——城市熱島環(huán)流：由城鄉(xiāng)溫度差引起的局地風(fēng)。

城市熱島效應(yīng)是指城市平均氣溫比周圍鄉(xiāng)村高的現(xiàn)象，造成的原因有：城市能耗高、城市覆蓋物熱容量大、城市上空籠罩一層煙霧和二氧化碳等。

四、影響大氣污染的其他因子（一）污染物的性質(zhì)和成分化學(xué)成分顆粒物的大小地面軸濃度距離地面源地面軸濃度距離高架源（二）污染源的幾何形狀和排放方式五、大氣中污染物的擴(kuò)散模式大氣污染物的擴(kuò)散的基本理論大氣污染物擴(kuò)散模式（一）、大氣擴(kuò)散的基本理論擴(kuò)散的要素風(fēng)：平流輸送為主，風(fēng)大則湍流大湍流：擴(kuò)散比分子擴(kuò)散快105～106倍湍流的基本概念湍流——大氣的無規(guī)則運(yùn)動風(fēng)速的脈動風(fēng)向的擺起因與兩種形式熱力：溫度垂直分布不均（不穩(wěn)定）機(jī)械：垂直方向風(fēng)速分布不均勻及地面粗糙度湍流擴(kuò)散理論主要闡述湍流與煙流傳播及湍流與物質(zhì)濃度衰減的關(guān)系1.梯度輸送理論類比于分子擴(kuò)散，污染物的擴(kuò)散速率與負(fù)濃度梯度成正比2.湍流統(tǒng)計(jì)理論泰勒－>圖4-1，正態(tài)分布薩頓實(shí)用模式高斯模式3.相似理論高斯擴(kuò)散模式高斯模式的有關(guān)假定坐標(biāo)系右手坐標(biāo)，y為橫風(fēng)向，z為垂直向四點(diǎn)假設(shè)a．污染物濃度在y、z風(fēng)向上分布為正態(tài)分布b．全部高度風(fēng)速均勻穩(wěn)定c．源強(qiáng)是連續(xù)均勻穩(wěn)定的d．?dāng)U散中污染物是守恒的（不考慮轉(zhuǎn)化）高斯擴(kuò)散模式高斯擴(kuò)散模式的坐標(biāo)系第六節(jié)大氣污染的綜合防治對策

污染物控制技術(shù)污染物的綜合防治大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)一、主要大氣污染物控制技術(shù)（一）煙塵控制技術(shù)基本流程（1）機(jī)械力除塵器：包括重力沉降室；慣性沉降室和旋風(fēng)除塵器；（2）過濾式除塵器：包括袋式除塵器和顆粒層除塵器；（3）靜電除塵器：包括干式靜電除塵器和濕式靜電除塵器；（4）濕式除塵器：包括噴霧塔、填料塔、文丘里洗滌器等。1、除塵器分類重力沉降室除塵（1）除塵原理：利用含塵氣體中的顆粒受重力作用而自然沉降的原理，將顆粒污染物與氣體分離的過程。（2）重力沉降室的性能與特點(diǎn)（a）結(jié)構(gòu)簡單、造價低、耗能小、便于維護(hù)管理；（b）可以處理高溫氣體，處理最高溫度一般為350－550℃；（c）阻力一般為50－130Pa；（d）體積大，除塵效率較低，一般為80－90％，只能去除粒徑大于40－50μm的顆粒。（3）重力沉降室的分類水平氣流沉降室和豎直氣流沉降室兩種。旋風(fēng)除塵器（1）除塵機(jī)理：使含塵氣體作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，利用離心力作用將塵粒從氣流中分離并被捕集。（2）性能與特點(diǎn)（a）結(jié)構(gòu)簡單、造價低、便于維護(hù)管理；（b）除塵效率一般為85％左右，高效旋風(fēng)除塵器效率可達(dá)90％。（c）只能去除粒徑大于10微米的顆粒，對于粒徑小于5微米的顆粒沒有去除能力。過濾式除塵裝置--袋式除塵器電除塵器（1）除塵機(jī)理：利用靜電力將固體或液體顆粒從氣流中分離并被捕集。（2）電除塵器的性能與特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（a）除塵效率高（可達(dá)99％）；（b）能耗低（0.2－0.8kWh/1000m3煙氣）；（c）阻力小（100－300Pa）；（d）耐高溫（350℃）；（e）處理煙氣量大（105－106m3/h）；（f）可以處理0.1μm的顆粒。缺點(diǎn)：（a）一次性投資大、占地面積大；（b）除塵效率受顆粒比電阻等物理性質(zhì)限制；（c）不適用直接處理高濃度含塵氣流。電除塵器6、濕式除塵器（1）除塵機(jī)理：用水或其它液體與含塵廢氣相互接觸，從而實(shí)現(xiàn)分離和捕集塵粒和吸收有害氣體。（2）濕式除塵器的性能與特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（a）耗能相同的情況下，除塵效率比干式除塵器的效率高；（b）可以處理高溫、高濕、高比電阻、易燃易爆的含塵氣體；（c）除塵的同時，可以去除有