沈阳农业大学土地与环境学院大气污染控制工程课件--第一章.pptx
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1、v大气与大气污染大气与大气污染v大气污染物及其来源大气污染物及其来源v大气污染综合防治大气污染综合防治v环境空气质量控制标准环境空气质量控制标准第一章第一章 概论概论主主 要要 内内 容:容:第一节第一节 大气与大气污染大气与大气污染一、大气的组成一、大气的组成一、大气的组成一、大气的组成(一)大气与空气(一)大气与空气(一)大气与空气(一)大气与空气国际标准化组织(国际标准化组织(国际标准化组织(国际标准化组织(ISOISO)给大气和空气的定义:)给大气和空气的定义:)给大气和空气的定义:)给大气和空气的定义:vv大气大气大气大气 是指环绕地球周围所有空气的总和是指环绕地球周围所有空气的总和
2、是指环绕地球周围所有空气的总和是指环绕地球周围所有空气的总和(Theentiremassof(TheentiremassofairwhichsurroundtheEarth)airwhichsurroundtheEarth);vv环境空气环境空气环境空气环境空气 是指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外是指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外是指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外是指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气空气空气空气(Outdoorairtowhichpeople,plants,animalsand(Outdoorairtowhichpeople,plant
3、s,animalsandstructuresareexposed)structuresareexposed)。(二)大气圈及其垂直结构(二)大气圈及其垂直结构 1、大气圈、大气圈(1)定义定义:自然地理学把受地心引力而随地球旋转的大:自然地理学把受地心引力而随地球旋转的大气称为大气圈,厚度大约有气称为大气圈,厚度大约有10000km。大气物理学和污染气象学研究中,常把大气圈层上大气物理学和污染气象学研究中,常把大气圈层上界定为界定为1200-1400km。(2)分布分布:大气圈中的空气分布是不均匀的。:大气圈中的空气分布是不均匀的。大气质量的大气质量的90集中在集中在30km以下的范围内,高度
4、以下的范围内,高度100km以上大气的质量仅占大气圈质量的以上大气的质量仅占大气圈质量的1%。2 2、垂直结构、垂直结构n n对流层对流层对流层对流层n n平流层平流层平流层平流层n n中间层中间层中间层中间层n n暖层(热层,电离层)暖层(热层,电离层)暖层(热层,电离层)暖层(热层,电离层)n n散逸层(逃逸层,外层散逸层(逃逸层,外层散逸层(逃逸层,外层散逸层(逃逸层,外层)均质大气层(简称均质层):地球表面向上到大约均质大气层(简称均质层):地球表面向上到大约均质大气层(简称均质层):地球表面向上到大约均质大气层(简称均质层):地球表面向上到大约80-85km80-85km,主要成分氮
5、和氧的组成比例几乎不变,主要成分氮和氧的组成比例几乎不变,主要成分氮和氧的组成比例几乎不变,主要成分氮和氧的组成比例几乎不变,按气温在垂直方向上的变化分为对流层、平流层和按气温在垂直方向上的变化分为对流层、平流层和按气温在垂直方向上的变化分为对流层、平流层和按气温在垂直方向上的变化分为对流层、平流层和中间层。中间层。中间层。中间层。非均质层非均质层非均质层非均质层氢层(氢层(氢层(氢层(3200-9600km3200-9600km)氦层(氦层(氦层(氦层(1100-3200km1100-3200km)原子氧层(原子氧层(原子氧层(原子氧层(200-200-1100km1100km)氮层(氮层(
6、氮层(氮层(90-200km90-200km)(1 1)对流层)对流层)对流层)对流层 贴着地球表面,其厚度大约为贴着地球表面,其厚度大约为贴着地球表面,其厚度大约为贴着地球表面,其厚度大约为10km10km16km16km,主要成分为,主要成分为,主要成分为,主要成分为 N N2 2、OO2 2、HH2 2OO、COCO2 2和和和和ArAr等。等。等。等。两个显著特点:一是气温随高度上升而递减,平均每升高两个显著特点:一是气温随高度上升而递减,平均每升高两个显著特点:一是气温随高度上升而递减,平均每升高两个显著特点:一是气温随高度上升而递减,平均每升高100m100m气温降低气温降低气温降
7、低气温降低0.650.65;二是密度大。大气总质量的;二是密度大。大气总质量的;二是密度大。大气总质量的;二是密度大。大气总质量的7575和和和和9090的水蒸汽集中在此层。的水蒸汽集中在此层。的水蒸汽集中在此层。的水蒸汽集中在此层。在在在在5050100m100m以下的大气是人类活动的主要场所,进入大以下的大气是人类活动的主要场所,进入大以下的大气是人类活动的主要场所,进入大以下的大气是人类活动的主要场所,进入大气中的污染物绝大部分在此层活动。气中的污染物绝大部分在此层活动。气中的污染物绝大部分在此层活动。气中的污染物绝大部分在此层活动。l l2km2km以上大气受地表影响小,称为自由大气层
8、,主要天以上大气受地表影响小,称为自由大气层,主要天以上大气受地表影响小,称为自由大气层,主要天以上大气受地表影响小,称为自由大气层,主要天气过程,如雨、雪、雹的形成都在此层。气过程,如雨、雪、雹的形成都在此层。气过程,如雨、雪、雹的形成都在此层。气过程,如雨、雪、雹的形成都在此层。(2 2 2 2)平流层)平流层)平流层)平流层 对流层顶向上到对流层顶向上到对流层顶向上到对流层顶向上到50km50km左右的大气层,又称同温层,该层左右的大气层,又称同温层,该层左右的大气层,又称同温层,该层左右的大气层,又称同温层,该层主要成分是主要成分是主要成分是主要成分是OO3 3、N N2 2、OO2
9、2。两个特点:一是对流层顶到两个特点:一是对流层顶到两个特点:一是对流层顶到两个特点:一是对流层顶到30km30km左右的大气层气温变化左右的大气层气温变化左右的大气层气温变化左右的大气层气温变化很小,为很小,为很小,为很小,为-55-55左右,故称为同温层;二是空气没有对流左右,故称为同温层;二是空气没有对流左右,故称为同温层;二是空气没有对流左右,故称为同温层;二是空气没有对流运动,以平流运动为主,大气稳定,因此一旦污染物进人运动,以平流运动为主,大气稳定,因此一旦污染物进人运动,以平流运动为主,大气稳定,因此一旦污染物进人运动,以平流运动为主,大气稳定,因此一旦污染物进人平流层,停留时间
10、很长,从而造成较大的全球影响。平流层,停留时间很长,从而造成较大的全球影响。平流层,停留时间很长,从而造成较大的全球影响。平流层,停留时间很长,从而造成较大的全球影响。OO3 3在高约在高约在高约在高约25-30km25-30km的大气中最密集,而在这一区域的臭氧的大气中最密集,而在这一区域的臭氧的大气中最密集,而在这一区域的臭氧的大气中最密集,而在这一区域的臭氧几乎环绕整个地球,因此一般把平流层中的这部分称为臭几乎环绕整个地球,因此一般把平流层中的这部分称为臭几乎环绕整个地球,因此一般把平流层中的这部分称为臭几乎环绕整个地球,因此一般把平流层中的这部分称为臭氧层。臭氧有吸收紫外线的能力,使人
11、类等免受紫外线的氧层。臭氧有吸收紫外线的能力,使人类等免受紫外线的氧层。臭氧有吸收紫外线的能力,使人类等免受紫外线的氧层。臭氧有吸收紫外线的能力,使人类等免受紫外线的辐射。辐射。辐射。辐射。(三)大气的组成(三)大气的组成大气大气 干燥清洁的空气干燥清洁的空气 水水汽汽 悬浮微粒物悬浮微粒物 大气是由多种气体大气是由多种气体大气是由多种气体大气是由多种气体混合组成的,按其成分混合组成的,按其成分混合组成的,按其成分混合组成的,按其成分可以概括为三部分,亦可以概括为三部分,亦可以概括为三部分,亦可以概括为三部分,亦即干燥清洁的空气、水即干燥清洁的空气、水即干燥清洁的空气、水即干燥清洁的空气、水汽
12、和悬浮微粒。汽和悬浮微粒。汽和悬浮微粒。汽和悬浮微粒。1 1 1 1、干洁空气的组成、干洁空气的组成、干洁空气的组成、干洁空气的组成 氮、氧和氩占干洁大气总体积的氮、氧和氩占干洁大气总体积的氮、氧和氩占干洁大气总体积的氮、氧和氩占干洁大气总体积的99.96%99.96%,其他不到,其他不到,其他不到,其他不到0.04%0.04%,相对分子量相对分子量相对分子量相对分子量28.96628.966。2 2、水蒸气、水蒸气 在大气中的平均含量不到在大气中的平均含量不到0.5%,随空间、时间和气象条,随空间、时间和气象条件变化而变化。在热带雨林地区,其体积分数可达件变化而变化。在热带雨林地区,其体积分
13、数可达4%;沙漠干燥区或极地区可小于沙漠干燥区或极地区可小于0.01%。一般低纬度地区高于。一般低纬度地区高于高纬度地区,下层高于上层,夏季高于冬季。高纬度地区,下层高于上层,夏季高于冬季。3 3、悬浮颗粒物、悬浮颗粒物 大气中含有沉降速率很小的固体和液体微粒,称之为悬浮大气中含有沉降速率很小的固体和液体微粒,称之为悬浮颗粒物或悬浮微粒颗粒物或悬浮微粒,它是低层大气的重要组成部分,它是低层大气的重要组成部分,粒径粒径一般在一般在1010-4-4 m m几十几十 m m,多集中于大气底层,不论含量还,多集中于大气底层,不论含量还是化学成分都是不变的。是化学成分都是不变的。浓度分布随时间、地点和气
14、象条件而变化,通常是陆上多浓度分布随时间、地点和气象条件而变化,通常是陆上多于海上,城市多于乡村,冬季多于夏季。于海上,城市多于乡村,冬季多于夏季。对辐射的吸收与散射,云、雾和降水的形成,大气光电现对辐射的吸收与散射,云、雾和降水的形成,大气光电现象具有重要作用,对大气污染有重要影响。象具有重要作用,对大气污染有重要影响。二、大气污染二、大气污染二、大气污染二、大气污染 (一)大气污染(一)大气污染(一)大气污染(一)大气污染 1 1、定义定义定义定义:大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种大气
15、污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间,物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间,物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间,物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间,并因此而危害了人体的舒适、健康和福利,甚至危害了生并因此而危害了人体的舒适、健康和福利,甚至危害了生并因此而危害了人体的舒适、健康和福利,甚至危害了生并因此而危害了人体的舒适、健康和福利,甚至危害了生态环境的现象。态环境的现象。态环境的现象。态环境的现象。2 2、成因成因成因成因:自然因素自然因素自然因素自然因素:火山活动、山林火灾、海啸、土壤和岩
16、石:火山活动、山林火灾、海啸、土壤和岩石:火山活动、山林火灾、海啸、土壤和岩石:火山活动、山林火灾、海啸、土壤和岩石的风化及大气圈中空气运动等的风化及大气圈中空气运动等的风化及大气圈中空气运动等的风化及大气圈中空气运动等;人为因素人为因素人为因素人为因素:工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等。:工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等。:工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等。:工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等。(二)大气污染的类型(二)大气污染的类型按污染范围划分按污染范围划分根据污染物的性质划分根据污染物的性质划分据燃料性质和组成成分据燃料性质和组成成分(1)局部性大气污染局部性大气污染(2)地区性
17、大气污染地区性大气污染(3)广域性大气污染广域性大气污染(4)全球性大气污染全球性大气污染(1)还原型还原型(煤炭型)(煤炭型)主要污染物是二氧主要污染物是二氧化硫、一氧化碳和化硫、一氧化碳和颗粒物颗粒物(2)氧化型氧化型(汽车尾气型)(汽车尾气型)主要的一次污染物主要的一次污染物是一氧化碳、氮氧是一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物化物、碳氢化合物等等(1)煤烟型煤烟型(2)石油型石油型(3)混合型混合型(4)特殊型特殊型(5)沙尘型沙尘型(三)主要大气污染物(三)主要大气污染物气溶胶气溶胶气态物质气态物质1、气溶胶状态污染物:、气溶胶状态污染物:在大气污染中,在大气污染中,气溶胶是指沉降速度可以
18、忽略的小固气溶胶是指沉降速度可以忽略的小固体、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体系。体、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体系。其直径约其直径约为为0.002100m大小的液滴或固态粒子。大小的液滴或固态粒子。在我国环境空气质量标准中,根据大气中颗粒物的大小,在我国环境空气质量标准中,根据大气中颗粒物的大小,将其分为总悬浮颗粒物和可吸入颗粒物。将其分为总悬浮颗粒物和可吸入颗粒物。总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物(TSP):指能悬浮在空气中的,粒径):指能悬浮在空气中的,粒径dp 100m的颗粒物。它是分散在大气中的各种粒子的总的颗粒物。它是分散在大气中的各种粒子的总称。称。可吸入颗粒物可吸入颗粒物(PM
19、10):能长期漂浮在大气中,粒径):能长期漂浮在大气中,粒径dp 10m的颗粒物,也称为悬浮粒子或飘尘。的颗粒物,也称为悬浮粒子或飘尘。可入肺颗粒物可入肺颗粒物(PM2.5):能长期漂浮在大气中,粒径):能长期漂浮在大气中,粒径dp 2.5m的颗粒物。的颗粒物。PM2.5粒径小,富含大量的有毒、有害物质且在大气中的粒径小,富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。量的影响更大。2012年年2月,国务院同意发布新修订的月,国务院同意发布新修订的环境空气质量标环境空气质量标准准增加了增加了P
20、M2.5监测指标。监测指标。PM2.5产生的主要来源,是日常发电、工业生产、汽车尾产生的主要来源,是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物,大多含有重金气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物,大多含有重金属等有毒物质。属等有毒物质。http:/ 源强:污染源排放污染物的速率;源强:污染源排放污染物的速率;点源点源g/s、t/a、m3/s线源线源g/ms面源面源g/m2s大气中污染物的量,以污染物质量浓度表示,即大气中污染物的量,以污染物质量浓度表示,即单位体积空气中的污染物质量,单位分别为单位体积空气中的污染物质量,单位分别为mg/m3或或 m/m3。(五)大气污染的特点
21、(五)大气污染的特点(五)大气污染的特点(五)大气污染的特点1、不可见性,污染物成分测定较困难、不可见性,污染物成分测定较困难3、无国界性、无国界性2、广泛性、危害的长期性、控制的复杂性、广泛性、危害的长期性、控制的复杂性三、全球性大气污染问题三、全球性大气污染问题 (一)酸雨(一)酸雨 1 1 1 1、定义、定义、定义、定义 国际上将酸性强于正常雨水的降水,亦即国际上将酸性强于正常雨水的降水,亦即国际上将酸性强于正常雨水的降水,亦即国际上将酸性强于正常雨水的降水,亦即pHpH值小于值小于值小于值小于5.65.6的降水称为酸雨,包括雨、雪和雾。其酸度可能高出正的降水称为酸雨,包括雨、雪和雾。其
22、酸度可能高出正的降水称为酸雨,包括雨、雪和雾。其酸度可能高出正的降水称为酸雨,包括雨、雪和雾。其酸度可能高出正常雨水的常雨水的常雨水的常雨水的100100倍。倍。倍。倍。我国酸雨区我国酸雨区我国酸雨区我国酸雨区主要分布于长江以南、青藏高原以东地区及四主要分布于长江以南、青藏高原以东地区及四主要分布于长江以南、青藏高原以东地区及四主要分布于长江以南、青藏高原以东地区及四川盆地川盆地川盆地川盆地,覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省
23、市部分地区,面积达浙江、江苏和青岛等省市部分地区,面积达浙江、江苏和青岛等省市部分地区,面积达浙江、江苏和青岛等省市部分地区,面积达200200多万平方公里多万平方公里多万平方公里多万平方公里的酸雨区是世界三大酸雨区之一。的酸雨区是世界三大酸雨区之一。的酸雨区是世界三大酸雨区之一。的酸雨区是世界三大酸雨区之一。以德、法、英等国为中心,波及大半个欧洲的北欧酸雨区。以德、法、英等国为中心,波及大半个欧洲的北欧酸雨区。以德、法、英等国为中心,波及大半个欧洲的北欧酸雨区。以德、法、英等国为中心,波及大半个欧洲的北欧酸雨区。包括美国和加拿大在内的北美酸雨区。包括美国和加拿大在内的北美酸雨区。包括美国和加
24、拿大在内的北美酸雨区。包括美国和加拿大在内的北美酸雨区。2、酸雨形成机制、酸雨形成机制 一般认为,酸雨是由一般认为,酸雨是由SO2、NOX和氯化物等大气污染物,在和氯化物等大气污染物,在一定条件下通过化学反应而生成一定条件下通过化学反应而生成H2SO4、HNO3和和HCl,并随降,并随降雨、雪等降落到地面。酸雨的主要成分是雨、雪等降落到地面。酸雨的主要成分是H2SO4和和HNO3,占酸,占酸雨总酸量的雨总酸量的90以上。以上。2 2、温室气体的组成温室气体的组成温室气体的组成温室气体的组成:这类痕量气体称:这类痕量气体称:这类痕量气体称:这类痕量气体称之为温室气体,现在发现的主要温室气之为温室
25、气体,现在发现的主要温室气之为温室气体,现在发现的主要温室气之为温室气体,现在发现的主要温室气体有二氧化碳(体有二氧化碳(体有二氧化碳(体有二氧化碳(COCO2 2)、甲烷()、甲烷()、甲烷()、甲烷(CHCH4 4)、)、)、)、水汽,对流层臭氧(水汽,对流层臭氧(水汽,对流层臭氧(水汽,对流层臭氧(OO3 3)、氧化亚氮)、氧化亚氮)、氧化亚氮)、氧化亚氮(N N2 2OO)和氯氟烃()和氯氟烃()和氯氟烃()和氯氟烃(CFCCFCs s)等。)等。)等。)等。(二)温室效应(二)温室效应(二)温室效应(二)温室效应1 1、定义定义定义定义:大气中某些痕量气体含量增加,:大气中某些痕量气
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