大气污染与防治1.大气污染: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,并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。
2.人类活动包括生产活动,也包括生活活动,如做饭、取暖、交通等。
自然过程,包括火山活动、山林火灾、海啸、土壤和岩石的风化及大气圈中空气运动等。
3.大气污染源:向大气排放足以对环境产生有害影响物质的生产过程、设备、物体或场所。
(1)按污染源存在的形式分:固定污染源和移动污染物源;(2)按污染物排放的方式分*:点源、线源、面源、体源;(3)按污染物排放的时间分:连续源、间断源和瞬间源;(4)按污染物产生的类型分*:工业污染源、生活污染源、交通运输源4.大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人和环境产生有害影响的那些物质。
(1)按存在方式分:气态污染物:含硫化合物(SO2)、氮氧化物、碳氢化合物、碳氧化物(CO,CO2)、卤素化合物;气溶胶状态污染物(颗粒物);粉尘;烟; 飞灰;黑烟;雾;几种颗粒物的区分(a)粉尘(dust)粒径1~200 μm ,主要机械作用或是土壤、岩石的风化形成的,如粘土粉尘、煤粉等。
(b)烟(fume)粒径0.01~1 μm ,主要由冶金过程熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物,如PbO烟、ZnO烟等。
(c)飞灰(fly ash)燃料燃烧产生的烟气排出的分散的较细的灰分。
(d)黑烟(smoke)燃料燃烧产生的能见气溶胶。
(e)雾(fog)气体中液滴悬浮体的总称,如水雾、酸雾、油雾。
几个重要的指标(a)总悬浮颗粒物(TSP,Total Suspended Particulate )*:悬浮于空中,空气动力学当量粒径小于等于100 μm的颗粒物;(b)可吸入颗粒物(PM10)*:悬浮于空中,空气动力学当量粒径小于等于10 μm 的颗粒物;(c)PM2.5:悬浮于空中,空气动力学当量粒径小于等于2.5 μm的颗粒物;(d)降尘:颗粒粒径大于10 μm的颗粒物;(e)飘尘:颗粒粒径小于10 μm的颗粒物。
(2)按污染物形成的方式分:一次污染物:直接由污染源排放的污染物。
如二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、颗粒物等二次污染物:大气中一次污染物之间或一次污染物与大气的正常成分之间发生化学作用生成的污染物。
如硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧等5.煤烟型污染:燃煤是煤烟型污染的主要污染源。
燃煤是多种污染物的主要来源。
与燃油和燃气相比,相同规模的燃烧设备,燃煤排放的颗粒物和二氧化硫要高得多。
燃烧条件影响污染物的形成和排放,但煤的品质是最主要的影响6.燃煤产生SO2的计算:G= BS×80%×2式中:G——二氧化硫的产生量,kg/h;B——燃煤量,kg/h;S——煤的含硫量,%。
燃烧排放的SO2计算:G= BS×80%×2×(1-η)式中:η——SO2的去除率,%;7. 燃煤烟尘排放量的计算:Y=B×A×D×(1-η)式中:Y——烟尘排放量,kg/h; B——燃煤量,kg/h;A——煤的灰分含量,%;D——烟气中烟尘占灰分量的百分数,%,其值与燃烧方式有关;η——除尘器的总效率,%。
8.光化学烟雾(1)产生: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)。
(2)主要成分:臭氧(O3)、过氧乙酰硝酸酯(PAN)、醛类、酮类等。
(3)危害:(a)刺激眼睛;(b)臭氧会引起胸部压缩、刺激粘膜、头痛、咳嗽、疲倦等;(c)臭氧能损害有机物质(如橡胶、棉布、尼龙和聚酯等);(d)可能会引起哮喘病的增多,还会引起植物毁坏。
9.环境空气质量功能区划分为三类:一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区;二类区为城镇规划中确定的居住区,商业交通居民混合区,文化区,一般工业区和农村地区;三类区为特定工业区。
10.环境空气质量标准共分为三级:一类区执行一级标准;二类区执行二级标准;三类区执行三级标准。
11.一氧化碳(CO)⑴性质:无色、无味、无臭的气体;有毒,能与氧气争夺血液中的血色素,使血液携带氧气能力大大降低,使人体缺氧而窒息。
⑵数量:是城市大气中数量最多的污染物(约占大气污染物总量的1/3)。
⑶主要来源:汽车尾气。
氮氧化物(NOx)(1)主要污染物:NO、NO2(2)性质:棕黄色、有刺激性气味;(3)主要来源:燃料燃烧、汽车尾气、部分生产或使用硝酸的工厂排放的尾气;(4)燃烧过程中NOx的产生情况:热力(热解)NOx、燃料(燃烧)NOx和瞬时NOx。
(5)危害:(a)毁坏棉花,尼龙等织物;(b)损害植物——如使柑桔落叶、发生萎黄病和减产;(c)引起急性呼吸道病变。
会导致光化学烟雾。
硫氧化合物(SOx)(1)主要污染物:SO2、SO3(2)性质:有刺激性气味;SO2能与水反应生产亚硫酸;SO3能与水反应生成硫酸。
(2)主要来源:矿物燃料的燃烧;(3)危害:(a)对人体健康造成危害,还有促癌作用;(b)会形成硫酸烟雾,危害更大;(SOx与颗粒物(主要是FeO)的混合物,经过化学反应生成硫酸,如伦敦烟雾事件)(c)对植物造成伤害,破坏叶面结构;(d)腐蚀材料。
12.空气污染指数(Air pollution Index,简称API)就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式,并分级表征空气污染程度和空气质量状况,适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。
13.大气污染的危害㈠大气污染对人体的危害:(1) 通过直接呼吸进入人体;(2) 附着在食物或溶于水,随饮水、进食侵入人体;(3) 通过接触或刺激皮肤而进入到人体,尤其是脂溶性物质更易从皮肤渗入人体。
① 急性中毒②慢性中毒③重要生理机理的变化:致癌、致畸、致突变。
颗粒物:危害取决于化学成分和粒度。
二氧化硫:造成呼吸道内径狭窄。
一氧化碳:碳氧血红蛋白,血液输氧能力降低。
臭氧:危害肺部和气管。
铅:轻度——神经衰弱综合征、消化不良;中度——贫血、多发性神经病;重度——肢体麻痹,儿童推迟大脑发育。
㈡大气污染对植物的危害:①损害植物酶的功能组织;②影响植物新陈代谢的功能;③破坏原生质的完整性和细胞膜;④损害根系生长及其功能;⑤减弱输送作用与导致生物产量减少。
急性危害、慢性危害、不可见危害。
大气污染物对植物的危害程度决定于污染物剂量、污染物组成等因素。
例如,环境中的SO2能直接损害植物的叶子,长期阻碍植物生长;氟化物会使某些关键的酶催化作用受到影响;O3可对植物气孔和膜造成损害,导致气孔关闭,也可损害三磷酸腺苷的形成,降低光合作用对根部的营养物的供应,影响根系向植物上部输送水分和养料。
㈢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、纺织物等物品发生性质的变化,造成直接和间接的经济损失。
SO2与其他酸性气体可腐蚀金属、建筑石料及玻璃表面。
SO2可以使纸张变脆、褪色,使胶卷表面出现污点、皮革脆裂并使纺织品抗张力降低。
O3和NOX会使染料与绘画褪色,从而对宝贵的艺术作品造成威胁。
㈣大气污染的其他危害:⑴对能见度的影响;⑵城市热岛效应;⑶全球性影响:全球变暖、臭氧层耗竭;酸雨14.由于城市下垫面特殊性质、空气中由燃料产生的二氧化碳等较多、加上人为热,城市气温明显高于郊区,这种情况称为“城市热岛效应”。
15.华氏温度和摄氏温度的换算公式: F=(C×9/5)+32 ; C=(F-32)×5/9 ;式中F--华氏温度,C--摄氏温度16. 温室气体能让太阳短波辐射自由通过,同时强烈吸收地面和空气放出的长波辐射,从而造成近地层增温的作用称为温室效应。
17.自然温室效应中主要温室气体:水汽、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、臭氧等。
18.《京都议定书》中规定了6种主要温室气体:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)氢氟碳(HFCs)、全氟化碳(PFCs)六氟化硫(SF6)。
19.全球变暖的危害:(1)极地和高山冰川融化,海平面上升;(2)导致气压和风的变化及降水的变化,旱涝灾害加剧;(3)导致温度带变化,自然生态和农业发生难以预料的变化;(4)热天气使传染病传播更广泛,疾病和死亡率增高;(5)经济损失大,社会不安定;20.气候变暖对中国农业的影响?⑴我国热带亚热带北界将可能向北变动,种植熟制北界将向北推移,更多的地区适合农业耕作,扩大复种面积,提高复种指数。
但一些作物分布区向高纬度地区移动,可能移到现在土壤贫瘠的地区,由于气候变暖地表水蒸发量增大,会加重我国华北和西北的干旱、砂化、碱化、及草原退化等危害。
⑵高温闷热天气会使病虫害变得更严重。
⑶气候变暖将会导致灾害性天气的增加,使农业生产的不稳定性增大。
21.针对全球变暖的防治对策:①调整能源战略:提高现有能源利用率;向清洁能源转化;②绿化对策③控制人口,提高粮产,限制毁林④加强环境意识教育,促进全球合作22.CO2 捕集和封存(简称CCS,也被译作碳捕获与埋存、碳收集与储存等)技术是指将CO2 从工业或相关能源产业的排放源中分离出来,输送并封存在地质构造中,长期与大气隔绝的一个过程CCS 技术包括CO2 捕集、运输以及封存三个环节,可以有效地减少来自大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的CO2 排放量。
CO2运输具有运输量大、运输方向明确和技术含量高的特点23.酸沉降(acid deposition)指大气中的酸性物质(主要是H2SO4、HNO3及其前体物SOX、NOX等)通过降水(包括雨、雪、霜、雹、雾、露等形式)或在气流作用下直接迁移到地表造成污染的现象。
前者称为湿沉降,后者称为干沉降。
湿沉降习称酸雨(acid rain),一般指pH小于5.6的各种形式的降水。
近年来,国际上倾向于将酸雨的含义扩大,将干沉降也归于酸雨范畴,使酸沉降的概念与酸雨等同起来。
24.酸雨的成因:自然物质来源:火山爆发喷出大量之硫化物及悬浮固体物,自然水域表面释放的硫化氢,动植物分解产生有机酸,土壤微生物及海藻释放的硫化氢、二甲基硫及氮化物等,以上所提出的都是偶然将雨水的pH降低至5.0左右的。
人为物质来源:工业化后,燃料大量使用,燃烧过程中产生一氧化碳、氯化氢、二氧化硫、氮氧化物及有机酸及悬浮固体物,排放至大气环境中,经光化学反应生成硫酸、硝酸等酸性物质使得雨水pH值降低,形成酸雨。
25.我国酸雨的成因:①燃料结构以煤为主②森林资源锐减③气象条件(太阳光强、蒸汽浓度)④大气颗粒物和降尘浓度⑤地理位置26.酸雨危害⑴形成酸湖,鱼虾难存①湖水pH降低导致鱼类死亡,在pH5.0~6.5之间时,鱼卵不容易孵化,鱼苗数量减少﹔当湖水pH值低过5.0时,大多数鱼类死亡,虾比鱼更早灭绝。