大气污染与防治

1 7.2 大气污染与防治大气污染与防治 7.2.1 大气的组成和结构大气的组成和结构 7.2.2 大气的主要污染物及危害大气的主要污染物及危害 7.2.3 大气污染的防治大气污染的防治 2 N2(78.09%)O2(20.95%)稀有气体稀有气体(0.93%)1.大气的组成大气的组成恒定组分恒定组分：可变组分：二氧化碳、水蒸气可变组分：二氧化碳、水蒸气 不定组分：煤烟、尘埃、硫氧化物、氮氧不定组分：煤烟、尘埃、硫氧化物、氮氧 化物、碳氧化物、碳氢化合物化物、碳氧化物、碳氢化合物 6.2.1大气的组成和大气的组成和结构结构3 2.大气的大气的结构结构 大气圈厚度约为大气圈厚度约为1000-1400km 对流层：地表对流层：地表-12km 平流层：平流层：12-50km 中间层：中间层：50-85km 热层：热层：85-500km 逸散层：逸散层：500km以上以上42002503003200102030离地面高度离地面高度/km温度温度T/K对流层对流层平流层平流层中间层中间层热层热层40506070809010011057.2.2 大气的主要污染物及危害大气的主要污染物及危害 1.粉尘粉尘 2.COX和温室效应和温室效应 3.SOX和酸雨和酸雨 4.NOX和光化学烟雾和光化学烟雾 5.CFC和臭氧层破坏和臭氧层破坏 6.汽车尾气汽车尾气6 大气污染大气污染(atmosphere pollution):由于由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气人类活动和自然过程引起某种物质进入大气,显现出足够的浓度显现出足够的浓度,达到足够的时间达到足够的时间,并因此并因此危害了人体舒适、健康，或危害了环境。危害了人体舒适、健康，或危害了环境。一次污染物：一次污染物：从污染源直接排放出来的从污染源直接排放出来的 污染物。污染物。二次污染物：二次污染物：一次污染物与大气中原有一次污染物与大气中原有成分或其它污染物之间发生化学或光化学反成分或其它污染物之间发生化学或光化学反应，生成的新污染物。应，生成的新污染物。7NO煤的燃烧煤的燃烧冰箱冰箱机动车机动车化工厂化工厂空调空调污染源污染源固定：烟囱、工业排气、电器等固定：烟囱、工业排气、电器等流动：各种交通工具流动：各种交通工具8 指分散在大气中的固体颗粒物。按其指分散在大气中的固体颗粒物。按其颗粒大小可分为降尘和飘尘两类。颗粒大小可分为降尘和飘尘两类。降尘：降尘：d10 m m 固体粒子固体粒子 飘尘：飘尘：d10 m m 固体粒子固体粒子 1.粉尘粉尘9危害：危害：(1)刺激呼吸系统、引起哮喘、支气刺激呼吸系统、引起哮喘、支气 管炎、矽肺疾病；管炎、矽肺疾病；(2)靠巨大的表面积可吸附各种有毒靠巨大的表面积可吸附各种有毒 物质；物质；(3)与与SOX、H2O发生协同作用，形成发生协同作用，形成 伦敦烟雾。伦敦烟雾。10 2.COX和温室效应和温室效应(1)CO使人体中毒的机理使人体中毒的机理:正常条件下正常条件下,人体血液中血红蛋白与吸入人体血液中血红蛋白与吸入的氧结合形成氧合血红蛋白的氧结合形成氧合血红蛋白(Hb-O2),当当CO进入人体进入人体,血液中血红蛋白与吸入血液中血红蛋白与吸入的的CO结合形成碳氧血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白(Hb-CO)。危害：使人头晕、头痛、疲劳、破坏中危害：使人头晕、头痛、疲劳、破坏中枢神经系统，严重时使人窒息。枢神经系统，严重时使人窒息。11(2)CO2与温室效应：与温室效应：大气中的大气中的CO2、CH4、N2O、O3及氟利及氟利昂等微量气体，对太阳短波辐射吸收非常昂等微量气体，对太阳短波辐射吸收非常少，但对地面的长波辐射吸收却强烈，类少，但对地面的长波辐射吸收却强烈，类似温室玻璃的作用使气温升高的现象称似温室玻璃的作用使气温升高的现象称温温室效应室效应(greenhouse effect)。12温室气体：温室气体：CO2、CH4、N2O、O3 及氟利昂等及氟利昂等危害危害：(1)气候变暖气候变暖 (2)海平面上升海平面上升 (3)温度带和降水带移动温度带和降水带移动 (4)破坏生态系统破坏生态系统13 3.SOX和酸雨和酸雨 SO2在大气中的反应在大气中的反应:SO2 SO3 SO3 H2SO4 H2SO3+O2 (H2SO4)m(H2O)n 气溶胶胶核气溶胶胶核光光氧化氧化H2OH2O14伦敦烟雾伦敦烟雾物质条件物质条件:粉尘粉尘、SO2、H2O气象条件气象条件:高压、无风、逆温高压、无风、逆温危害：刺激呼吸系统危害：刺激呼吸系统 危及心脏危及心脏 威胁健康和生命威胁健康和生命15酸雨酸雨(acid rain)：pH 5.6的天然降水的天然降水 酸雨中的酸酸雨中的酸90以上是硫酸和硫酸盐、以上是硫酸和硫酸盐、硝酸和硝酸盐。硝酸和硝酸盐。危害：毁坏农作物与森林危害：毁坏农作物与森林 水体变酸水体变酸 材料腐蚀材料腐蚀16 4、NOX和光化学烟雾和光化学烟雾 NOX在大气中的主要反应：在大气中的主要反应：NO+1/2 O2 NO2 NO2 NO+O O+O2 O3 RCO2 +NO NO2+RCO RCO+O2 RCO3 CH3 CO3 +NO2 CH3CO3NO2 过氧化硝酸已酰过氧化硝酸已酰(PAN)h17光化学烟雾光化学烟雾(photochemistry smog):物质条件物质条件:NOx、CH气象条件气象条件:光照、低风速、逆温光照、低风速、逆温危害：强烈的刺激作用危害：强烈的刺激作用 大气能见度降低大气能见度降低 使植物枯萎、材料老化使植物枯萎、材料老化 威胁人的健康威胁人的健康18 氯氟烷烃：人工合成的一类含氯、氟的氯氟烷烃：人工合成的一类含氯、氟的 烃类化合物。烃类化合物。如如CCl3F在平流层的反应在平流层的反应:CCl3F CCl2F+Cl Cl+O3 ClO+O2 ClO+O3 Cl+2O2 5.CFC和臭氧层破坏和臭氧层破坏h19臭氧层臭氧层(ozone layer)作用作用:(1)是地球的过滤器是地球的过滤器 (2)调节大气气温调节大气气温 (3)人类的保护伞人类的保护伞 臭氧层空洞臭氧层空洞:臭氧浓度低于正常浓度臭氧浓度低于正常浓度(10ppm)的现象。的现象。20危害危害:(1)白内障和皮肤癌发病率增加白内障和皮肤癌发病率增加 (2)粮食减产粮食减产 (3)影响水生生物的正常生长影响水生生物的正常生长216.汽车尾气：汽车尾气：包括包括:CO、NOX、SO2、CH化合物化合物 等。等。汽车尾气是城市大气中的罪魁祸首。汽车尾气是城市大气中的罪魁祸首。危害：形成光化学烟雾危害：形成光化学烟雾 形成酸雨形成酸雨 威胁人类健康威胁人类健康22 用空气污染指数用空气污染指数(API)表示空气污染表示空气污染的程度的程度 API中中包括：二氧化硫、氮氧化物、包括：二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物(TSP)表示了煤烟、汽车尾气和降尘污染的表示了煤烟、汽车尾气和降尘污染的程度程度23空气污染指数空气污染指数(API)空气质量级别空气质量级别 空气质量状况空气质量状况 0-50 优优 50-100 良良 101-200 轻度污染轻度污染 201-300 中度污染中度污染 300以上以上 重度污染重度污染24 治理方法治理方法机械除尘机械除尘洗涤除尘洗涤除尘电除尘电除尘过滤除尘过滤除尘重力除尘重力除尘惯性除尘惯性除尘离心除尘离心除尘7.2.3大气污染的防治大气污染的防治粉尘：粉尘：25用氨做还原剂，用氨做还原剂，CuO-CrO为催化剂，为催化剂，6 NO+4 NH3 =5 N2+6 H2O 6 NO2+8 NH3=7 N2+12 H2O用甲烷做还原剂，铂为催化剂，用甲烷做还原剂，铂为催化剂，4 NO+CH4=2N2+CO2+2 H2O 2 NO2+CH4=4NO+CO2+2 H2O 去除去除NOX:26去除去除SO2:氨吸收法：氨吸收法：2NH3+SO2+H2O=(NH4)2SO3 (NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3 NH4HSO3+NH3 =(NH4)2SO3 碱吸收法：碱吸收法：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O SO2+Na2CO3=Na2SO3+CO2