环境学概论第二章大气环境课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,环境学概论第二章大气环境,*,PPT,文档演模板,Office,PPT,环境学概论第二章大气环境,2024/11/14,环境学概论第二章大气环境,环境学概论第二章大气环境2023/10/9环境学概论第二章大,1,第二章,大气环境,环境学概论第二章大气环境,第二章大气环境环境学概论第二章大气环境,2,主要内容,第一节：大气的组成和结构,第二节：大气污染和污染物,第三节：大气环境中污染物的化学转化,第四节：大气中污染物的扩散,第五节：大气污染综合防治与管理,录相教学：人类活动对大气圈的影响,环境学概论第二章大气环境,主要内容第一节：大气的组成和结构环境学概论第二章大气环境,3,1大气的结构和组成,1,、,N,2,、,O,2,等气体,3,、冰晶和固体微粒,（如尘埃、花粉）,2,、水滴,（如云滴、雾滴）,除去水汽和杂质的空气称为干洁空气,问题1：大气的垂直分层结构？,问题3：大气由哪几个组份组成？干洁空气指什么？,问题2：大气环境问题主要集中在 层？,对流,环境学概论第二章大气环境,1大气的结构和组成1、N2、O2等气体3、冰晶和固体微粒,4,二氧化碳：,来源：呼吸作用，有机体的燃烧与分解。,现状：在大气中的含量有增加的趋势。,影响：强烈吸收地面的长波辐射，,引起温室效应的加剧。,臭氧：,来源：高空通过光化作用，低空通过闪电,或有机物氧化及高空传输。,作用：能大量吸收太阳紫外线，使地面生,物免受过量紫外线的灼伤。,分布：自然大气中含量很少。随高度分布,不均匀，也随纬度和时间而异。,水汽：,来源：海洋和地面蒸发与植物蒸腾。,分布：随时间、地点变化很大。在铅直,方向，一般随高度增加而减少。,影响：形成云、雾、雨、雪等大气现象。,对生物的生长和发育有重要影响。,微粒：,种类：固体微粒与液体微粒。,影响：影响太阳辐射传输，使能见度,变低，有的能起凝结核的作用。,与环境问题有关的大气成份,环境学概论第二章大气环境,二氧化碳：臭氧：水汽：微粒：与环境问题有关的大气成份,5,2大气污染和污染物,大气污染：是指大气中某些物质的含量远远超过了,大气自净能力，以至对,人体,、,生态,、,材料,造成,危害,的现象,。(,图1 2 3,),污染源：即造成环境污染的发生源。一般指向环境,排放有害物质或对环境产生有害影响的场,所、设备和装置等。,大气污染源：指向大气中排放污染物质的发生源。,一、大气污染的发生,二、大气污染的来源,1、,定义,环境学概论第二章大气环境,2大气污染和污染物 大气污染：是指大气中某些物质的含量远,6,2、分类,火山喷发,燃料燃烧,森林火灾,工业生产过程,天然污染源 自然尘,人为污染源,交通运输过程,森林植被释放,农业活动排放,海浪飞沫,固定污染源,按污染源存在形式,流动污染源,无组织排放源,按照污染物质的来源,环境学概论第二章大气环境,2、分类 火山喷,7,点源,按污染源排放的形式,线源,面源,体源,连续源,按污染源排放时间,间断源,瞬时源,按污染源排放点高度,地面源,高架源,环境学概论第二章大气环境,点源,8,*,按污染物存在的,颗粒物质,（,粉尘、雾尘、烟尘、煤尘,）,物理形态,气态物质,（,硫化物、氮氧化物等,）,三、大气污染物及大气污染类型,1、大气污染物及其分类,*,按污染物形成过程,直接从污染源排放的污染物质。,分为反应物和非反应物。,一次污染物,在大气中经化学反应或光化学反应形成的与,一次污染物物理化学性质完全不同的新的污染物质，其毒性比一次污染物更强。,二次污染物,一次污染物,定义 P17,分类,环境学概论第二章大气环境,*按污染物存在的 颗粒物质（粉尘、雾尘、烟尘、煤尘）,9,气溶胶状污染物,按,粒径的大小,可分为,总悬浮颗粒物（）,：,D微米，是分散在大气,中各种粒子的总称，是目前大气质量评价中的,重要污染指标。,飘尘,：,微米，能在大气中长期飘浮，是环保工作,者研究对象之一。,降尘：,微米，可在重力作用下降落下来，单位,面积的降尘量可作为评价大气污染程度的指标之一。,可吸入粒子,（）,：,（国际标准化组织）定,微米为可吸入呼吸道的粒子。,气态污染物,（,硫化物、碳氧化物、氮氧化物、碳氢、卤素化合物）,P21,2.主要大气污染物质,环境学概论第二章大气环境,气溶胶状污染物 按粒径的大小 可分为2.主,10,主要气态污染物的来源及所产生的一次，二次污染物,污染物,主要来源,一次污染物,二次污染物,硫化物,煤、石油的燃烧,SO2,H2S,SO3,H2SO4,MSO4气溶胶,碳氧化物,汽车尾气,CO,CO2,无,含氮化合物,汽车尾气,NO,NH3,NO2,HNO3,MNO3气溶胶，O3,碳氢化合物,汽车尾气及石油,化工工业,CMHN（形成光化学烟雾前体物）,醛、酮、过氧乙酰硝酸酯,卤素化合物,有机合成工业，化工厂，塑料厂,HF,HCL,无,环境学概论第二章大气环境,主要气态污染物的来源及所产生的一次，二次污染物 污染物,11,3.大气污染类型,根据污染物的性质划分,还原型（煤炭型）：,氧化型（汽车尾气型）,环境学概论第二章大气环境,3.大气污染类型根据污染物的性质划分 还原型（煤炭型）：氧,12,根据燃料性质和大气污染物的组成划分 P26,石油型,煤炭型,混合型,特殊型,环境学概论第二章大气环境,根据燃料性质和大气污染物的组成划分 P26 石油型 煤炭型,13,3大气环境中污染物的化学转化,大气污染的化学转化,：,从污染源排放进入大气中的污,染物，在扩散、输送过程中，由于其自身的物理、,化学性质的影响和其他条件（如阳光、温度、湿度,等）的影响，,在污染物之间,，以及,它们与空气原有,组分之间,进行化学反应，形成新的二次污染物的过,程。包括光化学过程和热化学过程。,当前受到关注的大气污染化学问题有：气体硫化物污染，氮的氧化物污染，光化学烟雾、酸雨及臭氧层的变化问题。,环境学概论第二章大气环境,3大气环境中污染物的化学转化大气污染的化学转化：从污染源,14,SO,2,SO,3,H,2,SO,4,(H,2,SO,4,)m(H,2,O)n,一、大气光化学特性,二、硫氧化物在大气中的化学转化,直接光氧化,光化学氧化,间接光氧化,催化氧化,SO,2,的氧化作用,1、光辐射特点,2、光化学特性,SO,2,SO,3,环境学概论第二章大气环境,SO2 SO3 H2SO4 (H2S,15,1、SO2的光化学氧化,NO NO,2,HNO,3,或(MNO,3,)m(H,2,O)n,缓慢,三、氮氧化物在大气中的化学转化,2、SO2的催化氧化（非均相反应）,思考：在由碳氢化合物和氮氧化物污染了的大气环境中,SO,2,光氧化反应速率大大高于在清洁大气中的情况.,SO2的间接光化学氧化 P29.,SO2的直接光化学氧化 P28,NO NO,2,环境学概论第二章大气环境,1、SO2的光化学氧化NO NO2,16,在大气中无其它反应干预下，O,3,的浓度取决于 ；,低层大气压中O,3,增加的前提是NO NO,2,.,1、NO2的光化学反应,2、NO2的化学反应 P31,光解 NO2 +hv(290430nm)NO+O*,O*+O2+M O3+M,(对流层中O3的唯一人为源）,O3+NO NO2+O2,环境学概论第二章大气环境,在大气中无其它反应干预下，O3的浓度取决于,17,四、“光化学烟雾”的形成(photo-chemical smog),1.光化学烟雾的定义及特征 P32,*光化学烟雾：,指含有,氮氧化物和烃类,的大气,在阳,光中,紫外线,的照射下发生反应所产生的,产物,及反应物的混合物,被称为光化学烟雾,.(图),特征：烟雾呈蓝色,具有强氧化性,刺激人们眼睛,伤害植物叶子,能使橡胶开裂,并使大气能见,度降低。,环境学概论第二章大气环境,四、“光化学烟雾”的形成(photo-chemical sm,18,2.光化学烟雾的形成 P33,重要过程(关键性的反应)：,碳氢化合物的氧化生成了活性自由基,过氧自由基引起NO向NO,2,转化，并导致含N,的二次污染物的生成,NO,2,的光解导致了O,3,的生成,环境学概论第二章大气环境,2.光化学烟雾的形成 P33重要过程(关键性的反应)：,19,形成机制：,(P35),BNO向NO2转化是产生,“,光化学烟雾,”,的,关健,C碳氢化合物是产生,“,光化学烟雾,”,的,主要成分,ANO,2,的光解是,“,光化学烟雾,”,形成的,开始,光化学烟雾的形成过程是由一系列,复杂的链式反应,组成的，是以,NO,2,光解生成O的反应为引发,，导致了O,3,的生成；,碳氢化合物,的存在,打破了NO,2,的光解循环,，生成了重要的自由基(HO,2,和RO,2,)，促使NO向NO,2,快速转化；NO,2,继续光解产生O,3,，同时在转化过程中产生的自由基又继续参与反应生成更多的自由基。如此循环,直到NO或碳氢化合物消失,为止。所产生的醛类、O,3,、PAN等二次污染物是,最终产物,。,环境学概论第二章大气环境,形成机制：(P35)BNO向NO2转化是产生“光化学烟,20,3.光化学烟雾的形成条件 P35,在副热带高压控制地区的夏季和早秋季节为光化学 烟雾发生的有利季节,位置条件：太阳天顶角 60,A 地理条件 时间条件：夏季中午前后,天气条件：晴朗，高温、低湿、逆温,以石油为动力燃烧的工厂,汽车排气,B 污染源条件,环境学概论第二章大气环境,3.光化学烟雾的形成条件 P35在副热带高压控制地区的夏,21,4.光化学烟雾的危害,A 危害健康,刺激眼睛和呼吸道粘膜,使哮喘病增多,引起潜在性的全身影响,D 损害有机物质,B 降低能见度,E 毁坏植物,环境学概论第二章大气环境,4.光化学烟雾的危害A 危害健康 刺激眼睛和呼吸道粘膜,22,4大气中污染物的扩散,Diffusion of atmospheric pollution,影响大气污染的因素：,气象条件,动力因子：风和湍流,热力因子：大气温度层结和大气稳定度,天气形势：降水；雾,下垫面条件：地形和地物；山谷风；海陆风；城市热岛环流,其它因素：污染物的性质和成分；污染源的几何形状,和排放方式,(地理因素),环境学概论第二章大气环境,4大气中污染物的扩散影响大气污染的因素：气象条件,23,一、气象条件,1.热力因子,大气温度层结,温度层结：气温沿垂直高度的分布曲线.,四种类型：,（1）0，称为正常分布层结,或递减层结；,（2）=d，称为中性层结；,（3）=0，称为等温层结；,（4）0，称为逆温,区别r,d,和r,r,d,是对气块而言，r则是对周围空气而言；r,d,是常数，而r大小与周围环境有关,环境学概论第二章大气环境,一、气象条件1.热力因子大气温度层结温度层结：气温沿垂直高,24,大气稳定度(atmospheric stability),-,d,0为大气静力稳定度的判据,当-d0时，a0，气块加速运动，大气不稳定；,当-d0时，a0，气块减速运动，大气稳定；,当=d时，a=0，大气是中性的。,逆温(Inversion),会造成严重的大气污染现象,辐射逆温(Radiation inversion),与大气污染的关系最为密切,即垂直方向上大气稳定的程度,环境学概论第二章大气环境,大气稳定度(atmospheric stability),25,A 翻卷型（波浪型,wavilness,）,：烟流呈波浪状,气温层结处于不稳定状态，即0；-d0时，扩散条件较好，污染物落地最大浓度点距烟囱较近，多发生在晴朗的白天。,不同温度层结下的烟型,五种典型的烟流形状,环境学概论第二章大气环境,A 翻卷型（波浪型wavilness）：烟流呈波浪状,气温,26,B 锥型,coniform,：,烟流呈圆锥形，发生在中性条件下，即,0；,-d0。扩散速度、落地浓度较波浪型低，污染物输送较远，多出现于多云或阴天的白天，强风的夜晚或冬季夜间。,环境学概论第二章大气环境,B 锥型coniform：烟流呈圆锥形，发生在中