大气地球化学环境污染与防治.ppt

第五章大气地球化学环境污染,大气污染物与大气污染源污染物质在大气中的迁移和转化大气污染的危害大气污染的控制与防治,一、大气污染物与大气污染源1、大气中重要吸光物质的光离解(1)O2和N2(2)O3(3)NO2,(4)HNO3和HNO2(5)SO2(6)甲醛(7)卤代烃,2、大气污染物一次污染物二次污染物,(1)二氧化硫危害：刺激性气体，危害呼吸道，危害植物，形成酸雨来源与消除：60%来自煤的燃烧，30%左右来自石油燃烧和炼制过程；有50%会转化成硫酸或硫酸根，另外50%可通过干湿沉降从大气中被消除浓度特征：本底浓度一般在0.2-10L/m3之间，停留时间2100)条件下氧化生成NOxO2O+O（极快）O+N2NO+N（极快）N+O2NO+O（极快）N+OHNO+H（极快）NO+1/2O2NO2（慢）,危害：NO的生物化学活性和毒性都不如NO2，可与血红蛋白结合，并减弱备注的输氧能力；NO2使肺部损伤；植物毒性；NOx是导致大气光化学污染的重要污染物质,(4)碳氢化合物（HC）大气中以气态存在包括可挥发的所有烃类，它们是形成光化学烟雾的主要参与者，其他碳氢化合物大部分以气溶胶形式存在大气中烷烃、烯烃、芳香烃,(5)微粒物质颗粒物的分类按颗粒物成因不同分散性气溶胶、凝聚性气溶胶根据颗粒物的物理状态不同固态气溶胶烟尘液态气溶胶雾固液混合态气溶胶烟雾,颗粒物的来源天然源：风沙，森林火灾，海盐粒子，火山灰，H2S、NH3、NOx、HC转化人为源：砂石，露天燃烧，直接排放，SO2、NOx、HC转化,颗粒物的危害性对人体的影响：大于5m的飘尘，多滞留在上呼吸道上，小于5m的多滞留在细支气管和肺泡上。飘尘往往附着有害污染物，如NO2、SO2、多环芳烃等，因此其危害性很大它具有对光的散射和吸收作用，特别是0.1-1m粒径范围的粒子与可见光的波长相近，降低能见度,2、大气污染源(1)按污染源存在的开工进行划分固定污染源流动污染源(2)按排放污染物的空间分布来划分点源、线源和面源,(3)按污染源排放时间状况划分连续源间断源瞬时源(4)按人类活动功能划分工业污染源能源污染源交通污染源生活污染源,二、污染物质在大气中的迁移和转化1、污染物质在大气中的化学变化(1)硫化物在大气中的化学变化大气中的硫化物主要有H2S、SO2、SO3、H2SO4、硫酸铵等,氧化2H2S+3O22SO2+2H2O2SO2+O2+2H2O2H2SO4(铁、锰盐为催化剂）,二氧化硫的光化学氧化直接光解290340nmSO2+h1SO2（单重态）340400nmSO2+h3SO2（三重态）,单重态不稳定，会与吸收能量的物质分子反应1SO2+M3SO2+M（三重态）1SO2+MSO2+M（基态）,与自由基反应有水滴存在时形成气溶胶核,(2)氮氧化物在大气中的化学变化NO的转化与O3反应NO+O3NO2+O2,与RO2（过氧烷基)反应NO+RO2NO2+RO进一步反应RO+O2RCHO+HO2HO2+NOHO+NO2,与HO、RO反应HO+NOHNO2RO+NORONO,NO2的转化光解NO2+hNO+OO+O2+MO3+M,与HO、O3和NO3的反应NO2+HOHNO3NO2+O3NO3+O2NO2+NO3+MN2O5+M,与过氧乙酰硝酸酯PAN的反应CH3CHO+hCH3CO+HCH3CO+O2CH3C(O)OOCH3C(O)OO+NO2CH3C(O)OONO2,2、光化学烟雾(1)概念指大气中碳氢化合物、氮氧化物等一次污染物在阳光照射下，发生光化学反应产生二次污染物，由参加反应的一、二次污染物的混合物（包括气体污染物和气溶胶）形成的烟雾污染现象。,(2)特征蓝色烟雾，强氧化性，具有强烈刺激性，大气能见度降低，白天生成傍晚消失，刺激物浓度的高峰在中午或午后,光化学烟雾,(3)形成条件大气中有碳氢化合物、氮氧化物气温高，湿度低强阳光照射(4)产物O3PAN高活性自由基（HO2、RO2、RCO）醛、酮、有机酸,(5)形成机制引发反应NO2+hNO+OO+O2+MO3+MNO+O3NO2+O2,自由基传递反应RH+HO+O2RO2+H2ORCHO+HO+O2RC(O)O2+H2ORCHO+hv+2O2RO2+HO2+COHO2+NONO2+HORO2+NO+O2NO2+RCHO+HO2RC(O)OO+NO+O2NO2+RO2+CO2,终止反应NO2+HOHNO3NO2+RC(O)OORC(O)OONO2(PAN)RC(O)OONO2RC(O)OO+NO2,3、硫酸烟雾(1)概念也称为伦敦烟雾，主要是由于燃煤而排放出来的SO2、颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。,伦敦烟雾事件,(2)形成条件冬季气温较低湿度高日光较弱,伦敦型烟雾和洛杉矶烟雾的比较,4、污染物在大气中扩散和输运的影响因素污染物在迁移转化过程要受到各种因素的影响，如：空气机械运动（如风和湍流），逆温现象，污染源本身的特性等等。,(1)风和大气湍流的影响污染物在大气中的扩散取决与三个因素：风：可使污染物向下风向扩散风的方向、速度等对污染物的扩散有重要影响,湍流：湍流可使污染物向各方向扩散风在主导风向的左右和上下出现无规则的摆动，这种无规则的陈性和摆动就叫作大气湍流浓度梯度：可使污染物发生质量扩散,(2)天气形势和地理形势的影响不利的天气形势和地形特征结合在一起常可使某一地区的污染程度大大加重。丘陵和山谷盆地，污染物难于扩散，容易形成污染物浓度高的污染区城市里和工厂周围的高大建筑物对烟气的上升和扩散也有很大影响,(3)“城市风”的作用城市风：城市（热岛）中的暖空气与郊外的冷空气之间形成的环流现象。影响城市内排放的烟尘等污染物易聚积在城市的上空，形成烟幕，导致市区大气污染加剧如果城市四郊都有工厂，则“城市风”的作用会加重市区的污染,三、大气污染的危害1、大气污染与人体健康(1)通过人的直接呼吸进入人体(2)附着在食物上或溶于水中，随饮食进入人体(3)通过接触或刺激皮肤进入人体,2、大气污染与工农业生产大气对工业的危害大气中的酸性污染物对工业材料、设备和建筑设施的腐蚀飘尘增多给精密仪器、设备的生产、安装、调试和使用带来不利影响,(2)对农业生产的影响酸雨可导致植物淋失酸雨可使土壤淋失酸雨对生物的影响,3、大气污染与天气和气候(1)减少到达地面的太阳辐射量(2)增加大气降水量(3)下酸雨(4)增高大气温度(5)对全球气候造成影响,四、大气污染的控制与防治1、大气污染的控制(1)进行合理的工业布局(2)集中采暖供热，改善燃料结构(3)进行燃料预处理，改进燃烧技术(4)用高烟囱和集合式烟囱排放(5)机动车尾气排放治理(6)绿化造林、增加绿地,2、大气污染物的治理颗粒污染物的治理气态污染物的治理,