此外还有少量的其他成分,如CO2、氖、氦、氪、氙、氢、O3等,这些气体的含量小于或等于空气总体积的0.1%。水蒸气:大气中的水蒸气含量,比起氮、氧等主要成分含量所占百分比要低得多,且随时间、地域、气象条件不同变化很大(可低至0.02%,高至6%),水蒸气含量虽然不大,但对天气变化起着重要作用,可形成云、雨、雪等天气现象。大气颗粒物:指那些悬浮在大气中由于粒径较小导致沉降速率很小的固体、液体颗粒。无论其含量、种类、还是化学成分都是变化的。恒定组分:氮、氧、氩、氖、氦等。可变组分:主要是指空气中的二氧化碳和水蒸气。这些组分随季节、气象和人类活动的影响而变化。不定组分:来源于自然界的火山、火灾、地震等和人类生产工业化中产生的煤烟、粉尘、硫化物、氮氧化物等。
26. 大气污染定义:国际标准化组织的定义是:“大气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此危害了人体的舒适、健康和福利,或危害了环境的现象”。定义指明了造成大气污染的原因人类活动和自然过程。自然过程包括火山活动、森林火灾、海啸、土壤和岩石的风化、雷电以及大气圈空气运动等。但是由自然过程引起的空气污染,通过自然环境的自净作用(如稀释、沉降、雨水冲洗、地面吸附、植物吸收等物理、化学及生物机能),一般经过一段时间后会自动消除,能维持生态系统平衡。因此,大气污染主要是由人类的生产和生活活动向大气中排放的污染物质,在大气中累积,超过了环境的自净能力而造成的。
27. 大气污染类型(1) 按照大气污染的范围,大气污染可分为下列三种类型:局地性大气污染:即在较小的空间尺度内(如厂区、或者一个城市)产生的大气污染问题,在该范围内造成影响,并可以通过该范围内的控制措施加以解决的局部污染。局域性大气污染:即跨越城市乃至国家的行政边界的大气污染,需要通过各行政单元间相互协作才能解决的大气环境问题,如北美洲、欧洲和东亚地区的酸沉降、大气棕色云等。全球性大气污染:即涉及整个地球大气层的大气环境问题,如臭氧层破坏以及温室效应等。(2)根据污染物的化学性质及其存在的大气状况,可将大气污染分为:还原型大气污染:多发生于以煤炭为主要燃料且兼用石油的地区,故又叫煤烟型大气污染。主要污染物是SO2、CO和颗粒物。在低温、高湿、弱风的阴天,特别是伴有逆温存在时,这些一次污染物容易在低空聚集,形成还原性烟雾,引发污染事故。 “伦敦烟雾”就属于此类情况,所以这种大气污染类型也称做伦敦烟雾型。氧化型大气污染:多发生在以石油为主要燃料的地区,污染物主要来自汽车尾气,所以又叫汽车尾气型大气污染。其主要的一次污染物是CO、NOX、CH等。它们在太阳短波光作用下发生光化学反应生成醛类、O3等二次污染物,这些污染物具有极强的氧化性,对眼睛粘膜组织有强刺激性。洛杉矶烟雾就是典型的氧化型大气污染。(3)根据能源性质、大气污染物组成和反应可分为下列四种类型:煤炭型大气污染:主要污染物是由煤炭燃烧时放出的烟气、粉尘、SO2等构成的一次污染物,以及由这些污染物发生化学反应而生成的硫酸、硫酸盐类气溶胶等二次污染物。造成这类污染的污
染源主要是工业企业烟气排放物,其次是家庭炉灶等取暖设备的烟气排放。石油型大气污染:主要污染物是NO2、烯烃、链状烷烃、醇、羰基化合物等,以及它们在大气中形成的臭氧、大气自由基及生成的一系列中间产物与最终产物。主要来自汽车尾气、石油冶炼及石油化工厂的废气排放。混合型大气污染:主要污染物来自以煤炭和石油为燃料的污染源排放,以及从工厂企业排出的各种化学物质等。特殊型大气污染:指有关工厂企业排放的特殊气体所造成的污染。这类污染常限于局部范围之内。如生产磷肥企业排放的特殊气体引起的氟污染、铝碱工业周围形成的氯气污染等。 28. 大气污染源及大气污染物:
大气污染物的种类:按来源可将大气污染物分为一次污染物(原发性污染物,如SO2、CO)与二次污染物(继发性污染物,如硫酸烟雾)按照存在状态可分为颗粒污染物(固体和液体粒子均属于颗粒污物)和气态污染物。根据化学性质① 碳氧化物,② 氮氧化物,③ 硫氧
化物,④ 碳氢化合物,⑤ 卤素化合物,⑥ 氧化剂,⑦ 颗粒物及气溶胶;⑧ 放射性物质
颗粒污染物的分类:按照颗粒物质的来源和物理性质,可将其分为如下几种:粉尘:指悬浮于气体介质中的小固体颗粒,受重力作用能发生沉降,但在一段时间内能保持悬浮状态。通常是由固体物质的破碎、研磨、分级、输送等机械过程,或土壤、岩石的风化等自然过程形成的。颗粒尺寸一般为1~200um。如粉煤、水泥粉尘、各种金属粉尘等。烟:一般指由冶金过程形成的固体颗粒气溶胶。是由熔融物质挥发 后生成的气体物质的冷凝物,在生成过程中总伴有诸如氧化之类的化 学反应。颗粒尺寸一般为0.01~1um。如有色金属冶炼过程产生的氧化铅烟、氧化锌烟,核燃料后处理场中的氧化钙烟等。飞灰:指随燃料燃烧产生的烟气排出的分散得较细的灰分。黑烟:一般指由燃料燃烧产生的能见气溶胶。雾:是气体中液滴悬浮体的总称,在气象中指造成能见度小于1km的小水滴悬浮液。 总悬浮颗粒物(TSP):指能悬浮在空气中,空气动力学当量直径≤100? m的颗粒物的总称。可吸入颗粒物(PM10):直径≤10? m的颗粒。可入肺颗粒物(PM2.5):直径≤2.5? m的颗粒。已被定为空气质量监测的一个重要指标。?粒径越小,越不易沉积,长时间漂浮在大气中容易被吸入体内,且容易深入肺部粒径越小,粉尘比表面积越大,物理、化学活性越高,加剧了生理效应的发生与发展。此外,尘粒的表面可以吸附空气中的各种有害气体及其他污染物。
29. 常见污染物的产生及其迁移转化:硫化物:硫常以二氧化硫和硫
化氢的形式进行入大气,也有一部分以亚硫酸及硫酸(盐)微粒形式进入大气。大气中的硫2/3来自天然源,其中以细菌活动产生的硫化氢最为重要。人为源产生的硫排放的主要形式是SO2,主要来自含硫煤和石油的燃烧、石油炼制、有色金属冶炼和硫酸自造等。在80年代,每年约有1.5亿吨SO2被人为排入大气中,其中2/3来自煤的燃烧,而电厂的排放量约占所有排放量的一半。二氧化硫和颗粒物质具有协同效应,两者结合起来可被催化氧化成硫酸或硫酸盐,是形成酸雨的主要原因。碳氧化物:碳化物主要有两种物质,即CO和CO2。CO主要是由含碳物质不完全燃烧产生的,而天然源较少。全世界每年一氧化碳排放量约为2.1亿吨,为大气污染物之首。二氧化碳是大气中的正常组分,但由于人类对化石燃料的大量使用,大气中二氧化碳的浓度逐渐升高,造成全球性气候变化。氮氧化物:主要是NO和NO2,它是常见的大气污染物。全球每年总的氮氧化物的排放量为10亿吨,其中95%来自自然发生,即,主要来自土壤和海洋中的有机物质的分解,属于自然界的氮循环过程。人为活动排放的大部分来自化石燃料的燃烧过程,如汽车、飞机、内燃机及工业窑炉的燃烧过程;也来自生产、使用硝酸的过程,如氮肥厂、有色及黑色金属冶炼厂等。如果在短时间内大量聚集可形成光化学烟雾和臭氧层消耗问题。碳氢化合物:碳氢化合物包括烷烃、烯烃和芳烃等复杂多样的物质组成。大气中大部分的碳氢化合物来源于植物的分解,人类排放的来源主要是石油燃料的不充分燃烧和石油类的蒸发过程。碳氢化合物是形成光化学烟雾的主要成分,另外部分多环芳烃,如3,4-苯并芘,