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1、2.大气污染物大气污染物2.1 大气污染物的类别 2.1.1 概念 2.1.2 大气污染物组成分类 2.1.3 大气污染物浓度表示法2.2 主要大气污染物及其循环 2.2.1 含硫化合物 2.2.2 含氮化合物 2.2.3 碳氧化物 2.2.4 碳氢化合物 2.2.5 卤素化合物 2.2.6 光化学氧化剂大大气气污污染染：大气中存在的某种物质超过了正常的环境水平，且对受体产生了可以测量出来的不良效应。受体包括人、生物、材料、气候等。大大气气污污染染物物：使大气产生污染的称为大气污染物，包括气态（气体、蒸汽）和颗粒物（气溶胶）。大气污染物一旦进入大气这个动态体系（源源的输入），就参加到与植物、海
2、洋、土壤等不断进行的物质交换过程，参与大气循环过程。经过一定时间后，又通过大气中的化学反应、生物活动和物理沉降等过程从大气中除去（汇汇的输出）。如果输出大气的速率小于输入大气的速率，就会在大气中相对地积累。当浓度高到超过安全水平时，就会直接地或间接地对人、畜、水体、植被和材料造成急、慢性伤害。这就是大气污染形成的过程。大气污染对大气性质的影响：降低能见度 由于气体分子和颗粒物对可见光的吸收和散射的结果形成雾及降水 尽管城市温度较高而pH值较低，但雾的生成频率高于农村减少太阳辐射改变温度和风的分布2.1.2.1 按物理状态分（1）气气态态污污染染物物（约占90%）：常温下是气体或蒸汽（gases
3、 and vapors），就是以气态方式输入并停留在大气中的污染物，包括SOx、NOx、COx、HC、CFCs等。（2）大气颗粒物（气溶胶，占10%）：大气气溶胶体系中分散的各种粒子。2.1.2.2 按粒径分（1）总悬浮颗粒物TSP：采用标准的大容量采样器在铝膜上收集到的总颗粒物的质量。采用标准的大容量采样器在铝膜上收集到的总颗粒物的质量。（2）飘尘SPM：Dp10m的颗粒物。（3）可吸入粒子IP：可通过呼吸进入呼吸系统的颗粒物，Dp10m。（4）降尘：采用降尘罐所能收集到的颗粒物。细粒子：fine particle,Dp2.5m或Dp3.5m粗粒子：coarse particle,Dp2.5
4、m 或Dp3.5m2.1.2.3 按形成过程分一次污染物一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质，如CO、SO2、NO等。二二次次污污染染物物是指由一次污染物经化学反应或光化学反应形成的污染物质，如光化学氧化剂Ox（由天然源和人为源排放的氮氧化合物和碳氢化合物，在日光照射下，发生光化学反应生成的。主要包括臭氧、过氧乙酰硝酸酯、二氧化氮、醛类、过氧化氢等能危害动植物，具有刺激性、氧化性的物质。实际上就是光化学烟雾）、臭氧（O3）、硫酸盐颗粒物等。2.1.2.4 按化学类型分（1）含硫化合物（SO2、H2S、(CH3)2S、H2SO4）；（2）含氮化合物（NO、NO2、NH3、HNO2、N2O）；
5、（3）一氧化碳和二氧化碳；（4）碳氢化合物和碳、氢、氧化合物（烃类、醛、酮等）；（5）光化学氧化剂（O3、PAN、H2O2等）；（6）含卤素化合物（HF、HCl和CFCs等）；（7）颗粒物（H2SO4、SO42-、NO3-、多环芳烃及重金属元素等）；（8）放射性物质。2.1.3.1 混合比单位表示法x（体积、质量）ppm（百万分之一）等这种浓度表示法主要用于气态污染物，对于大气中低浓度物质是合适的。当表示浓度相对较高的物质时，比如源排放的物质浓度时，可直接用百分数表示。例：大气中O3的本底浓度是0.03ppm；CO2的本底浓度是350ppm。2.1.3.2 单位体积内物质的质量数表示法A一般对
6、气体常用g/m3，颗粒物则用g/m3或个数/cm3。在大气压为101325Pa（标准气压）、温度为25（298K）时，2.1.3.3 单位体积内物质的数量表示法用于比ppt还要低的浓度水平，例如自由基浓度等，表示每立方厘米空气中有多少个分子、原子或自由基。可以由ppm换算过来。在大气压为101325Pa（标准气压）、温度为25（298K）时，每立方厘米的分子数为即1ppm 相当于2.461013分子/cm3。举例：OH自由基在污染空气中的浓度是0.1ppt=2.46106个/cm32.2.1 含硫化合物SO2、H2S、SO3、H2SO4、SO42-、CS2、COS、Me2S、Me2S2、HSM
7、e、C2H5SH含硫化合物的环境浓度2.2.1.1 H2S和有机硫化物H2S中毒：10gL-1天然源：生物、火山、有机S生物源：水、土壤中有机残体无氧细菌作用，海洋生物活动排放，源强（12.5）106t/y火山：产生H2S、SO2等有机S：氧化产生H2S人为源：工业排放，H2S源强为SO2源强的2%汇：氧化（OH、O2、O）2.2.1.2 SO2无色，刺激性，1ppm即产生刺激性，NOx破坏平流层O32.2.2.3 NH3 10ppm时对生物造成危害，与H2O作用生成碱性NH3H2O大气中的氨不是重要的污染物，主要来自动物废弃物、土壤腐殖质的氨化、土壤NH3基肥料的损失以及工业排放。源 天然源
8、：生物残体或排泄物，47100106t/y，人为源：工业排放，煤燃烧（412106t/y）汇：NH4+态气溶胶湿沉降（3885106t/y，1976年）、干沉降（10106t/y），大气化学反应（OH自由基氧化）转化为NOx。2.2.2.4 HNO3、NO3-2.2.3 碳氧化物2.2.3.1 CO源、汇源 人为源 矿物燃料燃烧过程，不完全燃烧，640106t/y，其中80%来自交通工具，原因是内燃机炉壁的冷却作用造成。天然源（a）CH4转化 640107t/y，占大气CO总量的20%（b）海水中CO挥发 100106t/y（c）植物排放的HC经大气反应转化 60106t/y（d）植物叶绿素分
9、解 （50100）106t/y（e）森林、草原火灾 60106t/y汇（a）土壤吸收 活细菌代谢，热带土活性最高，沙漠最低；汇强450106t/yCO的环境浓度 tCO=0.10.4y，随高度和纬度强烈变化，全球0.190.04ppm，平均0.1ppm；城市50100ppm，45%年增长率；可参与光化学烟雾形成；增长后会导致全球性环境问题，CO增长1.52.0倍会导致OH减少，致使CH4聚集；毒性表现为：（b）与OH反应转化为CO22.2.3.2 CO2源、汇源 天然源（a）海洋脱气作用（b）CH4的转化（c）动植物呼吸作用，生物残体自然氧化人为源 矿物燃料燃烧（完全燃烧）汇：（a）植物光合作
10、用转化为生物碳 （b）溶解于海水CO2的环境浓度2.2.4碳氢化合物2.2.4.1 CH4源汇源 天然源：含碳有机化合物经厌氧细菌作用，513106t/y人为源：天然气、原油泄露汇：与OH反应转化为CO、CO2，向平流层扩散，起到终止Cl作用甲烷环境浓度（100年来变化，70%源于直接排放，30%源于OH减少；温室效应比CO2高20倍。）2.2.4.2 非甲烷烃（NMHC）源汇源 天然源：植物排放萜烯类，1.7109t/y 表 不同人为源排放烃类估计量类别：烃类（CH4、C2H4、C2H2、C3H6、C4H10、）、醛类（甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛、苯甲醛）、芳烃、多环芳烃汇：大气化学反应或转化
11、为有机气溶胶环境浓度：海洋上空 8gm-310ppb 陆地上空 50gm-362ppb 城市 5ppm2.2.5卤素化合物2.2.5.1 卤代烃CH3Cl、CH3Br、CH3I、CHCl3、C2H2Cl3、CCl4、CFC-11（CFCl3）、CFC-12（CF2Cl2）、CFC-113（CFCl2CF2Cl）、CFC-114（CF3CF2Cl）、CFC-115（CF3CF2Cl）、Halon-1301（CF3Br）、Halon-1211（CF2ClBr）、Halon-2402（C2F4Br2）。源 冷却剂、喷雾剂、发泡剂、灭火剂、溶剂汇 （a）对流层化学或光化学反应去除（含H的）（b）扩散至
12、平流层光解离（不含H的）环境效应：破坏平流层O3，引起对流层气候变化，引发全球性环境问题。表 卤代烃在对流层环境浓度2.2.5.2 无机氯化物 Cl2、HCl，刺激性、腐蚀性源 天然源：火山排放，7.6106t/y表 Cl2和HCl排放量估计（美国资料）汇：降水湿去除，扩散到地表被土壤、植被吸收2.2.5.3 氟化物 HF、SiF4、H2SiF6、F2、CaF2源 天然源：火山人为源：（a）使用萤石（CaF2）、冰晶石（Na3AlF6）和磷灰石（3Ca3(PO4)2CaF2）的工业，钢铁、铝厂、磷肥厂（b）以土为原料的工业（600700ppm）：瓷、瓦、砖（c）燃煤工业汇：降水湿去除、扩散至地
13、表被土壤、植被吸收（该类污染在中国较为普遍，是累积性的，可顺食物链传递。）2.2.6 光化学氧化剂（Ox）O3、PANs、NO2、醛、H2O2、R2O22.2.6.1 O3的源和汇源 天然源人为源：（a）交通运输 NOx、HC（b）石油化工综合工业区（eg.兰州西固）（c）燃煤电厂烟羽汇：（a）气相汇机制自由基生成和反应机制（b）非均相汇机制云滴和降水的去除作用O3的环境浓度 0.020.06ppm，有明显单峰日变化，日光型；明显季节变化2.2.6.2 过氧酸酯源：PAN寿命为30min/300K，3天/290K，1月/260K，因此PAN作为光化学烟雾远距离输送的指示剂、NO2的储库、夜间非光解自由基的源。环境浓度：0.50.7ppb本底，有明显的日变化（中午最高）、季变化（夏季最高）。汇：热解，一级反应