大氣地球化學(xué)環(huán)境污染與防治.ppt

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第五章大氣地球化學(xué)環(huán)境污染,大氣污染物與大氣污染源污染物質(zhì)在大氣中的遷移和轉(zhuǎn)化大氣污染的危害大氣污染的控制與防治,一、大氣污染物與大氣污染源1、大氣中重要吸光物質(zhì)的光離解(1)O2和N2(2)O3(3)NO2,(4)HNO3和HNO2(5)SO2(6)甲醛(7)鹵代烴,2、大氣污染物一次污染物二次污染物,(1)二氧化硫危害：刺激性氣體，危害呼吸道，危害植物，形成酸雨來源與消除：60%來自煤的燃燒，30%左右來自石油燃燒和煉制過程；有50%會轉(zhuǎn)化成硫酸或硫酸根，另外50%可通過干濕沉降從大氣中被消除濃度特征：本底濃度一般在0.2-10μL/m3之間，停留時間2100℃)條件下氧化生成NOxO2→O+O（極快）O+N2→NO+N（極快）N+O2→NO+O（極快）N+OH→NO+H（極快）NO+1/2O2→NO2（慢）,危害：NO的生物化學(xué)活性和毒性都不如NO2，可與血紅蛋白結(jié)合，并減弱備注的輸氧能力；NO2使肺部損傷；植物毒性；NOx是導(dǎo)致大氣光化學(xué)污染的重要污染物質(zhì),(4)碳氫化合物（HC）大氣中以氣態(tài)存在包括可揮發(fā)的所有烴類，它們是形成光化學(xué)煙霧的主要參與者，其他碳氫化合物大部分以氣溶膠形式存在大氣中烷烴、烯烴、芳香烴,(5)微粒物質(zhì)顆粒物的分類按顆粒物成因不同分散性氣溶膠、凝聚性氣溶膠根據(jù)顆粒物的物理狀態(tài)不同固態(tài)氣溶膠—煙塵液態(tài)氣溶膠—霧固液混合態(tài)氣溶膠—煙霧,顆粒物的來源天然源：風(fēng)沙，森林火災(zāi)，海鹽粒子，火山灰，H2S、NH3、NOx、HC轉(zhuǎn)化人為源：砂石，露天燃燒，直接排放，SO2、NOx、HC轉(zhuǎn)化,顆粒物的危害性對人體的影響：大于5μm的飄塵，多滯留在上呼吸道上，小于5μm的多滯留在細支氣管和肺泡上。飄塵往往附著有害污染物，如NO2、SO2、多環(huán)芳烴等，因此其危害性很大它具有對光的散射和吸收作用，特別是0.1-1μm粒徑范圍的粒子與可見光的波長相近，降低能見度,2、大氣污染源(1)按污染源存在的開工進行劃分固定污染源流動污染源(2)按排放污染物的空間分布來劃分點源、線源和面源,(3)按污染源排放時間狀況劃分連續(xù)源間斷源瞬時源(4)按人類活動功能劃分工業(yè)污染源能源污染源交通污染源生活污染源,二、污染物質(zhì)在大氣中的遷移和轉(zhuǎn)化1、污染物質(zhì)在大氣中的化學(xué)變化(1)硫化物在大氣中的化學(xué)變化大氣中的硫化物主要有H2S、SO2、SO3、H2SO4、硫酸銨等,氧化2H2S+3O2→2SO2+2H2O2SO2+O2+2H2O→2H2SO4(鐵、錳鹽為催化劑）,二氧化硫的光化學(xué)氧化直接光解290—340nmSO2+hγ1SO2（單重態(tài)）340—400nmSO2+hγ3SO2（三重態(tài)）,,,單重態(tài)不穩(wěn)定，會與吸收能量的物質(zhì)分子反應(yīng)1SO2+M→3SO2+M（三重態(tài)）1SO2+M→SO2+M（基態(tài)）,與自由基反應(yīng)有水滴存在時形成氣溶膠核,(2)氮氧化物在大氣中的化學(xué)變化NO的轉(zhuǎn)化與O3反應(yīng)NO+O3→NO2+O2,與RO2（過氧烷基)反應(yīng)NO+RO2→NO2+RO進一步反應(yīng)RO+O2→RCHO+HO2HO2+NO→HO+NO2,與HO、RO反應(yīng)HO+NO→HNO2RO+NO→RONO,NO2的轉(zhuǎn)化光解NO2+hγ→NO+OO+O2+M→O3+M,與HO、O3和NO3的反應(yīng)NO2+HO→HNO3NO2+O3→NO3+O2NO2+NO3+M→N2O5+M,與過氧乙酰硝酸酯PAN的反應(yīng)CH3CHO+hγ→CH3CO+HCH3CO+O2→CH3C(O)OOCH3C(O)OO+NO2→CH3C(O)OONO2,2、光化學(xué)煙霧(1)概念指大氣中碳氫化合物、氮氧化物等一次污染物在陽光照射下，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生二次污染物，由參加反應(yīng)的一、二次污染物的混合物（包括氣體污染物和氣溶膠）形成的煙霧污染現(xiàn)象。,(2)特征藍色煙霧，強氧化性，具有強烈刺激性，大氣能見度降低，白天生成傍晚消失，刺激物濃度的高峰在中午或午后,光化學(xué)煙霧,(3)形成條件大氣中有碳氫化合物、氮氧化物氣溫高，濕度低強陽光照射(4)產(chǎn)物O3PAN高活性自由基（HO2、RO2、RCO）醛、酮、有機酸,(5)形成機制引發(fā)反應(yīng)NO2+hγ→NO+OO+O2+M→O3+MNO+O3→NO2+O2,自由基傳遞反應(yīng)RH+HO+O2→RO2+H2ORCHO+HO+O2→RC(O)O2+H2ORCHO+hv+2O2→RO2+HO2+COHO2+NO→NO2+HORO2+NO+O2→NO2+RCHO+HO2RC(O)OO+NO+O2→NO2+RO2+CO2,終止反應(yīng)NO2+HO→HNO3NO2+RC(O)OO→RC(O)OONO2(PAN)RC(O)OONO2→RC(O)OO+NO2,3、硫酸煙霧(1)概念也稱為倫敦?zé)熿F，主要是由于燃煤而排放出來的SO2、顆粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸鹽顆粒物所造成的大氣污染現(xiàn)象。,倫敦?zé)熿F事件,(2)形成條件冬季氣溫較低濕度高日光較弱,倫敦型煙霧和洛杉磯煙霧的比較,4、污染物在大氣中擴散和輸運的影響因素污染物在遷移轉(zhuǎn)化過程要受到各種因素的影響，如：空氣機械運動（如風(fēng)和湍流），逆溫現(xiàn)象，污染源本身的特性等等。,(1)風(fēng)和大氣湍流的影響污染物在大氣中的擴散取決與三個因素：風(fēng)：可使污染物向下風(fēng)向擴散風(fēng)的方向、速度等對污染物的擴散有重要影響,湍流：湍流可使污染物向各方向擴散風(fēng)在主導(dǎo)風(fēng)向的左右和上下出現(xiàn)無規(guī)則的擺動，這種無規(guī)則的陳性和擺動就叫作大氣湍流濃度梯度：可使污染物發(fā)生質(zhì)量擴散,(2)天氣形勢和地理形勢的影響不利的天氣形勢和地形特征結(jié)合在一起?？墒鼓骋坏貐^(qū)的污染程度大大加重。丘陵和山谷盆地，污染物難于擴散，容易形成污染物濃度高的污染區(qū)城市里和工廠周圍的高大建筑物對煙氣的上升和擴散也有很大影響,(3)“城市風(fēng)”的作用城市風(fēng)：城市（熱島）中的暖空氣與郊外的冷空氣之間形成的環(huán)流現(xiàn)象。影響城市內(nèi)排放的煙塵等污染物易聚積在城市的上空，形成煙幕，導(dǎo)致市區(qū)大氣污染加劇如果城市四郊都有工廠，則“城市風(fēng)”的作用會加重市區(qū)的污染,三、大氣污染的危害1、大氣污染與人體健康(1)通過人的直接呼吸進入人體(2)附著在食物上或溶于水中，隨飲食進入人體(3)通過接觸或刺激皮膚進入人體,2、大氣污染與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大氣對工業(yè)的危害大氣中的酸性污染物對工業(yè)材料、設(shè)備和建筑設(shè)施的腐蝕飄塵增多給精密儀器、設(shè)備的生產(chǎn)、安裝、調(diào)試和使用帶來不利影響,(2)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響酸雨可導(dǎo)致植物淋失酸雨可使土壤淋失酸雨對生物的影響,3、大氣污染與天氣和氣候(1)減少到達地面的太陽輻射量(2)增加大氣降水量(3)下酸雨(4)增高大氣溫度(5)對全球氣候造成影響,四、大氣污染的控制與防治1、大氣污染的控制(1)進行合理的工業(yè)布局(2)集中采暖供熱，改善燃料結(jié)構(gòu)(3)進行燃料預(yù)處理，改進燃燒技術(shù)(4)用高煙囪和集合式煙囪排放(5)機動車尾氣排放治理(6)綠化造林、增加綠地,2、大氣污染物的治理顆粒污染物的治理氣態(tài)污染物的治理,