第四章 大气污染与防治

大气污染物的分类 大气污染物主要可以分为两类，即天然 污染物和人为污染物,引起公害的往往是人 为污染物，它们主要来源于燃料燃烧和大规 模的工矿企业 颗粒物： 指大气中液体、固体状物质， 又称尘 硫氧化物： 是硫的氧化物的总称，包 括二氧化硫，三氧化硫，三氧化二硫，一氧 化硫等
碳的氧化物： 主要包括二氧化碳和一 氧化碳 氮氧化物： 是氮的氧化物的总称，包 括氧化亚氮，一氧化氮，二氧化氮，三氧化 二氮等 碳氢化合物： 是以碳元素和氢元素形 成的化合物，如甲烷、乙烷等烃类气体 其它有害物质： 如重金属类，含氟气 体，含氯气体等等
当大气中污染物质的浓度达到有害程度， 以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的 条件，对人或物造成危害的现象叫做大气污 染。造成大气污染的原因，既有自然因素又 有人为因素，尤其是人为因素
随着人类经济活动和生产的迅速发展， 在大量消耗能源的同时，同时也将大量的废 气、烟尘物质排入大气，严重影响了大气环 境的质量，特别是在人口稠密的城市和工业 区域。所谓干洁空气是指在自然状态下的大 气（由混合气体、水气和杂质组成）除去水 气和杂质的空气，其主要成分是氮气，占 78.09%；氧气，占20.94%；氩，占0.93%； 其它各种含量不到0.1%的微量气体
氮氧化物 氮氧化物主要是一氧化氮、二氧化氮， 一氧化氮90%来自天然源，即大气中的氨氧 化和土壤中含氮物质的微生物分解。二氧化 氮主要由一氧化氮氧化而来。燃料高温燃烧 可产生氮氧化物，对柑橘类果树而言，以二 氧化氮毒性最强，其次是一氧化氮和硝酸根。 二氧化氮毒性比二氧化硫小，但二者共同存 在时，对柚类危害会加重
大气圈是则大气的组成比例随高度增加 几乎没有什么变化的均质层和随高度增加有 很大变化的非均质层所构成。根据大气物理 性质垂直变化的特点，通常又把增质层分为 对流层、平流层和中间层，把非均质层分为 暖层（电离层）和散逸层（外层）
对流层 它是具有强烈对流运动的一层 大气，厚度为十几公里，位于大气圈的最下 层。对流层大气的密度最大，占全部大气总 重量的95%左右，风、雨、云、雷、雾等主 要天气现象发生在这一层里。另外，空气中 污染物的扩散、大气污染和逆温现象也发生 在这怪里
宇宙
大气圈 平流层 O3 对流层 十几公里
1 2 km
50 Km
1400 km
近地层 二十米以内 生活层
二. 大气中的污染源 大气污染的定义 在干洁的大气中，痕量气体的组成是微 不足道的。但是在一定范围的大气中，出现 了原来没有的微量物质，其数量和持续时间， 都有可能对人、动物、植物及物品、材料产 生不利影响和危害
空气中含氮的氧化物有一氧化二氮 (N2O) 、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2) 、 三氧化二氮(N2O3)等，其中占主要成分的是 一氧化氮和二氧化氮，以NOx(氮氧化物)表 示。NOx污染主要来源于生产、生活中所用 的煤、石油等燃料燃烧的产物 (汽车及一切 内燃机燃烧排放的NOx)
其次来自生产或使用硝酸的工厂排放的 尾气。NOx与碳氢化物共存于空气中时，经 阳光紫外线照射，发生光化学反应，产生一 种光化学烟雾，它是一种有毒性的二次污染 物。 NO2比NO的毒性高4倍，可引起肺损害， 甚至造成肺水肿
SO2在干燥清洁空气中存在7-14天， 在1.5公里高空扩散，24小时有50%飘出700 公里以外
世界每年排放的SO2多达1．5亿吨，仅 次于CO占第二位． 大气中的S02大部分来自 煤、石油一类化石燃料的燃烧，少量产生于 金属矿物冶炼和硫酸制造工艺 煤的含硫 量为0．1-10%，变化范围很大，我国北方产 的煤含 硫量较低，一般在1%以下，南方产 的煤含硫量大多数在3-5%，少数达6%以 上．原油的含硫量通常低于1%；重油含硫量 比原油 高一倍左右
其次是石油化工生产和以石油作溶剂的 油漆、涂料、油墨等在制造和使用过程中碳 氢化合物蒸发逸出。在空气与日光的作用下, 产生光化学污染
造成大气污染的氮氧化物主要是一氧化 氮和二氧化氮。这些氮氧化物主要是燃料在 空气中燃烧时产生的高温，使空气中的氮气 与氧气发生反应，其次是制造硝酸、氮肥等 工厂排出的氮氧化物。一氧化氮为无色无臭 气体，它在大气中出现的浓度对人体不会产 生有害影响
但当它转变成二氧化氮时，就具有腐蚀 性和生理刺激作用，因而有害。当其含量在 100ppm以上时，几分钟就能致人和动物死命， 吸入浓度为5 ppm的二氧化氮，几分钟就能 危害呼吸系统。氮氧化物由于参与光化学烟 雾和酸雨的形成而危害性更大
我国空气环境质量标准规定居住区一氧 化碳日平均浓度低于4.00毫克/立方米 一氧化碳是排放量最大的大气污染物之 一，它主要是碳氢化合物在空气中燃烧不完 全时的产物。一氧化碳是无色、无味、无臭 的窒息性毒气，人们不易察觉其存在，所以 危险性更大。 一氧化碳对人类和动物的毒性作用是 由于它与血液中的血红蛋白的结合力要比氧 气与血红蛋白的结合力大200—300倍
慢性中毒可致气管、肺病变。吸入NO， 可引起变性血红蛋白的形成并对中枢神经系 统产生影响。 NOx对动物的影响浓度大致为 1.0毫克/立方米，对患者的影响浓度大致为 0.2毫克/立方米。国家国家环境质量标准规 定， 居住区的平均浓度低于0.10毫克/立方 米，年平均浓度低于0.05毫克/立方米
一氧化碳（CO） 一氧化碳是无色、无臭的气体。主要来 源于含碳燃料、卷烟的不完全燃烧，其次是 炼焦、炼钢、炼铁等工业生产过程所产生的。 人体吸入一氧化碳易与血红蛋白相结合生成 碳氧血红蛋白，而降低血流载氧能力，导致 意识力减弱，中枢神经功能减弱，心脏和肺 呼吸功能减弱；受害人感到头昏、头痛、恶 心、乏力，甚至昏迷死亡
通常又将对流层中距地面十几公尺以下 的空气层称为生活层，是与人类生活要为密 切的一层，将距地面1-2公里以下的一层称 为近地层，此层中污染物的扩散主要取决于 当气象条件和地理条件，与大气环流关系不 太大，因此极易造成大气污染
它是气流稳定而作平流运动的一层大气。 此层几乎不存在尘埃和水蒸汽，极少发生云、 雨、风暴等天气现象。平流层位于对流层顶 之上，距地高度为五十几公里
另外，二氧化硫对金属材料、房屋建筑、 棉纺化纤织品、皮革纸张等制品容易引起腐 蚀，剥落、褪色而损坏。还可使植物叶片变 黄甚至枯死。国家环境质量标准规定， 居 住区日平均浓度低于0.15毫克/立方米，年 平均浓度低于0.06毫克/立方米
大气中SO2，由鼻粘膜吸收，少量在呼 吸道粘膜变成SO4，刺激支气管，引起反射 性收缩、分泌粘液增多造成局部炎症或腐蚀 性组织坏死。被吸收的SO2，迅速分布全身， 气管、肺门淋巴结和食道中量最高
煤和石油是我国最重要的能源，煤的比 重占70%左右，1981年，我国全年排放的SO2 为1400万吨，是全世界SO2 排放量较多的国 家之一． 除燃烧以外，钢铁、炼油、有色 金属冶炼、化工、水泥等工业也排放相当量 的SO2 ，美国每年排放的S02约为3500万吨， 煤和石油燃烧的排放量分别占总量的50．5% 和23%，各种工业过程占22%，交通运输占 2.4%
在氢氧化物催化下，SO2氧化成SO3。汽 车烟雾是SO2、SO3、NO2的混合物和O3（NO2 和O2混合物在阳光作用下产生）作用的结果。 这些气体均能损伤表层敏感细胞—眼结膜， 尤其肺泡上皮基膜
二氧化硫对人体的结膜和上呼吸道粘膜 有强烈刺激性，可损伤呼 吸器管可致支气 管炎、肺炎，甚至肺水肿呼吸麻痹。短期接 触二氧化硫浓度为0.5毫克/立方米空气的老 年或慢性病人死亡率增高，浓度高于0.25毫 克/立方米， 可使呼吸道疾病患者病情恶化。 长期接触浓度为0.1毫克/立方米空气的人群 呼吸系统病症增加
我国产的原油质量较好，含硫量在 0．8-2%，个别也，有3%左右的．化石燃料 的硫包括无机硫和有机硫两部分．煤炭中的 硫大部分是无机硫，燃烧时氧化成S02，化石 燃料燃烧时产生的S02绝大部分从烟囱排入 环境，只有少量生成不溶性硫酸盐，留在灰 渣中．据统计，燃烧1吨普通煤，可产生10 公斤S02，燃烧1吨高硫石油，生成的SO2有50 多公斤
第四章 大气污染与防治
一. 大气层 通常把随地球而旋转的大气层称为大气 圈。虽然在地球周围随地球而旋转的大气层 可达10000公里厚，但是超出1400公里以外， 几乎没有气体存在，那就是宇宙空间了。而 且从地球表面向上的1000-1400公里之间， 随高度的增加而空掘上极其稀薄到逐渐消失， 这样我们就难以划出大气层上部的明确界限。 一般认为大气圈的厚度是从地球表面算起的 1000-1400公里厚日 平均浓度7微克/立方米。 以氟氢化物的毒 性最强。柚等柑橘受氟化物危害会表现出叶 缘变褐枯死，慢性受害会整叶黄化
碳氢化合物 碳氢化合物是指只含碳和氢的化合物。 大气中的碳氢化合物一部分来自有机物的腐 烂。污染大气的碳氢化合物主要是由于广泛 应用石油、天然气作为燃料和工业原料而造 成的。在城市里，有一半以上的碳氢化物是 由车辆排出的
此层中，由于空气稀薄、日光国徽强烈， 氧（O2）则在光化学反应下变成臭氧（O3）， 大量臭氧则在平流层中成为一层臭氧圈而环 绕于对流层之外 。由于臭氧能吸收日光中 的高能辐射线—紫外线，才使地球上的人类 免受紫外线之威胁。据报道，过多紫外线照 射可使人患皮（肤）癌
暖层（电离层）由于日光辐射极为强烈 使该层听 气体发生电离，形成一层相当致 密的带电微粒（或粒子），所以又称为电离 层
随着能源消耗量的激增，世界范围的 SO2排放量不断上升．据估计，从1940-1965 年的25年中，世界排入环境的S02从0．78亿 吨增加到1．46亿吨，几乎翻了一番，60年 代后期，排放量有增无减， 20世纪末，世 界SO2排放量达3.4亿吨左右
二氧化硫的毒性 SO2 、SO均为强刺激性物质。SO2的刺激 性因容易与水结合，形成硫酸雾的缘故。 SO2 的细胞毒作用，即同许多代谢物反应形 成加和物，反应性较强
氟化物（F） 指以气态与颗粒态形成存在的无机氟化 物。主要来源于含氟产品的生产、磷肥厂、 钢铁厂、冶铝厂等工业生产过程。氟化物对 眼睛及呼吸器官有强烈刺激，吸入高浓度的 氟化物气体时，可引起肺水肿和支气管炎。 长期吸入低浓度的氟化物气体会引起慢性中 毒和氟骨症，使骨骼中的钙质减少，导致骨 质硬化和骨质疏松