环境学概论第2版知识点归纳总结课后答案.docx

第一章绪论1.1复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、环境科学的研究对象和任务1. 环境科学的研究对象环境科学研究的对象是环境。环境是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的整体，包括自然环境和社会环境。中华人民共和国环境保护法明确地指出，“本法所称环境，是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体。包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、湿地、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等”。2. 环境科学的研究任务 探索全球范围内环境演化的规律，了解人类环境变化的过程、环境的基本特性、环境结构和演化机理等，以便应用这些认识使环境质量向有利于人类的方向发展，避免对人类不利的变化。 揭示人类活动同自然环境之间的关系，以便协调社会经济发展与环境保护的关系，使人类社会和环境协调发展。 探索环境变化对人类生存的影响，发挥环境科学的社会功能，探索污染物对人体健康危害的机理及环境毒理学研究，为人类正常、健康的生活服务。 研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施。3. 人类一环境系统的发展及环境问题（1） “第一次浪潮”的环境问题新石器时期，农业的生产是人类第一次科学技术革命，称为“第一次浪潮”， 同时也造就了以土地破坏为特征的“第一次浪潮”的环境问题。（2） “第二次浪潮”的环境问题以二百多年前蒸汽机的广泛使用为标志的工业革命时期，兴起了“第二次浪潮”文明。“第二次浪潮”也造成了严重环境污染现象，如大气污染、水体污染、土壤污染、噪声污染、农药污染和核污染等，其规模之大，影响之深是前所未有 的，曾出现过举世闻名的“八大公害”事件。（3） “第三次浪潮”的环境问题20世纪60年代开始的以电子工程、遗传工程等新兴工业为基础的“第三次浪潮”，使工业技术阶段发展到信息社会阶段。 新技术体现的环境意义和作用a. 新学技术革命有利于解决“第二次浪潮”的环境问题，新技术的应用将实现劳动生产率和资源利用率的提高。b. 新技术应用于环境管理系统、环境监测和污染控制系统，可大大提高环境保护工作效率，促进环境保护工作。 新技术革命可能带来的环境问题a. 新技术革命的发展，使发达国家发展新兴产业，可能把技术落后、环境污染严重的传统产业转移到发展中国家。b. 新技术、新材料的应用，也会产生相应的环境效应，有许多因素尚难以预测。二、环境科学的内容和分科1. 理论环境学（1） 主要任务运用有关的现代科学理论，总结利用和改造环境的正、反两方面的经验，继承和发展有关的环境科学理论，以建立与现代科学技术发展水平相适应的环境科学的基本理论。（2） 主要内容主要内容包括环境科学方法论、环境质量评价的原理和方法、合理布局的原理和方法、综合利用联合企业及生产地域综合体组成的原理和方法、环境规划和环境区划的原理和方法，以及人类生态系统和社会生态系统的理论和方法。（3） 目的最终目的是建立一套调整和控制人类与环境之间的，通过生产和消费活动进行的物质和能量交换过程的理论和方法，为解决环境问题提供方向性和战略性的科学依据。2. 综合环境学（1） 全球环境学全球性的环境影响和变化大都是直接或间接地通过大气和水的全球性循环来进行的，这些影响和变化的性质、方向、速度和规模应当引起我们高度的重视。同时，还包括随之产生的全球性环境问题。（2） 区域环境学区域环境学是指研究某一区域内人类与环境系统的发展、变化、预测、调控以及改造和利用的科学。区域的划分可以根据行政区划，也可以根据自然区划或经济区划。无论在利用、改造或保护和改善环境时，都必须因地制宜，区别对 待，即环境问题一定要结合具体的区域环境条件来解决。（3） 聚落环境学聚落是人类聚居的地方，是人类活动的中心，因而也是与人类的工作和生活关系最密切、最直接的环境，是人类利用和改造自然环境，创造生存环境的突出实例。因此，聚落形成的环境问题同样非常严重，需要引起人们的关注。3. 部门环境学部门环境学是指以人类与环境系统某些环境问题为对象，研究其发展、预 测、调控以及改造和利用的科学。部门环境学是综合环境学与自然科学、技术科学以及社会科学等多学科的环境科学之间的过渡的一系列边际性科学。三、环境科学的发生和发展1. 环境科学初期发展阶段自上世纪50年代以来，由于经济的恢复和发展，生产和消费规模日益扩大， 在许多工业发达国家对环境造成了严重的污染和破坏，因而明确地提出了“环境问题”或“公害”的概念，用以概括和反映人类与环境系统关系的失调，并且在历史上第一次把人为活动所引起的“环境问题”同自然因素所造成的“灾害”区分开来，并辟为专门的科学研究领域，作为确定的科学研究任务。2. 环境科学向整体化发展阶段人类与环境系统关系十分复杂，它是一个以人类为中心的生态系统。环境科学在初期发展阶段已初步形成的分化形态和它所研究对象的整体性，越来越不相适应。这就促进了环境科学向整体化方向发展。四、环境的组成和结构1. 自然环境的组成和结构（1） 自然环境的组成自然环境是人类发生和发展的物质基础，由生物和无机环境组成。 大气、水体和土地以各种不同的组合和偶合方式组成多种多样的生物无机环境。 生物包括植物、动物和微生物，它们总是结合成一定的生物群落而存在着，通常它们是由几个营养级和能量级组成的。（2） 自然环境的结构 在不同条件下，生物群落的组成成分是不同的，营养级的数目和营养结构的复杂程度也是不同的（营养结构即营养级的组合）。 生物群落及无机环境共同组成自然环境的结构单元，由低级单元再组成高级单元，所以自然环境实际上是一个由两阶梯（由组成要素组成结构单元，再由低级结构单元组成高级结构单元）组成的多级谱系。2. 工程环境的组成和结构工程环境是指人类在利用和改造自然环境中创造出来的人工环境。在改造自然环境的人类活动中最基本的内容和结构是生产和消费活动，即人类与自然环境间以及人与人间的物质、能量和信息的交换过程。工程环境包括农业工程环境、工业工程环境以及能源工程环境、交通通讯工程环境、信息工程环境等。3. 社会环境的组成和结构社会环境是由政治、经济和文化等要素构成的，经济是基础，政治是经济的集中表现，文化则是政治和经济的反映。一定的社会有一定经济基础和相应的政治和文化等上层建筑。1.2考研真题与典型题详解一、名词解释1. 环境江西农业大学2014年研答：环境是指以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的整体，包括自然环境和社会环境。中华人民共和国环境保护法规定，本法所称环境，是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、湿地、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。2. 工程环境湖南农业大学2011年研答：工程环境是指人类在利用和改造自然环境中创造出来的人工环境。包括农业工程环境、工业工程环境以及能源工程环境、交通通讯工程环境、信息工程环境等。它们是人类在利用和改造自然环境中创造出来的，但反过来它们又成了影响自然环境和人类活动的重要因素和约束条件。3. 环境问题江西师范大学2014年研答：从广义理解，环境问题是指由自然力或人力引起生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在的问题。从狭义上理解，环境问题是指由于人类的生产和生活活动，使自然生态系统失去平衡，反过来影响人类生存和发展的一切问题。一般情况下，人们多从狭义上理解环境问题，它可分为环境污染和生态破坏两大类。4. 环境污染江西师范大学2014年研答：环境污染是指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转 化，使环境系统结构和功能发生变化，对人类或其他生物的正常生存和发展产生不利影响的现象。环境污染可以是人类活动的结果，也可以是自然活动的结果， 或是上述两类活动共同作用的结果。5. 水俣事件和富山事件西北师范大学2013年研答：水俣事件是指发生在日本水俣镇，由于人通过食用受甲基汞毒害的鱼类而导致甲基汞中毒的严重污染事件。富山事件是指发生在日本富山县，由于炼锌厂排放含镉废水进入河流污染农田和饮水，导致人们镉中毒的严重污染事件。二、简答题1. 简述环境科学的主要任务。湖南农业大学2014年研答：环境科学的基本任务，是揭示人类环境系统的实质，研究人类环境系统之间的协调关系，掌握它的发展规律，调控人类与环境之间的物质和能量交换过程，以改善环境质量，造福人民，促进人类与环境之间的协调发展。因此，环境科学首先是研究人类活动对环境所引起的较近期的直接影响，并预测较长期的间接影响；在研究中，不仅要考虑人类对环境的利用、改造与生产力发展水平的关系，也要考虑生产关系的制约作用。其主要任务包括以下四点：（1） 探索全球范围内环境演化的规律，了解人类环境变化的过程、环境的基本特性、环境结构和演化机理等，以便应用这些认识使环境质量向有利于人类的方向发展，避免对人类不利的变化。（2） 揭示人类活动同自然环境之间的关系，以便协调社会经济发展与环境保护的关系，使人类社会和环境协调发展。（3） 探索环境变化对人类生存的影响，发挥环境科学的社会功能，探索污染物对人体健康危害的机理及环境毒理学研究，为人类正常、健康的生活服务。（4） 研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施。2. 新技术、新能源和新材料对环境问题意味着什么？答：新技术、新能源和新材料的发展和应用，给人类在利用和改造自然的斗争中增添了新的力量，它将带来社会生产力的新飞跃，影响产业结构、社会结构和社会生活的变化，对经济增长和社会进步产生深刻的影响。（1） 新技术的环境意义和作用 新的科学技术革命有利于解决“第二次浪潮”的环境问题，新技术的应用将实现劳动生产率和资源利用率的提高。 新技术应用于环境管理系统、环境监测和污染控制系统，可大大提高环境保护工作效率，促进环境保护工作。（2） 新技术革命可能带来的新的环境问题 新技术革命的发展，使发达国家发展新兴产业，可能把技术落后、环境污染严重的传统产业转移到发展中国家。 新技术、新材料的应用，也会产生相应的环境效应，有许多因素尚难以预测。3. 第二次世界环境与发展大会是什么时候在那个国家和城市召开？会上普遍接受了什么样的观点？湖南农业大学2013年研答：第二次世界环境与发展大会在1992年6月3日至14日在巴西里约热内卢国际会议中心隆重召开。这次环境与发展大会普遍接受了“持续发展战略”的观点，即在经济和社会的发展过程中走经济、社会和环境协调发展的道路。人类应与自然和谐一致，可持续地发展并为后代提供良好的生存发展空间；人类应珍惜共有的资源环境，有偿地向大自然索取。人类为此应变革现有的生活和消费方式，与自然重修旧好，建立新的“全球伙伴关系”，人与自然和谐统一，人类之间和平共处。4. 人类生存环境是由哪些环境组成？湖南农业大学2013年研答：人类的生存环境是庞大而复杂的大系统，它是由自然环境、工程环境和社会环境组成的。（1） 自然环境自然环境是人类发生和发展的物质基础，它是由生物和无机环境组成。 大气、水体和土地以各种不同的组合和偶合方式组成多种多样的生物无机环境，孕育着多种多样的生物。 生物包括植物、动物和微生物。它们总是结合成一定的生物群落而存在着，通常它们是由几个营养级和能量级组成的。生物群落及无机环境共同组成自然环境的结构单元，由低级单元再组成高级单元，所以自然环境实际上是一个由两阶梯（由组成要素组成结构单元，再由低级结构单元组成高级结构单元）组成的多级谱系。（2） 工程环境工程环境是人类在利用和改造自然环境中创造出来的人工环境。现代人类活动的内容和结构是异常丰富而复杂的，但最基本的、最主要的是生产和消费活动，也就是人类与自然环境间以及人与人间的物质、能量和信息的交换过程。这一活动的全部过程从资源由自然环境中提出来到以“三废”的形式再排向自然环境，一般可分为提取、加工、调配、消费和排放五个分过程或五个阶段，且每个分过程又都可以再细分下去。正是这些活动过程把原始的生物圈导向技术圈。并在自然环境基础上创造出了工程环境。它包括农业工程环境、工业工程环境以及能源工程环境、交通通讯工程环境、信息工程环境等，它们是人类在利用和改造自然环境中创造出来的，但反过来它们又成了影响自然环境和人类活动的重要因素和约束条件。（3） 社会环境社会环境是由政治、经济和文化等要素构成的，经济是基础，政治是经济的集中表现，文化则是政治和经济的反映。一定的社会有一定经济基础和相应的政治和文化等上层建筑。社会环境是人类活动的产物，但反过来它又成为人类活动的制约条件，也是影响人类与自然环境关系的决定性因素。三、论述题环境史上著名的“八大公害事件”是什么？指出导致每一公害的主要污染物。答：八大公害事件是指在世界范围内，由于环境污染而造成的八次较大的轰动世界的公害事件。具体包括：（1） 富山事件（骨痛病）锌、铅冶炼厂等排放的含镉废水污染了神通川水体，两岸居民利用河水灌溉农田，使稻米和饮用水含镉而中毒，1963年至1979年3月共有患者130人，其中死亡81人。主要污染为镉。（2） 米糠油事件生产米糠油用多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，由于生产管理不善，混入米糠油，食用后中毒，患病者超过1400人，至七八月份患病者超过5000人，其中16 人死亡，实际受害者约13000人。主要污染物为多氯联苯。（3） 四日事件（哮喘病）1955年以来，该市石油冶炼和工业燃油产生的废气，严重污染城市空气。重金属微粒与二氧化硫形成硫酸烟雾，导致多人患哮喘病。主要污染物为SO2、煤尘、重金属、粉尘。（4） 水俣事件含甲基汞的工业废水污染水体，使水俣湾的鱼中毒，人食用毒鱼后受害。主要污染物为甲基汞。（5） 伦敦烟雾事件1952年12月58日英国几乎全境为浓雾覆盖，导致多人死亡。主要污染物为烟尘及SO2。（6） 多诺拉烟雾事件该镇处于河谷，10月最后一个星期大部分地区受反气旋和逆温控制，加上2630日持续有雾，使大气污染物在近地层积累。二氧化硫及其氧化作用的产物与大气中尘粒结合是致害因素。主要污染物为烟尘及SO2。（7） 洛杉矶光化学烟雾事件该市临海依山，处于50公里长的盆地中，汽车排出的废气在日光作用下，形成以臭氧为主的光化学烟雾。这种烟雾中含有臭氧、氧化氮、乙醛和其他氧化 剂，滞留市区久久不散。主要污染物为汽车尾气形成的光化学烟雾。（8） 马斯河谷烟雾事件由于马斯河谷工业区位于狭长的河谷地带，发生气温逆转，大雾像一层厚厚的棉被覆盖在整个工业区的上空，工厂排出的有害气体在近地层积累，无法扩散，二氧化硫的浓度也高得惊人。1930年12与3日这一天雾最大，加上工业区内人烟稠密，整个河谷地区的居民有几千人生起病来。病人的症状表现为胸痛、咳嗽、呼吸困难等。一星期内，有60多人死亡，其中以原先患有心脏病和肺病的人死亡率最高。主要污染物为烟尘及SO2。第二章大气环境2.1复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、大气的结构和组成1. 大气的结构（见表2-1）表2-1 大气的结构大气结构特点对流层在赤道低纬度区为1718km；在中纬度地区为1012km；两极附近高纬度地区为89km。夏季较厚，冬季较薄。平流层气温随高度升高而递减，大约每上升100m，温度降低0.6平流层对流层顶到约50km的大气层为平流层。在平流层下层，即30 50km以下，温度随高度降低变化较小，气温趋于稳定，所以又称同温层；在3035km以上，温度随高度升高而升高。在平流层中空气没有对流运动，平流运动占显著优势中间层从平流层顶到80km高度这一层称为中间层，在这一层里有强烈的垂直对流运动，气温随高度增加而下降，中间层顶温可降至-83-113热成层中间层之上为热成层，上界达800km。该层的下部基本上是由分子氮所组成，而上部是由原子氧所组成逸散层是大气圈的最外层，高度达800km以上。这层空气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，大部分分子发生电离，使质子的含量大大超过中性氢原子的含量2. 大气的组成（1） 组成大气是一种气体混合物，其中除含有各种气体元素及化合物外，还有水滴、冰晶、尘埃和花粉等杂质。大气中除去水气和杂质的空气称为干洁空气。地球表面大气主要由氧、氮和几种惰性气体组成，它们约占空气总量的99.9以上。（2） 干洁大气组成稳定原因 首先是分子态氮和惰性气体的性质不活泼。固氮作用所耗去的氮素基本上被反硝化作用形成的氮素所补充。 大气中的水蒸气主要来自海水蒸发，少量来自江河，湖泊水的蒸发以及生物圈土壤和植物的蒸“腾”作用；大气中的水又可以通过凝结成降水而离开大气回到生物圈和水圈。因此，水气含量也依空间位置和季节变化而改变，在热带有时可达4，而在南北极则不到0.1。 大气中也含有一些固体及液体杂质，其密度大约为10100mgcm3，它们主要来源于土壤、岩石风化、火山爆发、宇宙尘埃、植物花粉以及海水飞沫等， 形成自然界的尘埃及凝结核。二、大气污染和污染物1. 大气污染的发生（1） 大气污染的概念大气污染是指大气中一些物质的含量达到有害的程度，以至破坏人和生态系统的正常生存和发展，对人体、生态和材料造成危害的现象。（2） 大气污染的发生大气污染物由人为源或天然源进入大气（输入），就参与了大气的循环过 程，经过一定的滞留时间后，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去除（输出）。2. 大气污染物的来源大气污染源是指向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场所，设备和装置。按污染物质的来源可分为天然污染源和人为污染源。（1） 天然污染源 火山喷发； 森林火灾； 自然尘； 森林植物释放； 海浪飞沫。（2） 人为污染源 燃料燃烧； 工业生产过程排放； 交通运输过程中排放； 农业活动排放。3. 大气污染物及大气污染类型（1） 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，如二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、颗粒物等。（2） 二次污染物二次污染物是指由一次污染物在大气中互相作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物，其毒性比一次污染物还强。最常见的二次污染物如硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶 胶、臭氧、光化学氧化剂Ox，以及许多不同寿命的活性中间物（又称自由基）， 如HO2、HO等。（3） 主要大气污染物大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对环境或人产生有害影响的物质。主要大气污染物如表2-2所示。表2-2 主要大气污染物类型具体种类气溶胶状态污染物总悬浮颗粒物（TSP），飘尘，降尘，可吸入粒子（IP）硫氧化合物二氧化硫（SO2）和三氧化硫（SO3）氮的氧化物NO、NO2、N2O、NO3、N2O4、N2O5等氮氧化物的 总称碳的氧化物一氧化碳和二氧化碳碳氢化合物（HC）C1C8可挥发的所有碳氢化合物（4） 大气污染类型（见表2-3）表2-3 大气污染类型类型特点根据污染物的性质划分还原型（煤炭型）常发生在以使用煤炭和石油为燃料的地区，主要污染物是SO2、CO和颗粒物，在低温、高湿度的阴天、风速很小，并伴有逆温存在的情况下，一次性污染物在低空聚积，生成还原性烟雾，如“伦敦烟雾”氧化型（汽车尾气型）大多发生在以使用石油为燃料的地区，污染物的主要来源是汽车排气、燃油锅炉以及石油化工生产。主要的一次性污染物是一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物， 在阳光照射下能引起光化学反应，并生成二次性污染物如洛杉矶的光化学烟雾根据燃料性质和大气污染物的组成划分煤炭型代表性污染物是由煤炭燃烧时放出的烟气、粉尘、二氧化硫等所构成的一次污染物，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。主要污染源为工业企业烟气排放，家庭炉灶的排放物也起重要作用石油型主要污染物来自汽车排气、石油冶炼及石油化工厂的排放。主要污染物是氮氧化物、烯烃等碳氢化合物， 它们在大气中形成臭氧，各种自由基及其反应生成的一系列中间产物与最终产物混合型包括以煤为燃料的污染源排出的污染物；以石油为燃料的污染源排出的污染物；从工厂企业排出的各种化学物质等特殊型指有关工业企业生产排放的特殊气体所造成的局部小范围的污染，如氟污染等三、大气环境中污染物的化学转化1. 大气光化学特性（1） 光辐射特点辐射强度是用单位时间、单位面积上所通过的能量值来量度的常用单位是J（cm2·s）。辐射能量以光波的形式传输，波长和频率的关系是 ，其中C是光速， 等于3×1010cms。一般用波长表示辐射的特性，其量度单位是纳米（nm）。（2） 光化学特性 光化学反应一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子所引发的反应，称为光化学反应。 反应过程a. 初级过程包括化学物种吸收光量子，形成激发态物种： （A*为A 的激发态），随后，激发态物种进一步发生反应的各种过程。第一，光解（离）过程第二，直接反应第三，发生荧光通过碰撞消耗活化能又回到基态式中，M为吸收能量分子；B1、B2、C1、C2为反应产物。b. 次级过程初级过程中，受激物种经单分子历程或双分子历程形成的产物之间进一步发生的反应，或初级过程形成的产物与其他物种发生的反应。2. 硫氧化物在大气中的化学转化（1） 二氧化硫的氧化作用 二氧化硫的光化学氧化a. SO2的直接光氧化在空气中SO2光氧化为SO3的机制为或 b. SO2的间接光氧化气态SO2在光化学反应活跃的大气中能与强氧化性自由基（如OH基、HO2 基、RO基、RO2基等）反应而被氧化，称为SO2的自由基氧化。总反应可写为（2） 二氧化硫的催化氧化4在清洁大气中，以均相氧化反应SO2非常缓慢地氧化为SO3，但在非均相反应的一种方式是SO2被气溶胶中的水滴吸着，然后再氧化为SO 2-。并且在有金属盐（例如铁、锰）存在时能很快地被溶解氧化成硫酸，整个反应可表示为其催化效率的顺序是（3） 低价硫化物的氧化自然界排放的CS2、H2S、COS、CH3SCH3和CH3SSCH3等能在大气中被氧化 成SO2。3. 氮氧化物在大气中的化学转化（1） 二氧化氮的光化学反应当大气中NO与NO2和阳光同时存在时，O2就作为NO2光分解的产物而生成。 其基本反应为M为空气中的N2、O2或其他分子介质，可以吸收过剩的能量而使生成的O3分子稳定。第二个反应是O3在大气中的唯一化学反应源。（2） 二氧化氮的化学反应NO2在大气环境中的化学反应主要是光解反应，它是大气中O2生成的引发反应，是O2唯一的人为来源。此外，NO2能与一系列的自由基，如OH、O（3P）、HO2、RO2和RO等反应，也能与O3和NO3反应。其中，比较重要的是与OH以及与NO3和O3的反应。 NO2与OH的反应 NO2与O3的反应 NO2与NO3的反应（3） 亚硝酸的化学反应HONO在大气中光解很快，是OH基的主要来源之一。此外，HONO还能与 OH反应该反应只有在OH浓度高时才比较重要，但OH浓度高时往往光强度也较大， HONO的光分解反应又会优先进行。大气环境中已实测到HONO，在城市污染大气中HONO浓度可达8ppb。 OH与NO作用 表面催化反应（4） 硝酸的化学反应HNO3的主要化学反应有4. 大气污染“光化学烟雾”的形成（1） 光化学烟雾 特征烟雾呈蓝色，具有强氧化性，刺激人们眼睛，伤害植物叶子，能使橡胶开裂，并使大气能见度降低。 形成条件a. 地理条件。在副热高压控制地区的夏季和早秋季节是光化学烟雾发生的有利时节。b. 污染源条件。以石油为原料的工厂排气和汽车排气等污染源的存在是“烟雾”形成的前提。（2） 光化学烟雾的形成 NO向NO2转化是产生“烟雾”的关键； 碳氢化合物是产生“光化学烟雾”的主要成分； 光化学烟雾形成的简化机制a. 引发反应b. 基传递反应c. 终止反应四、大气中污染物的扩散1. 大气边界层的温度场（1） 气温垂直递减率气温随高度的变化通常以气温垂直递减率d来表示。式中，Ti表示干空气块的温度，它不同于周围空气的温度。气温沿垂直高度的分布，如图2-1所示，这种曲线称为气温沿高度分布曲线或温度层结曲线，简称温度层结。图2-1 温度层结曲线（2） 大气中的温度层结分类 气温随高度增加而递减，即>0，称为正常分布层结或递减层结； 气温直减率等于或近似等于干绝热直减率，即=d，称为中性层结； 气温不随高度变化，即=0，称为等温层结； 气温随高度增加而增加，即<0，称为逆温。（3） 大气稳定度污染物在大气中的扩散与大气稳定度有密切的关系，大气稳定度是指在垂直方向上大气稳定的程度。假如一空气块由于某种原因受到外力的作用，产生了上升或下降运动后，可能发生三种情况： 当外力去除后，气块就减速并有返回原来高度的趋势，称这种大气是稳定的； 当外力去除后，气块加速上升或下降，称这种大气是不稳定的； 当外力去除后，气块被外力推到那里就停到那里或作等速运动，称这种大气是中性的。（4） 逆温分类（见表2-4）表2-4 逆温分类类别内容辐射逆温在晴空无云（或少云）的夜间，当风速较小（3ms）时，地面因强烈的有效辐射而很快冷却，近地面气层冷却最为强烈，较高的气层冷却较慢，因而形成了自地面开始逐渐向上发展的逆温层， 称为辐射逆温下沉逆温又称压缩逆温。当高压区内某一层空气发生强度较大的气团下沉运动时，常可使原来具有稳定层结的空气层压缩成逆温层结平流逆温由暖空气平流到冷地表面上而形成的逆温称为平流逆温湍流逆温低层空气湍流混合形成的逆温称为湍流逆温锋面逆温在对流层中的冷空气团与暖空气团相遇时，暖空气团因其密度小就会爬到冷空气上面去，形成一个倾斜的过渡区，称为锋面。在锋面上，如果冷暖空气的温差较大，也可以出现逆温，这种逆温称为锋面逆温（5） 不同温度层结下的烟型（见表2-5）表2-5 不同温度层结下的烟型及其特点烟型性状大气状况发生情况与风、湍流关系地面污染状况波浪烟云在上下左右方>0， >d，大气出现于阳光较强的伴随有较强的由于扩散速度快，近污染源型向摆动很 大，扩散速度快，烟云呈剧烈翻卷状，烟团向下风向输送不稳定，对流强烈白天热扩散、微风地区污染物落地浓度高，一般不会形成烟雾事件锥型烟云离开排放口一定距离后， 云轴基本上保持水平， 外形似椭圆锥，烟云规则扩散能力比波浪型弱>0， =d，大气处于中性稳定状态出现于多云或阴天的白天，强风的夜晚或冬季夜间高空风较大， 扩散主要靠热力和动力作用扩散速度、落地浓度较前者低，污染物输送较远平展型烟云在垂直方向扩散速度小， 厚度在纵向变化不大， 在水平方向上有缓慢扩散<0， <d，出现逆温层，大气处于稳定状态多出现于弱晴朗的夜晚和早晨微 风，几乎无湍流发生污染物可传送较远地方，遇阻时不易扩散稀释，在逆温层下污染物浓度大爬升型烟云下侧边缘清 晰，呈平直状，而其上部出现湍流扩散排出口上 方 ： >0， >d，大气处于不稳定状态排出口下 方 ： <0， <d，大气处于稳定状多出现于日落后， 因地面有辐射逆温，大气稳定，高空大气不稳定排出口上方有微风，伴有湍流； 排出口下方几乎无风，无湍流烟囱高度处于不稳定层时， 污染物不向下扩散，对地面污染较小态漫烟型烟云上侧边缘清 晰，呈平直状，下部有较强的湍流扩散，烟云上方有逆温层排出口上 方 ： <0， <d，大气稳定；排出口下 方 ： >0， >d，大气不稳定日出后地面低层空气增温，使逆温自下而上逐渐破 坏，但上部仍保持逆温烟云下部有明显 热 扩 散，上部热扩散很弱，风在烟云之间流动烟囱低于稳定层时，烟云就像被盖子盖住似的，烟云只向下扩散，地面污染严重2. 大气水平运动和湍流（1） 大气的水平运动大气的运动是在各种力的作用下产生的。作用于大气上的力有气压梯度力、重力、地转偏向力、摩擦力（即粘滞力）和惯性离心力。这些力之间的不同结 合，构成了不同形式的大气运动和风。 水平气压梯度力单位质量的空气在气压场中受到的作用力，称为气压梯度力。这一力可分解为垂直和水平方向两个分量。垂直气压梯度力虽大，但由于有空气质量与之平 衡，所以空气在垂直方向所受作用力并不大。水平气压梯度力虽小，但却是大气运动的主要原因。 地转偏向力大气在转动的地球上运动时，由于地球转动而产生的使运动偏离气压梯度方向的力，称为地转偏向力。（2） 大气的湍流运动 湍流运动的简介大气的无规则运动称为大气湍流。风速的脉动（或涨落）和风向的摆动就是湍流作用的结果。 根据湍流形成的原因可分为两种湍流a. 由于垂直方向温度分布不均匀引起的热力湍流，它的强度主要取决于大气稳定度；b. 由于垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度引起的机械湍流，它的强度主要决定于风速梯度和地面粗糙度。实际的湍流是上述两种湍流的叠加。 湍流有极强的扩散能力，它比分子扩散快105106倍，但是在风场运动的主风方向上，由于平均风速比脉动风速大得多，所以在主导风方向上风的平流输送作用是主要的。风速越大，湍流越强，污染物的扩散速度就越快，污染物的浓度就越低。 湍流扩散理论简介a梯度输送理论；b湍流统计理论。3. 影响大气污染的地理因素（1） 地形和地物的影响地面是一个凹凸不平的粗糙曲而，当气流沿地面流过时，必然要同各种地形地物发生摩擦作用，使风向风速同时发生变化，其影响程度与各障碍物的体积、形状、高低有密切关系。（2） 山谷风发生在山区，是以24小时为周期的局地环流。山谷风在山区最为常见，它主要是由于山坡和谷地受热不均而产生的。（3） 海陆风发生在海陆交界地带，是以24小时为周期的一种大气局地环流。海陆风是由于陆地和海洋的热力性质的差异而引起的。（4） 城市热岛环流城市热岛环流是由城乡温度差引起的局地风，产生城乡温度差异的主要原因有： 城市人口密集、工业集中，使得能耗水平高； 城市的覆盖物（如建筑、水泥路面等）热容量大，白天吸收太阳辐射热， 夜间放热缓慢，使低层空气变暖； 城市上空笼罩着一层烟雾和CO2，使地面有效辐射减弱。4. 影响大气污染的其他因素（1） 污染物的性质和成分排入大气的污染物通常是由各种气体和固体颗粒物组成，它们的性质是由它们的化学成分决定的。不同的化学成分在大气中造成的化学反应和清除过程不 同。粒径大小不同的固体颗粒在大气中的沉降速度及清除过程是不同的，因而对浓度分布的影响也不同。（2） 污染源的几何形状和排放方式（见表2-6）表2-6 污染源的几何形状和排放方式分类依据类别污染源的几何形状点源、线源、面源释放污染物的持续时间瞬时源、连续源排放源的高度地面源、高架源等5. 大气中污染物扩散模式（1） 有界条件下的大气扩散模式 坐标系高斯模式的坐标系如图2-3所示。图2-3 浓度为正态分布高架源烟云的输送扩散图 高斯模式的四点假设a. 污染物浓度在y、z轴上的分布符合高斯分布（正态分布）； b在全部空间中风速是均匀的、稳定的；c源强是连续均匀的；d在扩散过程中污染物质量是守恒的。 高架连续点源扩散的高斯模式高架连续点源在正态分布假设下的扩散模式为式中，c（x，y，z；H）为源强为Q（mgs），有效烟囱高度为H（m）的排 放源在下风向空间点（x，y，z）处造成的浓度（mg/m3）； 为烟囱口高度上大气的平均风速（ms）；y，z为横向和铅直向的扩散参数（m）。（2） 几种常用的大气扩散模式 高架连续点源a. 地面上任一点的浓度b. 地面轴线浓度c. 地面轴线最大浓度出现地面轴线最大浓度点的z值为地面轴线最大浓度模式为 地面连续点源地面源的地面浓度和地面轴线浓度模式分别为 有效源高有效源高是指从烟囱排放的烟云距地面的实际高度，它等于烟囱（或排放筒）本身的高度（He）与烟气抬升高度（H）之和。6. 扩散参数的确定（1） 帕斯奎尔扩散曲线法 帕斯奎尔扩散曲线法的思路帕斯奎尔首先提出应用观测到的风速、云量、云状和日照等天气资料，将大气的扩散稀释能力划分为A、B、C、D、E、F六个稳定度级别，然后根据大量扩散实验的数据和理论上的考虑，用曲线来表示每一个稳定度级别的y和x随距离的变化。 帕斯奎尔扩散曲线法的应用a. 根据常规气象资料确定稳定度级别。稳定度级别中，A为极不稳定，B为不稳定，C为弱不稳定，D为中性，E为弱稳定，F为稳定。b. 利用扩散曲线确定y和x。（2） 扩散参数取用原则 平原农村地区及城市远郊区的扩散参数选取方法； 工业区或城区甲类排放标准排放源的扩散参数的选取方法； 丘陵山区的农村和城市大气扩散参数选取的方法。五、大气污染综合防治与管理1大气污染物控制技术（1） 烟尘控制技术 干式机械除尘装置a. 不用水或其他液体作润湿剂，仅利用重力、惯性力及离心力等沉降作用去除气体中粉尘粒子的装置称为干式机械除尘装置。b. 主要的类型包括重力沉降室；惯性力除尘器；离心力除尘器。c. 主要特点结构简单、易于制造、造价低、施工快、便于维修及阻力小等优点。 过滤式除尘装置又称空气过滤器，是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置。 湿式除尘装置湿式除尘装置是使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其他作用捕集尘粒或使粒径增大的装置。它可以有效地将直径为0.120m的液态或固态粒子从气流中除去，同时，也能脱除气态污染物。 电除尘装置电除尘器是含尘气体在通过高压电场进