人教版科学六下《空气污染及其防护》课件.ppt
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1、矿山环境保护,第二章 大气污染及其防治,大气污染及其防治,大气的结构和组成大气污染、污染物及类型大气环境中污染物的化学转化影响大气污染的因素大气污染物的扩散模式大气污染综合防治及环境质量控制标准大气污染控制技术露天矿大气污染的防治补充:防止大气污染的规划和措施,大气污染及其防治,2-1 大气的结构和组成,大气的结构和组成,地球上的大气是自然环境的组成部分。人类一刻也离不开大气,没有大气就没有地球上的生命,就没有生机勃勃的世界。大气又是人类极其重要的自然资源。在环境保护中,对特定场所或区域,供人和动植物生存的气体称为“空气”;而以大区域或全球性的气流为研究对象时,则采用“大气”一词。,大气的结构
2、和组成,一、大气的结构 大气圈分为五层:(如图所示)1.对流层 对流层是大气的最底层,夏季较厚,冬季较薄。特点是:气温随高度升高而递减,大约每上升100m,温度降低0.6;密度大,大气总质量的3/4以上集中在此层。,大气的结构和组成,2.平流层 从对流层顶到约50km的大气层为平流层。在高度约为1535km的范围内,有厚度约为20km的臭氧层。3.中间层 从平流层顶到80km高度这一层称为中间层,气温随高度增加而下降,中间层顶温可降至-83-113。,大气的结构和组成,4.热成层 中间层之上为热成层,上界达800km,又称为电离层。5.逸散层 大气圈的最外层,高度达800km以上。,大气的结构
3、和组成,返回,大气的结构和组成,二、大气的组成 大气是一种气体的混合物,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清洁空气。一般将大气分为恒定组分、可变组分和不定组分。,大气污染及其防治,2-2 大气污染、污染物及类型,大气污染、污染物及类型,一、大气污染 国际标准化组织(1SO)作出的定义:大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。所谓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、
4、生态和材料造成危害的现象。,大气污染、污染物及类型,大气污染主要是由于人类活动的结果,一般认为大气污染只发生在城市和工业区,实际上,大气污染是全球性的问题。,大气污染、污染物及类型,根据影响范围,大气污染可分为四类:局部地区污染地区(区域)性污染广域性污染全球性大气污染,大气污染、污染物及类型,二、大气污染源 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。大气污染源有四种划分方法:1.按污染源存在的形式划分固定污染源移动污染源2.按污染源排放方式划分点源,大气污染、污染物及类型,面源线源3.按污染物排放时间划分连续源间断源瞬时源4.按污染物质的来源划分天然污染
5、源:主要有火山喷发、森林火灾、自然尘、森林植物释放、海浪飞沫。,大气污染、污染物及类型,人为污染源:概括为五个方面:燃料燃烧、工业生产过程排放、交通运输过程排放、矿山开采过程排放、农业活动排放。,燃料燃烧 火力发电厂、钢铁厂等工矿企业的燃料燃烧,各种工业窑炉的燃料燃烧以及各种民用炉灶、取暖锅炉的燃料燃烧均向大气排放出大量污染物。燃烧排气中的污染物组分与能源消费结构有密切关系。发达国家能源以石油为主,大气污染物主要是一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和有机化合物。我国以煤为主,主要大气污染物是颗粒物和二氧化硫。,火力发电厂,水泥厂,工业生产过程排放 化工厂、石油炼制厂、钢铁厂、焦化厂、水泥厂等各种类型
6、的工业企业,在原材料制成成品的过程中,都会有大量的污染物排人大气中。这类污染物主要有粉尘、碳氢化合物、含硫化合物、含氮化合物以及卤素化合物等多种污染物。,土法炼焦,大气污染、污染物及类型,根据对烟尘、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳四种主要污染物的统计,我国大气污染物主要来源于燃料燃烧,其次是工业生产与交通运输,它们所占的比例分别为70%、20%和10%;燃料构成以燃煤为主,约占能源消费的75%。煤的燃烧为我国大气污染物的主要来源,同时也形成了我国煤烟型大气污染的特点。因此,控制煤烟型的大气污染,将是我国近期大气污染防治的主要任务。,大气污染、污染物及类型,三、大气污染物 大气污染物是指由于人类活
7、动或自然过程排入大气的并对环境或人类产生有害影响的物质。主要有粉尘、硫氧化合物、氮氧化合物、一氧化碳、臭氧、碳氢化合物等,按其存在的物理状态可概括为:气体状态污染物和固体颗粒状态污染物;按形成过程分类则可分为:一次污染物和二次污染物。,大气污染、污染物及类型,1.一次污染物 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 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,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,如HO
8、2、HO、NO和氧原子等。受人们重视的大气污染物如表2-2所示。,大气污染、污染物及类型,3.气溶胶状态污染物按照气溶胶的来源和物理性质可分为粉尘烟飞灰烟尘雾烟雾,大气污染、污染物及类型,根据大气中颗粒物粒径的大小可分为总悬浮颗粒(TSP)飘尘降尘可吸入粒子(IP)4.气体状态污染物硫氧化物氮氧化物碳氧化物碳氢化合物(CH),大气污染、污染物及类型,硫酸烟雾光化学烟雾,大气污染、污染物及类型,四、大气污染类型 大气污染类型主要取决于所用能源的性质和污染物的化学特性,但气象条件也起着重要的作用(如阳光、风、湿度、温度等)。大气污染类型可根据不同的依据进行分类。1.根据污染物的性质分还原型(煤炭型
9、)氧化型(汽车尾气型)2.根据燃料性质和大气污染物的组成划分煤炭型,大气污染、污染物及类型,石油型混合型特殊型,大气污染及其防治,2-3 大气环境中污染物的化学转化,大气环境中污染物的化学转化,从各种污染源排放到大气中的污染物,在扩散、输送过程中,在一定条件下(如阳光、温度、湿度)的影响下,在污染物之间,以及它们与空气原有组分之间进行一系列的化学反应,形成新的二次污染物,这一反应过程称为大气污染物的“化学转化”。,大气环境中污染物的化学转化,当前受到关注的大气污染化学问题有:气体硫化物污染(主要是二氧化硫)氮的氧化物污染光化学烟雾酸雨臭氧层的变化 最经常发生的和对人类生活有较大影响的两类化学反
10、应过程是:生成硝酸盐气溶胶的反应生成光化学烟雾的反应,大气环境中污染物的化学转化,一、光化学烟雾的特征 20世纪40年代在美国洛杉矶发生光化学烟雾,首次出现了这种污染。它的特征是:烟雾呈蓝色具有强氧化性刺激人们眼睛伤害植物叶子使橡胶开裂使大气能见度降低,大气环境中污染物的化学转化,光化学烟雾的定义:含有氮氧化物和烃类的大气,在阳光中紫外线照射下发生反应所产生的产物及反应物的混合物被称为光化学烟雾。1.光化学烟雾的日变化曲线 图2-3给出了洛杉矶市1965年7月19日白天时间各种污染物的每小时平均浓度。CO和NO浓度的最大值约在上午的7时左右,而NO2的晨峰推迟约3h,O3滞后约5h。,大气环境
11、中污染物的化学转化,大气环境中污染物的化学转化,2.烟雾箱模拟曲线 烟雾箱实验:在一大容器内通入反应气体,在人工光源照射下,模拟大气光化学反应。照射含非甲烷总烃和氮氧化物的空气,以及照射C3H6-NO-空气混合物,其结果如图2-4和图2-5所示。,大气环境中污染物的化学转化,大气环境中污染物的化学转化,由图说明碳氢化合物(HC)和氮氧化合物共存时,在紫外线的作用下会出现:NO转化为NO2;碳氢化合物氧化消耗;臭氧及其它氧化剂二次污染物的生成。,大气环境中污染物的化学转化,二、光化学烟雾的形成条件1.烟雾形成的地理条件 在副热高压控制地区的夏季和早秋季节常成为光化学烟雾发生的有利时节。2.污染源
12、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。,大气环境中污染物的化学转化,三、光化学烟雾形成的步骤1.空气中的NO2吸收紫外光后发生光分解反应,产生活泼的氧原子。2.原子氧与NO、O2、HC反应,生成一系列中间产物或最终产物。3.臭氧分子与HC反应生成酰类游离基和醛或酮。4.酰类游离基被NO还原后,再被氧分子氧化成过氧酰类游离基。5.过氧化酰类游离基与NO2反应生成过氧化酰硝酸酯。,大气污染及其防治,2-4 影响大气污染的因素,影响大气污染的因素,一、影响大气污染的气象因素1.主要的气象要素气温气压温度风湍流云太阳高度角能见度,影响大气污染的因素,影响大气扩散能力的主
13、要因素有两个方面:气象的动力因子气象的热力因子2.气象的动力因子 主要指风和湍流,风和湍流对污染物在大气中的扩散和稀释起着决定性作用。风:风向决定污染物迁移、运动的方向,风速决定污染物迁移状况。风速一般分成12级,如表2-5所示。,影响大气污染的因素,影响大气污染的因素,湍流:风不规则的阵性和摆动称为大气湍流。大气湍流实际上是指大气以不同尺度作无规则运动的流动状态,它是气象动力因子的主要因素。湍流运动使烟团各部分得以充分混合,因此进入大气的污染物,逐渐分散稀释,这种现象称为大气扩散。湍流尺度不同,使烟云扩散状态也不同,如图2-8所示。,影响大气污染的因素,影响大气污染的因素,3.气象热力因子温
14、度层结:是指在地球表面上方,大气的温度随高度变化的情况,或者是指气温在垂直方向的分布。气温的垂直递减率:是指在垂直方向上,每升高100m时的温度变化值。气温的干绝热递减率:是指干空气块或未饱和的湿空气在绝热条件下每升高单位高度(通常取为100m)所造成的温度下降数值。该数值与周围环境温度无关,通常取为0.98/100m。气温沿高度的分布如图2-9所示。,影响大气污染的因素,影响大气污染的因素,大气中的温度层结有四种类型:正常分布层结或递减层结中性层结等温层结逆温大气稳定度:是指在垂直方向上大气稳定的程度。判断大气是否稳定,可用气块法来说明。逆温:一般气温随高度增加而增加的气层称为逆温层(阻挡层
15、)。根据逆温生成过程,可将逆温分为辐射性逆温、沉降性逆温、锋面逆温、湍流性逆温和地形逆温五种。,影响大气污染的因素,4.不同温度层结下的烟形翻卷形(波浪形)锥形平展形上升形(屋脊形)熏蒸形(漫烟形)上述五种典型的烟流形状,如图2-10所示。上述五种烟流发生特点与大气温度层结的关系见表2-6。,影响大气污染的因素,影响大气污染的因素,二、影响大气污染的地理因素1.地形的影响山谷风:发生在山区,是以24h为周期的局地环流,主要是由于山坡和谷地受热不均而产生的,如图2-11所示。,影响大气污染的因素,影响大气污染的因素,海陆风:发生在海陆交界地带,是以24h为周期的一种大气局地环流,是由于陆地和海洋
16、的热力性质的差异而引起的,如图2-12所示。,影响大气污染的因素,影响大气污染的因素,2.地物的影响城市热岛环流:是由城乡温度差引起的局地风。由于城市温度经常比农村高(特别是夜间),气压比乡村低,所以可以形成一种从周围农村吹向城市市区的特殊的局地风,称为城市热岛环流或城市风,如图2-13所示。,影响大气污染的因素,三、影响大气污染的其他因素污染物的性质和成分污染源的几何形状和排放方式,补充:大气污染的危害,世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说:“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。”(图)大气污染的危害主要包括以下五个方面:对人的伤害 危害生物生存和发育(图)物体腐蚀
17、(图)粉尘危害(图)对全球大气环境的影响,连接,烟尘、粉尘污染,返回,农田大气污染,酸雨因pH小于5.6,造成土壤、岩石中的有毒金属元素溶解,流入河川或湖泊,严重時使得魚类大量死亡。返回,大气污染物对仪器、设备和建筑物等,都有腐蚀作用。如金属建筑物出现的锈斑、古代文物的严重风化等。,美国纽约的自由女神像也饱受酸雨的侵蚀 返回,11:30的王府井麦当劳路口,由于本地或附近尘沙被风吹起而造成的扬沙、沙尘暴与浮尘,其共同特点是能见度明显下降,出现时天空混浊,一片黄色。扬沙天气风较大,影响的能见度在1公里到10公里之间;沙尘暴风很大,能见度小于公里。而浮尘是由于远地或本地产生沙尘暴或扬沙后,尘沙等细粒
18、浮游空中而形成,俗称“落黄沙”,出现时远方物体呈土黄色,太阳呈苍白色或淡黄色,能见度小于10公里。,沙尘笼罩下的呼和浩特五塔寺(2001年6月14日)返回,大气污染及其防治,2-6 大气污染综合防治及环境质量控制标准,大气污染综合防治,所谓大气污染综合防治,即从区域环境整体出发,综合运用各种防治大气污染的技术措施和对策,充分考虑区域的环境特征,对影响大气质量的多种因素进行综合系统分析,提出最优化对策和控制技术方案,以达到区域大气环境质量控制的目标。,大气污染综合防治,一、大气污染综合防治的原则以源头控制为主,推行清洁生产合理利用环境自净能力与人为措施相结合分散治理与综合防治相结合按功能区实行总
19、量控制与浓度控制相结合技术措施与管理措施相结合,大气污染综合防治,二、大气污染综合防治措施调整工业布局和工业结构改善能源结构,积极采取节能措施大力开展综合利用,提高资源利用率完善城市绿化系统,发展植物净化加强大气污染防治实用技术的推广完善环境监督管理制度,大气污染综合防治,全面规划,合理布局选择有利污染物扩散的排放方式区域集中供暖、供热改变燃料构成绿化造林大气污染控制技术,大气污染综合防治,三、大气环境质量控制标准1.大气环境标准的种类和作用大气环境质量标准大气污染排放标准大气污染控制技术标准警报标准2.我国的大气环境质量标准 1996年国家环境保护局批准环境空气质量标准(GB30951996
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