7大气污染及其控制.ppt
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1、1,大气污染及其控制技术,2,3,阳光明媚的乌鲁木齐,五分钟后黄沙蔽日弥漫了整个天空。,4,北京受到沙尘暴的袭击,5,本章内容,大气污染控制技术,2.,大气污染的危害,3.,中国大气污染的特点,5.,大气结构与组成,大气污染物及来源,大气污染的综合防治,6.,6,第一节 大气结构与组成,大气圈:随着地球旋转的大气,一、大气的结构,(一)大气圈,空气密度分布特点:海平面处空气密度最大,随高度的增加,空气密度逐渐变小。,7,大气的组成,大气就其组分的含量变动情况可分为恒定组分、可变组分和不定组分三种。恒定组分指N2、O2和Ar。N2占空气体积78.09、O2占20.95、Ar占0.93.三者总和占
2、空气总体积的99.97,其余为微量的氖、氦、氙、氡等稀有气体。可变组分指空气中的CO2和水蒸气,通常CO2含量为0.02-0.04,水蒸气含量小于4。可变组分在空气中的含量随季节、气象与人类活动的变化而变化。不定组分指煤烟、尘埃、硫氧化物、氮氧化物及一氧化碳等,它与人类活动直接有关,这些组分达到一定浓度,会给人类、生物造成严重的危害。,8,成云致雨的必要条件,主要成分,次要成分,水 汽,固体杂质,生物体的基本成分,维持生物活动的必要物质,植物光合作用的原料;对地面保温,吸收紫外线,使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害,成云致雨的必要条件,对地面保温作用,干洁空气,O3,N2,O2,CO2,大气各
3、组成成分的作用,9,大气圈是指包围在地球周围,距地球表面约1000多公里厚度的气体构成。人类生活在大气圈中,一般成年人每天需呼吸10-13m3的空气,它相当ld食物量的10倍,饮水质量的3倍。一个健康人在5周内不吃食物,或5d内不喝水都可能生存下来。但若5min不呼吸空气,会窒息死亡。由于大气直接参与人和其他生物的物质和能量代谢,清洁的空气是一切生物生存的保证。,10,大气的垂直分层,对流层,平流层,上冷下热高空对流,高层大气,11,由于人类活动或自然过程引起的某些物质进入大气中,累积呈现出足够的浓度,并驻留一定的时间,使大气质量恶化,对人类健康生存和生态环境造成危害的现象。,第二节 大气污染
4、物及来源,一、大气污染,定义:,必要条件,12,大气污染的形成过程,排放源,大气,接受者,污染物,扩散、转化,三个环节:,混合、迁移,13,大气污染的划分,根据污染范围,局部性大气污染,城市性大气污染,区域性大气污染,全球性大气污染,根据能源性质,石油型大气污染,混合型大气污染,煤炭型大气污染,14,一次污染物,从污染源直接排出的原始物质,进入大气后性质没有发生变化。典型的一次污染物有:颗粒物、SO2、H2S、CO、碳氢化合物、NOx等。,二次污染物,从由污染源排出的一次污染物与大气中原有成分、或几种一次污染物之间,发生了一系列的化学变化或光化学反应,形成了与原污染物性质不同的新污染物。常见的
5、二次污染物有光化学烟雾和硫酸烟雾。,15,16,Volanic eruption,17,二、大气中主要污染物,(一)颗粒物(二)含硫化合物(三)氮氧化物(四)碳氧化物(五)光化学氧化剂(六)碳氢化合物,我国主要大气污染物(10种)(1)SO2;(2)悬浮颗粒;(3)可吸入颗粒物(4)氮氧化物;(5)CO2;(6)CO;(7)臭氧(O3);(8)铅;(9)苯并a芘;(10)氟化物,18,(一)颗粒物,颗粒物是指大气中弥漫着的固态和液态物质,成份较复杂。(1)总悬浮颗粒物:用标推大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量,通常称为总悬浮颗粒物,用TSP表示。其粒径多在100m以下,尤以10m
6、以下的为最多。,(2)飘尘:粒径小于10m 的颗粒物称为飘尘。它们能长时间地悬浮于大气中而不沉降下来。(3)降尘:粒径大于10m的颗粒物叫降尘。它们在重力的作用下能很快降落到地面。(4)可吸入颗粒:易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子。国际标准化组织建议将其定为粒径10m。,19,大气飘尘的危害,(1)影响大气的物理性质(2)使建筑物、金属制品等受到腐蚀;(3)对人、动植物产生危害;(4)与其它大气污染物协同作用形成 大气污染。,有研究表明:PM10每上10g/m3,每日总死亡率上升1%,呼吸系统疾病上升3.4%,心血管病上升1.4%,哮喘病上升3%,肺功能下降0.1%。,20,21,(二)含硫
7、化合物,污染大气的含硫化合物有H2S、SO2、SO3、硫酸酸雾及硫酸盐气溶胶等,但在大气中主要是SO2。大气中的SO2主要来源于矿物燃料的燃烧。据估计,全世界每年由于人类活动排放到大气中的SO2可能超过一亿五千万吨,其中2/3来自于煤的燃烧,1/3来自石油的燃烧,矿物燃料燃烧时,主要生成SO2。所以人类活动排放到大气中的硫氧化物主要是SO2。,22,SO2是无色、有刺激性和窒息性的气体,对呼吸道有刺激作用,能引起呼吸道和心血管疾病。值得注意的是SO2与飘尘的协同作用将使其毒性大大增强,使得大气污染加剧。大气中SO2可以通过均相或非均相氧化生成SO3。SO3一经形成,便迅速与大气中的水蒸气作用生
8、成硫酸,因此大气中SO3的含量十分低微,生成的硫酸是严重危害健康的物质,其毒性远大于SO2。,23,(三)氮氧化物,对流层中危害较大的氮氧化物是NO和NO2,统称为总氮氧化物(NOx)。当矿物燃料高温燃烧时,空气中的N2与O2结合而生成NO,温度越高,生成NO的速度和量越大,由这种方式生成的NOx称为热NOx;另一类是因燃料中含有吡啶、氨基化合物等含氮化合物,在燃烧的过程中生成了NOx,这种方式数生成的NOx称为燃料NOx;另外一些工厂(如生产硝酸或使用硝酸、氮肥厂等)的生产过程中排放到大气中的NOx。,24,NO是无色,有刺激性气味不活泼的气体,它能与血红蛋白结合生成亚硝基血红蛋白而引起中毒
9、,并可产生缺氧症状和中枢神经受损。NO氧化后生成红棕色、有刺激性的NO2,它的毒性较强,能迅速破坏肺细胞,可能是引起肺气肿和肺癌的病因。NO2又是一吸光物质,易发生光化学反应,是形成光化学反应的元凶,由此产生的二次污染物的危害更大。,25,(四)碳氧化物,大气中CO来源于燃料的燃烧。而由汽车尾气中的CO造成的大气污染已引起世界各国的重视。值得注意的是CO的另一人工源是吸烟排出的烟气。吸烟者吸入的CO远高于不吸烟者。,CO的主要危害是妨碍体内氧气的传输。它与血红蛋白的亲和力比氧大200多倍,而生成的羰基血红蛋白的解离速度比氧合血红蛋白小3600多倍,因此一旦生成羰基血红蛋白就很难解离,导致输氧能
10、力降低,造成机体缺氧,体内缺氧时对所有的器官都有影响,而最敏感的是中枢神经系统和心肌。,26,(五)光化学氧化剂,1、光化学反应和光化学烟雾在太阳紫外线作用下,大气中的某些污染物发生反应,生成新污染物,这种反应叫光化学反应。由此产生的烟雾称为光化学烟雾。,2、光化学烟雾形成的条件(1)充足的阳光,无风;(2)有不利于光化学烟雾扩散的气象条件;(3)大气含有一定浓度的NO2和碳氢化合物。,27,光化学烟雾的危害,(1)对人体健康的影响 光化学烟雾最明显的危害是对人眼的刺激作用。出现眼流泪、发红(俗称红眼病)。除眼外,对鼻、咽、气管和肺均有明显的刺激作用。对老人、儿童和病弱者尤为严重。污染严重时,
11、会引起哮喘发作,导致上呼吸道疾病恶化,使视觉敏感度和视力降低。受害严重者,呼吸困难、胸痛、头晕、发烧、呕吐、以致血压下降、昏迷不醒。长期慢性伤害可引起肺机能衰退、支气管炎、甚至发展成肺癌等。,据资料,美国加里福尼亚由于光化学烟雾的作用,曾使该州34的人患红眼病。日本东京1970年发生的光化学污染有20000人患红眼病。1952年洛杉矶事件发生时,两天内使65岁以上的老人死亡400余人。,28,光化学烟雾能使植物叶片受害变黄以致枯死。据资料统计,仅加利福尼亚州1959年由于光化学污染引起的农作物减产损失已达800万美元。使大片树木枯死,葡萄减产60以上,柑橘也严重减产。对光化学烟雾敏感的植物还有
12、棉花、烟草、甜菜、番茄、菠菜、某些花卉和多种树木。,(2)对植物的伤害,29,能源使用,三、大气污染物的来源,主要能源消耗,煤炭,石油,生物质,我国能源以煤为主,主要大气污染物是颗粒物和二氧化硫,30,按污染物发生类型分:,工业污染源 农业污染源 生活污染源 交通污染源,31,大气污染源,32,由火力发电、钢铁、化工和硅酸盐等工矿企业在生产过程、中所排放的煤烟、粉尘及有害化合物等形成的污染源。此类污染源由于不同工矿企业的生产性质和流程工艺的不同,其所排放的污染物种类和数量大不相同,但有一个共同的特点是,排放源集中、浓度高、局地污染强度高,是城市大气污染的罪魁祸首。,工业污染源,33,钢铁厂排放
13、的废气,火力发电厂排烟污染大气,34,烟尘弥漫整个地区,排入大气中的烟尘随风扩散,35,2、农业污染源 主要是不当施用农药、化肥、有机粪肥等过程产生的有害物质挥发扩散,以及施用后期NOX、CH4、挥发性农药成分从土壤中逸散进入大气等形成的污染源。,36,东方网2003年5月20日消息:5月19日,在湖北汉宜高速公路边的农田里,农民正在焚烧作物秸秆。由于现在正值收割季节,许多农民将收割下来的作物秸秆在田地里当场焚烧,焚烧形成的烟雾飘荡在高速公路两边,既影响视线又污染环境。,37,东方网2003年6月22日消息:6月21日,一个农民正在收割后的麦地里燃烧麦秸。这是记者在山西省孝义市梧桐乡北姚村拍到
14、的场景,该村有不少农民在收割后的麦地里燃烧麦秸。这种做法不仅影响地力,污染环境,还对周围的其他农作物也构成了威胁。此外,燃烧麦秸的烟尘会降低近旁公路的能见度,对司机行车安全造成影响。,38,3、交通运输污染源 由汽车、飞机、火车和轮船等交通运输工具运行时向大气中排放的尾气。这类污染源属流动污染源,主要污染物是烟尘、碳氢化合物、NOx、金属尘埃等,是城市大气环境恶化的主要原因之一。,39,尾气污染,健康杀手,40,中国“雾都”重庆,41,4、生活污染源 是指居民日常烧饭、取暖、沐浴等活动,燃烧化石燃料而向大气排放烟尘、SO2、NOX等污染物。这类污染源属固定源,具有分布广、排量大、污染浓度低等特
15、点,是一些城市大气污染不可忽视的污染源。但是,随着城市电气化的推进,城市生活污染源将从根本上得到遏制。,42,全球性大气环境问题,全球变暖,臭氧层遭破坏,酸雨危害,第三节 大气污染的危害,43,(一)对人体健康的危害,大气污染物进入人体的途径,44,大气污染对人体的影响,首先是感觉上不舒服,随后生理上出现可逆性反应,再进一步就出现急性危害症状。大气污染对人的危害大致可分为急性中毒、慢性中毒、致癌三种。,1、急性中毒大气中的污染物浓度较低时,通常不会造成人体急性中毒,但在某些特殊条件下,如工厂在生产过程中出现特殊事故,大量有害气体泄露外排,外界气象条件突变等,便会引起起人群的急性中毒。如印度帕博
16、尔农药厂甲基异氰酸酯泄露,直接危害人体,发生了2500人丧生,十多万人受害的惨剧。,45,2、慢性中毒大气污染对人体健康慢性毒害作用,主要表现为污染物质在低浓度、长时间连续作用于人体后,出现的患病率升高等现象。近年来我国城市居民肺癌发病率很高,其中最高的是上海市,城市居民呼吸系统疾病明显高于郊区。,3、致癌作用这是长期影响的结果,是由于污染物长时间作用于肌体,损害体内遗传物质,引起突变,如果生殖细胞发生突变,使后代机体出现各种异常,称致畸作用;如果引起生物体细胞遗传物质和遗传信息发生突然改变作用,又称致突变作用;如果诱发成肿瘤的作用称致癌作用。,46,大气污染物TSP的危害,TSP中粒径大于1
17、0微米的物质(自然降尘),几乎都可被鼻腔和咽喉所捕集,不进入肺泡。对人体危害最大的是10微米以下的浮游状颗粒物(可吸入颗粒物),它可经过呼吸道直达并沉积于肺泡,而引发不良的健康反应。慢性呼吸道炎症、肺气肿、肺癌的发病与空气颗粒物的污染程度明显相关。最易受总悬浮颗粒物影响的人士包括慢性肺部及心脏病、感冒或哮喘病患者,老年人及儿童。,1)凝结核;2)吸收太阳辐射;3)降低能见度;4)影响植物体生长,47,SO2危害SO2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,导致支气管炎、肺炎,甚至肺水肿、呼吸麻痹。长期接触浓度为0.1mg/m3空气的人群,呼吸系统病症增加;浓度高于0.25mg/
18、m3,可使呼吸道疾病患者病情恶化;短期接触二氧化硫浓度为0.5mg/m3空气的老年或慢性病人,死亡率增高。SO2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。,48,NO2 危害NO2比NO的毒性高4倍,可引起肺损害,甚至造成肺水肿;慢性中毒可致气管、肺病变。具有腐蚀性和生理刺激作用,呼吸系统有问题的人士如哮喘患者,较易受NO2的影响。对儿童来说,可能会造成肺部发育受损。研究指出长期吸入能会导致肺部构造改变。NO2是形成光化学烟雾的主要因素之一,也是酸雨的来源之一。当NO2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
19、,产生一种光化学烟雾,它是一种有毒性的二次污染物。,49,1)氮氧化物可以转化为硝酸,是形成酸雨主要物质之一2)是形成光化学烟雾的重要物质3)是消耗臭氧的重要因子4)NO2对人有生理刺激和腐蚀作用,引起城市居民产生急性呼吸道病变的一种原因5)可腐蚀织物、材料、破坏染料,使它褪色6)危害植物,使其组织受害而落叶,甚至枯萎,氮氧化物危害,NOx是NO、NO2、N2O、NO3、N2O4、N2O5等的总称,造成大气污染的NOx最主要是NO和NO2。,50,51,由于环境破坏导致的水污染、大气污染等生态灾难,致使山西新生儿出生缺陷率高达每万人189.96例,其中神经管畸形率发生率为每万人102.27例,
20、分别是全国的2倍和4倍。出生缺陷率,中国在世界最高,山西在中国最高,吕梁在山西最高,中阳的出生缺陷率世界最高。,52,中国室内装饰协会室内环境监测中心曾发布警示,提醒消费者警惕室内装修污染对儿童健康造成的危害。目前我国每年因装修污染引起的上呼吸道感染而致死亡的儿童约有210万,其中100多万5岁以下儿童的死因与室内空气污染有关。,据我国流行病学统计,我国白血病的自然发病率为3/10万人,每年约新增4万名白血病患者,其中50%是儿童,且以2-7岁的儿童居多。儿童患者当中多数为急性淋巴细胞性白血病,而该种白血病的诱发原因正是室内空气中的甲醛等剧毒化学污染物所导致。,九成儿童白血病祸起装修污染,53
21、,54,大气污染物质还会影响天气和气候。颗粒物使大气能见度降低,减少到达地面的太阳光辐射量。尤其是在大工业城市中,在烟雾不散的情况下,日光比正常情况减少40%。高层大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氟氯烃类等污染物使臭氧大量分解,引发的“臭氧洞”问题,成为了全球关注的焦点。,对大气和气候的影响,55,对动植物的危害,由叶背进入植物体,破坏叶绿素,使组织脱水坏死,擦伤叶面,影响光合作用,气态污染物,颗粒污染物,大气污染物对动物的损害,主要是呼吸道感染和食用了被大气污染的食物。其中以砷、氟、铅、钼等的危害最大,大气污染对动物的危害,56,第四节 中国大气污染的特征,中国是世界上大气污染最严重的国家之一
22、,大气污染是我国环境问题中的一个主要问题。我国的经济发展、能源结构、地形及气候条件决定了我国大气污染具有以下特征:,57,煤烟型污染是污染的普遍问题,主要污染物是烟尘和二氧化硫;汽车尾气污染明显增加,并逐渐上升为城市大气主要污染源,总悬浮颗粒物或可吸入颗粒是影响城市空气质量的主要污染物;酸雨分布区域性、季节性明显,污染物成分特点突出,多以硫酸酸雨为主;工业“三废”任意排放是目前大气污染的罪魁祸首,但农业引发的大气污染仍不容忽视。,58,我国存在发生大气严重污染事件的隐忧,我国环境空气质量监测网络基本形成,我国地级以上城市共建成911套空气质量自动监测系统,3000多家重点企业安装了在线自动监控
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