大氣污染源物分類及來源

1、大氣污染源物分類及來源    按污染物質(zhì)的來源可分為天然污染源和人為污染源，根據(jù)表 5-2 對主要大氣污染物的分類統(tǒng)計分析，其主要來源為三大方面：燃料燃燒；工業(yè)生產(chǎn)過程；交通運(yùn)輸。前兩類污染源統(tǒng)稱為固定源，交通運(yùn)輸工具（機(jī)動車、火車、飛機(jī)等）則稱為流動源。       燃料燃燒     煤、石油、天然氣等燃料的燃燒過程是向大氣輸送污染物的重要發(fā)生源。     煤是主要的工業(yè)和民用燃料，它的主要成分是碳，并含有氫、氧、氮、硫及金屬化合物。煤燃燒時除產(chǎn)生大量煙塵外，在燃

2、燒過程中還會形成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、有機(jī)化合物及煙塵等有害物質(zhì)。     家庭爐灶排氣是一種排放量大、分布廣、排放高度低、危害性不容忽視的空氣污染源。       工業(yè)生產(chǎn)過程排放     工業(yè)生產(chǎn)過程中排放到大氣中的污染物種類多、數(shù)量大，是城市或工業(yè)區(qū)大氣的重要污     染源。     工業(yè)生產(chǎn)過程中排放廢氣的工廠很多。例如，石油化工企業(yè)排放二氧化硫、硫化氫、二氧化碳、氮氧化物；有色金屬冶煉工業(yè)排出的二氧化硫、氮

3、氧化物以及含重金屬元素的煙塵；磷肥廠排出氟化物；酸堿鹽化工工業(yè)排出的二氧化硫、氮氧化物、氯化氫及各種酸性氣體；鋼鐵工業(yè)在煉鐵、煉鋼、煉焦過程中排出粉塵、硫氧化物、氰化物、一氧化碳、硫化氫、酚、苯類、烴類等?？傊?，工業(yè)生產(chǎn)過程排放的污染物的組成與工業(yè)企業(yè)的性質(zhì)密切相關(guān)。       交通運(yùn)輸過程中排放：     汽車排氣已構(gòu)成大氣污染的主要污染源。機(jī)動車的發(fā)展速度很快， 1950 年全球機(jī)動車     保有量為 7000 萬輛， 1996 年增長到 7.1 億輛。汽油車排放的主要污染物是： CO

4、， NOx， HC 和鉛（如果使用含鉛汽油）；柴油車排放的污染物主要有 NOx， PM （細(xì)微顆粒物）， HC ， CO 和 SO2。同發(fā)達(dá)國家相比，我國機(jī)動車污染物排放量相當(dāng)驚人。以日本東京為例， 90 年代東京擁有機(jī)動車 400 萬輛，而 CO 和 NOx的排放量基本穩(wěn)定在 10 萬噸和 5 萬噸左右，而北京市 1995 年機(jī)動車僅為 100 萬輛， CO 和 NO X 的排放量卻高達(dá) 97.2 萬噸和 9.8 萬噸。     三、大氣污染物     大氣污染物系指由于人類活動或自然過程排入大氣的并對人或環(huán)境產(chǎn)生有害影響的物質(zhì)。大

5、氣污染物的種類很多，按其存在狀態(tài)可概括為二大類：氣溶膠狀態(tài)污染物、氣體狀態(tài)污染物。     （一）氣溶膠狀態(tài)污染物     在大氣污染中，氣溶膠系指固體、液體粒子或它們在氣體介質(zhì)中的懸浮體。其粒徑約為 0.002-100m 大小的液滴或固態(tài)粒子。大氣氣溶膠中各種粒子按其粒徑大小可分為：     1. 總懸浮顆粒物（ TSP ）：是分散在大氣中的各種粒子的總稱。是指用標(biāo)準(zhǔn)大容量顆粒采樣器（流量在 1.1 -1.7m 3 /min ）在濾膜上所收集到的顆粒物的總質(zhì)量，其粒徑大小，絕大多數(shù)在 100 m 以下，

6、其中多數(shù)在 10m 以下。也是目前大氣質(zhì)量評價中的一個通用的重要污染指標(biāo)。     2. 飄塵：能在大氣中長期飄浮的懸浮物質(zhì)稱為飄塵。其粒徑主要是小于 10m 的微粒。由于飄塵粒徑小，能被人直接吸入呼吸道內(nèi)造成危害；又由于它能在大氣中長期飄浮，易將污染物帶到很遠(yuǎn)的地方，導(dǎo)致污染范圍擴(kuò)大，同時在大氣中還可以為化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)載體。因此，飄塵是從事環(huán)境科學(xué)工作者所注目的研究對象之一。     3. 降塵：用降塵罐采集到的大氣顆粒物稱為降塵。在總懸浮顆粒物中一般直徑大于 30m 的粒子，由于其自身的重力作用會很快沉降下來，所以將這部分的微粒

7、稱為降塵。單位面積的降塵量可作為評價大氣污染程度的指標(biāo)之一。     從大氣污染控制的角度，按照氣溶膠的來源和物理性質(zhì)，又可分為如下幾種。     1. 粉塵（ dust ）：粉塵系指懸浮于氣體介質(zhì)中的小固體粒子，能因重力作用發(fā)生沉降。粉塵的粒子尺寸范圍，在氣體除塵技術(shù)中，一般為 1 200m 左右。     2. 煙（ fume ）：煙一般指由冶金過程中形成的固體粒子的氣溶膠，煙的粒子尺寸很小，一般為 0.01 1m 左右。     3. 飛灰（ fly ash ）：飛灰系

8、指燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣飛出的分散較細(xì)的灰分。     4. 黑煙（ smoke ）：黑煙一般指由燃料產(chǎn)生的能見氣溶膠。     5. 霧（ fog ）：霧是氣體中液滴懸浮體的總稱。在工程中，霧一般泛指小液體粒子懸浮體。    （二）氣體狀態(tài)污染物     氣體狀態(tài)污染物簡稱氣態(tài)污染物，是以分子狀態(tài)存在的污染物，大部分為無機(jī)氣體。常見的有五大類；以 SO2為主的含硫化合物，以 NO 和 NO2為主的含氮化合物， COx 、碳?xì)浠衔镆约胞u素化合物等。目前已受人們的普遍重視的大氣污

9、染物，如表 5-3 所示。     氣態(tài)污染物又分為一次污染和二次污染物。     1. 一次污染物     一次污染物是指直接從污染源排放的污染物質(zhì)，如二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、顆粒物等，它們又可分為反應(yīng)物和非反應(yīng)物，前者不穩(wěn)定，在大氣環(huán)境中常與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，或者作催化劑促進(jìn)其他污染物之間的反應(yīng)，后者則不發(fā)生反應(yīng)或反應(yīng)速度緩慢。     2. 二次污染物     二次污染物是指由一次污染物在大氣中互相作用經(jīng)化學(xué)反應(yīng)或光化學(xué)反應(yīng)形成的

10、與一次污染物的物理、化學(xué)性質(zhì)完全不同的新的大氣污染物，其毒性比一次污染物還強(qiáng)。最常見的二次污染物如硫酸及硫酸鹽氣溶膠、硝酸及硝酸鹽氣溶膠、臭氧、光化學(xué)氧化劑 Ox ，以及許多不同壽命的活性中間物（又稱自由基），如 HO2 、 HO 等。     對上述主要氣態(tài)污染物的性質(zhì)、來源及其危害性簡單介紹：     1. 硫化物     硫常以二氧化硫和硫化氫的形態(tài)進(jìn)入大氣，也有一部分以亞硫酸及硫酸（鹽）微粒形式進(jìn)入大氣。大氣中的硫約 2/3 來自天然源，其中以細(xì)菌活動產(chǎn)生的硫化氫最為重要。人為源產(chǎn)生的硫排放的主要

11、形式是 SO2。     SO 2 是一種無色、具有刺激性氣味的不可燃?xì)怏w，是一種分布廣、危害大的主要大氣污染物。 SO 2 和飄塵具有協(xié)同效應(yīng)，兩者結(jié)合起來對人體危害更大。     所以空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中采用“ SO2濃度（ mg/Nm3 ）與微粒濃度（g/Nm3）的乘積”標(biāo)準(zhǔn)。     SO2在大氣中極不穩(wěn)定，最多只能存在 1 2 天。相對濕度比較大，以及有催化劑存在時，可發(fā)生催化氧化反應(yīng)，生成 SO3，進(jìn)而生成 H2SO4或硫酸鹽，硫酸和硫酸鹽可形成硫酸煙霧和酸性降水，造成較大的危害。 SO2所以被作為

12、重要的大氣污染物，原因就在于它參與了硫酸煙霧和酸雨的形成。     SO 2 主要來源于人為活動排放的含硫燃料的燃燒過程，以及硫化物礦石的焙燒、冶煉過程?；鹆Πl(fā)電廠、有色金屬冶煉廠、硫酸廠、煉油廠和所有燒煤或油的工業(yè)鍋爐、爐灶等都排放 SO2煙氣。在排放 SO2的各種過程中約有 96% 來自燃料燃燒過程，其中火力發(fā)電廠排煙中的 SO2，濃度雖然較低，但總排放量卻最大。在過去 20 年中，發(fā)達(dá)國家通過改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)，采用脫硫技術(shù)使得 SO2排放量總體上明顯減少。但在 19741984 年間，一些發(fā)展中國家 SO 2 排放量是增加的。 1993 年，世界排放 SO 2

13、量近兩億噸，而 1995 年，我國排放 SO 2 達(dá) 2341 萬噸（包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)），大于美國的 2100 萬噸，成為世界 SO2排放第一大國。 1997 年我國 94 個城市空氣中 SO2 年均濃度值在 3248 g/m3之間，全國平均值為 66 g/m3，遠(yuǎn)高于 SO2的自然背景濃度（ <5 g/m3）。 94 個城市中共有 41 個城市超過國家二級空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。     由天然源排入大氣的硫化氫，被氧化為 SO2，這是大氣中 SO2的另一種來源。     2. 氮的氧化物     氮氧化物（

14、NO X ）種類很多，它是 NO 、 NO2、 N2O 、 NO3、 N2O4、 N2O5等氮氧化物的總稱。造成大氣污染的 NOX主要是指 NO 和 NO2。     NO 毒性不太大，但進(jìn)入大氣后可被緩慢地氧化成 NO2 ，當(dāng)大氣中有 O3等強(qiáng)氧化劑存在時，或在催化劑作用下，其氧化速度會加快。 NO2的毒性約為 NO 的 5 倍。 NOX對環(huán)境的損害作用極大，它既是形成酸雨的主要物質(zhì)之一，也是形成大氣中光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)和消耗臭氧的一個重要因子。     天然排放的 NO X ，主要來自土壤和海洋中有機(jī)物的分解，屬于自然界的氮循環(huán)

15、過程。人為活動排放的 NO X 大部分來自化石燃料的燃燒過程，如機(jī)動車、柴油機(jī)及工業(yè)窯爐的排氣；也來自生產(chǎn)、使用硝酸的過程，如氮肥廠、有機(jī)中間體廠、有色及黑色金屬冶煉廠等。據(jù) 90 年代初估計，就美國而言，當(dāng)前的 NO X 排放總量達(dá)兩千萬噸，其中發(fā)電廠的煙氣，汽車尾氣和其他工業(yè)過程的排氣帶出的 NO x 各占 1/3 。     3. 碳氧化物     碳氧化物主要有兩種物質(zhì)，即 CO 和 CO2 ，（ 1 ）一氧化碳（ CO ）： CO 是無色、無嗅的有毒氣體。其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在大氣中不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以在大氣中停留較

16、長時間。 CO 在一定條件下，可以轉(zhuǎn)變?yōu)?CO2 ，然而其轉(zhuǎn)變速率很低。一般城市空氣中的 CO 水平對植物及有關(guān)的微生物均無害，但對人類則有害，因為它能與血紅蛋白作用生成羧基血紅素（ Carboxy hemoglobin ，簡寫為 COHb ）。實驗證明，一氧化碳與血紅蛋白的結(jié)合能力比氧與血紅蛋白的結(jié)合能力大 200 300 倍，因此，它能使血液攜帶氧的能力降低而引起缺氧。 CO 主要是由含碳物質(zhì)不完全燃燒產(chǎn)生的，天然源較少。（ 2 ）二氧化碳（ CO2 ）： CO2 是一種無毒的氣體，對人體無顯著危害作用。在大氣污染問題中， CO2 所以引起人們的普遍關(guān)注，原因在于它能引起全球性環(huán)境的演變：

17、如使全球氣溫逐漸升高，生態(tài)系統(tǒng)和氣候發(fā)生變化等。 CO2 的人為源主要是礦物燃料的燃燒過程。據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)的一項調(diào)查結(jié)果表明， 1995 年全球的 CO2 排放總量為 220 億噸。其中美國、中國、俄羅斯和日本的 CO2 排放量幾乎占全球總量的一半。其中，美國占排行榜首位，年排放量 5228.52 百萬噸，在 1995 年占全球總量的 23.7% ；我國年排放量 3006.77 百萬噸，在 1995 年占全球總量的 13.6% 。     4. 碳?xì)浠衔?    碳?xì)浠衔锇ㄖ咀鍩N、脂環(huán)烴、芳香烴。脂肪族烴包括烷、烯、炔烴，在常

18、溫下隨碳原子多少而呈氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。     碳?xì)浠衔锸切纬晒饣瘜W(xué)煙霧的主要成分。在活潑的氧化物如原子氧、臭氧、氫氧基等自由基的作用下，碳?xì)浠衔飳l(fā)生一系列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，生成一系列的化合物，如醛、酮、烷、烯以及重要的中間產(chǎn)物自由基。自由基進(jìn)一步促進(jìn) NO 向 NO2 轉(zhuǎn)化，造成光化學(xué)煙霧的重要二次污染物臭氧、醛、過氧乙酰硝酸酯（ PAN ）。     多環(huán)芳烴中有不少物質(zhì)被認(rèn)為是致癌物質(zhì)，經(jīng)研究和動物試驗表明，這些物質(zhì)中苯并（ a ）芘是強(qiáng)致癌物質(zhì)。     目前污染大氣的碳?xì)浠衔镏饕怯蓮V泛應(yīng)用石油

19、和天然氣作燃料和工業(yè)原料造成的。因此，煉油廠、石油化工廠、以油（氣）為燃料的電廠或工業(yè)鍋爐、汽油機(jī)車、柴油機(jī)車等是碳?xì)浠衔锏闹匾廴驹础?    5. 含鹵素化合物     大氣中以氣態(tài)存在的含鹵素化合物大致可分為以下三類：鹵代烴，其它含氯化合物、氟化物。     （ 1 ）鹵代烴：大氣中鹵代烴包括鹵代脂肪烴和鹵代芳烴。其中一些高級的鹵代烴，如有機(jī)氯農(nóng)藥 DDT 、六六六，以及多氯聯(lián)苯（ PCB ）等以氣溶膠形式存在， 2 個碳原子或 2 個碳原子以下的鹵代烴呈氣態(tài)。鹵代烴的主要人為源如三氯甲烷（ CH

20、Cl3）、二氯乙烷（ CH3CHCl2）、四氯化碳（ CCl4）、氯乙烯（ C2H3Cl ）、氯氟甲烷（ CFM ）等是重要的化學(xué)溶劑，也是有機(jī)合成工業(yè)的重要原料和中間體。在生產(chǎn)和使用過程中因揮發(fā)而進(jìn)入大氣。海洋也排放相當(dāng)?shù)娜燃淄椤?    （ 2 ）其他含氯化合物：大氣中含氯的無機(jī)物主要是氯氣（ Cl2）和氯化氫（ HCl ）。     氯氣（ Cl2）主要由化工廠、塑料廠、自來水凈化廠等產(chǎn)生，火山活動也排放一定量的 Cl2。氯化氫主要來自鹽酸制造、廢水焚燒等。其環(huán)境本底為 1.3-5ppb （太平洋上空）。氯化氫在空氣中可形成鹽

21、酸霧；除硫酸和硝酸外，鹽酸也是構(gòu)成酸雨的成分。     （ 3 ）含氟廢氣：主要是指含 HF 和 SiF4的廢氣。主要來源于煉鋁工業(yè)、鋼鐵工業(yè)以及黃磷、磷肥和氟塑料生產(chǎn)等化工過程。     氟化氫是無色有強(qiáng)烈刺激性和腐蝕性的有毒氣體，密度為 0.921 ，極易溶于水，還能溶于醇和醚，四氟化硅是無色的窒息性氣體，密度 3.57 ，遇水分解為硅酸和氟硅酸。     氟化氫對人的呼吸器官和眼結(jié)膜有強(qiáng)烈的刺激性，長期吸入低濃度的 HF 會引起慢性中毒。目前在氟污染地區(qū)氟對人體健康的危害通常以植物為中間介質(zhì)，即植物吸收大氣中氟并