污染預防實務與管理課件

1、污染預防實務與管理空氣污染概論資環(huán)系 胡子陵製人類活動對氣候的四種負效應熱島效應大城市中密集的人口和眾多的工廠每天產(chǎn)生大量的熱，使氣溫升高晚間工廠排出的大量煙塵微粒和二氧化碳，如同被子一樣阻止城市熱量的擴散，致使城市比郊區(qū)氣溫高，就如一個“熱島”矗立在農(nóng)村較涼的“海洋”上熱島效應的產(chǎn)生，不僅使人們工作效率降低，而且中暑人數(shù)增加，夏季高溫導致火災多發(fā)，加劇光化學煙霧的危害人類活動對氣候的四種負效應油膜效應人類有意或無意將許多石油傾注到海洋，一方面會沾附在海岸，破壞沿海環(huán)境；另一方面會形成油膜漂浮在海面上油膜，特別是大面積的油膜，把海水與空氣隔開，如同塑膠薄膜一樣，抑制了膜下海水的蒸發(fā)，使“污染區(qū)

2、”上空空氣乾燥；同時導致海洋潛熱轉(zhuǎn)移量減少，使海水溫度及“污染區(qū)”上空大氣差別變大油膜效應的產(chǎn)生，使海洋失去調(diào)節(jié)作用，導致“污染區(qū)”及周圍地區(qū)降水減少，“污染區(qū)”及周圍地區(qū)天氣異常人類活動對氣候的四種負效應溫室效應由於工廠、交通運輸以及家庭等大量燃燒煤、石油等化工燃料，再加上濫伐森林，使大氣中的二氧化碳濃度逐年增加二氧化碳能夠透過太陽短波輻射，使到達地表增加溫度；同時它又能吸收地面長波輻射後使氣溫升高，再以逆輻射形式射向地面，如同溫室玻璃一樣，起保溫作用溫室效應的產(chǎn)生，使全球氣溫逐漸升高，兩極冰川部分融化，全球海平面升高，危及部分島嶼和大洲沿海低地的安全 人類活動對氣候的四種負效應燃燒現(xiàn)象產(chǎn)生

3、硫氧化物、氮氧化物、碳氫化合物和一氧化碳、二氧化碳動植物的呼吸過程，釋放出二氧化碳，而進入大氣的二氧化碳，約有80是來自呼吸，只有20來自燃料的燃燒燃燒破壞了自然界二氧化碳的平衡，使大氣中二氧化碳的濃度逐年增加，以致可能引起“溫室效應”，使地球的氣溫上升大氣的混濁度增加人類活動對氣候的四種負效應陽傘(混濁度)效應人類的生產(chǎn)與生活活動，導致大氣中的煙塵越來越多懸浮在大氣中的煙塵，一方面將部分太陽輻射反射回宇宙空間，削弱了到達地面的太陽輻射能，使地面接受的太陽能減少另一方面吸濕性的微塵又作為凝結(jié)核，促使周圍水汽在它上面凝結(jié)，導致低雲(yún)、霧增多，這種現(xiàn)象類似於遮陽傘，因而稱“陽傘效應”陽傘效應的產(chǎn)生使

4、地面接受太陽輻射能減少且陰、霧天氣增多，影響城市交通等人類活動對氣候的四種負效應大氣中固體粒子的數(shù)目增加，使反射到空間之能量增加，反射率若增加1，例如從37增加到38，地球的平均溫度約下降17最近60年來，華盛頓上空的渾濁度增加57，瑞士增加70。一般城市由於空氣渾濁使所吸收的太陽能比農(nóng)村少1520人類活動對氣候的四種負效應假如地球上空的渾濁度按照每十年約30的速率增加，不要幾十年，北半球的平均氣溫，就會降到過去冰河時期那樣低的溫度。 全世界渾濁度增加的原因很多，諸如燃料耗量增多，農(nóng)業(yè)機械用燃料增多，機耕揚土增多等等。 18801960年間全世界年平均氣溫與二氧化碳濃度的變化關(guān)係地球氣侯的變化

5、的原因除溫室效應和陽傘(混濁度)效應可能影響地球的氣候外，其他因素如太陽黑子的活動等，在某種程度上也會影響地球的氣候。太陽黑子活動，自1900年後都在不斷地增加。由於黑子能增加太陽能的輻射量，因而會使氣溫升高。 上述空氣污染對地球氣候的影響，均未有科學上的確切證據(jù)，但見諸大量的文獻報導。城市對氣候的影響 建築物高低不一，會使風速降低空氣污染物多，增多水汽凝聚的核心，會使霧和雨增多人為的燃燒會使氣溫上升熱島效應（Heat island effect）即把城市區(qū)域看成是一個溫熱的島嶼溫度比周圍高052，濕度低285地表輻射少1520，產(chǎn)生熱島效應的原因是城市蓄熱量較大，水的徑流快，蒸發(fā)量少，失熱也

6、少平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀 平流層的物理化學特徵 平流層的最大特點是大氣以平流運動為主，極少垂直方向的對流運動對流層頂?shù)骄嗟乇泶蠹s35公里的高度內(nèi)，大氣溫度變化非常微小，溫度大約在-80 左右自35 km 到平流層頂，氣溫隨高度的升高而上升平流層的太陽輻射含有比對流層更多的短波紫外輻射 平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀平流層中最重要的化學組分就是臭氧O3。臭氧是地球大氣中的一種微量氣體，由三個氧原子組成，是我們熟知的氧氣的同素異形體。臭氧在大氣中通常分佈在兩層，即對流層(環(huán)繞在地球表面至高空8-16公里範圍內(nèi))和平流層(對流層向上至大約50公里左右的範圍)中。平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀對流層中的臭氧對人類和生態(tài)環(huán)境

7、是有害的，它也是當前城市大氣光化學煙霧污染的主要物質(zhì)。平流層保存了大氣中90% 的臭氧，位於這一高度的臭氧能有效地吸收對人類健康有害的紫外線（UV-B段），從而保護了地球上的生命。 太陽的紫外輻射種類_ UV-A波長在315-400 nm （1nm =10-9 m）之間的紫外光稱為UV-A 區(qū)，該區(qū)的紫外線不能被臭氧有效吸收，但是也不造成地表生物圈的損害地表生物所必需的，它可促進人體的固醇類轉(zhuǎn)化成維生素D，如果缺乏會引起軟骨病，尤其對兒童的發(fā)育產(chǎn)生不良的影響 太陽的紫外輻射種類_ UV-B波長為280-315 nm的紫外光稱為UV-B 區(qū)，這一波段的紫外輻射是可能到達地表並對人類和生態(tài)系統(tǒng)造成

8、最大危害的部分 太陽的紫外輻射種類_ UV-C波長為200-280 nm的紫外光部分稱為UV-C 區(qū)，該區(qū)紫外線波長短，能量高UV-C 區(qū)的紫外線能被大氣中的氧氣和臭氧完全吸收，即使是平流層的臭氧發(fā)生損耗，UV-C 波段的紫外線也不會到達地表造成不良影響平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀平流層臭氧的生成和去除高能的紫外線使得高空中的氧氣分子發(fā)生分解，成為兩個氧原子：O2 + 紫外線 O + O氧原子具有很強的化學活性，因此能很快與大氣中含量很高的氧分子發(fā)生進一步的化學反應，生成臭氧分子：O2 + O O3 生成的臭氧分子在平流層也能吸收紫外輻射並發(fā)生光解O3 O2 + O平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀除了Chapma

9、n提出的臭氧去除反應外，平流層臭氧更重要的去除途徑是所謂催化反應機制Y + O3 YO + O2YO + O Y+ O2淨結(jié)果是：O3 + O 2O2 其中的Y主要是指平流層中的三類物質(zhì)，即氮氧化物（NO，NO2），氫氧化物（OH，HO2）和氯氧化物（Cl ， ClO）等物質(zhì)Y破壞了一個臭氧分子，但Y本身卻並沒有被消耗，它還可以繼續(xù)破壞另一個臭氧分子?；瘜W反應中起這樣作用的物質(zhì)稱為催化劑 平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀通過以上的臭氧生成及消耗反應過程，臭氧和氧氣之間達到動態(tài)的化學平衡，大氣中形成了一個較為穩(wěn)定的富含臭氧的大氣層其中臭氧濃度最大的高度大約在距離地球表面15-25公里處，這一高度的大氣層就是

10、目前已知的臭氧層臭氧層對太陽的紫外輻射尤其是UV-B段有極強的吸收作用，有效地阻擋了對地表生物有傷害作用的短波紫外線平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀臭氧層破壞南極臭氧洞1985年，英國科學家法爾曼（Farmen）等人總結(jié)他們在南極哈雷灣觀測站（Halley Bay）的觀測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)從1975年以來，那裏每年早春（南極10月份）總臭氧濃度的減少超過30%。這一發(fā)現(xiàn)得到了許多其他國家的南極科學站觀測結(jié)果的證實。如此驚人的臭氧減少引起了全世界極大的震動。 平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀臭氧洞的定義極地上空臭氧層的中心地帶，近95%的臭氧被破壞，從地面向上觀測，高空的臭氧層已極其稀薄，與周圍相比像是形成了一個“洞”，直徑達

11、上千公里，“臭氧洞”就是因此而得名的衛(wèi)星觀測表明，臭氧洞的覆蓋面積有時甚至比美國的國土面積還要大從地面到高空垂直柱中臭氧的總層厚來反映大氣中臭氧含量的方法叫做柱濃度法，採用多布森單位（Dobson unit，簡稱D.U.）來表示，正常大氣中臭氧的柱濃度約為300 D.U. ，臭氧洞被定義為臭氧的柱濃度小於200 D.U. 平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀1998年臭氧洞的持續(xù)時間超過了100天，是南極臭氧洞發(fā)現(xiàn)以來的最長記錄而且臭氧洞的面積比1997年增大約15%，幾乎可以相當於三個澳大利亞根據(jù)全球總臭氧的觀測結(jié)果，除赤道地區(qū)外，臭氧濃度的減少在全球範圍內(nèi)發(fā)生，臭氧總濃度的減少情況隨緯度的不同而有差異，從

12、低緯到高緯臭氧的損耗加劇平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀臭氧層破壞的評估為了評估各種臭氧層損耗物質(zhì)對全球臭氧破壞的相對能力，科學上採用了“臭氧損耗潛勢”（Ozone Depletion Potential, ODP）參數(shù)臭氧損耗潛勢是指在某種物質(zhì)的大氣壽命期間內(nèi)，該物質(zhì)造成的全球臭氧損失相對於相同品質(zhì)的CFC-11(CFCl3一氟三氯甲烷)的排放所造成的臭氧損失的比值 平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀臭氧層破壞的原因南極臭氧洞的發(fā)生是因為對流層的低臭氧濃度的空氣傳輸?shù)竭_平流層，稀釋了平流層臭氧的濃度？南極臭氧洞是由於宇宙射線的作用在高空生成氮氧化物的結(jié)果？美國科學家莫里納（Molina） 和羅蘭德(Rowland)

13、提出，人工合成的一些含氯和含溴的物質(zhì)是造成南極臭氧洞的元兇，最典型的是氟氯碳化合物(CFCs，俗稱氟里昂)和含溴化合物海龍(Halons) ？平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀CFCs 和Halons的分子都比空氣分子重，但這些化合物在對流層是化學惰性的經(jīng)過一兩年的時間，這些化合物會在全球範圍內(nèi)的對流層分佈均勻，然後主要在熱帶地區(qū)上空被大氣環(huán)流帶入到平流層，風又將它們從低緯度地區(qū)向高緯度地區(qū)輸送，在平流層內(nèi)混合均勻在平流層內(nèi)，強烈的紫外線照射使CFCs 和Halons分子發(fā)生解離，釋放出高活性的原子態(tài)的氯(Cl)和溴(Br) ，氯和溴原子也是自由基氯原子自由基和溴原子自由基就是破壞臭氧層的主要物質(zhì)平流層臭氧

14、損耗的現(xiàn)狀Cl + O3 ClO + O2ClO + O Cl + O2Overall O3 + O 2O2(O3與 O不斷消耗 )一個氯原子自由基可以破壞104105個臭氧分子，而由Halon釋放的溴原子自由基對臭氧的破壞能力是氯原子的3060倍冬天，南極地區(qū)的溫度極低，可以達到零下80, 這樣極端的低溫造成兩種非常重要的過程，一是極地的空氣受冷下沉，形成一個強烈的西向環(huán)流，稱為“極地渦旋”(Polar Vortex) 平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀極地渦旋的重要作用是使南極空氣與大氣的其餘部分隔離，從而使渦旋內(nèi)部的大氣成為一個巨大的反應器儘管南極空氣十分乾燥，極低的溫度使該地區(qū)仍有成雲(yún)過程，雲(yún)滴的主

15、要成分是三水合硝酸（HNO3-3H2O）和冰晶，稱為極地平流層雲(yún)(Polar Stratospheric clouds)化學惰性的ClONO2和HCl 在平流層雲(yún)表面會發(fā)生以下化學反應：平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀ClONO2 + HCl Cl2 + HNO3ClONO2 + H2O HOCl + HNO3生成的HNO3 被保留在雲(yún)滴相中後沉降到對流層，造成Cl2 和HOCl 等組分的不斷積累Cl2 和HOCl 是在紫外線照射下極易光解的分子，春天來臨時，陽光返回南極地區(qū)，紫外射線使Cl2 和HOCl開始發(fā)生大量的光解，產(chǎn)生大量的原子氯，造成嚴重的臭氧損耗平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀氯原子的催化過程可以解釋所

16、觀測到的南極臭氧破壞的約70%，另外，氯原子和溴原子的協(xié)同機制可以解釋大約20%春天後，更多的太陽光到達南極，南極地區(qū)的溫度上升，使南極渦旋逐漸消失，南極地區(qū)臭氧濃度極低的空氣傳輸?shù)降厍虻钠渌呔暥群椭芯暥鹊貐^(qū)，造成全球範圍的臭氧濃度下降平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀北極臭氧層破壞情形北極不存在類似南極的冰川北極渦旋的溫度遠較南極高北極平流層雲(yún)的量比南極少得多因此目前北極的臭氧層破壞還沒有達到出現(xiàn)又一個臭氧洞的程度平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀臭氧洞的解答南極臭氧洞的形成是包含大氣化學、氣象學變化的非均勻相的複雜過程其產(chǎn)生根源是地球表面人為活動產(chǎn)生的氟里昂和海龍，曾經(jīng)是一個謎團的臭氧洞得到了清晰的定量的科學解釋C

17、FCs和Halons 具有很長的大氣壽命，一旦進入大氣就很難去除，臭氧層正受到來自人類活動的巨大威脅平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀臭氧層破壞的影響對人體健康的影響陽光紫外線UV-B的增加對人類健康有嚴重的危害作用，潛在的危險包括引發(fā)和加劇眼部疾病，如引起白內(nèi)障、眼球晶體變形等 、皮膚癌和傳染性疾病 平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀對陸生植物的影響在已經(jīng)研究過的植物品種中，超過50%的植物有來自UV-B的負影響，比如豆類、瓜類等作物，另外某些作物如土豆、番茄、甜菜等的品質(zhì)將會下降對森林和草地，可能會改變物種的組成，進而影響不同生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性分佈 平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響科學研究顯示，如果平流層臭

18、氧減少25%，浮游生物的初級生產(chǎn)力將下降10%，這將導致水面附近的生物減少35%陽光中的UV-B輻射對魚、蝦、蟹、兩棲動物和其他動物的早期發(fā)育階段都有危害作用，最嚴重的影響是繁殖力下降和幼體發(fā)育不全 平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀對材料的影響平流層臭氧損耗導致陽光紫外輻射的增加會加速建築、噴塗、包裝及電線電纜等所用材料，尤其是高分子材料的降解和老化變質(zhì)無論是人工聚合物，還是天然聚合物以及其他材料都會受到不良影響。當這些材料尤其是塑膠用於一些不得不承受日光照射的場所時，只能靠加入光穩(wěn)定劑或進行表面處理以保護其不受日光破壞由於這一破壞作用造成的損失估計全球每年達到數(shù)十億美元平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀對對流層大氣組

19、成及空氣品質(zhì)的影響在污染地區(qū)如工業(yè)和人口稠密的城市，即氮氧化物濃度較高的地區(qū)，UV-B的增加會促進對流層臭氧(O3)和其他相關(guān)的氧化劑如過氧化氫(H2O2)等的生成，使得臭氧濃度大為增加而與這些氧化劑的直接接觸會對人體健康、陸生植物和室外材料等產(chǎn)生各種不良影響不論是污染較嚴重的地區(qū)還是清潔地區(qū)，H2O2和OH自由基等氧化劑的濃度都會增加H2O2濃度的變化可能會對酸沉降的地理分佈帶來影響，結(jié)果是污染向郊區(qū)蔓延，清潔地區(qū)的面積越來越少 平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀發(fā)展中國家的淘汰時間表如下(蒙特婁議定書) CFCs、海龍、四氯化碳1999年7月1日凍結(jié)在199597年的平均水準上，2005年削減50，20

20、07年削減85，2010年全部淘汰甲基氯仿：2003年凍結(jié)在19982000年的平均水準上，2005年削減30，2010年削減70，2015年全部淘汰HCFCs：2016年凍結(jié)在2015年的水準上，2040年全部淘汰(已開發(fā)國家：2004削減35，2010年削減65，2015年削減90，2020年全部淘汰 )平流層臭氧損耗的現(xiàn)狀氫氟碳化物(HFCs)的爭議蒙特婁議定書建議CFCs被具有較高GWP的HFCs所替代有關(guān)氣候變化的京都議定書在其六種受控物質(zhì)中包括了HFCs，工業(yè)化國家將減少這些受控物質(zhì)的排放兩個全球議定書發(fā)出了不同的信號？京都議定書是否阻礙了蒙特婁議定書的實施？ 何謂空氣污染？ 空氣

21、污染是指因人類的生產(chǎn)和生活活動使某種物質(zhì)進入大氣，使大氣的化學、物理、生物等方面的特性改變，影響人們的生活、工作，危害人體健康，影響或危害各種生物的生存，直接或間接地損害設(shè)備、建築物等的現(xiàn)象。 空氣污染的主要污染物有哪些？ 空氣污染的污染物有：煙塵、總懸浮顆粒物、可吸入懸浮顆粒物（浮塵）二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、揮發(fā)性有機化合物等等。 空氣污染指標 空氣污染指標(Pollutant Standard Index，簡稱PSI)為參考美國環(huán)保署及其他機構(gòu)所研議決定的指標，以0至500的數(shù)值來表示空氣污染的程度指標值 05051100101199200299300350健康影響良好(Goo

22、d)中等(Moderate) 不良(Unhealthy) 極不良(Very Unhealthy) 有害(Hazardous) 二氧化硫有什麼危害，它的來源是什麼？ 二氧化硫是一種無色的中等刺激性氣體，可使呼吸系統(tǒng)肺部功能受損，加重已有的呼吸系統(tǒng)疾?。ㄓ绕涫侵夤苎准靶难懿。┻€伴有一些明顯癥狀如喘氣、氣促、咳嗽等。 最易受二氧化硫影響的人士包括患有哮喘病、心血管或慢性肺病（例如支氣管炎或肺氣腫）者，兒童及老年人。 二氧化硫亦會導致死亡率上升，尤其是在懸浮粒子協(xié)同作用下。二氧化硫主要來自燃燒含硫燃料，很大部分來自發(fā)電過程及工業(yè)生產(chǎn)?？倯腋☆w粒物和可吸入懸浮顆粒物(漂塵)，它的主要來源是什麼？ 總

23、懸浮顆粒物能長時間懸浮於空氣中，大小由0.05至100微米不等的顆粒物組成，包括碳黑、硫酸鹽及硝酸鹽粒子小於10微米以下的又稱為可吸入顆粒物（漂塵）總懸浮顆粒物由天然及人為來源產(chǎn)生，包括海洋、泥土、車輛廢氣、工業(yè)活動、建築工程以及氣相化學反應?？倯腋☆w粒物和可吸入懸浮顆粒物（漂塵）對人體有何傷害？直徑10微米或以下的可吸入顆粒物能直達並沉積於肺部，而引發(fā)不良的健康反應?？諝庵锌倯腋☆w粒物對人體健康的影響決定於粒子吸入而積聚於呼吸系統(tǒng)的數(shù)量。對人體健康的影響包括導致呼吸不適及呼吸系統(tǒng)癥狀（例如氣促、咳嗽、喘氣等）、加重已有的呼吸系統(tǒng)疾病及損害肺部組織。氮氧化物有什麼危害，它的來源是什麼？ 包括一氧化氮、二氧化氮和硝酸霧，以二氧化氮為主一氧化氮是無色、無刺激氣味的不活潑氣體，可被氧化成二氧化氮二氧化氮是一種棕紅色有刺激性臭味的氣體，具有腐蝕性和生理刺激作用，呼吸系統(tǒng)有問題的人士如哮喘患者，較易受二氧化氮的影響對兒童來說，可能會造成肺部發(fā)育受損，長期吸入能導致肺部構(gòu)造改變二氧化氮是形成光化學煙霧的主要因素之一，也是酸雨的來源之一主要來自於車輛廢氣、火力發(fā)電站和其他工業(yè)的燃料燃燒及硝酸、氮肥、炸藥的工業(yè)生產(chǎn)過程環(huán) 境 監(jiān) 測 環(huán)境監(jiān)測是以環(huán)境為物件，運用物理的、化學的和生物的技術(shù)手段