南信工環(huán)境科學(xué)概論教案第4章 大氣環(huán)境與大氣污染

PAGEPAGE13第四章大氣環(huán)境與大氣污染一、大氣組成與結(jié)構(gòu)（一）、大氣的結(jié)構(gòu)大氣是指包圍在地球外圍的空氣層，大氣層的總質(zhì)量約為5.3×1015t，只占地球總量的百萬分之一。大氣質(zhì)量在垂直方向的分布是不均勻的，由于重力影響，大氣質(zhì)量主要集中在下部，其質(zhì)量的50%集中在5km以下，75%集中在10km以下，98%集中在30km以下。根據(jù)大氣垂直方向上熱狀況的不同，同時考慮垂直運動狀況，將大氣層分為五層：4-1大氣圈的層狀結(jié)構(gòu)1.對流層對流層是地球大氣層中最低的一層，底界為地面,其平均厚度為12km（兩極薄，赤道厚），整個大氣80%~95%的質(zhì)量都集中在這一層；由于對流層和地面接觸，它從地面得到熱能，使得大氣溫度隨高度的增加而降低，一般情況下每升高100m大氣溫度降低0.65°C；對流層內(nèi)具有強烈的對流作用，它的強度因緯度的不同而改變，一般對流作用在低緯度較強、高緯度較弱，所以對流層的厚度從赤道向兩極減小，在低緯度地區(qū)為17~18km，中緯度地區(qū)為10~12km，高緯度地區(qū)為8~9km；對流層的下界，自地表向上1~1.5km，受地表的影響最大，稱為摩擦層或大氣邊界層。對流層上界稱為“對流層頂”；云、霧、雨、雪等主要天氣現(xiàn)象以及大氣污染現(xiàn)象都在這一層發(fā)生，特別是近地面的大氣邊界層。2.平流層（同溫層）對流層頂之上，其高度大約至55km左右，稱為平流層；平流層內(nèi)空氣比較干燥，幾乎沒有水汽及塵埃，非常穩(wěn)定；垂直溫度先是隨高度增加而不變或變化很小，到25~30km高度均保持在-55°C左右，因此，也稱同溫層，再向上則隨高度增加而溫度升高，到平流層頂為-3°C以上；對流層頂以上，平流層內(nèi)臭氧量增加，在22~25km附近臭氧濃度達到最大，稱為臭氧層。臭氧層能吸收大部分太陽紫外輻射（0.2~0.3mm）,對地面生物和人類具有保護作用。3.中間層離地表55~85km左右，在平流層之上溫度隨高度而下降的這一層為中間層；溫度可降到-100°C；該層內(nèi)又出現(xiàn)比較強的垂直對流運動。4.熱成層（電離層）中間層之上，上界可達800km以上的大氣層；該層內(nèi)大氣因直接吸收太陽輻射，故溫度隨高度增加而升高，并有明顯的日變化和季節(jié)變化，晝夜溫差可達幾百度；由于在太陽的輻射作用下，大部分氣體分子發(fā)生電離，而且有較高密度的帶電粒子，是電離層的主要分布層，電離層能反射無線電波，其變化對全球的無線電通訊有重大意義。5.散逸層（外大氣層）這是大氣圈的最外層，離地表800km以上；由于大氣向上越來越稀薄，地心引力減弱，以致一個氣體質(zhì)點如果被碰撞出這一層，就很難有機會再被上層氣體質(zhì)點碰撞回來，而進入宇宙級空間了；散逸層是一層相當(dāng)厚的過渡層，其厚度約15000~24000km。（二）.大氣（空氣）的組成自然狀態(tài)下，大氣是由混合氣體、水汽和雜質(zhì)組成。根據(jù)其組成特點可分為：恒定組分，可變組分，不定組分?？諝獾闹饕煞质荖2（78.09%），O2（20.95%），Ar(0.93%),可見，這三種氣體已占空氣總量的99.97%，其他各種氣體含量合計不到0.1%，這些微量氣體包括氖、氦、氪、氙等稀有氣體，在近地層大氣中上述氣體組分的含量幾乎認為是不變的，稱為恒定組分；可變的成分是二氧化碳、水蒸氣、臭氧等，這些氣體受地區(qū)、季節(jié)、氣象、以及人們生活和生產(chǎn)活動的影響。不定組分的來源有：①自然界的火山爆發(fā)、森林火災(zāi)、海嘯、地震的引起的，由此形成的污染物有塵埃、硫、硫氧化物、硫化氫、氮氧化物等②由于人類的生產(chǎn)工業(yè)化、人口密集、城市工業(yè)布局不合理和環(huán)境設(shè)施不完善等人為因素，使得大氣中增加如煤煙、塵、氨氧化物等。除去水汽和雜質(zhì)的空氣稱為干潔空氣，其組成如下：表4－1正常干潔空氣的氣體成分二、大氣污染及污染發(fā)生類型（一）、大氣污染的定義在干潔的大氣中，痕量氣體的組成是微不足道的。但是在一定范圍的大氣中，出現(xiàn)了原來沒有的微量物質(zhì)，其數(shù)量和持續(xù)時間，都有可能對人、動物、植物及物品、材料產(chǎn)生不利影響和危害。當(dāng)大氣中污染物質(zhì)的濃度達到有害程度，以至破壞生態(tài)系統(tǒng)和人類正常生存和發(fā)展的條件，對人或物造成危害的現(xiàn)象叫做大氣污染。造成大氣污染的原因，既有自然因素又有人為因素，尤其是人為因素，如工業(yè)廢氣、燃燒、汽車尾氣和核爆炸等。隨著人類經(jīng)濟活動和生產(chǎn)的迅速發(fā)展，在大量消耗能源的同時，同時也將大量的廢氣、煙塵物質(zhì)排入大氣，嚴(yán)重影響了大氣環(huán)境的質(zhì)量，特別是在人口稠密的城市和工業(yè)區(qū)域。（二）、大氣污染源大氣污染源是指向大氣環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Υ髿猸h(huán)境產(chǎn)生有害影響的場所、設(shè)備和裝置。按污染物質(zhì)的來源可分為天然污染源與人工污染源。由自然源造成的污染多為暫時的、局部的，而由人為源造成的污染通常延續(xù)時間長、范圍廣，當(dāng)前所面臨的大氣污染，多與人為活動有關(guān)。常見大氣污染排放源示意圖帶防毒面具的鳥兒1.天然污染源自然界中某些自然現(xiàn)象向環(huán)境排放有害物質(zhì)或造成有害影響的場所，是大氣污染物的一個重要來源。天然污染源主要有：①.火山噴發(fā)：排放出SO2、H2S、CO2、CO、HF及火山灰等顆粒物②.森林火災(zāi)：排放出SO2、CO2、CO、HC、NO2等③.自然塵：風(fēng)砂、土壤塵等④.森林植物釋放：主要為萜烯類碳氫化合物⑤.海浪飛沫：顆粒物主要為硫酸鹽和亞硫酸鹽。2.人為污染源人類的生產(chǎn)和生活活動是大氣污染的主要來源。大氣的人為污染源可概括為三方面：①.燃料燃燒：燃料(煤、石油、天然氣等)的燃燒過程是向大氣輸送污染物的重要來源。②.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)量大是城市工業(yè)區(qū)大氣的主要污染源。③.交通運輸過程中排放：現(xiàn)代化交通運輸工具如汽車、飛機、船舶等排放的尾氣是造成大氣污染的主要原因。其他：如農(nóng)業(yè)活動排放；也是造成大氣污染的重要污染源。田間施用農(nóng)藥時，一部分農(nóng)藥會以粉塵等顆粒物形式散逸到大氣中，殘留在作物體上或粘附在作物表面的仍可揮發(fā)到大氣中。進入到大氣中的農(nóng)藥可被懸浮的顆粒物吸收并隨氣流向各地輸送，造成大氣農(nóng)藥污染。關(guān)于化肥對大氣環(huán)境帶來的不利因素正逐漸引起關(guān)注，例如：氮肥在土壤中經(jīng)過一系列的變化過程會產(chǎn)生氮氧化物釋放到大氣中，氮在反硝化作用下可形成氮氣(N2)和氧化亞氮(N2O)釋放空氣中，不易溶于水，可傳輸?shù)狡搅鲗?，并與臭氧相互作用，使臭氧層遭到破壞。大氣污染源的其他劃分：按照污染源的性狀特點可將大氣污染源分為：固定式污染源和移動式污染源；按照污染物的排放方式可將大氣污染源分為：高架源、面源、線源；按照污染物排放的時間可將大氣污染源分為：連續(xù)源、間斷源、瞬間源等等詳細請見page185~186（何強）（三）、大氣污染物大氣中超過潔凈空氣組成中應(yīng)有濃度水平的物質(zhì)稱大氣污染物。據(jù)不完全統(tǒng)計，進入大氣的污染物大約有100多種，其中對人類環(huán)境威脅較大、危害較嚴(yán)重的有：顆粒物、二氧化硫、一氧化碳、硫化氫、碳氫化合物、氟化物及光化學(xué)氧化劑等。排放到大氣中的污染物，在與其正常的空氣組分相混合的過程中會發(fā)生各種物理、化學(xué)變化，因此，按照其形成過程的不同，可將大氣污染物分為一次污染物和二次污染物。1、一次污染物(或稱原生性污染物)由人為污染源或自然污染源直接排放到環(huán)境中，其物理、化學(xué)性質(zhì)均未發(fā)生變化的污染物。這些污染物包括各種氣體、蒸汽和顆粒物，最主要的一次性污染物是顆粒物、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物等。它們又可分為反應(yīng)性污染物和非反應(yīng)性污染物兩類：前者的性質(zhì)不穩(wěn)定，在大氣中常與某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或作催化劑，促進其他污染物之間的反應(yīng)；后者性質(zhì)比較穩(wěn)定，不發(fā)生反應(yīng)或反應(yīng)極為緩慢。2、二次污染物(又稱續(xù)發(fā)性污染物)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；這類污染物的顆粒微小，通常在0.01μm~1.0μm，其毒性比一次污染物還強。如一次污染物SO2在大氣中氧化成硫酸鹽氣溶膠；汽車排放出的氧化氮、碳氫化合物等在日光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)臭氧、過氧乙酰硝酸酯、醛類等。其他重要的二次污染物還有:硝酸及硝酸鹽氣溶膠，不同壽命的中間產(chǎn)物，如活性中間產(chǎn)物(自由基)：·OH(自由基)、HO2·(自由基)等大氣中氣體污染物分類3、主要污染物簡述(1).氣溶膠狀態(tài)污染物：在大氣污染中，氣溶膠是指固體顆粒、液體顆?；蛩鼈冊跉怏w介質(zhì)中的懸浮體。其直徑約為0.002~100μm大小的液滴或固態(tài)粒子。按粒徑大小可分為：①總懸浮顆粒物（TSP）：用標(biāo)準(zhǔn)大容量采樣器（流量在1.1~1.7m3/min）在濾膜上收集到的顆粒誤的總質(zhì)量，通常稱為總懸浮顆粒物。其粒徑(Dr)絕大多數(shù)在100μm以下,其中多數(shù)在10μm以下。它是分散在大氣中的各種粒子的總稱，也是目前大氣質(zhì)量評價中的一個重要的污染指標(biāo)。②飄塵：能在大氣中長期漂浮的懸浮物稱為飄塵。其粒徑主要是小于10μm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漂浮，易將污染物帶到很遠的地方，導(dǎo)致污染范圍擴大，同時在大氣中還可以為化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)床。因此，它是環(huán)保工作者所注目的研究對象之一。③降塵：是指用降塵罐采集到的大氣顆粒物。在總懸浮顆粒物中一般直徑大雨30μm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。④可吸入粒子(IP):美國環(huán)保局1978年把粒徑(Dr)≤15μm的粒子稱為可吸入粒子。隨著研究的深入，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)建議見IP定為粒徑(Dr)≤10μm的粒子。(2).碳的氧化物碳的氧化物在大氣中主要包括CO、CO2，CO2是大氣中正常組成成分，CO是大氣中很普遍的、排放量極大的污染物。全世界CO的排放量約為2.10×108t，為世界排放量最多的污染物。CO主要產(chǎn)生于含碳物質(zhì)的不完全燃燒。在煙道氣、汽車尾氣、飛機排放中，含有大量的CO。(3).氮氧化物氮氧化物是氮的氧化物的總稱。包括N2O(笑氣)、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5（固體）等。大氣中除了NO、NO2較穩(wěn)定外，其他均不穩(wěn)定，因此通常所指的氮氧化物主要是指NO、NO2的混合物，用NOx表示。全球每年排放的NOx的量約為109t，其中95%來自于自然發(fā)生源。人為發(fā)生源主要有汽車、電廠、工廠等。如火電廠排出的煙氣中含NO可達1200ppm，汽車尾氣中可達4000ppm，硝酸、氮肥、火藥等工業(yè)也有較多的NOx的排放或泄露到大氣中。對流層中的NOx的來源主要為石化燃料的燃燒產(chǎn)生的，約占40%生物作用占40%，閃電固氮占15%，土壤微生物排放占15%。海洋生物排放小于5%，NOx是光化學(xué)煙霧形成的重要物質(zhì)，因此，NOx是值得重視的大氣污染物。(4).碳氫化合物（HC）碳氫化合物是以C與H形成的化合物的總稱。碳氫化合物種類很多，包括烷烴、烯烴和芳烴等復(fù)雜多樣的含有C與H的化合物。該類物質(zhì)主要來源于石化燃料的不充分燃燒過程和揮發(fā)過程，其中汽車排放占有相當(dāng)大的比重，石油煉制、化工生產(chǎn)等也產(chǎn)生多種類型的HC，其他自然源也有產(chǎn)生，但大部分是生物活動產(chǎn)生的，其中甲烷占的比重較高，有些植物產(chǎn)生揮發(fā)性的萜烯和異戊二烯，是復(fù)雜的環(huán)烴物質(zhì)。是形成光化學(xué)煙霧的主要物質(zhì)，光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的衍生物對人們的眼睛有刺激作用，多環(huán)芳烴中有不少是致癌物質(zhì)，如：3，4-苯并（a）芘就是公認的強致癌物，已引起人們的密切關(guān)注。(5).硫氧化物硫氧化物是硫的氧化物的總稱。通常有SO2、SO3、S2O3、SO(一氧化硫)，也包括過氧化硫，其混合物用SOx表示。其中SO2是大氣中的分布最廣，影響最大的污染物質(zhì)。常用它作為大氣污染物的指標(biāo)。SOx主要是人類活動產(chǎn)生的，大部分來自煤和石油的燃燒、石油煉制、有色金屬冶煉、硫酸制備等；自然的硫源，主要是生產(chǎn)中產(chǎn)生的硫化氫氧化，而成為硫的氧化物。人類活動排放的SO2約1.5×108t在各種污染物中，排放量僅次于CO居第二位。其中2/3來自煤的燃燒，1/5來自石油的燃燒，特別是電廠的排放量約占SO2總量的1/2左右。(6).其他有害大氣污染物進入大氣中污染物是復(fù)雜的，除了上述幾類外，還有重金屬類，如鉛及含鉛化合物，鎘及含鎘化合物，汞蒸汽，以及其他氣體如氟及氟化氫、氯及氯化氫等，對環(huán)境和人類健康都構(gòu)成嚴(yán)重威脅。附1：常見12種大氣污染物的人為排放源1）二氧化硫SO2：人為排放源有：以煤和石油為燃料的火力發(fā)電廠、工業(yè)鍋爐、垃圾焚燒、生活取暖、柴油發(fā)動機、金屬冶煉廠、造紙廠等；2）懸浮顆粒物TSP（如：粉塵、煙霧、PM10）

人為排放源有：以煤和石油為燃料的火力發(fā)電廠、工業(yè)鍋爐、垃圾焚燒、生活取暖、各種工廠、柴油發(fā)動機、建筑、采礦、露天采礦、水泥廠等3）氮氧化物NOx

人為排放源有：以煤和石油為燃料的火力發(fā)電廠、工業(yè)鍋爐、垃圾焚燒、使用汽油的汽車等4）一氧化碳CO

人為排放源有：使用汽油和柴油的汽車、燃料燃燒等5）揮發(fā)性有機化合物VOCs（如：苯、碳氫化合物、甲醛）人為排放源有：汽油發(fā)動機廢氣、加油站泄漏氣體、油漆涂料廠、家庭裝修等6）光化學(xué)氧化物（如：臭氧O3）人為排放源有：氮氧化物或揮發(fā)性有機化合物在陽光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成的二次污染物7）有毒微量有機污染物（如：多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、二噁英）人為排放源有：垃圾焚燒、焦炭生產(chǎn)、燒煤等露天焚燒假貨會釋放多種有毒污染物質(zhì)8）重金屬（如：鉛、鎘）人為排放源有：使用含鉛汽油的汽車尾氣、金屬加工、垃圾焚燒、燃燒石油和煤、電池廠、水泥廠和化肥廠等9）有毒化學(xué)品（如：氯氣、氨氣、氟化物）人為排放源有：化工廠、金屬加工廠、化肥廠等10）難聞氣味人為排放源有：污水處理廠、垃圾填埋場、化工廠、石油精煉廠、食品加工廠、油漆制造、塑料生產(chǎn)、制磚等11）放射性物質(zhì)人為排放源有：核反應(yīng)堆、核廢料儲藏庫12）溫室氣體（如：二氧化碳、甲烷、氯氟烴）人為排放源有:CO2：燃料燃燒、尤其是使用煤炭、石油和天然氣的發(fā)電廠

甲烷：采煤、氣體泄漏、垃圾填埋場氯氟烴：制冷設(shè)備在生產(chǎn)、使用和廢棄時氣體泄漏(四).大氣污染類型大氣污染類型主要取決于所用能源的性質(zhì)和污染物的化學(xué)反應(yīng)特性，但氣象條件也起著重要的作用如光、溫度、濕度等。大氣污染可從不同角度進行類型劃分。1.以污染物的化學(xué)性及它們存在的大氣環(huán)境狀況為依據(jù)，大氣污染類型可分為還原型和氧化型。(1).還原型（煤炭型）這種污染常發(fā)生在以煤炭為主要燃料.同時也使用石油的地區(qū)，它的主要污染物是SO2、CO和顆粒物，在低溫、高濕和陰天，且風(fēng)速很小，伴隨有逆溫存在的情況時，一次污染物受阻，容易在低空聚積，生產(chǎn)還原性煙霧。如污染早期的典型類型—“倫敦?zé)熿F”事件發(fā)生時的大氣污染發(fā)生類型，故又稱倫敦?zé)熿F型。(2).氧化型(汽車尾氣型)這種類型大多發(fā)生在以使用石油為燃料的地區(qū)，污染物的主要來源是汽車排氣，燃油鍋爐以及石油化工生產(chǎn)。主要的一次污染物是CO、NOx、HC等。這些大氣污染物在陽光照射下能引起光化學(xué)反應(yīng)，并生成二次污染物—臭氧、醛類、酮類、過氧乙酰硝酸酯等物質(zhì)。由于它們具有強氧化性質(zhì)，對人眼等粘膜能引起強烈刺激，如洛杉磯的光化學(xué)煙霧就屬這種類型。還原型與氧化型是兩種截然不同的大氣污染類型，其主要性狀對比見下表：2.根據(jù)燃料性質(zhì)和大氣污染物的組成和反應(yīng)，可將大氣污染劃分為四種類型:(1).煤炭型代表性污染物是由煤炭燃燒時放出的煙氣、粉塵，SO2等構(gòu)成的一次污染物，及由它們反應(yīng)生成的硫酸、硫酸鹽類氣溶膠等二次污染物。主要來源是工業(yè)企業(yè)煙氣排放，其次是家庭爐灶的排放。(2).石油型:主要污染物來自汽車排氣\石油冶煉及石油化工廠的排放.主要污染物是NO2、烯烴等碳氫化合物及其衍生物，以及它們在大氣中形成的臭氧、各種自由基及其反應(yīng)生成的中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物。(3).混合型:包括以煤炭為燃料的污染源排放的污染物，以石油為燃料和原料的污染源排放的污染物，從工礦企業(yè)排出的各種化學(xué)物質(zhì)等。例如日本橫濱、川崎等地所發(fā)生的污染事件，便屬于這一類型。(4).特殊型:是指有關(guān)工廠企業(yè)排放的特殊的氣體而造成的污染。這類污染常局限與小范圍內(nèi)。例如生產(chǎn)磷肥的工廠企業(yè)造成的氟污染，氯堿工廠周圍可能造成氯氣污染等。三、大氣污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化從各種污染源排放到大氣中的污染物，在擴散、輸送過程的同時，由于自身的物理、化學(xué)性質(zhì)的影響，在一定條件下，如“光、溫度、濕度”等的影響下，在污染物之間，以及它們與空氣原有組分之間，進行一系列的化學(xué)反應(yīng)，形成二次污染物，這一反應(yīng)過程稱為大氣污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化。由轉(zhuǎn)化形成的二次污染物往往具有更強的腐蝕性和刺激性，對人體的健康和環(huán)境形成更嚴(yán)重的危害，因此，了解和掌握大氣污染物的遷移變化的化學(xué)規(guī)律，對大氣污染的防治將有重要意義。當(dāng)前受到關(guān)注的大氣氣溶膠、硫酸煙霧、光化學(xué)煙霧、酸雨、臭氧層破壞等問題，都與大氣污染化學(xué)有關(guān)。大氣污染的特點是：大氣中污染物含量低（常以ppm或ppb計）；污染物反應(yīng)速度慢，常以每小時或每天變化百分之幾或千分之幾計算；污染物傳遞距離長，反應(yīng)系統(tǒng)大，常以km或上千km計；被污染了的空氣組分復(fù)雜多變，常受固定或移動污染源排放量的多少而變動，又受到氣象條件、陽光照射強弱等因素的影響。因此，大氣污染的轉(zhuǎn)化是一個復(fù)雜的過程。（一）、大氣層光化學(xué)特性大氣環(huán)境中的污染物能否進行光化學(xué)反應(yīng)，主要取決于兩個方面：一是必須要有吸光物質(zhì)。在大氣層中，必須有能吸收太陽光、使其發(fā)生初期反應(yīng)的物質(zhì)，才能在大氣中引起光化學(xué)反應(yīng)；二是要具備一定波長的光，一般是可見光或紫外光。在大氣環(huán)境中，吸光物質(zhì)受到陽光輻射，吸收光子而處于某種電子激發(fā)態(tài)，從而引起其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。大氣中的分子、原子、離子或自由基吸收光子所引發(fā)的反應(yīng)——光化學(xué)反應(yīng)化合物的吸光性質(zhì)（300nm<λ<700nm）如果這些吸光物質(zhì)沒有吸收光子進行光化學(xué)反應(yīng)，則后續(xù)反應(yīng)難以發(fā)生；反之，吸收光子則被激發(fā)形成激發(fā)態(tài)物質(zhì)，可用下式表示：吸光物質(zhì)A接受光子（hv），被激發(fā)成A*A+hv→A*A—基態(tài)分子，hv—具有一定能量的光子A*—激發(fā)態(tài)分子激發(fā)態(tài)分子A*不穩(wěn)定，易立即發(fā)生如下某種反應(yīng)：發(fā)生離解：A*→B1+B2直接與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)：A*+B→C1+C2發(fā)生熒光回到基態(tài)：A*→A+hv通過碰撞消耗活化能又回到基態(tài)：A*+ M→A+MM為吸收能量分子（二）、硫氧化物在大氣中的化學(xué)轉(zhuǎn)化二氧化硫是大氣中最普遍的酸性污染物，在潔凈的大氣中氧化很慢，可以忽略不計，但在污染大氣中，氧化速度迅速提高10~100倍。SO2被氧化成硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠，是環(huán)境酸化的重要前驅(qū)物。1.SO2的氧化作用主要有兩個途徑：催化氧化和光化學(xué)氧化（1）催化氧化SO2在空氣中經(jīng)過粉塵中的鐵、錳等催化作用形成硫酸的過程稱為SO2的催化氧化，其多發(fā)生在顆粒物表面上，在陰云密布、濕度大、粉塵含量高的大氣中容易進行。SO2的催化氧化過程①溶于水滴中：②催化氧化為硫酸：兩式合并：注1：催化劑為鐵、錳的硫酸鹽或氯化物，效率以硫酸鹽最高注2：上述反應(yīng)是可逆的，SO2的氧化速率決定于：SO2向粉塵擴散的快慢、SO2在水中的溶解度、催化劑的種類、大氣溫度和濕度、大氣液滴中氮的含量以及大氣液滴PH值。如：PH值降低，氧化減緩；液滴中NH4+增加，氧化加速等。（2）、光化學(xué)氧化在低層大氣中，SO2比較穩(wěn)定，不發(fā)生光解作用，在大氣中SO2有兩個吸收光譜，一個在290nm，另一個在380nm處，當(dāng)SO2吸收不同光波時，可形成不同激發(fā)態(tài)的SO2，但不發(fā)生分解：SO2+hv（290~340nm）→1SO2（單重態(tài)）SO2+hv（340~400nm）→3SO2（三重態(tài)）能量較高的單重態(tài)SO2分子，可躍遷到基態(tài)或三重態(tài)：1SO2+M→SO2，1SO2+M→3SO2在大氣中，激發(fā)態(tài)的SO2主要以3SO2的形式存在；SO2光氧化為SO3的機制為：3SO2+O2→SO4→SO3+[O]或SO4+SO2→2SO3當(dāng)然也存在3SO2的猝滅反應(yīng)：3SO2+M（N2、O2、CO、CO2、CH4等）→SO2+MSO2的光氧化速率，隨大氣濕度的增加而迅速提高，當(dāng)污染大氣中有碳氫化合物、氮氧化物等物質(zhì)存在時，SO2的光氧化速率可超過潔凈空氣中的光化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)十倍以上。SO3+H2O→H2SO4SO2的光化學(xué)氧化過程：①激發(fā)：SO2+hv→3SO2②氧化：3SO2+O2→SO3+[O]③成酸：SO3+H2O→H2SO42.硫酸氣溶膠的形成過程硫酸氣溶膠的形成包括物理與化學(xué)兩個過程（1）.物理過程氣溶膠形成的物理機制，包括成核、凝結(jié)、吸水、吸附和碰并等作用。這些作用取決于原始微粒的物理性質(zhì)，如單位體積內(nèi)的微粒個數(shù)（數(shù)量濃度）、顆粒大小的分配、光學(xué)性質(zhì)、沉降性質(zhì)等。微粒的形成過程為各種不同大小的微粒在大氣中運動，相互結(jié)合，形成氣溶膠的膠核——成核作用。有均質(zhì)作用與非均質(zhì)作用兩種。均質(zhì)成核作用——指同種物質(zhì)的分子在氣相中相互碰并形成微粒，并結(jié)合成為膠核。例如硫酸與水結(jié)合成為膠核，其過程為：非均質(zhì)作用——指外來微粒存在于氣相中，起著成核作用，如粉塵、煙黑、鹽分、孢子、花粉等。將各種氣體、液體吸附在表面形成氣溶膠。（2）.化學(xué)過程在硫酸氣溶膠中含有大量的硫酸鹽、其中以硫酸銨為主。在微粒上吸附氨（NH3）和SO2、水氣、O2作用：硫酸氣溶膠形成過程中,如遇到大氣中有有機物，可發(fā)生作用形成有機硫酸微粒，如（C3H4S2O3）3n等。（三）.氮氧化物在大氣中的化學(xué)轉(zhuǎn)化氮氧化物NO與NO2在大氣環(huán)境中的化學(xué)過程中，尤其在污染大氣中，起著很重要的作用。的光分解引發(fā)一系列的反應(yīng)，這是對流層中O3的一個來源。NO與NO2和O3之間存在的化學(xué)循環(huán)是大氣光化學(xué)過程的基礎(chǔ)。1、NO2的光化學(xué)反應(yīng)當(dāng)大氣中NO與NO2和陽光同時存在時，O3就作為光分解產(chǎn)物而生成：NO2+hv（290~430nm）→NO+O*①O*+O2+M→O3+M②注：M為空氣中的N2、O2、或其他分子介質(zhì)，其作用是吸收反應(yīng)中的過剩能量而使生產(chǎn)的O3穩(wěn)定。反應(yīng)②是O3在大氣中的唯一化學(xué)反應(yīng)源。O3會和NO再反應(yīng)生成NO2：O3+NO→O2+O22.NO2的化學(xué)反應(yīng)在大氣中NO2能與一系列的自由基如：·OH、HO2·、RO2·、RO·等反應(yīng)，也能和O3和NO3反應(yīng)，其中比較重要的是與·OH、O3和NO3的反應(yīng)：①與·OH的反應(yīng)：NO2+OH→HONO2是大氣中HNO3主要來源，主要在白天發(fā)生，因為·OH濃度白天較高②與O3的反應(yīng)NO2+O3→NO3+O2→NO+O2是對流層大氣中NO3主要來源③與NO3的反應(yīng)3.亞硝酸（HONO）的化學(xué)反應(yīng)HONO→·OH+·NO光解快、是大氣中·OH的主要來源HONO+·OH→·H2O+NO2HONO形成主要有下列看法：a、·OH與NO作用：·OH+NO→HONOb、表面催化反應(yīng)：NO+NO2+H2O≒2HONO2NO2+H2O≒HONO+HNO3四、光化學(xué)煙霧氮氧化物、一氧化碳、碳氫化物都是大氣中常見的污染物，在陽光的作用下可發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧是一次污染物與二次污染物的混合物，其中有氣體也有氣溶膠。（一）.光化學(xué)反應(yīng)光化學(xué)反應(yīng)主要有三個過程：1.臭氧形成2.碳氫化物氧化、自由基形成3.過氧乙?；跛狨ハ盗校≒AN）的形成1.臭氧形成在低層大氣中，光化學(xué)作用是在可見光中進行的。光化學(xué)煙霧的形成過程，是從NO2光解開始的：NO2+hv（290~430nm）→NO+[O]①新生成的氧原子，可在大氣中引起一系列的連鎖反應(yīng)：O2+[O]→O3O3是光化學(xué)煙霧的主要污染物之一，它是強氧化劑，又能分解，引起下列反應(yīng)：O3+NO→NO2+O2使得上述一系列的反應(yīng)形成“封閉”循環(huán)2.碳氫化物氧化、自由基形成自由基又稱游離基，即化合物分子中的化學(xué)鍵在光、熱等作用下，分裂為含有不成對電子的原子或原子團。的形成是光化學(xué)反應(yīng)的重要過程。大氣中污染物CO、NOx、CH都與自由基形成有重要的關(guān)系。①CO在自由基的形成中作用亞硝酸光解可形成自由基（OH），它是城市早晨污染大氣自由基的主要來源，亞硝酸是由NOx相互作用形成的：NO+NO2+H2O→2HNO22HNO2+hv→·OH+·NOCO是城市大氣污染氣體中含量最高的成分，它與羥基自由基可進行一系列反應(yīng)：CO+·OH→CO2+H·H·+O2→HO2·HO2·+NO→HO·+NO2HO2·+HO2·→H2O2+O2H2O2+hv→2HO·從上列反應(yīng)可以看出，CO在光化學(xué)煙霧的形成中起著重要的作用，CO引起的一系列反應(yīng)中，促使自由基不斷形成；而性質(zhì)相當(dāng)活潑的自由基使得反應(yīng)活化而不斷進行；NO轉(zhuǎn)化為NO2為O3的形成提供原料，使O3不斷形成和累積，為光化學(xué)煙霧形成開了通道。②CH在自由基的形成中作用在含有CO、NOx、H2O和空氣的大氣中形成O3均為無機反應(yīng)，但當(dāng)有CH存在時，會加速光化學(xué)反應(yīng)的進行，同時使反應(yīng)復(fù)雜化，形成如過氧乙?；跛狨ハ盗校≒AN）等有機強氧化劑。A、CH在污染空氣中被氧化，形成一系列自由基：R·——烷基自由基、RCO·——?；杂苫O·——烷氧基自由基（包括HO·）、ROO·——過氧烷基自由基（包括HOO·）、－過氧?；杂苫；杂苫?。B、上述自由基在大氣中與O2、NO、NO2等發(fā)生多種反應(yīng)，——形成光化學(xué)煙霧的核心反應(yīng)。與O2反應(yīng)，生成醛類：RO·+O2→R?CHO+HO2·與NO反應(yīng)，生成烷基亞硝酸酯：RO·+NO→RONO與NO2反應(yīng)，生成過氧乙酰基硝酸酯（PAN）：（PAN）自由基復(fù)合反應(yīng)：ROO·+ROO·→R?CHO+R??CH2OH+O2或ROOR+O2（二）.光化學(xué)煙霧的形成1.形成光化學(xué)煙霧的條件：①.地理條件：由于光化學(xué)煙霧的形成與NO2的光解直接相關(guān)，而NO2光解必須在290~430nm波長輻射作用才能發(fā)生。因此，緯度高低、季節(jié)變化、日變化都會影響光化學(xué)煙霧的形成。一般緯度大于60。的地區(qū)，由于入射角較大，光線通過時受大氣微粒的散射作用，使得小于430nm的波長的光難以到達地面，所以不易發(fā)生光化學(xué)煙霧；夏季太陽入射角比冬天小，所以夏季比冬天發(fā)生光化學(xué)煙霧的可能性大；一天當(dāng)中，尤其是夏季中午前后，光線最強，發(fā)生光化學(xué)煙霧的可能性較大；當(dāng)天氣晴朗、高溫低濕和逆溫風(fēng)力不大時，也有利大氣污染物在地面附近積聚，易于發(fā)生光化學(xué)煙霧。②.污染源條件：光化學(xué)煙霧形成與大氣中CO、NO、CH等污染物的存在分不開。因此，以石油為動力燃料的工廠排氣和汽車排氣等污染源的存在是光化學(xué)煙霧形成前提的條件。2.光化學(xué)煙霧形成過程①.NO向NO2的轉(zhuǎn)化是產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的關(guān)鍵②.CH是產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的主要成分3.光化學(xué)煙霧形成的簡化機制：1986年，Seiufield用12個反應(yīng)概括描述了的光化學(xué)煙霧形成過程：鏈引發(fā)：NO2+hv→NO+OO2+O+M→O3+MNO+O3→NO2+O2鏈傳遞：RH+OH→RO2+H2ORCHO+OH→RC(O)O2+H2ORCHO+hv→RO2+HO2+COHO2+NO→NO2+OHRO2+NO→NO2+RCHO+HO2RC(O)O2+NO→NO2+RO2+CO2OH+NO2→HNO3鏈終止：RC(O)O2+NO2→RC(O)O2NO2(PAN)RC(O)O2NO2→RC(O)O2+NO2從上述反應(yīng)可以看出，光化學(xué)煙霧形成的過程由一系列復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)組成，以NO2的光解生成O·引發(fā)導(dǎo)致O3的生成，又由于CH的存在，與自由基·OH作用，促使NO向NO2的快速轉(zhuǎn)化，生成的O3使大氣中的NO轉(zhuǎn)化成NO2，NO2又繼續(xù)反應(yīng)生成O3，在轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的自由基又繼續(xù)與CH反應(yīng)生成更多的自由基…….，如此不斷地進行鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，直至NO與CH消失為止。最終產(chǎn)物為：醛類、O3、PAN的二次污染物。五、大氣污染物的危害（一）..大氣污染物的危害途徑：大氣污染物侵入人體的主要途徑有呼吸道吸入、隨食物和飲用水?dāng)z入以及體表接觸侵入等。見下圖示：大氣污染物侵入人體的主要途徑（二）..常見大氣污染物的危害1二氧化硫SO2主要危害：形成工業(yè)煙霧,高濃度時使人呼吸困難,是著名的倫敦?zé)熿F事件的元兇；

進入大氣層后，氧化為SO3，在云中形成酸雨，對建筑、森林、湖泊、土壤危害大；

形成懸浮顆粒物，又稱氣溶膠,隨著人的呼吸進入肺部,對肺有直接損傷作用。2懸浮顆粒物TSP（如：粉塵、煙霧、PM10、PM2.5）主要危害：隨呼吸進入肺,可沉積于肺，引起呼吸系統(tǒng)的疾病。顆粒物上容易附著多種有害物質(zhì)，有些有致癌性，有些會誘發(fā)花粉過敏癥；沉積在綠色植物葉面,干擾植物吸收陽光和二氧化碳和放出氧氣和水分的過程,從而影響植物的健康和生長；厚重的顆粒物濃度會影響動物的呼吸系統(tǒng)；殺傷微生物,引起食物鏈改變，進而影響整個生態(tài)系統(tǒng)；遮擋陽光而可能改變氣候，這也會影響生態(tài)系統(tǒng)。3氮氧化物NOx（如：NO、NO2、NO3）主要危害：刺激人的眼,鼻,喉和肺,增加病毒感染的發(fā)病率,例如引起導(dǎo)致支氣管炎和肺炎的流行性感冒,誘發(fā)肺細胞癌變；形成城市的煙霧,影響可見度；破壞樹葉的組織,抑制植物生長；在空中形成硝酸小滴,產(chǎn)生酸雨。4一氧化碳CO

主要危害：極易與血液中運載氧的血紅蛋白結(jié)合,結(jié)合速度比氧氣快250倍，因此，在極低濃度時就能使人或動物遭到缺氧性傷害。輕者眩暈,頭疼,重者腦細胞受到永久性損傷,甚至窒息死亡；對心臟病、貧血和呼吸道疾病的患者傷害性大；引起胎兒生長受損和智力低下。5揮發(fā)性有機化合物VOCs（如：苯、碳氫化合物）主要危害：容易在太陽光作用下產(chǎn)生光化學(xué)煙霧；在一定的濃度下對植物和動物有直接毒性；對人體有致癌、引發(fā)白血病的危險。6光化學(xué)氧化物（如：臭氧O3）主要危害：低空臭氧是一種最強的氧化劑,能夠與幾乎所有的生物物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，濃度很低時就能損壞橡膠、油漆、織物等材料；臭氧對植物的影響很大。濃度很低時就能減緩植物生長，高濃度時殺死葉片組織,致使整個葉片枯死,最終引起植物死亡，比如高速公路沿線的樹木死亡就被分析與臭氧有關(guān)；臭氧對于動物和人類有多種傷害作用,特別是傷害眼睛和呼吸系統(tǒng)，加重哮喘類過敏癥。7有毒微量有機污染物（如：多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、二噁英、甲醛）主要危害：有致癌作用；有環(huán)境激素（也叫環(huán)境荷爾蒙）的作用。8重金屬（如：鉛、鎘）主要危害：重金屬微粒隨呼吸進入人體,鉛能傷害人的神經(jīng)系統(tǒng),降低孩子的學(xué)習(xí)能力，鎘會影響骨骼發(fā)育，對孩子極為不利；重金屬微?？杀恢参锶~面直接吸收,也可在降落到土壤之后,被植物吸收,通過食物鏈進入人體；降落到河流中的重金屬微粒隨水流移動,或沉積于池塘、湖泊,或流入海洋,被水中生物吸收,并在體內(nèi)聚積,最終隨著水產(chǎn)品進入人體。9有毒化學(xué)品（如：氯氣、氨氣、氟化物）主要危害：對動物、植物、微生物和人體有直接危害。10難聞氣味主要危害：直接引起人體不適或傷害；對植物和動物有毒性；破壞微生物生存環(huán)境，進而改變整個生態(tài)狀況。11放射性物質(zhì)主要危害：致癌，可誘發(fā)白血病。12溫室氣體（如：二氧化碳、甲烷、氯氟烴）主要危害：阻斷地面的熱量向外層空間發(fā)散,致使地球表面溫度升高,引起氣候變暖,發(fā)生大規(guī)模的洪水、風(fēng)暴或干旱；增加夏季的炎熱,提高心血管病在夏季的發(fā)病和死亡率；氣候變暖會促使南北兩極的冰川融化,致使海平面上升,其結(jié)果是地勢較低的島嶼國家和沿海城市被淹；氣候變暖會使地球上沙漠化面積繼續(xù)擴大,使全球的水和食品供應(yīng)趨于緊張。六、當(dāng)前世界存在的主要大氣污染問題隨著人口的急劇增加，人類活動的不斷增大，地球大氣污染日趨嚴(yán)重，排放的有害氣體，不僅使大氣造成局部地區(qū)的污染，而且影響到全球性的氣候變化及大氣成分的改變，即出現(xiàn)所謂全球環(huán)境問題。目前全球性大氣污染問題主要表現(xiàn)在溫室效應(yīng)、酸雨和臭氧層耗損三方面。（一）.溫室效應(yīng)大氣中的某些痕量氣體的濃度增加，阻止地球熱量的散失，使地球發(fā)生可感覺到的氣溫升高，這就是有名的“溫室效應(yīng)”。破壞大氣層與地面間紅外線輻射正常關(guān)系，吸收地球釋放出來的紅外線輻射，就像“溫室”一樣。促使地球氣溫升高的氣體稱為“溫室氣體”。主要有二氧化碳、甲烷、臭氧、氧化亞氮和氯氟烴（氟利昂）等，其中二氧化碳是數(shù)量最多的溫室氣體，也是最主要的溫室氣體，約占大氣總?cè)萘康?.03%，許多其它痕量氣體也會產(chǎn)生溫室效應(yīng)，其中有的溫室效應(yīng)比二氧化碳還強。二氧化碳等溫室氣體產(chǎn)生溫室效應(yīng)的機理，至今還存在爭議，然而普遍認為，是與溫室氣體的物理性質(zhì)有關(guān)。二氧化碳等溫室氣體對來自太陽的短波輻射具有高度的透過性，而對地面反射出來的長波輻射卻具有高度的吸收性。二氧化碳的強吸收帶在12.5-17.0μm之間，其他溫室氣體的吸收帶大多在7-13μm的紅外大氣窗口區(qū)內(nèi)。二氧化碳等溫室氣體在大氣中的迅速增加，從地面反射的紅外輻射就會被大量截留在大氣層內(nèi)，使地球表面的能量平衡發(fā)生改變。溫室氣體簾幕阻止紅外輻射的外逸，太陽能的被“捕獲”，勢必導(dǎo)致大氣層溫度升高，氣候變暖，形成“溫室效應(yīng)”。由溫室氣體誘發(fā)的溫室效應(yīng)，將導(dǎo)致全球環(huán)境的重大變化。溫室效應(yīng)將帶來以下影響：1氣候變化溫室效應(yīng)首先表現(xiàn)為全球性氣候變暖。在北半球，冬天變短、變濕；夏季變長、變干燥。亞熱帶可能會比現(xiàn)在更干，而熱帶則可能變得更濕。由此海洋產(chǎn)生更多的熱量和水分，氣流更強，熱帶風(fēng)暴的能量比現(xiàn)在大50%，臺風(fēng)和颶風(fēng)將更頻繁。2海平面上升氣溫升高會使極地或高山上的冰川融化，導(dǎo)致海平面上升。據(jù)推算，全球增溫1.5-4.5℃，海平面會上升20-165cm，從而將淹沒沿海大量繁華的城市和低地、海島。3生態(tài)環(huán)境變化氣候的變化，將使農(nóng)業(yè)和自然生態(tài)發(fā)生難以預(yù)料的變化，可能導(dǎo)致物種的滅絕，農(nóng)作物的減產(chǎn)。盡管有人對溫室效應(yīng)提出種種懷疑，然而由于二氧化碳等氣體的濃度增長是無法逆轉(zhuǎn)的，因此，引起了全球的普遍關(guān)心。世界上曾召開過一系列國際會議，從技術(shù)手段和政策戰(zhàn)略上進行協(xié)商，簽訂了許多協(xié)議、條例，為控制溫室氣體的劇增和防止溫室效應(yīng)而努力。（二）.酸雨顧名思義，酸雨就是雨水呈酸性。大氣中含有二氧化碳，因此，降水會因溶入二氧化碳而呈酸性，大氣中二氧化碳的濃度一般約為316ppm左右，它可使降水的pH值達到5.6，因此，一般把pH＜5．6的降水稱為酸雨。酸雨是大氣污染現(xiàn)象之一，SO2是形成酸雨的元兇，SO2主要產(chǎn)生于燒煤的火力發(fā)電廠，從各污染源排出的SO2進入大氣后，逐漸與空氣中的氧及水蒸氣起化學(xué)反應(yīng)而形成硫酸，雖然產(chǎn)生的硫酸由于降雨而稀釋，但即使這樣。仍使降雨的含酸量比正常降雨的含酸量高。二氧化氮同樣也會變成硝酸，含有這些酸的雨水稱為酸雨。所以，酸雨是工業(yè)和民用燃煤或燃油排放的SO2等硫化物和氮氧化合物轉(zhuǎn)化為硫酸和硝酸而形成的，主要是SO2，大氣中總酸度的2/3是由硫造成的。酸雨的影響是多方面的，主要是破壞森林生態(tài)系統(tǒng)，改變土壤性質(zhì)與結(jié)構(gòu)，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，腐蝕建筑物和損害人體的呼吸道系統(tǒng)和皮膚。此外，酸雨也會滲入地下，使地下水酸化，污染地下水。在世界上酸雨分布的地區(qū)較廣，有時飄越別國，所以它不僅是一個環(huán)境問題，也是一個國家間的政治問題。我國酸雨狀況也令人擔(dān)憂，由廣東、廣西、四川盆地和貴州的大部分地區(qū)所形成的我國西南、華南酸雨區(qū)已成為與歐洲、北美并列的世界三大酸雨區(qū)之一。除西南、華南酸雨區(qū)外，近年來又形成了以長沙為中心的華中酸雨區(qū)，廈門、上海等華東沿海酸雨區(qū)和青島等北方酸雨區(qū)。1993年已達國土面積的30%。（三）.臭氧層的破壞1臭氧及其在大氣層中的分布O3是O2的同素異形體，呈彎曲形,O—O鍵長127.8pm,鍵角116.8°,是極性分子。氧原子間除形成σ鍵外，還生成三中心四電子的Π34離域鍵。中間O原子和兩端O原子成鍵情況不同。臭氧具有強氧化性，能氧化許多其他物質(zhì)。大氣中臭氧只占千萬分之幾，其中平流層臭氧占大氣總臭氧的91％。在高度為15—35km處濃度較大，主要濃集在平流層中20-25km的高空，即大氣的臭氧層，但最大處也只有大氣的十萬分之一左右。根據(jù)估算，如果把散布在大氣中的臭氧集中成一個包圍地球、靠近海平面的臭氧層，在地表標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，只相當(dāng)于3mm厚的薄層。臭氧（O3）是大氣的微量氣體之一，大氣中臭氧來源隨高度不同而異：近地的對流層，O3是由雷電、工業(yè)生產(chǎn)中的電弧和汽車電火花等途徑形成.O3和大氣中SO2、NO2，HX，NH3等易反應(yīng)，所以含量不定;平流層中O3主要系O2受陽光中紫外線照射反應(yīng)生成：O2+hv→2O(242nm紫外光)同時還存在消除反應(yīng)：O2+O+M→O3+M(M=N2,O2等)所以平流層中的O3含量長期保持穩(wěn)定。高空臭氧含量可用分光光度法觀測地面各處上空大氣柱中的臭氧總量來定。測定原理是臭氧對不同波段紫外線吸收率不同，比較兩個波段紫外線強度，就可求算出臭氧總量。通常將在0℃、標(biāo)準(zhǔn)海平面壓力下，10-5m厚的純臭氧定義為1Dobson單位(DU)．例如：在1957一1973年南極春季(8月下旬到10月上旬)臭氧總量平均為300DU．這數(shù)據(jù)表明大氣中含有相當(dāng)于3mm厚的純臭氧層,即(10-5m/DU)′300DU=3×10-3m=3mm。現(xiàn)代分析化學(xué)測定結(jié)果說明：近三十年來臭氧層已遭到嚴(yán)重損耗破壞。南極上空1979年為290DU，1987年降為121DU，1991年降為110DU．1994年國際臭氧委員會宣布：1969年以來，全球臭氧總量減少了10%，南極上空下降了70％，南極上空已出現(xiàn)了大面積的臭氧洞。南極臭氧空洞(根據(jù)NASA衛(wèi)星數(shù)據(jù))2破壞臭氧層的機理：近年來，由于在平流層內(nèi)運行的飛行器日益增多，人類活動產(chǎn)生的一些痕量氣體如NOx和氯氟烴等進入平流層，使臭氧層遭到破壞，以致于在南極上空出現(xiàn)了“臭氧空洞”。為什么地處高空的臭氧層會遭到破壞呢?這要從大氣層的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)來了解。從地表到對流層頂部，氣溫約從15℃降至-56℃，再往上到50km左右是平流層頂部，氣溫又升至約-2℃．對流層頂?shù)牡蜏?，使水和一般污染物到此都凝結(jié)下落，保護了平流層，由于平流層中大氣在垂直方向?qū)α骱苌?，而水平方向混合得快，有害污染物一旦進入平流層，可能在那里滯留數(shù)年之久，影響及整個地球。從對流層擴散到平流層的破壞臭氧的污染物主要為氮氧化物(NO2)和氯氟烴。如CFCl3，CF2Cl2等若干種氯和氟置換的甲、乙、丙烷的總稱，商品名為氟里昂(freon)；另外，在平流層飛行的飛機直接把NOx和H2O等排放入平流層。氮氧化物和氯氟烴是破壞臭氧層的主要物質(zhì)。破壞臭氧層的機理是按鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進行的，一個污染物分子平均可破壞上千個O3分子!破壞O3的機理如下：a．氮氧化物破壞O3的機理：NO2+hv→NO+O+)O3+NO→NO2+O2總反應(yīng)：O3→O2+Ob．氯氟烴破壞O3的機理：CF2Cl2+hv→Cl+CF2ClO3+Cl→ClO+O2+)ClO+O→Cl+O2總反應(yīng)：O3+O→2O2第一次對此作出重大貢獻的是F.SherwoodRowland和MarioMolina,他們是1995年諾貝爾化學(xué)獎獲得者.研究表明：在眾多破壞臭氧層的物質(zhì)中，ClO·和Cl·是元兇．平流層中ClO·和Cl·主要來自氯氟烴．研究還發(fā)現(xiàn)平流層中真正破壞臭氧的是Cl，與F無關(guān)．而Br比Cl更危險，Br主要來自哈龍(halon)，即CF3Br，CF2ClBr及C2F4Br2等。臭氧濃度降低，臭氧層的破壞，將對地球生命系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害。首先，由于臭氧層的破壞，大量紫外光輻射將到達地面而危害人體健康。此外，還會使白內(nèi)障發(fā)病率增高以及對人體免疫系統(tǒng)功能產(chǎn)生抑制作用。紫外光輻射增大，也會對動、植物產(chǎn)生影響，而危及生態(tài)平衡。臭氧層破壞還將導(dǎo)致地球氣候出現(xiàn)異常，由此帶來災(zāi)害。因此臭氧層對保護地球上的生命界以及調(diào)節(jié)地球的氣候都具有極為重要的作用。正因如此，保護臭氧層已經(jīng)成為一個全球性的問題，并得到全世界的共識與重視。人們認識到氯氟烴對臭氧層的破壞作用后，在八十年代，世界上一些國家簽訂了《保護臭氧層維也納公約》和《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》，九十年代作了修訂，其中心思想是限制氯氟烴、溴氟烴、哈龍和四氯化碳等的生產(chǎn)量、使用量和停用時間．全世界第一次協(xié)調(diào)一致地采取行動，拯救業(yè)已受到耗損的臭氧層，保護人類生存的環(huán)境。七、影響大氣污染的氣象因素（一）.大氣污染物擴散。由于大氣中各種遷移轉(zhuǎn)化過程造成大氣污染物在時間、空間上的再分布稱為——大氣污染物擴散。大氣污染物的擴散是污染物的發(fā)生到產(chǎn)生環(huán)境效應(yīng)之間必經(jīng)的環(huán)節(jié)；大氣污染物擴散既有利于減輕局部地區(qū)大氣污染，也同時使影響范圍擴大，并使轉(zhuǎn)化為二次污染物的可能性增大。影響大氣擴散能力的主要因素有：一為氣象動力因子（如風(fēng)、湍流等），二為熱力學(xué)因子（即溫度層結(jié)等）1.風(fēng)和湍流風(fēng)——一般指空氣的水平運動。風(fēng)在不同時刻有著相應(yīng)的風(fēng)向和風(fēng)速。污染物排入大氣在風(fēng)的作用下，沿著風(fēng)向運動。因此，風(fēng)對污染物在大氣中的第一作用僅為輸送作用，要了解污染物的去向，必須要先識別風(fēng)向，污染區(qū)總是在下風(fēng)向。風(fēng)的第二個作用是對污染物的稀釋作用。隨著風(fēng)速的增大，單位時間內(nèi)從污染源排放到大氣中污染物被拉長，這時，混入的大氣量越多，污染物的濃度越低。因此，污染物的濃度與風(fēng)速成反比。大氣湍流——風(fēng)的無規(guī)則的陣性（風(fēng)速時大時小）和擺動。即風(fēng)的速度與方向隨時間和空間位置的不同呈隨機變化，并由此引起溫度、濕度以及污染物濃度的隨機漲落。湍流的結(jié)果是使大氣中各氣體組分充分混合，因此，大氣污染物由于湍流混合作用而逐漸分散稀釋。大氣污染物的擴散，主要靠大氣湍流的作用。2.溫度層結(jié)溫度層結(jié)就是指垂直方向的溫度梯度。溫度梯度決定了大氣穩(wěn)定度，影響湍流的強弱。穩(wěn)定的溫度層結(jié)導(dǎo)致湍流受抑制，擴散不流暢；而無穩(wěn)定層結(jié)時，由于熱力湍流得到加強，擴散強烈。因此，溫度層結(jié)（氣溫的垂直分布）與大氣污染有著十分密切的聯(lián)系。3.大氣穩(wěn)定度課后自學(xué)（二）形成大氣污染的三大要素因此，我們可以總結(jié)出形成大氣污染的三大要素是：污染源、大氣狀態(tài)和受體。大氣污染的三個過程是：污染物排放、大氣運動的作用和對受體的影響。大氣污染的程度與污染物的性質(zhì)、污染源的排放、氣象條件和地理條件等有關(guān)。污染源排放的有害污染對大氣的污染程度，與污染源性質(zhì)和排放方式、污染物的理化性質(zhì)、污染物的排放量等內(nèi)在因素有關(guān)，還與受體的性質(zhì)如環(huán)境敏感度、受體距污染源的距離有關(guān)，也與氣象因素有關(guān)，如風(fēng)和大氣湍流、溫度層結(jié)情況以及云、霧等，都在很大程度上影響大氣污染程度。八、大氣污染的防治（一）.防治大氣污染的基本措施：1.控制污染源頭，加強污染預(yù)防防治大氣污染的根本方法，是從控制污染源頭著手，治標(biāo)治本，通過大力削減污染物的排放量，減少甚至消除產(chǎn)生污染的根源,來保證大氣的質(zhì)量。由于我國的大氣污染與煤炭的開發(fā)加工和利用密切相關(guān),因此需要對煤炭開發(fā)加工和利用方面采取相應(yīng)的措施,調(diào)整能源政策和有關(guān)經(jīng)濟政策,研究和開發(fā)高效清潔的煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)等。2.推行清潔生產(chǎn),強化全程環(huán)境管理這是綜合預(yù)防大氣污染戰(zhàn)略連續(xù)應(yīng)用于工藝過程和產(chǎn)品生產(chǎn)的管理措施，既包括對環(huán)境污染源進行治理，更要實行清潔生產(chǎn)，走可持續(xù)發(fā)展的道路。清潔生產(chǎn)是一種連續(xù)不斷實施的戰(zhàn)略，與過去的末端治理戰(zhàn)略不同，它著眼于污染預(yù)防，全面考慮產(chǎn)品、生產(chǎn)過程和產(chǎn)品的售后服務(wù)三個環(huán)節(jié)，達到減耗降污，兼收環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。3.加強環(huán)境立法，從嚴(yán)執(zhí)法,提高排污收費標(biāo)準(zhǔn)目前,我國的環(huán)境管理制度、法規(guī)、政策和措施主要是以達標(biāo)為最終要求，在當(dāng)今的社會經(jīng)濟發(fā)展條件下，這顯然是不適宜的。必須加強環(huán)境立法工作，通過執(zhí)行法健全的法制，作好環(huán)保工作；我國己頒布了修改后新的大氣污染防治法,這一法規(guī)的支柱是嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)和提高排污收費相結(jié)合的制度，這種以經(jīng)濟手段為依據(jù)，制度和法律做保障的方針，將有力地加強污染的預(yù)防和資源的綜合利用。4.增加環(huán)境投資為改善環(huán)境,控制和減輕污染，必須付出一定的經(jīng)濟代價，用經(jīng)濟代價去換取社會環(huán)境效益，我國政府計劃逐步增加控制污染的資金投入，其中包括中央政府、地方政府和工農(nóng)業(yè)部門等。此外，要鼓勵個體和合資企業(yè)發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)，提倡捐資援助環(huán)保事業(yè)。5.搞好總體規(guī)劃，合理工業(yè)布局①.搞好城市規(guī)劃，完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。城市的規(guī)劃首要解決的是城市性質(zhì)問題，明確城市性質(zhì)即確定了城市的經(jīng)濟發(fā)展方向與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，也就決定了城市要控制的工業(yè)發(fā)展中的污染問題；完善基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，可以節(jié)約大量能源，減少污染物的排放量。②.調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)、合理工業(yè)布局。大氣環(huán)境污染很大程度上是工業(yè)排放的污染物造成的，合理的工業(yè)布局是防治大氣污染的一項基本措施。6.做好大氣環(huán)境規(guī)劃，科學(xué)利用大氣環(huán)境容量在環(huán)境區(qū)劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合城市建設(shè)總體規(guī)劃進行城市環(huán)境功能分區(qū)，根據(jù)不同功能區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確定環(huán)境目標(biāo)，計算主要污染物的最大允許排放量；科學(xué)地利用大氣環(huán)境容量，根據(jù)大氣環(huán)境自凈能力，定量、定點、定時地向大氣排放污染物，保證大氣污染物濃度不超標(biāo)的前提下，合理利用大氣環(huán)境資源。7.發(fā)展綠色植物，增加環(huán)境自凈能力綠色植物吸收CO2放出O2，發(fā)展綠色植物，恢復(fù)和擴大森林面積，可以固碳，從而降低大氣中CO2的濃度，抵御溫室效應(yīng)的影響；綠色植物可以吸附和過濾大氣中的顆粒物，吸收各種有毒有害氣體，起到凈化環(huán)境的作用；同時，綠色植物還可以調(diào)節(jié)溫度、濕度和城市的小氣候等。（人工濕地）8.加強環(huán)境科學(xué)研究，促進科技發(fā)展21世紀(jì)前5年～10年內(nèi)，應(yīng)從理論和實踐上加強對大氣污染的熱點問題和前沿課題廣泛而深入的研究，特別是注重大氣污染物的存在狀態(tài)，動態(tài)變化規(guī)律，遷移轉(zhuǎn)化路徑,生態(tài)效應(yīng)和作用機理;全球氣候變化中痕量氣體和氣溶膠的作用與機制；新技術(shù)、新工藝和新產(chǎn)品的研究與開發(fā)；大氣污染風(fēng)險評價與預(yù)測、管理與立法等；大氣污染物與人類生存質(zhì)量和健康；大氣污染對生態(tài)系統(tǒng)的綜合影響等基礎(chǔ)性和應(yīng)用性的研究。（二）.主要大氣污染物的治理技術(shù)：主要介紹：1.煙氣脫硫技術(shù)——濕法、半干法、干法等2.汽車尾氣污染控制1.1濕法1.1.1石灰石-石膏法：該工藝是利用石灰石/石灰石漿液洗滌煙道氣，使之與SO2反應(yīng),生成亞硫酸鈣(CaSO3)，經(jīng)分離的亞硫酸鈣可以拋棄，也可以通入空氣強制氧化和加入一些添加劑，以石膏形式進行回收。為了減輕SO2洗滌設(shè)備的負荷，先要將煙道氣除塵，然后再進入洗滌設(shè)備與吸收液發(fā)生反應(yīng)。通常石灰/石灰石法由三個單元組成：①SO2吸收;②固液分離；③固體處理。石灰/石灰石-石膏法技術(shù)比較成熟，吸收劑價廉易得，運行可靠，應(yīng)用最廣，脫硫效率可達90%以上，通過添加有機酸可使脫硫率提高到95%以上。重慶路璜電廠已引進的這種煙氣脫硫設(shè)備。但該工藝流程較復(fù)雜,投資為與運行費用高，占地面積大。1.1.2雙堿法：雙堿法通常采用鈉化合物(NaOH、Na2CO3、Na2SO3等)溶液吸收SO2，生成鈉鹽，其溶液再與石灰石(CaCO3)或石灰[Ca(OH)2]反應(yīng)，生成亞硫酸鈉或硫酸鈣沉淀。再生后的鈉化合物還回洗滌設(shè)備重新作為吸收劑使用。該法可避免鈣鹽結(jié)垢堵塞的問題,脫硫效率可達90%以上。1.1.3亞硫酸鈉循環(huán)吸收法由于雙堿法生成的石膏產(chǎn)品質(zhì)量較差,而且往往滯銷，因此，為了尋求副產(chǎn)品的出路，在雙堿法的基礎(chǔ)上，又開發(fā)了一種亞硫酸鈉循環(huán)吸收工藝。亞硫酸鈉溶液循環(huán)吸收SO2產(chǎn)生NaHSO3，NaHSO3的再生是通過熱分解NaHSO3來實現(xiàn)的，在熱分解過程中。釋放出高濃度SO2氣體，可以將其制成液體SO2，也可以制成硫酸或元素硫。1.1.4稀硫酸吸收法煙氣經(jīng)預(yù)除塵和降溫后,進入吸收塔，在50℃-80℃時被2%-4%的稀硫酸吸收，由于在吸收劑中加入了Fe3+作為氧化劑，并同時向吸收塔內(nèi)鼓入空氣以促進氧化作用，因此,增強了吸收效果。氧化了的SO2生成硫酸，如加入CaCO3則生成石膏。該方法操作簡單，二次污染少，無結(jié)垢和堵塞問題，脫硫效率可達9