1、第8章環(huán)境與化學(xué)8.2大氣污染與防治 大氣層： 對(duì)流層 12km以內(nèi) 其中12km以下的地層大氣與人類密切相關(guān)。 平流層 1250km 又稱同溫層或臭氧層 中間層 熱層 逸散層 對(duì)流層平流層中間層 地球大氣環(huán)境圖 8.2.1 大氣的組成清潔枯燥的空氣，其組成為 N2 O2 Ar CO2 78.08% 20.95% 0.93% 0.03% 99.99%( 其他：Ne He Xe Kr H2 O3 NO2 等) 0.001%環(huán)境科學(xué)對(duì)大氣組成的分類：1恒定組分：N2、O2、Ar、Ne、Kr等氣體，2可變組分：CO2 (0.030.033%)、H2O(g) (04%)3不定組分：煤煙、粉塵、含S N

2、 C的化和物 NO2、H2S、SOx 是大氣中的主要污染成分 8.2.2大氣污染概況大氣污染大氣中有害物質(zhì)含量超過一定指標(biāo)，使大氣質(zhì)量惡化，對(duì)人、動(dòng)植物、 設(shè)備財(cái)產(chǎn)造成危害的現(xiàn)象。 * 以城市空氣中SO2、NO2和可吸入顆粒物(PM10)的濃度為依據(jù)換算成空氣污染指數(shù)即API和空氣質(zhì)量級(jí)別 空氣質(zhì)量 日?qǐng)?bào)*APIPM10mg/m3SO2mg/m3NO2mg/m3空氣質(zhì)量級(jí)別空氣質(zhì)量狀況 05051100101200201300301400401500 0.050.150.350.420.500.600.050.150.801.602.102.620.080.120.280.560.750.94

3、 優(yōu) 可正常活動(dòng)良好 可正常活動(dòng)輕度污染 不亦長(zhǎng)期接觸中度污染 接觸一段時(shí)間可出現(xiàn)不良癥狀重度污染 影響正常活動(dòng)重度污染 影響正常活動(dòng) 8.2.3大氣的主要污染物 一次污染物從不同污染源直接向大氣排放的有害 氣體和粉塵等。 二次污染物大氣污染物之間相互作用或污染物與大氣 中的正常成分作用或因太陽(yáng)光引起光化學(xué) 反響等使污染物轉(zhuǎn)換、產(chǎn)生的新的污染物。 主要大氣污染物 大氣污染物1顆粒物煤煙、粉塵污染源：煤、石油燃燒占60%礦山、金屬冶煉等 火山、巖石風(fēng)化。 1降塵 直徑10m，可因重力很快降落到地面。 2飄塵 直徑10m，以氣溶膠的形式長(zhǎng)期飄浮在空中。 其中0.55m的飄塵 對(duì)人體危害最大。 飄塵

4、的危害：可直接到達(dá)人體肺部，造成矽肺、呼吸道疾病。外表積巨大，可吸附污染物，造成粉塵與污染物協(xié)同作用如倫敦型煙霧顆粒物中的煙黑含有C、H、O、S的復(fù)雜有機(jī)化合物及多種稠環(huán)芳烴。如： 3，4苯并芘，一種強(qiáng)致癌物。對(duì)氣候產(chǎn)生影響，使大氣可見度降低，減少陽(yáng)光的輻射，具有冷卻效應(yīng)。2SO2污染源：煤、石油的燃燒占90%，如火力發(fā)電 廠、 鋼鐵廠、石油化工廠等。 SO2的危害： 1具有刺激性的無色氣體，空氣中濃度為 612ppm時(shí)，可引起鼻腔、咽喉刺激性反響， 高濃度時(shí)引起支氣管炎，窒息。 2可破壞葉綠素，使植物葉片枯黃、脫落、樹 枯槁死，水稻減產(chǎn)。 3形成酸雨。建于：1702年左圖：1908年右圖：1

5、969年(3) CO 主要污染源：汽車尾氣的排放。 危害：CO是一種無色、無味、無嗅的氣體,可破壞血紅 蛋白的輸氧功能。當(dāng)空氣中 CO濃度達(dá)1%時(shí)， 可使人2分鐘內(nèi)死亡。4NOx NO、NO2、N2O3 、N2O5等主要污染源：1煤、石油的燃燒， 2汽車尾氣的排放。 危害：1刺激呼吸系統(tǒng)。 2使血紅素硝基化，從而使人中毒。 3形成酸雨，光化學(xué)煙霧。5碳?xì)浠衔颒C烴類污染源：1煉油廠 2汽車尾氣危害：1有害有機(jī)物 如：3，4苯并芘 一種強(qiáng)致癌物 2形成光化學(xué)煙霧 汽車尾氣中每1g煙塵約含3，4苯并芘 70g 汽車行駛1小時(shí)可排放300g 3，4苯并芘 3，4苯并芘 的最小致癌量為：0.42g8

6、.2.4 綜合性大氣污染現(xiàn)象 主要反響： h NO2 NO + O(原子氧) =392nm O + O2 O3 O O3 + HC RCOH + RC =O O 醛 (酰氧基) RC =O + O2 + NO RC = O OONO2 (PAN)1光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理 光化學(xué)煙霧中的主要產(chǎn)物為： O3、醛、酮、PAN、PAB等， PAN過氧乙酰硝酸酯， PAB過氧苯酰基硝酸酯2酸雨正常的雨水 pH = 67 pH = -lgc(H+) CO2 (g) + H2Og= H2CO3 按平衡計(jì)算pH = 5.6酸雨pH 5.6的降水酸雨形成中的主要化學(xué)過程可表示為： SO2型 1液相催化學(xué)

7、反響 SO2 + H2O(l) H2SO3 2 H2SO3 + O2 2H2SO4 2)氣相反響 SO2 + O2 SO3 + O SO3 + H2O H2SO4 NOx 型 2NO + O2 2NO2 2NO2 + H2O HNO3 + HNO2酸雨的危害1使水體、土壤嚴(yán)重酸化，魚類、農(nóng)作物受到影響。當(dāng)pH4.8，魚類就會(huì)死亡。2破壞森林、植物的生長(zhǎng)。3使建筑物、材料、金屬制品被腐蝕。(3) 溫室效應(yīng)加劇 太陽(yáng)輻射能量的99%在波長(zhǎng)1504000nm 400nm 紫外光， 400800nm 可見光， 800nm 紅外光CO2在4300nm附近有一個(gè)強(qiáng)吸收帶1CO2與溫室效應(yīng)CO2的排放量：

8、20世紀(jì)初 1億噸 50年代 16億噸 80年代 55億噸 90年代2其他溫室氣體H2O CH4 N2O O3 CFC等多原子分子30多種 3 溫室效應(yīng)對(duì)人類的影響?聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約? 1992年155個(gè)國(guó)家簽署主要原那么：氣候變化是“人類共同關(guān)心的問題締約國(guó)遵守“共同但又有區(qū)別的責(zé)任預(yù)防原那么可持續(xù)開展原那么(4) 臭氧層耗減 生成反響： O2 + h(240nm) 2O (激發(fā)態(tài)氧原子) O + O2 O3 分解反響： O3 + h(290nm) O2 + O 消除反響： O3 + O 2O2在25km高度，O3的濃度可達(dá)51012分子/cm3太陽(yáng)紫外線分為三個(gè)波段： UVC (10

9、0295nm) 有害 O3吸收90%以上 UVB (295320nm) 有害 UVA (320400nm) 全部通過1平流層中O3的形成2臭氧層破壞的現(xiàn)狀 北極上空臭氧逐年減少臭氧層破壞已從兩極向中緯度地區(qū)擴(kuò)散南極臭氧洞的形成3臭氧層耗減對(duì)環(huán)境、生態(tài)的影響植物生長(zhǎng)緩慢,葉綠素含量降低。白內(nèi)障患者增加，人體免疫系統(tǒng)失調(diào)。易發(fā)生光化學(xué)煙霧。塑料易老化，油漆變質(zhì)。4臭氧層破壞的機(jī)理 CF2Cl 2 + h Cl + CF2Cl Cl + O3 ClO + O2 ClO + O Cl + O2 總反響：O3 + O 2O2 一個(gè)Cl原子可破壞10萬個(gè)O3分子其他鹵代烷烴：CF3Br (哈龍)、CCl4

10、(氯仿)、CH3Br甲基溴等同樣 會(huì)破壞O3，且Br破壞O3的能力比Cl更強(qiáng)。 NO + O3 NO2 + O2 NO2 + O NO + O2總反響 O3 + O 2O2 氯氟烴破壞O3 NOx破壞O3CFC的替代品：1氫氟烴HFC 不含Cl，但制冷效果較差2氟碘烴CF3I CI鍵易吸收紫外線而斷裂， 不會(huì)滯留在大氣層中。3氫氯氟烴HCFC 對(duì)O3破壞較小，可作為CFC的過渡 替代品我國(guó)冰箱CFC的替代品主要有： HCFC-1416 、 HFC-134a 、異丁烷 混合制冷劑CF3I+HFC-152a大氣污染的防治與治理技術(shù) 2控制污染源。3改革能源結(jié)構(gòu)。4加強(qiáng)汽車尾氣的治理。5植樹造林。1加強(qiáng)大氣質(zhì)量的管理，隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)SO2的治理1氨法：用氨水為吸收劑吸收廢氣中的SO2，吸收率90% 主要反響： SO2 + 2NH3H2O = (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2 NH4HSO3 SO2 + 2NH3H2O = NH4HSO32鈉法：用NaOH或Na2CO3水溶液為吸收劑，吸收率90% 主要反響： 2 NaOH + SO2 = Na2SO