大氣與大氣污染大氣污染物及其來源大氣污染綜合防治環境空氣質量控制標準第一章概論主要內容：環境工程學-大氣部分第一節大氣與大氣污染一、大氣的組成（一）大氣與空氣

國際標準化組織（ISO）給大氣和空氣的定義：大氣是指環繞地球周圍所有空氣的總和(TheentiremassofairwhichsurroundtheEarth)；環境空氣是指人類、植物、動物和建筑物暴露于其中的室外空氣(Outdoorairtowhichpeople,plants,animalsandstructuresareexposed)。

環境工程學-大氣部分

（二）大氣圈及其垂直結構

1、大氣圈（1）定義：自然地理學把受地心引力而隨地球旋轉的大氣稱為大氣圈，厚度大約有10000km。大氣物理學和污染氣象學研究中，常把大氣圈層上界定為1200-1400km。（2）分布：大氣圈中的空氣分布是不均勻的。大氣質量的90％集中在30km以下的范圍內，高度100km以上大氣的質量僅占大氣圈質量的1%。環境工程學-大氣部分2、垂直結構對流層平流層中間層暖層（熱層，電離層）散逸層（逃逸層，外層

）均質大氣層（簡稱均質層）：地球表面向上到大約80-85km，主要成分氮和氧的組成比例幾乎不變，按氣溫在垂直方向上的變化分為對流層、平流層和中間層。

非均質層氫層（3200-9600km）氦層（1100-3200km）原子氧層（200-1100km）氮層（90-200km）環境工程學-大氣部分環境工程學-大氣部分（三）大氣的組成大氣

干燥清潔的空氣

水汽

懸浮微粒物

大氣是由多種氣體混合組成的，按其成分可以概括為三部分，亦即干燥清潔的空氣、水汽和懸浮微粒。環境工程學-大氣部分1、干潔空氣的組成

氮、氧和氬占干潔大氣總體積的99.96%，其他不到0.04%，相對分子量28.966。環境工程學-大氣部分

2、水蒸氣

在大氣中的平均含量不到0.5%，隨空間、時間和氣象條件變化而變化。在熱帶雨林地區，其體積分數可達4%；沙漠干燥區或極地區可小于0.01%。一般低緯度地區高于高緯度地區，下層高于上層，夏季高于冬季。環境工程學-大氣部分3、懸浮顆粒物

大氣中含有沉降速率很小的固體和液體微粒，稱之為懸浮顆粒物或懸浮微粒，它是低層大氣的重要組成部分,粒徑一般在10-4

m～幾十

m，多集中于大氣底層，不論含量還是化學成分都是不變的。濃度分布隨時間、地點和氣象條件而變化，通常是陸上多于海上，城市多于鄉村，冬季多于夏季。對輻射的吸收與散射，云、霧和降水的形成，大氣光電現象具有重要作用，對大氣污染有重要影響。環境工程學-大氣部分二、大氣污染

（一）大氣污染

1、定義：大氣污染通常是指由于人類活動和自然過程引起某種物質進入大氣中，呈現出足夠的濃度，達到了足夠的時間，并因此而危害了人體的舒適、健康和福利，甚至危害了生態環境的現象。

2、成因：自然因素：火山活動、山林火災、海嘯、土壤和巖石的風化及大氣圈中空氣運動等；人為因素：工業廢氣、燃燒、汽車尾氣和核爆炸等。環境工程學-大氣部分

（二）大氣污染的類型按污染范圍分為四類根據污染物的性質劃分據燃料性質和組成成分(1)局部性大氣污染(2)地區性大氣污染(3)廣域性大氣污染(4)全球性大氣污染(1)還原型（煤炭型）

主要污染物是二氧化硫、一氧化碳和顆粒物(2)氧化型（汽車尾氣型）主要的一次污染物是一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物等(1)煤煙型(2)石油型(3)混合型(4)特殊型(5)沙塵型環境工程學-大氣部分（三）主要大氣污染物

氣溶膠環境工程學-大氣部分氣態物質1、氣溶膠狀態污染物：

在大氣污染中，氣溶膠是指沉降速度可以忽略的小固體、液體粒子或它們在氣體介質中的懸浮體系。其直徑約為0.002~100μm大小的液滴或固態粒子。

在我國環境空氣質量標準中，根據大氣中顆粒物的大小，將其分為總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物。總懸浮顆粒物（TSP）：指能懸浮在空氣中的，粒徑dp≦100μm的顆粒物。它是分散在大氣中的各種粒子的總稱。可吸入顆粒物（PM10）：能長期漂浮在大氣中，粒徑dp≦10μm的顆粒物，也稱為懸浮粒子或飄塵。環境工程學-大氣部分2、氣態污染物環境工程學-大氣部分硫酸煙霧：大氣中的SO2等硫氧化物在有水霧、含有重金屬的懸浮顆粒物或氮氧化物存在時，經過一系列化學或光化學反應而生成的硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠。光化學煙霧：在陽光照射下，大氣中的氮氧化物、碳氫化物和氧化劑之間發生一系列光化學反應生成的淡藍色煙霧（還有的呈紫色或黃褐色）。光化學煙霧的刺激性和危害比一次污染物強烈得多。環境工程學-大氣部分（四）大氣污染物的計量源強：污染源排放污染物的速率；點源——g/s、t/a、m3/s

線源——g/m·s

面源——g/m2·s大氣中污染物的量，以污染物質量濃度表示，即單位體積空氣中的污染物質量，單位分別為mg/m3或

g/m3。環境工程學-大氣部分（五）大氣污染的特點1、不可見性，污染物成分測定較困難3、無國界性2、廣泛性、危害的長期性、控制的復雜性環境工程學-大氣部分三、全球性大氣污染問題環境工程學-大氣部分環境工程學-大氣部分

（一）酸雨

1、定義

國際上將酸性強于正常雨水的降水，亦即pH值小于5.6的降水稱為酸雨，包括雨、雪和霧。其酸度可能高出正常雨水的100倍。

環境工程學-大氣部分

我國酸雨區主要分布于長江以南、青藏高原以東地區及四川盆地，覆蓋四川、貴州、廣東、廣西、湖南、湖北、江西、浙江、江蘇和青島等省市部分地區，面積達200多萬平方公里的酸雨區是世界三大酸雨區之一。我國酸雨區面積擴大之快、降水酸化率之高，在世界上是罕見的。北方城市降水年均pH值低于5.6的有青島、圖們、太原和石家莊。

以德、法、英等國為中心，波及大半個歐洲的北歐酸雨區。包括美國和加拿大在內的北美酸雨區。環境工程學-大氣部分2、酸雨形成機制

一般認為，酸雨是由SO2、NOX和氯化物等大氣污染物，在一定條件下通過化學反應而生成H2SO4、HNO3和HCl，并隨降雨、雪等降落到地面。酸雨的主要成分是H2SO4和HNO3，占酸雨總酸量的90％以上。環境工程學-大氣部分2、溫室氣體的組成：這類痕量氣體稱之為溫室氣體，現在發現的主要溫室氣體有二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、水汽，對流層臭氧（O3）、氧化亞氮（N2O）和氯氟烴（CFCs）等。（二）溫室效應1、定義：大氣中某些痕量氣體含量增加，引起地球平均氣溫上升的現象稱為溫室效應。環境工程學-大氣部分上海是許多人眼中全球變暖的重災區，中國最有可能被“淹沒”的地方之一。如果海平面升高20米后，站在“東方明珠”上向下看，外灘上的“萬國建筑博覽群”幾乎都已被淹沒，只留下曾經的摩天大樓矗立在一片汪洋之中。環境工程學-大氣部分第一個因海平面上升舉國搬遷的國家:圖瓦盧環境工程學-大氣部分環境工程學-大氣部分

環境工程學-大氣部分

（三）臭氧層破壞

平流層中最重要的化學組分就是臭氧，它保存了大氣中90%的臭氧，于是將距地25～30公里這一層高濃度的臭氧稱為“臭氧層”。Ozone(O3)氧分子在紫外線的作用下生成臭氧UVOOOODiatomic*oxygen(O2)OOOOOOOO環境工程學-大氣部分由于人為的因素，特別是大量使用作為制冷劑和霧化劑的氟利昂排放到大氣中，這種平衡遭到嚴重破壞，加速了臭氧的分解，導致很多地區的臭氧層變得稀薄，通過衛星從整體上看，好像一層膜上破了一個洞，所以被稱做“臭氧層空洞”。臭氧層厚度用多布森單位表示，１個多布森單位是標準狀態下千分之一厘米的臭氧層厚度，當臭氧層厚度低于２２０個多布森單位時，臭氧層便出現空洞。1、臭氧層空洞的形成環境工程學-大氣部分主要原因：人類過多使用氟氯烴（CFCS）和哈龍類物質。實際上，在臭氧層內，臭氧的形成是眾多物質參與，一系列化學反應達到化學平衡的結果。臭氧在遇到H、OH、NO、Cl、Br時，就會被催化，加速分解為O2。氯氟烴之所以被認為是破壞臭氧層的物質就是因為它們在在太陽輻射下分解出Cl和Br原子。2、原因環境工程學-大氣部分氟里昂CFCsClBr哈龍Halons泡沫起泡劑溶劑清洗劑致冷劑汽霧劑噴霧劑煙絲膨脹劑滅火劑環境工程學-大氣部分第二節大氣污染防治1、改變燃料的構成，改進燃燒方式，提高燃料利用率，以減少顆粒物的排放；

2、安裝除塵裝置，在顆粒物排放到大氣環境之前，將其除掉，以減輕對大氣的污染。

一、主要大氣污染物的防治技術（一）大氣顆粒物的控制環境工程學-大氣部分1、燃料脫硫2、煙氣脫硫

——石灰/石灰石洗滌法

——氨法

——吸附法

1、改進燃燒技術減少NOx的產生；2、煙氣中去除NOx。（二）SO2的污染控制（三）NOX的污染控制環境工程學-大氣部分1、也是最根本和最終的途徑，改變汽車的動力。如開發電動汽車及代用燃料汽車。此途徑使汽車根本不產生或只產生很少的污染氣體。

印度空氣動力汽車

科技雜志《大眾機械》證實，印度塔塔汽車公司(TataMotors)推出首批以空氣為動力的零污染汽車。這些汽車每加滿一次“燃料”----壓縮空氣，可行駛1000英里，最高速度可達96英里。每輛汽車的售價在1萬美元左右。環境工程學-大氣部分（四）汽車尾氣的污染控制劃汽車

駕駛員可以模擬劃船，登臺階，引體向上以及杠鈴臥推等。車體本身由碳纖維和環保材料制成，電池也是充電電池。環境工程學-大氣部分未來風電混合動力汽車

奔馳公司研制的F0賽車將尊貴與時尚完美地融合在一起。在某種程度上，這種擁有圓滑外表的汽車仍需要借助電力，但利用風能無疑是它的最大亮點。F0賽車是最先在這種規模下將生態效益與豪華雅致融合在一起的嘗試之一。環境工程學-大氣部分2、改善現有的汽車動力裝置和燃油質量。采用設計優良的發動機、改善燃燒室結構、采用新材料、提高燃油質量等都能使汽車排氣污染減少，但是不能達到“零排放”。3、采用一些先進的機外凈化技術。這些技術對汽車產生的廢氣進行凈化以減少污染，此途徑也不能達到“零污染”。機外凈化技術就是在汽車的排氣系統中安裝各種凈化裝置，采用物理的、化學的方法減少排氣中的污染物。環境工程學-大氣部分

（一）定義

為了達到區域環境空氣質量目標，對多種大氣污染控制方案的技術可行性、經濟合理性、區域適應性和實施可能性等進行優化選擇和評價，得出最優的控制技術方案和工程措施。二、大氣污染綜合防治環境工程學-大氣部分（二）大氣污染綜合防治措施1、全面規劃、合理布局2、嚴格環境管理3、控制大氣污染的技術措施（1）實施清潔生產（2）實施可持續發展的能源戰略：綜合能源規劃與管理，改善能源供應結構和布局，提高清潔能源和優質能源比例；提高能源利用效率和節約能源；推廣少污染的煤炭開采技術和清潔煤技術；積極開發利用新能源和可再生能源，如水電、核能、太陽能、風能、地熱能、海洋能等。（3）建立綜合性工業基地4、控制污染的經濟政策實行“污染者和使用者支付原則”5、綠化造林6、安裝廢氣凈化裝置環境工程學-大氣部分第三節環境空氣質量控制標準

環境空氣質量控制標準是執行環境保護法和大氣污染防治法、實施環境空氣質量管理及防治大氣污染的依據和手段。環境工程學-大氣部分一、環境空氣質量控制標準的種類和作用

環境空氣質量控制標準按用途分：環境空氣質量標準大氣污染物排放標準大氣污染控制技術標準大氣污染預警預報標準

按其適用范圍分國家標準地方標準行業標準環境工程學-大氣部分

（一）環境空氣質量標準

環境空氣質量標準是以保障人體健康和一定的生態環境為目標，而對大氣環境中各種污染物的允許含量所作的限制規定。是最基本的大氣環境標準，是進行大氣環境科學管理，制定大氣污染防治規劃和大氣污染物排放標準的依據，是環境管理部門的執法依據。環境工程學-大氣部分各項污染物的濃度限值注：①適用于城市地區；②適用于牧業區和以牧業為主的半農半牧區，蠶桑區；③適用于農業和林業區。污染物名稱取值時間濃度限值濃度單位一級標準二級標準三級標準二氧化硫

SO2年平均

日平均

1小時平均0.02

0.05

0.150.06

0.15

0.500.10

0.25

0.70mg/m3

(標準狀態)總懸浮顆粒物TSP年平均

日平均0.08

0.120.20

0.300.30

0.50mg/m3

(標準狀態)可吸入顆粒物PM10年平均

日平均0.04

0.050.10

0.150.15

0.25mg/m3(標準狀態)二氧化氮

NO2年平均

日平均

1小時平均0.04

0.08

0.120.080.12

0.240.08

0.12

0.24mg/m3

(標準狀態)一氧化碳

CO日平均

1小時平均4.00

10.004.00

10.006.00

20.00mg/m3

(標準狀態)臭氧

O31小時平均0.160.200.20mg/m3

(標準狀態)鉛

Pb季平均

年平均1.50

1.00μg/m3

(標準狀態)苯并[a]芘

B[a]P日平均0.01μg/m3

(標準狀態)氟化物

F日平均

1小時平均7①

20①μg/m3

(標準狀態)月平均植物生長季平均1.8②

1.2②3.0③

2.0③

μg/(dm2?d)

（二）大氣環境污染物排放標準

大氣污染物排放標準是為實現大氣環境質量標準，對污染源排入大氣的污染物允許含量的限制規定。是控制大氣污染源的污染物排放量和選擇設計凈化裝置的重要依據，也是環境管理部門的執法依據。大氣污染物排放標準可分為國家標準、地方標準和行業標準。環境工程學-大氣部分（三）大氣污染控制技術標準

是根據污染物排放標準引申出來的輔助標準，如燃料、原料使用標準，凈化裝置選用標準，排氣囪高度標準幾衛生防護距離標準等。是為保證達到污染物排放標準而從某一方面做出的具體技術規定，目的是使生產、設計和管理人員容易掌握和執行。

環境工程學-大氣部分

（四）警報標準

大氣污染警報標準是為保護大氣環境不致惡化，或根據大氣污染發展趨勢預防發生污染事故而規定的空氣中污染物含量的極限值。超過這一限值就應警報，以便采取必要的預防措施，盡量減少對人們的危害。

環境工程學-大氣部分二、空氣污染指數及報告

1、空氣污染指數分級及其濃度限值

為了客觀反映我國空氣污染狀況，近年開始了大中城市空氣污染指數（API）日報工作。目前計入空氣污染指數的項目確定為：PM10、SO2、NO2、CO和O3。

空氣污染指數的范圍從0到500，其中50、100、200分別對應于我國《環境空氣質量標準》中的一、二、三級標準的污染物平均濃度限值，500則對應于對人體健康產生明顯危害的污染水平。

環境工程學-大氣部分空氣污染指數分級濃度限值空氣污染指數污染物濃度/mgm-3APIPM10(日均值)SO2

(日均值)NO2(日均值)CO(日均值)O3

(日均值)500.0500.0500.08050.1201000.1500.1500.120100.2002000.3500.8000.280600.4003000.4201.6000.565900.8004000.5002.1000.7501201.0005000.6002.6200.9401501.200環境工程學-大氣部分空氣污染指數范圍及相應的空氣質量級別空氣污染指數API空氣質量狀況、級別對健康的影響建議采取的措施0～50優秀Ⅰ可正常活動

51～100良好Ⅱ101~200輕微污染Ⅲ

易感人群癥狀有輕度加劇，健康人群出現刺激癥狀

心臟病和呼吸系統疾病患者應減少體力消耗和戶外活動201~300中度污染Ⅳ

心臟病和肺病患者癥狀顯著加劇，運動耐受力降低，健康人群中普遍出現癥狀

老年人和心臟病、肺病患者應在停留在室內，并減少體力活動>300重污染Ⅴ

健康人運動耐受力降低，有明顯強烈癥狀，提前出現某些疾病

老年人和病人應當留在室內，避免體力消耗，一般人群應避免戶外活動環境工程學-大