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认识大气污染及污染防治
泰国一家工厂排放的烟雾。
　　在可追溯的地球气候史中，大气中的二氧化碳含量在近年达到两百万年以来最高峰。工业废气排放为温室效应的元凶之一。
一位印尼男子正在烧椰子壳制碳。当地人落后的烧炭技术给空气质量带来威胁。印尼已宣布以空气质量为标准划定城市等级。
内 容
第一节 大气的结构与组成
第二节 大气污染源及大气污染物
第三节 大气污染的危害
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
第五节 我国大气污染概况
第六节 大气污染控制技术及（措施-气十条）
第七节 大气环境规划-略
大气污染物主要通过三条途径危害人体：
一是人体表面接触后受到伤害；
二是食用含有大气污染物的食物和水中毒；
三是吸入污染的空气后患了种种严重的疾病。
大气污染物
人
水
土壤
农作物
禽 畜
水生动物
水生
植物
经口
经口
降下
降下
降下
呼吸
呼吸
皮肤接触
第三节大气污染的危害
1 大气污染与人类健康：急性中毒、慢性中毒和致癌
急性：伦敦烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件
慢性：在低浓度 长期作用下 各国癌症、呼吸道疾病等发病率和死亡率明显上升。
致癌：空气污染危害更严重的能诱发癌症，不少致癌物如汽车废气中的多环芳烃、粉尘中的重金属等。
第三节大气污染的危害
2 大气污染对动植物的危害：急性、慢性和不可见危害
急性：作物产量显著降低、甚至枯死，动物致死
慢性：影响生长发育、症状不明显
不可见：造成植物生理上的障碍、生长受到抑制、从外观上无法看出。——需采用植物生产力测定、或污染物分析方法。
大气污染对材料的危害：玷污性损害和化学性损害
第三节大气污染的危害
减少到达地面的太阳辐射量
增加大气降水量——增强凝结
形成酸雨
增高大气温度
对全球气候的影响-温室效应
第三节大气污染的危害
对天气和气候的影响
大气污染物去向示意图
大气污染物
自净
转移
二次
污染物
扩散
沉降
氧化
中和
植物吸收
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
水体土壤
平流层
较远区域
1、自净
污染物通过大气的自净能力，使浓度降低到无害的程度。
（1）扩散作用：当气象因素处在有利于状态下，而且污染物的排出量较小时，扩散作用的效果较好。一方面污染物稀释，另一方面可将部分污染物转移。
（2）沉降作用：依靠污染物本身的重力，由空气中逐渐降落到其他环境介质中（水、土壤）。直径大的颗粒，自行降落。直径小的颗粒或气态污染物可吸附在大颗粒上共同降落，也可由若干小颗粒聚集成大颗粒而降落，使浓度降低。例如尘土也可被雨雪水冲洗降到地面，使大气清洁。
（3）氧化作用：大气中的氧化合物或某些自由基可以将某些还原性污染物氧化成有毒的或无毒的化合物。例如C0能氧化成C02。
（4）中和作用：例如大气中的SO2可以与氨或碱性灰尘起中和作用。
（5）植物吸收作用：有些植物能吸收某些污染物，从而净化了空气
一、大气污染物的迁移转化
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
2、转移
当大气对污染物不能充分自净时，污染物可以转移到其他的环境领域，扩大了污染的范围。污染物的转移去向主要有以下几处。
（1）向下风侧更远的方向转移：由于大气稀释作用不彻底，污染源周围的局部大气可将污染物转移得更远。
（2）向地面水体和土壤转移：例如酸雨，降落到土壤可使土壤酸化。
（3）向平流层转移：很多气体可以垂直性扩散上升，直至平流层。例如氯氟烃、甲烷、CO2等都可以进人平流层，或者被超音速飞机带入平流层甚至直接将废气排入平流层，引起平流层的污染。
一、大气污染物的迁移转化
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
3、污染物转化成二次污染物
各种从污染源直接排出的一次污染物，在大气中受到化学作用或光化学作用，本身产生了化学变化，转变成毒性比一次污染物更大的化学物质，即为二次污染物。例如S02转变成硫酸雾。NO2转变成硝酸雾，以及烃类和N02转化成光化学烟雾等，后者均比前者的毒性大。
一、大气污染物的迁移转化
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
（1）源参数 源参数是指污染源排放污染物的数量、组成、排放方式、排放源的密集程度及位置等。它是影响大气污染的重要因素，它决定了进入大气的污染物的量和所涉及的范围。
（2）气象条件 大气污染物自污染源排出后，在到达受体之前，在大气中要经过气象因子作用而引起的输送和扩散稀释，要经过物理的或化学变化等过程。在这许多变化过程中，气象条件将决定大气对污染物的稀释扩散速率和迁移转化的途径。
（3）下垫面状况 下垫面是指大气底层接触面的性质、地形及建筑物的构成情况。下垫面的状况不同会影响到气流的运动，同时也直接影响当地的气象条件，因此同样会对大气污染物的扩散造成影响。
大气污染程度取决于污染源排放的污染物特征和排放总量，并与以下因素有关：
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
一、气象因子对污染物扩散的影响
（一）风与湍流
大气运动包括了有规则的平直的水平运动和不规则的、紊乱的湍流运动，实际的大气运动就是这两种运动的叠加。
1．风
（1）风向和风速
空气的水平运动称为风。描述风的两个要素为风向和风速。风对污染物的扩散有两个作用。

第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
第一个作用是整体的输送作用，风向决定了污染物迁移运动的方向；第二个作用是对污染物的冲淡稀释作用，对污染物的稀释程度主要取决于风速。
风速越大，单位时间内与烟气混合的清洁空气量越大，冲淡稀释的作用就越好。
一般来说，大气中污染物的浓度与污染物的总排放量成正比，而与风速成反比。
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
（2）风向频率与污染系数p119
污染物危害的程度和受污染的时间及浓度有关，确定工厂和居民区的相对位置时要考虑风向、风速两个因素。
污染系数ε=
运用：某风向污染系数小，表示该风向吹来的风所造成的污染小，因此污染源可布置在污染源在污染系数最小风向的上侧。
2．大气湍流
大气除了整体水平运动以外，还存在着不同于主流方向的各种不同尺度的次生运动或旋涡运动，这种极不规则的大气运动称作湍流。
大气湍流与大气的热力因子如大气的垂直稳定度有关，又与近地面的风速和下垫面等机械因素有关。前者所形成的湍流称为热力湍流，后者所形成的湍流称为机械湍流，大气湍流就是这两种湍流综合作用的结果。大气湍流以近地层大气表现最为突出。
大气的湍流运动造成湍流场中各部分之间的强烈混合。当污染物由污染源排入大气中时，高浓度部分污染物由于湍流混合，不断被清洁空气渗入，同时又无规则地分散到其他方向去，使污染物不断地被稀释、冲淡。

一、气象因子对污染物扩散的影响
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
风和湍流是决定污染物在大气中扩散状况的最直接的因子，也是最本质的因子，是决定污染物扩散快慢的决定性因素。
风速愈大，湍流愈强，污染物扩散稀释的速率就愈快。
因此，凡是有利于增大风速、增强湍流的气象条件，都有利于污染物的稀释扩散，否则，将会使污染加重。
一、气象因子对污染物扩散的影响
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
（二）大气的温度层结、大气稳定度和逆温
大气的温度层结是指大气的气温在垂直方向上的分布，即指在地表上方不同高度大气的温度情况。
大气稳定度反应的是大气在垂直方向上的运动状况。
一、气象因子对污染物扩散的影响
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
（二）大气的温度层结、大气稳定度和逆温
在正常的气象条件下（即标准大气状况下），近地层的气体温度总要比其上层气体温度高。因此，对流层内，气温垂直变化的总趋势，是随高度的增加而逐渐降低。气温垂直变化的这种情况，用气温垂直递减率（γ）来表示。
气温垂直递减率的含义是：在垂直于地球表面方向上，高度每增加100m的气温变化值。在正常的气象条件下，对流层内不同高度上的γ值不同，其平均值约为0.65℃／100m。
一、气象因子对污染物扩散的影响
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
由于近地层实际大气的情况非常复杂，各种气象条件都可影响到气温的垂直分布，因此实际大气的气温垂直分布与标准大气可以有很大的不同。总括起来有下述三种情况：
（1）气温随高度的增加而降低，其温度垂直分布与标准大气相同，此时γ＞0，存在对流运动，利于扩散；
（2）高度增加，气温保持不变，符合这样特点的气层称为等温层，无对流，污染物在大气中难以扩散，此时γ=0；
（3）气温随高度的增加而增加，其温度垂直分布与标准大气的相反。这种现象称为温度逆增，简称逆温。出现逆温的气层叫逆温层。此时γ＜0。
逆温层的出现将阻止气团的上升运动，使逆温层以下的污染物不能穿过逆温层，只能在其下方扩散，因此可能造成高浓度污染。

一、气象因子对污染物扩散的影响
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
逆温层的下限距地面的高度称为逆温高度，逆温层上、下限的高度差称为逆温厚度，上、下限间的温差称为逆温强度。逆温层的不同类型见图5-3。
根据逆温层形成的原因，可将逆温分为辐射逆温、下沉逆温、地形逆温、锋面逆温和平流逆温等几种类型，其中与空气污染关系最密切的是辐射逆温。
一、气象因子对污染物扩散的影响
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
（三）大气稳定度与污染物的扩散
1．大气稳定度
大气稳定度是空气团在垂直方向稳定程度的一种度量。当气层中的气团受到对流冲击力的作用，产生了向上或向下的运动，那么当外力消失后，该气团继续运动的趋势，将存在着三种可能的情况。
一、气象因子对污染物扩散的影响
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
（1）该气团的运动速度逐渐减小，并有返回原来高度的趋势。这种情况表明此时的气层对该气团是稳定的。
（2）该气团仍继续上升或下降，并且速度不断增加，运动的结果是气团逐渐远离原来的高度。这表明此时的气层是不稳定的。
（3）气团被推到某一高度就停留在那一高度保持不动，这表明该气层是中性的。
空气团在大气中的升降过程可看作为绝热过程，气团在大气中作绝热上升或下降时的温度变化情况，用干绝热递减率来描述，即干空气团或未饱和的湿空气团绝热上升或下降单位高度（通常取100m）时，温度降低或升高的数值用γd表示，γd≈1℃／100m。
（三）大气稳定度与污染物的扩散
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
通过大气稳定度对烟流扩散的影响，可以直观地看出大气稳定度与污染物扩散的关系。图5-4表示的是不同温度层结情况下烟流的典型形状。
（1）波浪型 又称蛇形型。此时大气状况为γ＞γd，大气处于不稳定状态。由于对流强烈，污染物扩散快，因此地面最大浓度落地点距烟囱较近且浓度较大。这种情况多发生在晴朗的白天。
（2）锥型 烟气沿主导风向呈锥形流动，这种烟型扩散速度比波浪型低，大气状况为γ=γd，处于中性或弱稳定状态，污染物落地浓度低于波浪型，但污染距离长。这种状况多发生在多云的白天或冬季的夜晚。

（三）大气稳定度与污染物的扩散
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
（3）扇型 又称平展型。在垂直方向上烟流扩散很小，沿水平方向缓慢扩散，烟流从烟源处呈扇形展开。此时的大气状况为γ＜γd，即在烟源出口的一层大气处于逆温，因此污染情况随烟源有效源高的不同而不同。这种烟云对地面污染较轻，且可传送到较远的地方。但若遇到山峰、高层建筑物的阻挡，则可出现下沉现象，造成严重污染。在晴朗天气的夜间或清晨常出现这种烟型。
（4）屋脊型 又称爬升型，排出的烟流呈屋脊形扩散。在排烟出口上方γ＞γd，大气处于不稳定状态；排烟口下方γ＜γd，大气处于稳定状态，气层为逆温层，因此，排出的烟流只能向上扩散，而不能向下扩散。这种烟型对地面不会造成很大的污染。这种烟型一般出现在日落前后，持续时间较短。

5）漫烟型 又称熏蒸型。在存在着辐射逆温的情况下，日出后由于地面增温，低层空气被加热，使逆温从地面向上逐渐破坏。当不稳定大气发展到烟流的下缘，而上部仍处于稳定状态时，就出现这种烟型。此时排出口上方仍存在逆温γ＜γd，大气稳定，犹如上面盖了一层顶盖，阻止了烟气的向上扩散；而排出口下方，逆温已遭破坏，大气不稳定，γ＞γd，造成烟气大量下沉，发生熏烟情况。这种情况多发生在日出以后，持续时间较短，对排出口下风向的附近地面会造成强烈的污染，很多烟雾事件就是在这种情况下形成的。

由于影响因素很多，实际烟型要比以上的典型烟型复杂的多，例如风和地面粗糙度都会对烟型及污染物扩散造成影响。但从以上的分析还是可以直观地了解到污染物扩散与大气稳定与否的密切关系。
地形或地面状况的不同，即下垫面情况的不同，会影响到该地区的气象条件，形成局部地区的热力环流，表现出独特的局地气象特征。除此之外，下垫面本身的机械作用也会影响到气流的运动，如下垫面粗糙，湍流就可能较强，下垫面光滑平坦，湍流就可能较弱。
因此，下垫面通过影响该地的气象条件影响着污染物的扩散，同时也通过本身的机械作用，影响着污染物的扩散。
二、大气污染物扩散与下垫面的关系
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
城市下垫面以两种基本方式改变着局地的气象特征：一个是城市的热力效应，即城市热岛效应；一个是城市粗糙地面的动力效应。
1．城市热岛效应
城市是人口、工业高度集中的地区，由于人的活动和工业生产，使城市温度比周围郊区温度高，这一现象被称之为城市热岛效应。由于城区气温比农村高，特别是低层空气温度比四周郊区空气温度高，于是城市地区热空气上升，并在高空向四周辐散，而四周郊区较冷的空气流来补充，形成了城市特有的热力环流——热岛环流。这种现象在夜间、在晴朗平稳的天气下，表现得最为明显。图5-5就是这种环流的示意图。
（一）城市下垫面的影响
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
由于热岛环流的存在，城市郊区工厂所排放的污染物可由低层吹向市区，使市区污染物浓度升高。因此，在城市四周布置工业区时，要考虑热岛环流存在这一特点。
2．动力效应
城市下垫面粗糙度大，对气流产生了阻挡作用，使得气流的速度与方向变得很复杂，而且还能造成小尺度的涡流，阻碍烟气的迅速传输，不利于烟气扩散。
这种影响的大小与建筑物的形状、大小、高矮及烟囱高度有关，烟囱越矮，影响越大。
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
山区地形复杂，日照不均匀，使得各处近地层大气的增热与冷却的速度不同，因而形成了山区特有的局地热力环流，它们对大气污染物的扩散影响很大。
1．过山气流
气流过山时，在山坡迎风面造成上升气流，山脚处形成反向旋涡；背风面造成下沉气流，山脚处形成回流区。污染源在山坡上风侧时，对迎风坡会造成污染，而在背风侧，污染物会被下沉气流带至地面，或在回流区内回旋积累，无法扩散出去，很容易造成高浓度污染。
（二）山区下垫面的影响
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素
晴朗的夜晚，由于坡地辐射冷却快，贴近山坡的冷而重的空气顺坡滑向谷底，形成下坡风。
下坡风可将污染物带至地面，或聚集谷底、低地，形成厚而强的逆温层，阻滞污染物的扩散，形成严重的局地污染。
（二）山区下垫面的影响
2．坡风和谷风
（二）山区下垫面的影响
山谷各处的下坡风汇集谷底，形成一股速度较大、层次较厚的气流，流向平原或谷地下游，形成山风。
白日情况与此相反，风从平原吹向山谷，形成谷风；从谷底吹向山坡，形成上坡风。

山谷风具有明显的日变化，大气污染也就具有了明显的日变化。
在水陆交界处（沿海、沿湖地带），经常出现海陆风。白天，地表受热后，陆地增温比海面快，因此陆地上的气温高于海面上的气温。陆地上的暖空气上升，并在上层流向海洋。而下层海面上的空气则由海洋流向陆地，形成海风。夜间，陆地散热快，海洋散热慢，形成和白天相反的热力环流，上层空气由海洋吹向陆地，而下层空气由陆地吹向海洋，即为陆风。
海陆风的环状气流不能把污染物完全输送、扩散出去，当海陆风转换时，原来被陆风带走的污染物会被海风带回原地，形成重复污染。
（三）水陆交界区对大气污染的影响
三、降水和雾的影响
各种形式的降水能够有效吸收、淋洗空气中的各种污染物，所以大雨过后空气清新。
雾霾等会加剧大气污染
第四节 大气污染物的迁移转化及影响因素

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