第三章大气污染 第一节概述 大气污染 1.大气组成 大气是人类及一切生物赖以生存必不可少的物质和基本的环境要素之一,是自然环境的重要 组成部分。成年人每天要吸入10~12m3空气,质量约13-15kg,总计要呼吸两万多次。一般, 人缺乏食物约可生存5周;断绝饮水,约可生存5天;而离开空气,则5min就会死亡。人类生 存需要的是新鲜、清洁的空气,通常认为海平面附近的空气是干燥洁净空气,其组成基本上不变 为了研究评价大气质量和大气污染现象,首先要了解大气的组成 从地球表面至大约一千公里的高空,绕着地球的空气层称为大气层或大气圈,它是由多种气 体组成。大气层的总质量约为53×101kg,下层浓密,上层稀薄,其密度随着高度的减小而增加, 大气质量约999%都集中在55km以下的空间。虽然大气层的质量仅占地球总质量的00001%左 右,但它是人类和一切生物生存必不可少的环境要素之 自然环境中的大气通常由干燥洁净的混合气体、水蒸气和悬浮微粒三部分组成。除水蒸气和 悬浮颗粒以外的大气称为空气。地面上干燥洁净的空气主要由N2、O2、Ar和CO2四种气体组成, 共占大气总容积的99996%。其他气体属于微量成分,含量不足0004%。海平面附近的干燥洁 净空气的组成基本上不变,其物理性质基本稳定。干燥洁净空气的各种成分见表3- 表3—1干燥洁净空气的组成 气体成分 体积分数% 气体成分 体积分数% 氮(N2) 78.09 甲烷(CH4) 1.5×10 氧(O2) 20.94 氨(Kr) 10×104 氩(Ar) 0.934 氢(H2) 50×105 二氧化碳(CO2) 0.032 氧化二氮(N20) 50×105 氖(Ne) 18×10 氙(Xe) 0.8×10 氦(He) 52×104 氧(03) 025×105 大气中的悬浮微粒是由大气中的固体和液体颗粒状物质所组成。固体微粒是指因自然现象如 大风、火山爆发、森林火灾、陨石流星烧毁等产生的各种各样的悬浮物,有尘土、火山灰、烟尘 宇宙尘埃以及飘逸的植物花粉、细菌等等。液体微粒系指水汽凝结物,如水滴、云雾和冰晶等。 这些细小的微粒悬浮物能够影响大气的能见度,削弱太阳的辐射强度。由于自然环境因素的不确 定性,大气中悬浮微粒物的形状、密度、大小、含量、种类及粒径分布和化学性质总是在不断变 化。同样,大气中水蒸气的含量也是变化的,它取决于时间、地理位置及气象条件如大气环流
第三章 大气污染 第一节 概述 一、大气污染 1. 大气组成 大气是人类及一切生物赖以生存必不可少的物质和基本的环境要素之一，是自然环境的重要 组成部分。成年人每天要吸入 10～12m3 空气，质量约 13—15kg，总计要呼吸两万多次。一般， 人缺乏食物约可生存 5 周；断绝饮水，约可生存 5 天；而离开空气，则 5min 就会死亡。人类生 存需要的是新鲜、清洁的空气，通常认为海平面附近的空气是干燥洁净空气，其组成基本上不变。 为了研究评价大气质量和大气污染现象，首先要了解大气的组成。 从地球表面至大约一千公里的高空，绕着地球的空气层称为大气层或大气圈，它是由多种气 体组成。大气层的总质量约为 5.3×1018kg，下层浓密，上层稀薄，其密度随着高度的减小而增加， 大气质量约 99.9%都集中在 55km 以下的空间。虽然大气层的质量仅占地球总质量的 0.0001%左 右，但它是人类和一切生物生存必不可少的环境要素之一。 自然环境中的大气通常由干燥洁净的混合气体、水蒸气和悬浮微粒三部分组成。除水蒸气和 悬浮颗粒以外的大气称为空气。地面上干燥洁净的空气主要由 N2、02、Ar 和 C02四种气体组成， 共占大气总容积的 99.996%。其他气体属于微量成分，含量不足 0.004%。海平面附近的干燥洁 净空气的组成基本上不变，其物理性质基本稳定。干燥洁净空气的各种成分见表 3—1。 表 3—1 干燥洁净空气的组成 气体成分 体积分数/% 气体成分 体积分数/% 氮(N2) 78.09 甲烷(CH4) 1.5×10-4 氧(02) 20.94 氪(Kr) 1.0×10-4 氩(Ar) 0.934 氢(H2) 5.0×10-5 二氧化碳(C02) 0.032 一氧化二氮(N20) 5.0×10-5 氖(Ne) 18×10-4 氙(Xe) 0.8×10-5 氦(He) 5.2×10-4 臭氧(03) 0.25×10-5 大气中的悬浮微粒是由大气中的固体和液体颗粒状物质所组成。固体微粒是指因自然现象如 大风、火山爆发、森林火灾、陨石流星烧毁等产生的各种各样的悬浮物，有尘土、火山灰、烟尘、 宇宙尘埃以及飘逸的植物花粉、细菌等等。液体微粒系指水汽凝结物，如水滴、云雾和冰晶等。 这些细小的微粒悬浮物能够影响大气的能见度，削弱太阳的辐射强度。由于自然环境因素的不确 定性，大气中悬浮微粒物的形状、密度、大小、含量、种类及粒径分布和化学性质总是在不断变 化。同样，大气中水蒸气的含量也是变化的，它取决于时间、地理位置及气象条件如大气环流
气温等自然因素。在干旱的沙漠地区可能低于0.01%,在温湿的热带可超过6%大气中水汽含 量虽然不大,但它却是构成各种天气现象,如云、雾、雨、霜、露等的主要因素 干燥洁净大气中的CO2和03的成分,含量虽然甚微,但其物理状况变化对大气温度和对地 球上生物的生存起着重要作用。自然生态系统中的C02主要来源于动物呼吸和火山喷发、森林火 灾等,它们能够吸收来自地表的长波辐射,阻止地球热量向空间的散发,其含量随时间地点会有 所变化。随着工业革命的兴起和发展,因燃料的大量使用和森林植被的严重破坏使大气层中的 C02不断增加,打破了大气中C02平衡,气候逐渐变暖。03是大气中的微量成分之一,它能够吸 收掉大部分的太阳紫外辐射,保护地球生物免遭太阳紫外辐射的过度照射而引起伤害。臭氧是氧 原子和氧分子在N2、O2参与下生成,由于低层大气中光离解的原子氧太少,而在高层大气中气体 分子又太稀少,因此03主要集中在大气层中距地面20~25km的高度处,形成了平均厚度为3mm 的臭氧层。自然生态系统中03含量随季节和纬度变化。近年来由于人类活动使大量的氮氧化合 物和氟氯烃进入臭氧层,以及超音速飞机在臭氧层高度范围的飞行日益增多,使臭氧层遭到损耗 和破坏,某些地区上空甚至出现臭氧空洞。 2.大气污染 大气污染的形成具有一定的条件,国际标准化组织(1S0)对此作出如下定义:“空气污染,通 常是指由于人类活动和自然过程引起某些物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时 间,并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境。” 从自然科学的观点来看,“空气”和“大气”两词并无实质性的差别。空气污染( Air pollution)和 大气污染( AtmOspheric POllutiOn)常常通用,但在研究近地层空气污染规律时,往往根据研究的范 围加以区分。有学者将室外地区性空气污染称为大气污染,而对室内的空气污染称为空气污染 也有人认为空气污染是指小范围的气体污染,如室内、城市区域的空气污染,而大气污染则指大 区域乃至全球性的空气污染,如气象学、大气环境讨论涉及的大范围污染 定义明确了形成大气污染的原因包括自然因素和人为因素两个方面。自然因素是指自然过程 造成的大气污染,包括火山活动、森林火灾、地震、土壤岩石风蚀、海啸、雷电、动植物尸体的 腐烂及大气圈空气的运动等产生的尘埃、硫氧化物、氮氧化物等。人为因素包括人类的生活活动 和生产活动两个方面,来自人类生活、工业生产、交通运输等活动中的废弃物、燃烧、排放等 导致一些非自然大气组分的有害物质如粉尘、碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物等进入大气,在大 气中积累后超过自然大气中该组分的含量而形成污染。通常说的大气污染主要是指人类活动造成 的,与人类活动相比较,自然因素引起的大气污染大多是暂时性的。因为自然环境具有一定的自 净化能力,能够通过自身的物理、化学和生物机能,如扩散、稀释、沉降、雨水冲洗、地面吸附、 植物吸收等作用,经过一段时间后会自动消除大气污染,以恢复、维持生态系统的平衡。因此, 人类活动,尤其是生产活动是大气污染的主要原因,是防止大气污染的主要对象 定义还强调了造成大气污染的必要条件,即污染物在大气中要含有足够的浓度,并且停留足 够的时间,超过了允许限度,使得大气质量恶化,从而而危害了人体的舒适、健康和福利或危害 了环境。这里所说的舒适和健康,是包括了对人体正常的生活环境和生理机能的影响,直至引起 慢性病、急性病以致死亡等非常广泛的范围:而所谓的福利,则认为是指与人类协调共存的生物、 自然资源、财产以及器物等等。需要指出的是,由于生物、建筑物及其它受体对污染物剂量和作 用时间的反应存在各种差异,大气污染的“允许限度”难以准确界定。但是对污染物浓度和停留时
气温等自然因素。在干旱的沙漠地区可能低于 0.01%，在温湿的热带可超过 6%。大气中水汽含 量虽然不大，但它却是构成各种天气现象，如云、雾、雨、霜、露等的主要因素。 干燥洁净大气中的 C02 和 03 的成分，含量虽然甚微，但其物理状况变化对大气温度和对地 球上生物的生存起着重要作用。自然生态系统中的 C02 主要来源于动物呼吸和火山喷发、森林火 灾等，它们能够吸收来自地表的长波辐射，阻止地球热量向空间的散发，其含量随时间地点会有 所变化。随着工业革命的兴起和发展，因燃料的大量使用和森林植被的严重破坏使大气层中的 C02 不断增加，打破了大气中 C02 平衡，气候逐渐变暖。03是大气中的微量成分之一，它能够吸 收掉大部分的太阳紫外辐射，保护地球生物免遭太阳紫外辐射的过度照射而引起伤害。臭氧是氧 原子和氧分子在 N2、02参与下生成, 由于低层大气中光离解的原子氧太少，而在高层大气中气体 分子又太稀少，因此 03主要集中在大气层中距地面 20～25km 的高度处，形成了平均厚度为 3mm 的臭氧层。自然生态系统中 03 含量随季节和纬度变化。近年来由于人类活动使大量的氮氧化合 物和氟氯烃进入臭氧层，以及超音速飞机在臭氧层高度范围的飞行日益增多，使臭氧层遭到损耗 和破坏，某些地区上空甚至出现臭氧空洞。 2. 大气污染 大气污染的形成具有一定的条件，国际标准化组织(1S0)对此作出如下定义：“空气污染，通 常是指由于人类活动和自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时 间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境。” 从自然科学的观点来看，“空气”和“大气”两词并无实质性的差别。空气污染(Air P0lluti0n)和 大气污染(Atm0spheric P0lluti0n)常常通用，但在研究近地层空气污染规律时，往往根据研究的范 围加以区分。有学者将室外地区性空气污染称为大气污染，而对室内的空气污染称为空气污染； 也有人认为空气污染是指小范围的气体污染，如室内、城市区域的空气污染，而大气污染则指大 区域乃至全球性的空气污染，如气象学、大气环境讨论涉及的大范围污染。 定义明确了形成大气污染的原因包括自然因素和人为因素两个方面。自然因素是指自然过程 造成的大气污染，包括火山活动、森林火灾、地震、土壤岩石风蚀、海啸、雷电、动植物尸体的 腐烂及大气圈空气的运动等产生的尘埃、硫氧化物、氮氧化物等。人为因素包括人类的生活活动 和生产活动两个方面，来自人类生活、工业生产、交通运输等活动中的废弃物、燃烧、排放等， 导致一些非自然大气组分的有害物质如粉尘、碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物等进入大气，在大 气中积累后超过自然大气中该组分的含量而形成污染。通常说的大气污染主要是指人类活动造成 的，与人类活动相比较，自然因素引起的大气污染大多是暂时性的。因为自然环境具有一定的自 净化能力，能够通过自身的物理、化学和生物机能，如扩散、稀释、沉降、雨水冲洗、地面吸附、 植物吸收等作用，经过一段时间后会自动消除大气污染，以恢复、维持生态系统的平衡。因此， 人类活动，尤其是生产活动是大气污染的主要原因，是防止大气污染的主要对象。 定义还强调了造成大气污染的必要条件，即污染物在大气中要含有足够的浓度，并且停留足 够的时间，超过了允许限度，使得大气质量恶化，从而而危害了人体的舒适、健康和福利或危害 了环境。这里所说的舒适和健康，是包括了对人体正常的生活环境和生理机能的影响，直至引起 慢性病、急性病以致死亡等非常广泛的范围；而所谓的福利，则认为是指与人类协调共存的生物、 自然资源、财产以及器物等等。需要指出的是，由于生物、建筑物及其它受体对污染物剂量和作 用时间的反应存在各种差异，大气污染的“允许限度”难以准确界定。但是对污染物浓度和停留时
间总要有允许值。根据人类生存对环境的要求和社会经济发展程度的不同,逐渐制定了各种污染 物的排放标准 3.影响大气污染形成的主要因素 进入大气的污染物,当其超过允许限度,即自然环境的自净化能力,就有可能造成大气的污 染。大气污染是一个极其复杂的气象、物理和化学的变化过程,最终能否形成大气污染,主要取 决于污染物在大气中的浓度和滞留时间。大气中含有的污染物的浓度愈高,停留时间愈长,污染 就愈严重,对污染受体的危害也就越大。污染物质在大气中浓度,取决于排放源的排放总量,这 与源强(单位时间污染物的排放量)与排放时间的综合效应有关。此外,排放物的污染程度,还与 地理位置、地形特征、气象条件、以及排放源高度等因素有关 进入大气的污染物,在不同的地貌特征和气象条件之下会以扩散的形式在大气中被稀释、吸 地貌特征影响大气的稀释扩散能力。因为复杂的地形条件和地面状况,在不同的气候条件下, 会在局部区域形成各种大气环流一风,如有随昼夜和年度变化的风、以四季为周期变化的季风, 沿海地区的的海陆风,山区的山谷风,狭窄通道形成的峡谷风,以及城乡之间的热岛效应等。风 的存在加速了污染源附近大气污染物的扩散稀释,但另一方面,气流产生环流、旋涡、以及不同 性质风的锋面交汇处,不利于大气中污染物质的扩散稀释,从而影响了局部地区的大气污染的形 成及危害程度。 气象条件是影响大气运动的另一环境因素,不同的气象条件之具有不同的稀释扩散能力。这 些气象条件包括风速和风向变化、大气层气温垂直分布和稳定度、以及降水过程等。风速小,污 染物扩散稀释速度慢。风向决定了污染物的水平扩散方向,处于污染源下风方向区域的容易受到 污染,程度比较严重。气温垂直分布决定了污染物在垂直方向的扩散程度,若近地面气温随高度 递减,在浮升力的作用下,大气层上下对流剧烈,促使污染物迅速扩散;若气温出现了随高度递 增的情况,则气流难以在垂直方向上运动,阻碍了污染物在大气中的扩散,容易在近地面形成大 气污染。大气的稳定度影响着污染物的扩散程度,而降水过程促进了污染物的沉降,因此能净化 大气 在工程中,采用高烟囱排放有害物质可以有效减轻局部地区污染。高烟囱把污染物排向远离 污染源的高空,使它们在更广阔的区域中扩散、稀释、混合,从而降低了污染物在近地面空气中 的浓度。但是污染物的总量并没有因此而减少,有害物质仍然存在于大气中,长年累月的排放可 能会引起广域性或全球性的大气污染。 、大气污染源 大气污染源通常是指造成大气污染的污染物发生源,也就是排放有害物质或对大气产生有害 影响的场所、设备和装置等。如汽车尾气排放出N0,为NO的发生源,因此就将汽车称为大气 污染源。大气污染源也可以理解为大气污染物的来源,如燃料燃烧产生了大气的污染物,则燃料 燃烧为大气污染源。一般我们所说的大气污染源,其含意指的是前者。 大气污染物质产生于人类活动或自然过程,因此大气污染源为天然污染源与人工污染源两 类。天然污染源是指自然界向大气排放有害物质的场所,如活动火山向大气的喷发等。人工污染
间总要有允许值。根据人类生存对环境的要求和社会经济发展程度的不同，逐渐制定了各种污染 物的排放标准。 3. 影响大气污染形成的主要因素 进入大气的污染物，当其超过允许限度，即自然环境的自净化能力，就有可能造成大气的污 染。大气污染是一个极其复杂的气象、物理和化学的变化过程，最终能否形成大气污染，主要取 决于污染物在大气中的浓度和滞留时间。大气中含有的污染物的浓度愈高，停留时间愈长，污染 就愈严重，对污染受体的危害也就越大。污染物质在大气中浓度，取决于排放源的排放总量，这 与源强(单位时间污染物的排放量)与排放时间的综合效应有关。此外，排放物的污染程度，还与 地理位置、地形特征、气象条件、以及排放源高度等因素有关。 进入大气的污染物，在不同的地貌特征和气象条件之下会以扩散的形式在大气中被稀释、吸 收。 地貌特征影响大气的稀释扩散能力。因为复杂的地形条件和地面状况，在不同的气候条件下， 会在局部区域形成各种大气环流—风，如有随昼夜和年度变化的风、以四季为周期变化的季风， 沿海地区的的海陆风，山区的山谷风，狭窄通道形成的峡谷风，以及城乡之间的热岛效应等。风 的存在加速了污染源附近大气污染物的扩散稀释，但另一方面，气流产生环流、旋涡、以及不同 性质风的锋面交汇处，不利于大气中污染物质的扩散稀释，从而影响了局部地区的大气污染的形 成及危害程度。 气象条件是影响大气运动的另一环境因素，不同的气象条件之具有不同的稀释扩散能力。这 些气象条件包括风速和风向变化、大气层气温垂直分布和稳定度、以及降水过程等。风速小，污 染物扩散稀释速度慢。风向决定了污染物的水平扩散方向，处于污染源下风方向区域的容易受到 污染，程度比较严重。气温垂直分布决定了污染物在垂直方向的扩散程度，若近地面气温随高度 递减，在浮升力的作用下，大气层上下对流剧烈，促使污染物迅速扩散；若气温出现了随高度递 增的情况，则气流难以在垂直方向上运动，阻碍了污染物在大气中的扩散，容易在近地面形成大 气污染。大气的稳定度影响着污染物的扩散程度，而降水过程促进了污染物的沉降，因此能净化 大气。 在工程中，采用高烟囱排放有害物质可以有效减轻局部地区污染。高烟囱把污染物排向远离 污染源的高空，使它们在更广阔的区域中扩散、稀释、混合，从而降低了污染物在近地面空气中 的浓度。但是污染物的总量并没有因此而减少，有害物质仍然存在于大气中，长年累月的排放可 能会引起广域性或全球性的大气污染。 二、大气污染源 大气污染源通常是指造成大气污染的污染物发生源，也就是排放有害物质或对大气产生有害 影响的场所、设备和装置等。如汽车尾气排放出 N0，为 N0 的发生源，因此就将汽车称为大气 污染源。大气污染源也可以理解为大气污染物的来源，如燃料燃烧产生了大气的污染物，则燃料 燃烧为大气污染源。一般我们所说的大气污染源，其含意指的是前者。 大气污染物质产生于人类活动或自然过程，因此大气污染源为天然污染源与人工污染源两 类。天然污染源是指自然界向大气排放有害物质的场所，如活动火山向大气的喷发等。人工污染
源是指人类在从事各种活动中所形成的污染源。天然污染源排放污染物所造成的大气污染多为暂 时的和局部的,人工污染源排放的污染物是造成大气污染的主要根源。因此,在大气污染控制工 程中,主要的研究对象是人工污染源。 为了满足调査、评价、研究、解决大气污染及保护等不同方面的需要,往往根据人工污染源 的特点进行分类。按污染物的排放方式分为点源(污染物排放集中在一点或可当作一点的较小范 围,如高烟囱)、线源(污染物沿一条线排放,如某一条交通运输线)和面源(污染物在一个大 范围内排放,如某一个工业区及分散式生活用煤装置等):按污染源存在形式分为固定污染源(排 放污染物的装置处于固定位置,如工矿企业的烟囱、窑炉等)和流动污染源(排放污染物的装置 处于运动状态,如机动交通运输工具):按污染物排放的时间分为连续源(污染物连续地排放 如火力发电厂的排烟)、间断源(污染物间歇性地排放,如非连续性生产过程的废气排放)和瞬时 源(污染物短时间无规律地排放,如工厂事故排放);按污染物排放位置分为地面源(污染物在 近地面处排放,如汽车)和高架源(污染物在距地面某一高度上排放,如高烟囱) 但是,从总体大气污染的来源考虑,通常人工污染源分为四类:生活污染源、工业污染源 农业污染源和交通污染源 1.生活污染源 生活污染源主要是生活中的炉灶、热水器、采暖锅炉等。日常生活中,人们由于生活需要使 用这些设备时,必须燃用化石燃料。然而,液体燃料和气体燃料使用中,或煤的质量差,灰和硫 的含量高,燃烧过程会排放出大量的烟尘和一些有害气体物质。再由于城市居住人口稠密,燃料 使用量多,排放的污染物数量相当可观,危害有时甚至比工业生产所产生的污染还严重。此外 城市垃圾在焚烧过程中产生的废气,以及堆放过程中由于厌氧分解排出二次污染物都将污染大 2.工业污染源 工业污染源是大气污染的一个重要来源,主要包括工业用燃料燃烧及工业生产过程排放的废 气,对大气的危害最严重。火力发电厂、钢铁工业、石化企业、建材工业等各种类型的工矿企业, 在原材料及产品的运输、粉碎以及由各种原料制成成品的过程中,排放出的大量废气均含有不同 的污染物进入大气中。如化工企业排出含有硫化氢、碳氢化合物、含氮化合物、氟化氢、氯化氢、 甲醛、氨等有害气体;火电厂排放的废气中就含有C0、S02、N0与粉尘等多种污染物。虽然不同 的工业企业排放岀不同的大气污染物,但生产过程中消耗的能源主要由燃烧化石燃料提供,这是 造成大气污染的源泉 3.农业污染源 农业污染源包括施用某些有机氯农药和氮肥分解产生的氮氧化物,以及农用燃料燃烧的废气 对大气的污染。化学肥料和农药的使用是农业生产过程对大气的主要污染主要物。如施用的氮肥 方面可直接从土壤表面挥发成气体进入大气,而入土壤内的有机氮或无机氮则在土壤微生物的 生化作用下可转化为氮氧化物进入大气,从而增加了大气中氮氧化物的含量;某些有机氯农药施 用于水中,能悬浮在水面,并同水分子一起蒸发而进入大气:此外,稻田释放的甲烷,也会对大 气造成污染 4交通污染源
源是指人类在从事各种活动中所形成的污染源。天然污染源排放污染物所造成的大气污染多为暂 时的和局部的，人工污染源排放的污染物是造成大气污染的主要根源。因此，在大气污染控制工 程中，主要的研究对象是人工污染源。 为了满足调查、评价、研究、解决大气污染及保护等不同方面的需要，往往根据人工污染源 的特点进行分类。按污染物的排放方式分为点源（污染物排放集中在一点或可当作一点的较小范 围，如高烟囱）、线源（污染物沿一条线排放，如某一条交通运输线）和面源（污染物在一个大 范围内排放，如某一个工业区及分散式生活用煤装置等）；按污染源存在形式分为固定污染源（排 放污染物的装置处于固定位置，如工矿企业的烟囱、窑炉等）和流动污染源（排放污染物的装置 处于运动状态，如机动交通运输工具）；按污染物排放的时间分为连续源（污染物连续地排放， 如火力发电厂的排烟）、间断源(污染物间歇性地排放，如非连续性生产过程的废气排放)和瞬时 源（污染物短时间无规律地排放，如工厂事故排放）；按污染物排放位置分为地面源（污染物在 近地面处排放，如汽车）和高架源（污染物在距地面某一高度上排放，如高烟囱）。 但是，从总体大气污染的来源考虑，通常人工污染源分为四类：生活污染源、工业污染源、 农业污染源和交通污染源。 1. 生活污染源 生活污染源主要是生活中的炉灶、热水器、采暖锅炉等。日常生活中，人们由于生活需要使 用这些设备时，必须燃用化石燃料。然而，液体燃料和气体燃料使用中，或煤的质量差，灰和硫 的含量高，燃烧过程会排放出大量的烟尘和一些有害气体物质。再由于城市居住人口稠密，燃料 使用量多，排放的污染物数量相当可观，危害有时甚至比工业生产所产生的污染还严重。此外， 城市垃圾在焚烧过程中产生的废气，以及堆放过程中由于厌氧分解排出二次污染物都将污染大 气。 2. 工业污染源 工业污染源是大气污染的一个重要来源，主要包括工业用燃料燃烧及工业生产过程排放的废 气，对大气的危害最严重。火力发电厂、钢铁工业、石化企业、建材工业等各种类型的工矿企业， 在原材料及产品的运输、粉碎以及由各种原料制成成品的过程中，排放出的大量废气均含有不同 的污染物进入大气中。如化工企业排出含有硫化氢、碳氢化合物、含氮化合物、氟化氢、氯化氢、 甲醛、氨等有害气体;火电厂排放的废气中就含有 C0、S02、N0 与粉尘等多种污染物。虽然不同 的工业企业排放出不同的大气污染物，但生产过程中消耗的能源主要由燃烧化石燃料提供，这是 造成大气污染的源泉。 3. 农业污染源 农业污染源包括施用某些有机氯农药和氮肥分解产生的氮氧化物，以及农用燃料燃烧的废气 对大气的污染。化学肥料和农药的使用是农业生产过程对大气的主要污染主要物。如施用的氮肥 一方面可直接从土壤表面挥发成气体进入大气，而入土壤内的有机氮或无机氮则在土壤微生物的 生化作用下可转化为氮氧化物进入大气，从而增加了大气中氮氧化物的含量；某些有机氯农药施 用于水中，能悬浮在水面，并同水分子一起蒸发而进入大气；此外，稻田释放的甲烷，也会对大 气造成污染。 4.交通污染源
交通污染源是指交通运输工具如汽车、摩托、飞机、火车及船舶等。这些交通工具使用汽油 柴油等燃料,燃烧过程中排放的含有氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物、含铅污染物、苯并[a 芘等有害物质。由于汽车和摩托数量众多,遍及全球人类居住区的各个角落,因此排放的污染物 也最多。一些工业发达的国家和城市中,汽车和摩托已成为十分重要的,甚至是主要的大气污染 源。这些污染物排放到大气中,在阳光照射和一定条件下,还可在光化学反应作用下生成光化学 烟雾,成为二次污染物的主要来源之一。其余的交通工具数量也相当大,流动性来往频繁,故排 出的污染物总量也是不容忽视的。 大气污染的各种排放源及其产生的主要污染物见表3-2。 表3—2大气污染源及污染物 大气污染源 大气污染物 人生活生活、取暖用煤炉|烟尘、S02、CO2、CO 工污染 垃圾焚烧 C0、氮氧化物、CO2 吸烟 C0、丙烯醛、气溶胶 源|工业火力发电 S02、烟尘、C02、氮氧化物、C0、苯并[a]芘 钢铁工业 金属粉尘、氟化氢、CO、碳氢化物、S02 有色金属冶炼厂金属粉尘、S02、汞蒸气、C0 炼焦厂 烟尘、SO2、C0、H2S、苯、酚、萘、烃类、氨、苯并a] 炼油工业 C0、氮氢化物、烟尘、S02、烃类、苯、酚、H2S 石油化工 粉尘、恶臭、SO2、H2S、氰化物、氮氧化物、氯化物 烃类、氨 化肥工业 酸雾、粉尘、氟化硅、S02、氮氧化物、CO、NH3、砷、 氯碱厂 氯气、氯化氢、汞蒸气 农药制造 酚、氯化氢、H2S、硫醇、砷、汞、氯 染料厂 S02、氮氧化物、H2S 建材工业 (水泥、石棉)粉尘、S02、HS2、C0 制革、印染工业恶臭气体、气溶胶 核试验、核电站放射性尘埃、废气 机械加工厂 金属、粉尘
交通污染源是指交通运输工具如汽车、摩托、飞机、火车及船舶等。这些交通工具使用汽油、 柴油等燃料，燃烧过程中排放的含有氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物、含铅污染物、苯并[a] 芘等有害物质。由于汽车和摩托数量众多，遍及全球人类居住区的各个角落，因此排放的污染物 也最多。一些工业发达的国家和城市中，汽车和摩托已成为十分重要的，甚至是主要的大气污染 源。这些污染物排放到大气中，在阳光照射和一定条件下，还可在光化学反应作用下生成光化学 烟雾，成为二次污染物的主要来源之一。其余的交通工具数量也相当大，流动性来往频繁，故排 出的污染物总量也是不容忽视的。 大气污染的各种排放源及其产生的主要污染物见表 3－2。 表 3—2 大气污染源及污染物 大气污染源 大气污染物 生活、取暖用煤炉 烟尘、S02、C02、C0 垃圾焚烧 C0、氮氧化物、C02 生 活 污 染 源 吸烟 C0、丙烯醛、气溶胶 火力发电厂 S02、烟尘、C02、氮氧化物、C0、苯并[a]芘 钢铁工业 金属粉尘、氟化氢、C0、碳氢化物、S02 有色金属冶炼厂 金属粉尘、S02、汞蒸气、C0 炼焦厂 烟尘、S02、C0、H2S、苯、酚、萘、烃类、氨、苯并[a] 芘 炼油工业 C0、氮氢化物、烟尘、S02、烃类、苯、酚、H2S 石油化工 粉尘、恶臭、S02、H2S、氰化物、氮氧化物、氯化物、 烃类、氨 化肥工业 酸雾、粉尘、氟化硅、S02、氮氧化物、C0、NH3、砷、 氯碱厂 氯气、氯化氢、汞蒸气 农药制造 酚、氯化氢、H2S、硫醇、砷、汞、氯 染料厂 S02、氮氧化物、H2S 建材工业 （水泥、石棉）粉尘、S02、HS2、C0 制革、印染工业 恶臭气体、气溶胶 核试验、核电站 放射性尘埃、废气 人 工 污 染 源 工 业 污 染 源 机械加工厂 金属、粉尘
造纸厂 烟尘、硫醇、H2S、S02 仪器仪表厂 氰化物、铬酸 灯泡厂 烟尘、汞 农业农药 有机氯 污染氮肥 氮氧化物 交通汽车 氮氧化物、烃类、铅、苯并[a]芘 污染 火车 S02、粉尘、C0 飞机 C0、氮氧化物、醛 轮船 S02、烟尘、氮氧化物 拖拉机等农业机械油烟、氮氧化物 大风、沙尘暴 沙土、灰尘 火山活动 灰尘、岩浆,S02、HS 天然污染源 森林火灾 CO2、C0、灰尘 森林沼泽生物腐败|沼气、氨、CO2、恶臭 海水浪花飞溅 盐粒、CO2、水雾的气溶胶 土壤生物作用 氮氧化物 从表3-2中各污染源排放的污染物可以看出,不同行业排放的污染物虽然种类不同,但主 要污染物的来源具有共性,即来自化石燃料的燃烧。无论是哪一类型的污染源或行业,能源利用 必不可少。因此,燃料燃烧排放的废气是最广泛的大气污染源。这就说明大气污染问题与能源利 用情况密切相关。根据对烟尘、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳四种主要污染物的统计表明,燃 料燃烧排放出的这些污染物占到全部大气污染物的70~80%。发达国家主要使用汽油、柴油、 重油、天然气等液体燃料,我国的燃料枃成是以燃煤为主,煤炭消耗约占能源消费的70%,因 此煤的燃烧是造成我国大气污染的主要来源。我国的资源特点和经济发展水平决定了以煤为主的 能源结构将长期保持,控制煤烟型的大气污染,将是我国大气污染防治的主要仼务。目前,我国 的机动车辆虽然不算多,但主要集中在大、中城市,且旧车多,致使排污量也很可观。随着我国 能源利用结构逐步改变和交通运输等事业的发展,液体燃料和气体燃料产生的污染物也将随之增 加。燃料燃烧的一个特点是排放点相对集中,浓度较高,对局部地区的大气污染较严重。 需要指出的是,大气污染物的种类和来源,随各国、各地区的能源利用结构、经济发展水平、 生产规模以及生产管理方法的不同而变化,因此随着年代也在改变
造纸厂 烟尘、硫醇、H2S、S02 仪器仪表厂 氰化物、铬酸 灯泡厂 烟尘、汞 农 业 农药 有机氯 污 染 源 氮肥 氮氧化物 汽车 C0、氮氧化物、烃类、铅、苯并[a]芘 火车 S02、粉尘、C0 飞机 C0、氮氧化物、醛 轮船 S02、烟尘、氮氧化物 交 通 污 染 源 拖拉机等农业机械 油烟、氮氧化物 大风、沙尘暴 沙土、灰尘 火山活动 灰尘、岩浆，S02、H2S 森林火灾 C02、C0、灰尘 森林沼泽生物腐败 沼气、氨、C02、恶臭 海水浪花飞溅 盐粒、C02、水雾的气溶胶 天 然 污 染 源 土壤生物作用 氮氧化物 从表 3－2 中各污染源排放的污染物可以看出，不同行业排放的污染物虽然种类不同，但主 要污染物的来源具有共性，即来自化石燃料的燃烧。无论是哪一类型的污染源或行业，能源利用 必不可少。因此，燃料燃烧排放的废气是最广泛的大气污染源。这就说明大气污染问题与能源利 用情况密切相关。根据对烟尘、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳四种主要污染物的统计表明，燃 料燃烧排放出的这些污染物占到全部大气污染物的 70～80%。发达国家主要使用汽油、柴油、 重油、天然气等液体燃料，我国的燃料构成是以燃煤为主，煤炭消耗约占能源消费的 70%，因 此煤的燃烧是造成我国大气污染的主要来源。我国的资源特点和经济发展水平决定了以煤为主的 能源结构将长期保持，控制煤烟型的大气污染，将是我国大气污染防治的主要任务。目前，我国 的机动车辆虽然不算多，但主要集中在大、中城市，且旧车多，致使排污量也很可观。随着我国 能源利用结构逐步改变和交通运输等事业的发展，液体燃料和气体燃料产生的污染物也将随之增 加。燃料燃烧的一个特点是排放点相对集中，浓度较高，对局部地区的大气污染较严重。 需要指出的是，大气污染物的种类和来源，随各国、各地区的能源利用结构、经济发展水平、 生产规模以及生产管理方法的不同而变化，因此随着年代也在改变
大气污染的分类 1.大气污染的类型 依据大气污染的影响范围,污染物的种类、性质,污染区域的气象条件,大气污染可划分为 不同的分类。根据大气污染的影响范围,通常可划分为四种类型: (1)局部性大气污染。由某个污染源如工厂烟囱排放造成的较小范围的污染。 (2)地区性污染。一些工业区及附近地区或整个城市的大气污染。 (3)广域性污染。超过行政区域的广大地域的大气污染,如比一个城市更大区域范围的酸 雨侵害 (4)全球性大气污染。某些超越国界乃至涉及整个地球大气层,具有全球性影响的大气污 染,如温室效应、臭氧层破坏等 常规能源利用中排放的工业废气是引起的大气污染的主要原因。若按能源性质和污染物的种 类也可将大气污染划分为四种类型 煤烟型。主要由煤炭燃烧时排放的硫氧化物、烟尘,粉尘等造成的污染,以及这些污 染物发生化学反应而生成的硫酸及其盐类所构成的气溶胶而形成的二次污染物。早期(18世纪末 到20世纪中)的大气污染和目前仍以煤炭作为主要能源的国家和地区的大气污染属于煤烟型。造 成这类污染的污染源主要是工业企业废气排放,其次是家庭炉灶、取暖设备的烟气排放 (2)石油型。在石油开采、冶炼,石化企业生产,石油制品使用(如汽车)中向大气排放 的氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等造成的污染,以及这些污染物经过光化学反应形成的光化 学烟雾污染,或在大气中形成的臭氧、各种自由基及其反应生成的一系列中间产物与最终产物所 造成的污染。 3)混合型。大气污染物的排放具有煤烟型和石油型的综合特征,其污染源包括以煤碳为 燃料的污染源,以石油为燃料的污染源,以及从工厂企业排出各种化学物质的污染源。例如,日 本横滨、川崎等地区发生的污染事件就属于此种污染类型 (4)特殊型。由工厂排放某些特殊的气态污染物所造成的局部或有限区域的污染,其污染 特征由所排污染物决定。如核工业排放的放射性尘埃和废气,氯碱厂排放的含氯气体,以及生 产磷肥的工厂排放的特殊含氟气体所造成的污染 煤炭类和石油类燃料排放的废气进入大气,在一定的气象条件下,引起化学或光化学反应而 生成具有强刺激性和毒性的复杂烟雾,形成二次污染。这种二次污染物形成的大气污染也可划分 为两种类型 (1)氧化型大气污染(汽车尾气型)。这种类型的污染物主要来源于汽车排气中一氧化碳、氮 氧化物和碳氢化合物,多发生在以使用石油为燃料的地区。在强烈阳光作用下,这些污染物发生 系列的光化学反应后形成生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯类等氧化性二次污染物,强烈刺激人的眼 睛、上呼吸道等粘膜。发生时的气象条件为,较强烈的阳光照射,气温高于23℃以上,湿度低 于75%,风速小于3m/s,通常发生在夏、秋季节的白天,以中午污染最严重。这种光化学烟雾 最初出现在美国洛杉矶市,因此也称作洛杉矶型或石油型大气污染
三、大气污染的分类 1. 大气污染的类型 依据大气污染的影响范围，污染物的种类、性质，污染区域的气象条件，大气污染可划分为 不同的分类。根据大气污染的影响范围，通常可划分为四种类型： （1）局部性大气污染。由某个污染源如工厂烟囱排放造成的较小范围的污染。 （2）地区性污染。一些工业区及附近地区或整个城市的大气污染。 （3）广域性污染。超过行政区域的广大地域的大气污染，如比一个城市更大区域范围的酸 雨侵害。 （4）全球性大气污染。某些超越国界乃至涉及整个地球大气层，具有全球性影响的大气污 染，如温室效应、臭氧层破坏等。 常规能源利用中排放的工业废气是引起的大气污染的主要原因。若按能源性质和污染物的种 类也可将大气污染划分为四种类型： （1）煤烟型。主要由煤炭燃烧时排放的硫氧化物、烟尘，粉尘等造成的污染，以及这些污 染物发生化学反应而生成的硫酸及其盐类所构成的气溶胶而形成的二次污染物。早期(18 世纪末 到 20 世纪中)的大气污染和目前仍以煤炭作为主要能源的国家和地区的大气污染属于煤烟型。造 成这类污染的污染源主要是工业企业废气排放，其次是家庭炉灶、取暖设备的烟气排放。 （2）石油型。在石油开采、冶炼，石化企业生产，石油制品使用（如汽车）中向大气排放 的氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等造成的污染，以及这些污染物经过光化学反应形成的光化 学烟雾污染，或在大气中形成的臭氧、各种自由基及其反应生成的一系列中间产物与最终产物所 造成的污染。 （3）混合型。大气污染物的排放具有煤烟型和石油型的综合特征，其污染源包括以煤碳为 燃料的污染源，以石油为燃料的污染源，以及从工厂企业排出各种化学物质的污染源。例如，日 本横滨、川崎等地区发生的污染事件就属于此种污染类型。 （4）特殊型。由工厂排放某些特殊的气态污染物所造成的局部或有限区域的污染，其污染 特征由所排污染物决定。如核工业排放的放射性尘埃和废气，氯碱厂排放的含氯气体，以及生 产磷肥的工厂排放的特殊含氟气体所造成的污染。 煤炭类和石油类燃料排放的废气进入大气，在一定的气象条件下，引起化学或光化学反应而 生成具有强刺激性和毒性的复杂烟雾，形成二次污染。这种二次污染物形成的大气污染也可划分 为两种类型： （1）氧化型大气污染(汽车尾气型)。这种类型的污染物主要来源于汽车排气中一氧化碳、氮 氧化物和碳氢化合物，多发生在以使用石油为燃料的地区。在强烈阳光作用下，这些污染物发生 一系列的光化学反应后形成生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯类等氧化性二次污染物，强烈刺激人的眼 睛、上呼吸道等粘膜。发生时的气象条件为，较强烈的阳光照射，气温高于 23℃以上，湿度低 于 75%，风速小于 3m/s，通常发生在夏、秋季节的白天，以中午污染最严重。这种光化学烟雾 最初出现在美国洛杉矶市，因此也称作洛杉矶型或石油型大气污染
(2)还原型大气污染(煤炭型)。这种类型的污染物主要来源于煤炭燃烧排气中的烟尘、二 氧化硫和一氧化碳,多发生于煤炭和石油混合使用的地区。主要是刺激上呼吸道,老幼病者受害 严重。当天气为多云,气温低于8℃以下,湿度高于85%,基本无风并伴有逆温存在情况下, 次污染物受阻,容易在低空聚积,生成还原性硫酸烟雾。通常发生在冬季,以早晨污染最严重。 伦敦烟雾事件就属于这类还原型污染,故还原型大气污染又称为伦敦型大气污染或煤炭型大气污 从发展趋势来看,由于汽车数量逐年增加以及燃料的更换,因而氧化型大气污染有增加的趋 势,应当引起高度重视。 2.我国的大气概况和特点 我国的能源消费以煤炭为主,且大部分直接燃烧,大气污染物主要是S02和烟尘,大气污染 的特征属于煤烟型。目前,由于我国能源利用方式相对落后、能耗高,利用率低、低空排放,以 及城市畸形发展,人口、经济、交通过分集中,是世界上大气污染状况比较严重的国家之一,城 市大气污染尤为突出。北方城市的污染水平高于南方城市,冬季高于夏季,早晚高于中午。南方 城市是S02造成的酸雨和高硫煤地区的S02污染,北方城市的突出问题是冬季采暖期的烟尘和SO2 污染,非采暖期由于风沙和扬尘的作用,大气中颗粒物浓度也较高。 据统计,我国大气污染物烟尘、二氧化硫和工业粉尘的排放量很大。自二十世纪80年代后期以 来,这些污染物的排放量一直呈上升趋势。1994年我国大气污染物的排放总量,烟尘为1414万 吨,二氧化硫为1825万吨,工业粉尘为583万吨。到1997年,这些污染物的排放基本达到了最 高值。其中二氧化硫排放量超过了美国,成为世界二氧化硫排放第一大国。表3-3给出了近年 来我国烟尘、二氧化硫和工业粉尘排放量数据。 表3-31997—2001年我国烟尘、二氧化硫和工业粉尘排放量(万吨)① 污染物 1997年 999年 2001年 生活308(16%) 生活206(18%) 生活218(21%) 烟尘 1873 1159 1059 工业1565(84%) 工业953(82%) 工业841(79%) 生活494(21%) 生活397(21%) 生活381(20%) 二氧化硫2346 1948 工业1852(79%) 工业1460(79%) 工业1567(80% 工业粉尘1505 1175 ①摘自中国环境公报(1997、1999、2001)。 近几年,我国通过调整能源结构,降低原煤产量和消费量,对燃煤炉窑进行节能环保改造 加大了工业废气的治理力度,取得了一定的成效,使我国主要大气污染物的排放量有所降低 据2001年中国环境状况公报报道,全国城市空气质量基本稳定,城市空气质量满足国家《环 境空气质量标准》二级、三级和劣于三级的城市比例各占三分之
（2）还原型大气污染(煤炭型)。这种类型的污染物主要来源于煤炭燃烧排气中的烟尘、二 氧化硫和一氧化碳，多发生于煤炭和石油混合使用的地区。主要是刺激上呼吸道，老幼病者受害 严重。当天气为多云，气温低于 8℃以下，湿度高于 85%，基本无风并伴有逆温存在情况下，一 次污染物受阻，容易在低空聚积，生成还原性硫酸烟雾。通常发生在冬季，以早晨污染最严重。 伦敦烟雾事件就属于这类还原型污染，故还原型大气污染又称为伦敦型大气污染或煤炭型大气污 染。 从发展趋势来看，由于汽车数量逐年增加以及燃料的更换，因而氧化型大气污染有增加的趋 势，应当引起高度重视。 2. 我国的大气概况和特点 我国的能源消费以煤炭为主，且大部分直接燃烧，大气污染物主要是 S02 和烟尘，大气污染 的特征属于煤烟型。目前，由于我国能源利用方式相对落后、能耗高，利用率低、低空排放，以 及城市畸形发展，人口、经济、交通过分集中，是世界上大气污染状况比较严重的国家之一，城 市大气污染尤为突出。北方城市的污染水平高于南方城市，冬季高于夏季，早晚高于中午。南方 城市是 S02造成的酸雨和高硫煤地区的 S02污染，北方城市的突出问题是冬季采暖期的烟尘和 S02 污染，非采暖期由于风沙和扬尘的作用，大气中颗粒物浓度也较高。 据统计，我国大气污染物烟尘、二氧化硫和工业粉尘的排放量很大。自二十世纪 80 年代后期以 来，这些污染物的排放量一直呈上升趋势。1994 年我国大气污染物的排放总量，烟尘为 1414 万 吨，二氧化硫为 1825 万吨，工业粉尘为 583 万吨。到 1997 年，这些污染物的排放基本达到了最 高值。其中二氧化硫排放量超过了美国，成为世界二氧化硫排放第一大国。表 3－3 给出了近年 来我国烟尘、二氧化硫和工业粉尘排放量数据。 表 3—3 1997—2001 年我国烟尘、二氧化硫和工业粉尘排放量(万吨)① 污染物 1997 年 1999 年 2001 年 生活 308(16%) 生活 206(18%) 生活 218(21%) 烟尘 1873 工业 1565(84%) 1159 工业 953(82%) 1059 工业 841(79%) 生活 494(21%) 生活 397(21%) 生活 381(20%) 二氧化硫 2346 工业 1852(79%) 1857 工业 1460(79%) 1948 工业 1567(80%) 工业粉尘 1505 1175 991 ①摘自中国环境公报(1997、1999、2001)。 近几年，我国通过调整能源结构，降低原煤产量和消费量，对燃煤炉窑进行节能环保改造， 加大了工业废气的治理力度，取得了一定的成效，使我国主要大气污染物的排放量有所降低。 据 2001 年中国环境状况公报报道，全国城市空气质量基本稳定，城市空气质量满足国家《环 境空气质量标准》二级、三级和劣于三级的城市比例各占三分之一
颗粒物仍是影响我国城市空气质量的主要污染物,64.1%的城市颗粒物年均浓度超过国家 《环境空气质量标准》二级。其中101个城市颗粒物年均浓度超过三级,占统计城市数的29.2% 颗粒物浓度高的城市主要分布西北,华北等省区。 二氧化硫年均浓度未达到国家《环境空气质量标准》二级的城市占统计城市的19.4%。其中 超过国家国家《环境空气质量标准》三级的城市占统计城市的97%,比2000年降低2个百分点 二氧化硫污染严重的城市主要分布在山西、河北、贵州、重庆及甘肃、陕西、四川、湖南、广西、 内蒙古的部分地区。 在监测的274个城市中,降水pH值范围在421-8.04之间,年均降水pH值小于56(含56) 的城市有占统计城市数的369%,出现酸雨的城市有占588%。与2000年相比,出现酸雨的城 市比例略有减少。南方地区酸雨污染较重,酸雨控制区内90%以上的城市出现了酸雨,主要分 布在华东、华南、华中和西南地区,北方只有吉林图们市、陕西渭南市、铜川市、略阳县和天津 市降水年均pH值小于56 2001年,341个城市空气中二氧化氮浓度年均值均达到国家环境空气质量二级标准。广州、 北京、上海等特大城市,二氧化氮浓度相对较高 虽然自1997年以来,我国烟尘、二氧化硫和工业粉尘排放总量呈下降趋势,但排放数量仍 然巨大:另一方面,随着国民经济的快速发展和人民生活水平的提高,石油消费和机动车辆急剧 增加,大、中城市氮氧化物污染的上升趋势不容忽视。因此,要进一步加强大气污染的控制。 第二节大气污染物 大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人或环境产生有害影响的物质。随 着经济和环境保护的发展,大气污染物的名单越来越长。目前已经认定的约有100种。进入大气 的污染物的种类很多,根据大气污染物的存在的形态可分为气溶胶态污染物和气态污染物两大 类 气溶胶态污染物 气溶胶是指沉降速度可以忽略的固体或液体颗粒在气体介质中的悬浮体。按气溶胶产生的来 源和存在的相态,以及物理化学特性等条件,气溶胶可以细分为10多种类型。这里,从大气污 染控制的角度,将气溶胶态污染物分为以下三种形式 (1)粉尘(dust)。指分散悬浮于气体介质中的较小固体颗粒,尺寸为1~200μm。它的形状 往往是不规则,是在破碎加工,运输,建筑施工,农业活动,或土壤、岩石风化,火山喷发过程 中形成的。在重力作用下能发生沉降,但在某一段时间内能保持悬浮状态。粉尘的种类很多,如 煤粉、水泥、金属粉尘、粘土粉尘、石棉等。在国际化标准组织(1S0的定义中,将粒径小于75μm 的固体颗粒的悬浮体称为粉尘,而将在空气或烟道中能传输的固体颗粒(在英国指大于75μm的 粒子)称为粗尘(grt) (2)烟尘。指气溶胶态物系中由燃烧、冶金过程形成的细微颗粒物,通常包括三种类型: ①烟炱(fume),在冶金过程中形成的固体粒子的气溶胶。它是熔融物质的挥发过程产生的气态物 质的冷凝物,在生成过程中总是伴有诸如氧化之类的化学反应。烟的粒径非常微小,一般小于 lμm。如金属铝、锌、铅的冶炼过程中,在高温熔融状态下,这些物质能够迅速挥发,并氧化生
颗粒物仍是影响我国城市空气质量的主要污染物，64.1%的城市颗粒物年均浓度超过国家 《环境空气质量标准》二级。其中 101 个城市颗粒物年均浓度超过三级，占统计城市数的 29.2%。 颗粒物浓度高的城市主要分布西北，华北等省区。 二氧化硫年均浓度未达到国家《环境空气质量标准》二级的城市占统计城市的 19.4%。其中 超过国家国家《环境空气质量标准》三级的城市占统计城市的 9.7%，比 2000 年降低 2 个百分点。 二氧化硫污染严重的城市主要分布在山西、河北、贵州、重庆及甘肃、陕西、四川、湖南、广西、 内蒙古的部分地区。 在监测的 274 个城市中，降水 pH 值范围在 4.21—8.04 之间，年均降水 pH 值小于 5.6(含 5.6) 的城市有占统计城市数的 36.9%，出现酸雨的城市有占 58.8%。与 2000 年相比，出现酸雨的城 市比例略有减少。南方地区酸雨污染较重，酸雨控制区内 90%以上的城市出现了酸雨，主要分 布在华东、华南、华中和西南地区，北方只有吉林图们市、陕西渭南市、铜川市、略阳县和天津 市降水年均 pH 值小于 5.6。 2001 年，341 个城市空气中二氧化氮浓度年均值均达到国家环境空气质量二级标准。广州、 北京、上海等特大城市，二氧化氮浓度相对较高。 虽然自 1997 年以来，我国烟尘、二氧化硫和工业粉尘排放总量呈下降趋势，但排放数量仍 然巨大；另一方面，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的提高，石油消费和机动车辆急剧 增加，大、中城市氮氧化物污染的上升趋势不容忽视。因此，要进一步加强大气污染的控制。 第二节 大气污染物 大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人或环境产生有害影响的物质。随 着经济和环境保护的发展，大气污染物的名单越来越长。目前已经认定的约有 100 种。进入大气 的污染物的种类很多，根据大气污染物的存在的形态可分为气溶胶态污染物和气态污染物两大 类。 一、气溶胶态污染物 气溶胶是指沉降速度可以忽略的固体或液体颗粒在气体介质中的悬浮体。按气溶胶产生的来 源和存在的相态，以及物理化学特性等条件，气溶胶可以细分为 10 多种类型。这里，从大气污 染控制的角度，将气溶胶态污染物分为以下三种形式。 （1）粉尘(dust)。指分散悬浮于气体介质中的较小固体颗粒，尺寸为 1～200µm。它的形状 往往是不规则，是在破碎加工，运输，建筑施工，农业活动，或土壤、岩石风化，火山喷发过程 中形成的。在重力作用下能发生沉降，但在某一段时间内能保持悬浮状态。粉尘的种类很多，如 煤粉、水泥、金属粉尘、粘土粉尘、石棉等。在国际化标准组织(1S0)的定义中，将粒径小于 75µm 的固体颗粒的悬浮体称为粉尘，而将在空气或烟道中能传输的固体颗粒(在英国指大于 75µm 的 粒子)称为粗尘(grit)。 （2）烟尘。指气溶胶态物系中由燃烧、冶金过程形成的细微颗粒物，通常包括三种类型： ①烟炱(fume)，在冶金过程中形成的固体粒子的气溶胶。它是熔融物质的挥发过程产生的气态物 质的冷凝物，在生成过程中总是伴有诸如氧化之类的化学反应。烟的粒径非常微小，一般小于 1µm。如金属铝、锌、铅的冶炼过程中，在高温熔融状态下，这些物质能够迅速挥发，并氧化生
成氧化铝、氧化锌和氧化铅等烟尘;②飞灰( flyash),燃料燃烧中产生的呈悬浮状的非常分散的 细小灰粒,包括燃料完全燃烧和不完全燃烧后残留的固体残渣,尺寸一般小于10um,主要在炉 窑中产生,尤以粉煤为燃料燃烧时排岀的飞灰比较多:③黑烟( smoke),燃烧产生的能见气溶胶。 主要是化石燃料燃烧时,在高温缺氧条件下,烃类物质热分解生成的碳黑颗粒,粒径尺寸一般为 0.01~1 (3)雾(mg)。大气中微小液体颗粒悬浮体的总称,泛指蒸气凝结、液体雾化和化学反应而 形成的液滴,如水雾、油雾、酸雾、碱雾等,粒径尺寸小于100um。在气象学中则是指造成能见 度小于km的小水滴悬浮体。 悬浮于大气中的固态和液态气溶胶态污染物的粒径尺寸通常小于500μm,大于100um的颗 粒易于沉降,对大气造成的危害较小。在大气污染控制中,对小于100μm的气溶胶固体颗粒物, 又分为①飘尘,粒径小于0um的固体颗粒物,它的粒度小,质量轻,不易沉降而能长期飘浮于 空气中;②降尘,粒径大于I0um的固体颗粒物,靠重力作用,能在较短时间内沉降到地表面上 ③总悬浮微粒(TSP),粒径小于100um的所有固体颗粒物 、气态污染物 气态污染物在大气中以分子状态形式存在。气态污染物种类繁多,影响较大的气态污染物仍 然来源燃料燃烧。依据与污染源的关系,可将污染物分为一次污染物和二次污染物。主要的一次 污染物有:硫化合物、氮化合物、碳氧化合物、碳氢化合物,以及某些行业排放的氧化剂如臭氧 氟化物等,二次污染物有光化学烟雾、硫酸烟雾等。通常,二次污染物对环境的危害比一次污染 物更大 (1)含硫化合物。主要指S02、S03和H2S等,其中S02的来源广、数量最大,是影响和破 坏全世界范围大气质量的最主要的气态污染物,尤其在燃用高硫煤的地区。含硫化石燃料燃烧 有色金属冶炼、火力发电、石油炼制、造纸、硫酸生产及硅酸盐制品熔烧等过程都向大气排放 S02,以化石燃料燃烧产生的SO2最多,约占70%以上。工业生产和生活中的煤燃烧是最大的S02 排放源,火力发电厂排出的S02浓度虽然较低,但是总排放量却最大。S03往往伴随着S02同时 排放,但数量比较少。大气中的H2S来源除了有机物的腐败外,主要是造纸厂、炼油厂、炼焦 厂、石化企业、农药制造、染料厂等工业生产中的排放。H2S在大气中属于不稳定物质,在有 颗粒物存在下,很快就会被氧化成S03或S02。含硫化合物是造成二次污染硫酸烟雾的主要物质, 并参与了酸雨的形成 (2)含氮化合物。大气污染物中含氮化合物种类很多,如NO、NO2、N20(一氧化二氮) N203(三氧化二氮),以及NH(氨)、HCN(氰化物)等,通常用符号NOx表示这些氮氧化物。其 中造成大气污染的N0x主要是NO和NO2。NOx主要来源于化石燃料的燃烧,大约83%的NOx是 由燃料的燃烧而产生的。如各种燃烧设备如锅炉、窑炉、燃气轮机装置,以及各种交通车辆,特 别是以汽油、柴油为燃料的机动车辆排放出N0ⅹ最多。在汽车稠密的城市,Nx是最主要的大气 污染物。此外,硝酸生产、氮肥厂、石化企业以及炸药制备过程也产生NOx,土壤和水体的硝酸 盐在微生物的反硝化作用下也可生成N20。在燃烧过程中,空气中的氮气和燃料中的含氮化合物 在不同的燃烧条件下生成NOx,其中主要是N0和少量NO2,进入大气的NO在空气中被进一步 氧化为NO2
成氧化铝、氧化锌和氧化铅等烟尘；②飞灰(flyash)，燃料燃烧中产生的呈悬浮状的非常分散的 细小灰粒，包括燃料完全燃烧和不完全燃烧后残留的固体残渣，尺寸一般小于 10µm，主要在炉 窑中产生，尤以粉煤为燃料燃烧时排出的飞灰比较多；③黑烟(sm0ke)，燃烧产生的能见气溶胶。 主要是化石燃料燃烧时，在高温缺氧条件下，烃类物质热分解生成的碳黑颗粒，粒径尺寸一般为 0.01～1µm。 （3）雾(f0g)。大气中微小液体颗粒悬浮体的总称，泛指蒸气凝结、液体雾化和化学反应而 形成的液滴，如水雾、油雾、酸雾、碱雾等，粒径尺寸小于 100µm。在气象学中则是指造成能见 度小于 lkm 的小水滴悬浮体。 悬浮于大气中的固态和液态气溶胶态污染物的粒径尺寸通常小于 500µm，大于 100µm 的颗 粒易于沉降，对大气造成的危害较小。在大气污染控制中，对小于 100µm 的气溶胶固体颗粒物， 又分为①飘尘，粒径小于 l0µm 的固体颗粒物，它的粒度小，质量轻，不易沉降而能长期飘浮于 空气中；②降尘，粒径大于 l0µm 的固体颗粒物，靠重力作用，能在较短时间内沉降到地表面上； ③总悬浮微粒(TSP)，粒径小于 l00µm 的所有固体颗粒物。 二、气态污染物 气态污染物在大气中以分子状态形式存在。气态污染物种类繁多，影响较大的气态污染物仍 然来源燃料燃烧。依据与污染源的关系，可将污染物分为一次污染物和二次污染物。主要的一次 污染物有：硫化合物、氮化合物、碳氧化合物、碳氢化合物，以及某些行业排放的氧化剂如臭氧、 氟化物等，二次污染物有光化学烟雾、硫酸烟雾等。通常，二次污染物对环境的危害比一次污染 物更大。 （1）含硫化合物。主要指 S02、S03和 H2S 等，其中 S02 的来源广、数量最大，是影响和破 坏全世界范围大气质量的最主要的气态污染物，尤其在燃用高硫煤的地区。含硫化石燃料燃烧、 有色金属冶炼、火力发电、石油炼制、造纸、硫酸生产及硅酸盐制品熔烧等过程都向大气排放 S02，以化石燃料燃烧产生的 S02 最多，约占 70%以上。工业生产和生活中的煤燃烧是最大的 S02 排放源，火力发电厂排出的 S02 浓度虽然较低，但是总排放量却最大。S03 往往伴随着 S02 同时 排放，但数量比较少。大气中的 H2S 来源除了有机物的腐败外，主要是造纸厂、炼油厂、炼焦 厂、石化企业、农药制造、染料厂等工业生产中的排放。H2S 在大气中属于不稳定物质，在有 颗粒物存在下，很快就会被氧化成 S03或 S02。含硫化合物是造成二次污染硫酸烟雾的主要物质， 并参与了酸雨的形成。 （2）含氮化合物。大气污染物中含氮化合物种类很多，如 N0、N02、N20（一氧化二氮）、 N203（三氧化二氮），以及 NH3(氨)、HCN(氰化物)等，通常用符号 N0X 表示这些氮氧化物。其 中造成大气污染的 N0X主要是 N0 和 N02。N0X主要来源于化石燃料的燃烧，大约 83%的 N0X是 由燃料的燃烧而产生的。如各种燃烧设备如锅炉、窑炉、燃气轮机装置，以及各种交通车辆，特 别是以汽油、柴油为燃料的机动车辆排放出 N0X最多。在汽车稠密的城市，N0X是最主要的大气 污染物。此外，硝酸生产、氮肥厂、石化企业以及炸药制备过程也产生 N0X，土壤和水体的硝酸 盐在微生物的反硝化作用下也可生成 N20。在燃烧过程中，空气中的氮气和燃料中的含氮化合物 在不同的燃烧条件下生成 N0X，其中主要是 N0 和少量 N02，进入大气的 N0 在空气中被进一步 氧化为 N02