大气污染（二）

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科普驿站  第九十五期

主题：大气污染

科目：生态

难度：A2

时间：2021.2.7

讲师：燕归

四、大气污染的类型

1.按存在的物理状态可以分为：气体状态污染物，固体颗粒污染物。按其形成过程可以分为：一次污染物，二次污染物。

2.一次污染物：直接从污染源排放的污染物质，如SO2、NO、CO和颗粒物等，部分在大气环境中不稳定，常与其他化学物质发生反应，或促进催化其他污染物之间的反应的污染物，部分在大气环境中较稳定，不与其他物质发生反应，或反应速度很慢。

3.二次污染物：由一次污染物在大气中互相作用，经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物。其毒性或有害性比一次污染物更强。

常见的二次污染物有：

1） 硫酸及硫酸盐气溶胶

2） 硝酸及硝酸盐气溶胶

3） 臭氧、光化学氧化剂Ox

4） 许多极不稳定的不同寿命的活性中间物（又称自由基）如：HO2（超氧酸自由基）、HO（氢氧自由基）等

4.主要大气污染物

1）气溶胶状态污染物：在大气污染中，直径为0.002μm—100μm大小的液滴或固态粒子在气体介质中的悬浮体称为气溶胶状态污染物。

2）飘尘：能在大气中长期漂浮的悬浮物质，直径在10μm以下。 

3）降尘：总悬浮颗粒物中直径大于30μm的粒子，在大气一般因重力作用很快沉降下来。

4）可吸入粒子（IP）： 粒子直径小于10μm的悬浮颗粒物。气溶胶粒子，按其来源及其物理形态可分：天然气溶胶、人为气溶胶，烟、雾、尘等。

5）硫氧化合物（含硫化合物SOx）： SOx主要指SO2和SO3，可通过二次氧化和与水结合形成硫酸烟雾和酸雨。 大气中的SO2主要来自含硫燃料的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼过程。通常煤的含硫量0.5-6%，石油为0.5-3%。

6）氮的氧化物（含氮化合物）：造成大气污染的NOX主要是指NO和NO2，另有N2O5、NH3以及它们经过各种大气反应而形成的硝酸盐、亚硝酸盐（酸雨成分）、铵盐和过氧乙酰硝酸酯（PAN—光化学烟雾成分）。大气中NOX的人为源主要是燃料燃烧。燃烧中产生的NOX主要是NO，占90%以上。

燃料燃烧生成NOX的两种途径：

a.燃料型NOX：燃料中含有氮的化合物在燃烧过程中氧化生成NOX。

b.温度型NOX：燃烧时空气中的N2在高温下（＞ 2100℃）氧化生成NOX。

研究发现，燃烧过程中NOX的生成量主要与燃烧温度和空燃比有关。

氮氧化物的天然源主要为生物源，由生物机体腐烂形成的硝酸盐，经细菌作用产生的NO及随后缓慢氧化形成的NO2。生物源产生的氧化亚氮（N2O）氧化形成NOX。有机体中氨基酸分解产生的氨（NH3）经自由基（OH）氧化形成的NOX。大气中的NOX最终转化为硝酸（HNO3）和硝酸盐微粒，经湿沉降和干沉降从大气中除去。

在这里特别提一下光化学烟雾：光化学烟雾(Photochemical Smog)，是气体废气中的一氧化氮和烯烃碳氮化合物升到高空后，在阳光(紫外线)的作用下，发生各种光化学反应，形成臭氧(O3)、二氧化氮(NO2)、 醛类(RCHO)和硝酸过氧化乙酰(PAN)等气态的有害物质，再与大气中的粒状污染物(如硫酸液滴、硝酸液滴等)混合呈浅蓝色烟雾状。

7）碳的氧化物（含碳化合物）：碳的氧化物在大气中主要包括CO和CO2；CO2是大气中的正常组分；CO是大气中排放量极大的污染物。作为大气污染源，CO的主要危害在于影响人类健康和生态环境，其表现在：引起视力下降、头痛；高浓度可被血液中的血红蛋白吸收，引起心脏紧搐，供氧不足导致死亡；参与光化学烟雾的形成；转化成 CO2 影响全球气候。温室效应是由于大气中CO2的增加和CH4等温室气体的增多引起的全球气候变暖。 CO2是一种无色、无味、无毒的气体，对人体无显著危害作用，在自然界的碳氧循环中扮演重要角色。近年以来，CO2、CH4等温室气体增多，从而导致了一系列全球环境和生态的变化。温室效应易导致：冰山融化，海平面上升，陆地下沉；气候变迁；自然灾害频发；生态物种锐减等。

8）碳氢化合物（HC）：含C1-C8的可挥发的所有碳氢化合物—烃类厌氧细菌的发酵、自然界淹水土体有机质的分解、原油和天然气的泄漏这些都是甲烷的天然来源。植物释放的萜烯类化合物同样属于碳氢类化合物。

9）含卤素化合物：最典型的有卤代烃，含氯化合物，以及氟化物。氟氯烃类化合物（CFCs）—-含卤素化合物主要用于制冷剂、溶剂、喷雾器的推进剂和塑料起泡剂等。CFCs是温室气体的主要成分之一；CFCs在平流层紫外线作用下破坏臭氧层。

5.大气污染类型

根据燃料性质或大气污染物的组成划分：

1）煤炭型：煤炭燃烧时放出的烟气、粉尘、SO2等，一次污染物经过化学反应生成硫酸盐类气溶胶等二次污染物。

2）石油型：汽车排气、石油冶炼等排放NOX、烯烃等碳氢化合物，在大气中形成O3 。

3）混合型：煤、石油等及工厂排放的各种化学物质。

4）特殊型：特殊工业企业排放的特殊气体。

根据污染物的化学特性分：

1）还原型（煤炭型）：主要是SO2 、CO、颗粒物等，逆温下形成还原型烟雾。

2）氧化型(汽车尾气型)：主要是CO、NOX、HC等一次污染物经阳光照射、光化学反应形成O3、醛类、酮类、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物。

 

五、大气中的污染物转化

1.什么是大气污染的化学转化？一般的定义而言，从污染源排放到大气中的污染物的扩散和输送过程，由于其自身的物理性质、化学性质的影响以及其他条件影响（阳光、温度、湿度、风速），污染物之间或污染物与空气原有组分之间进行化学反应,形成新的二次污染物，这一反应过程称为大气污染的化学转化。

2.大气污染转化的特点：大气污染的化学转化包括光化学过程和热化学过程，其中有发生在气相的均相反应和发生在液相的均相反应，也有发生在气固、液固和气液界面上的非均相反应。当前受关注的大气污染化学问题：气体硫化物污染（主要二氧化硫），氮的氧化物污染，光化学烟雾、酸雨及臭氧层的变化等问题。

3.大气污染的主要过程：

1）生成硫酸盐、硝酸盐气溶胶反应；

2）生成光化学烟雾的反应。

4.对流层大气中所进行的化学反应条件：

1）以穿过平流层的太阳辐射所产生的光化学反应作为原动力。（2）必须有能吸收太阳光使其发生初级反应的物质。

由于太阳紫外光经过平流层时，90%以上被臭氧层所吸收。而大气中存在着的能吸收各种光的物质，使到达对流层的光波长>380nm ，只有这部分光才能参与对流层的光化学反应。因此，我们将波长≥ 380nm的光称为光化辐射。低层大气中影响光化学反应速率的主要因素就是光化辐射的强度。可用光化通量（光子数/ cm2∙s ）来表示，即对流层中某一给定体积所受到的阳光通量。

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