第二节大气污染物的迁移扩散讲义.pptx

第二节 大气污染物的迁移扩散 1、气体循环：大气组分通过大气圈与其它圈层发生的物理、化学、生物过程进行物质交换、转换。 源（source）大气组分产生的途径和过程。 天然源：由自然界发生的物理、化学、生物过程向大气输送物质： 扬尘（地面土石风化，大气颗粒物来源） 火山（H2S、SO2、COS、HCl、HF、颗粒物SPM，可传送到平流层） 森林草原火灾（CO、CO2、SOx、NOx、VOC、SPM） 海水溅沫（海洋SPM）、植物排放（萜烯→O3） 一、盒子模型 森林草原火灾（CO、CO2、SOx、NOx、VOC、SPM） 海水溅沫（海洋SPM）、植物排放（萜烯→O3） 人为源：人类生活、生产活动向大气输送污染物： 工业排放源（烟、尘、SOx、NOx、CO、CO2、卤化物、VOC、以燃料燃烧为重） 交通运输排放源 生活排放源（取暖、炉灶、影响不低于甚至超过工业大锅炉） 农业排放源 汇（sink） 大气组分从大气中去除的途径和过程，包括： （a）降水湿去除 （b）大气中化学反应转化为其它气体或微粒 （c）地表物质吸收或反应去除 （d）向平流层输送 颗粒物的汇包括 （a）降水湿沉降：雨除（发生在云层当中，被去除物参与成云）、冲刷（发生在云层下，被去除物被雨水带下） （b）干沉降 （c）与地表物质碰撞干去除 2、盒子模式 视大气圈为盒子，是各种大气组分的储库，Fi=Ri，Mi恒定。 Fi：输入速率 Ri：输出速率 Mi：大气中总量 环境水的盒子模式，求FH2O和RH2O FH2O=(2.16×1016+0.9×1015) mol/y=2.25×1016 mol/y RH2O=(1.9×1016+3.5×1015) mol/y= 2.25×1016 mol/y 储库（reservoir）：气体和微粒在大气中的留存（形式）。 停留时间（t） ：某种组分在大气储库中存在的平均时间称为平均停留时间或停留时间。 ti=Mi/Fi或Ri 源强Fi = 天然源排放速率+人为源排放速率= 源速率汇强Ri = 干沉降速率+湿沉降速率+化学反应去除速率+向平流层输入速率 = 汇速率 例：甲烷在对流层平均浓度c=1.55ppm，不随时间变化，则FCH4=RCH4=1.5×1014 mol/y，求停留时间。 作业： 全球对流层清洁大气中总硫的平均浓度c=1ppb，Fs=Rs=200Tg/y （1Tg=1012g），求停留时间。 准永久性气体（非循环性气体） 可变化组分 强可变组分 （SPM:悬浮微粒物质 ,包括海盐、土壤、有机来源） 根据停留时间： 二、大气污染物 1、概念 大气污染：大气中存在的某种物质超过了正常的环境水平，且对受体产生了可以测量出来的不良效应。受体包括人、生物、材料、气候等。 大气污染物：使大气产生污染的称为大气污染物。 大气污染物一旦进入大气这个动态体系（源的输入），就参加到与植物、海洋、土壤等不断进行的物质交换过程，参与大气循环过程。经过一定时间后，又通过大气中的化学反应、生物活动和物理沉降等过程从大气中除去（汇的输出）。如果输出大气的速率小于输入大气的速率，就会在大气中相对地积累。当浓度高到超过安全水平时，就会直接地或间接地对人、畜、水体、植被和材料造成急、慢性伤害。这就是大气污染形成的过程。 2、大气污染对大气性质的影响： 降低能见度 由于气体分子和颗粒物对可见光的吸收和散射的结果 形成雾及降水 尽管城市温度较高而pH值较低，但雾的生成频率高于农村 减少太阳辐射 改变温度和风的分布 3、分类 按物理状态分 （1）气态污染物（约占90%）：常温下是气体或蒸汽（gases and vapors），就是以气态方式输入并停留在大气中的污染物，包括SOx、NOx、COx、HC、CFCs等。 （2）大气颗粒物（气溶胶，占10%）：大气气溶胶体系中分散的各种粒子。 按形成过程分 一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质，如CO、SO2、NO等。 二次污染物是指由一次污染物经化学反应或光化学反应形成的污染物质，如光化学氧化剂Ox（光化学烟雾）、臭氧（O3）、硫酸盐颗粒物等。 按粒径分 （1）总悬浮颗粒物TSP：采用标准的大容量采样器在铝膜上收集到的总颗粒物的质量。采用标准的大容量采样器在铝膜上收集到的总颗粒物的质量。 （2）飘尘SPM：Dp≤10mm的颗粒物。 （3）可吸入粒子IP：可通过呼吸进入呼吸系统的颗粒物，Dp≤10mm。 （4）降尘：采用降尘罐所能收集到的颗粒物。 细粒子：fine particle, Dp＜2.5?m 粗粒子：coarse particle, Dp＞2.5?m 按化学类型分 （1）含硫化合物（SO2、H2S、(CH3)2S、H2SO4）； （2）含氮化合物（NO、NO2、NH3、HNO2、N2O