第3章 大气环境和保护.doc

第三章 大气环境与保护 本章主要内容： 3.1 大气概述 3.2 大气污染 3.3 大气污染控制 3.4 全球大气环境问题 包围地球的空气即为大气。人类生活在地球大气的底部，并且一刻也离不开它，如同鱼生活在水中一样。大气为地球生命的繁衍，人类的发展，提供了理想的环境。 由于大气中存在着十分复杂的物质循环过程，所以，它一直在缓慢地发生着变化，人类的活动与生存也因而不断地受到了影响；同时，人类通过生产和生活实践，也在不断地影响着大气。人与大气环境之间的这种经常的连续不断的物质和能量交换，决定了大气环境在整个环境中的重要地位。 本章由大气概述、大气污染、大气污染控制、全球大气环境问题四部分组成。每一部分都展示了大气环境的多样性，包括人与大气环境相互作用中效应的多样性。 第一节 大气概述 一、大气的成分 ?地球大气圈的总质量约6000万亿吨，只占地球总质量的0.0001%左右，而其成分极为复杂。大气中除了氧、氮等气体外，还悬浮着水滴（如云滴、雾滴）、冰晶和固体微粒（如尘埃、孢子、花粉等）。大气中的悬浮物常称为气溶胶质粒。没有水汽和悬浮物的空气，称干洁空气。在85km以下的低层大气中，干洁空气的成分基本上是不变的（见表3-1）。85km以上，大气的主要成分仍然是氮和氧。但是，由于太阳紫外线的强烈照射，氮和氧产生不同程度的离解。110km以上，原子氧逐渐增加，再向上依次为原子氧层、原子氦层（距地表1000-2400km）和原子氢层（2400km以上）。因而，85km以上大气的主要成分的比例发生了变化。 表3-1 干洁大气的成分 成分 容积（%） 分子量 氮（N2） 78.09 28.016 氧（O2） 20.95 32.000 氩（Ar） 0.93 39.944 二氧化碳（CO2） 0.03 44.010 氖（Ne） 0.0018 20.183 氦（He） 0.0005 4.003 氪（Kr） 0.0001 83.700 氢（H2） 0.00005 2.016 氙（Xe） 0.000008 131.300 臭氧（O3） 0.000001 48.000 注：引自高伟生等，1992，环境地学，66页。 大气中二氧化碳、臭氧、水汽、悬浮微粒及微量有害气体的含量是不断变化的。 二氧化碳主要来自于生物的呼吸作用，有机体的燃烧与分解。在11-20km以下，二氧化碳的分布比较均匀，相对含量基本不变。由于工业的发展、化石燃料（如：煤、石油、天然气）燃量的增加，森林覆盖面积的减少，二氧化碳在大气中的含量有增加的趋势。例如，1890年二氧化碳的含量为0.0296%（体积比），1978年已增至0.0332%（体积比）。二氧化碳吸收太阳辐射少，但能强烈吸收地面长波辐射，从而影响大气的温度。二氧化碳含量增加对气候变化的影响，已引起广泛的重视。 臭氧是由氧分子离解为氧原子，氧原子再与另外的氧分子结合而成的一种无色剧臭的气体。自然大气中臭氧的含量很少，而且随高度分布不均匀，近地面臭氧比较少，从10km开始逐渐增加，在20-30km高度达到最大值，形成明显的臭氧层，再向上又逐渐减少，到55-60km的高度就很少了。高空的臭氧主要由O2的光致离解作用形成，低空的臭氧一部分由光化学反应和闪电产生，另一部分从高空输来。其总量的分布随纬度和时间而异。臭氧能大量吸收太阳紫外线，这一方面使地面生物免受过量的紫外辐射，另一方面使平流层大气的温度较快地随高度增加。大气中臭氧的含量与人体健康关系极为密切，据推测臭氧含量减少10%，有可能导致皮肤癌患者的增加。 大气中的水汽主要来自海洋和地面蒸发与植物蒸腾，在大气温度变化的范围内水汽可发生相变，凝结为水珠和冰晶，从而形成云、雾、雨、雪等多种大气现象。大气中水汽的含量随时间、地点变化很大。沙漠或极地上空的水汽极少，热带洋面上的水汽含量可多达4%（体积比）。在铅直方向，水汽含量一般随高度增加而减少。水汽在太阳辐射的近红外和红外区域，特别对地球长波辐射区域，有较强的吸收带。大气中水汽含量对生物的生长和发育有重大影响。 大气中的固体微粒主要来源于火山爆发、沙土飞扬、物质燃烧的颗粒、宇宙物落入大气和海水溅沫、蒸发等散发的烟粒、尘埃、盐粒和冰晶，还有细菌、微生物、植物的孢子花粉等。它们的含量和分布随时间、地点、天气条件而变，其总浓度一般是低空多、高空少、陆地多、海上少，城市多、农村少。液体微粒是指悬浮于大气中的水滴，过冷水滴和冰晶等水汽凝结物。大气中的悬浮微粒增加会影响太阳辐射传输，使能见度变低，有的能起凝结核的作用。 目前认为引起空气污染的物质在自然大气中的含量很少，如CO、NH3、SO2、H2S、Cl2、NO2和甲醛等均在百万分之一（1ppm）以下。但是，随着工业的发展和化石燃料耗量的增多，污染性气体将日渐增多。 二、