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大气科学科普
 


一、大气组成

     大气由氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气和固体杂质微粒组成的混合物。就干燥气体而言,按体积计算,在标准状况下,氮气占78.08%,氧气占20.94%,稀有气体占0.93%,二氧化碳占0.03%而其他气体及杂质体积都大约是0.02%

二、大气污染及大气污染物

大气污染是指大气中一些物质的含量达到有害的程度以至破坏生态系统和发展的条件,对人或物造成危害的现象。大气污染物由人为源或者天然源进入大气(输入),参与大气的循环过程,经过一定的滞留时间之后,又通过大气中的化学反应、生物活动和物理沉降从大气中去除(输出)。如果输出的速率小于输入的速率,就会在大气中相对集聚,造成大气中某种物质的浓度升高。当浓度升高到一定程度时,就会直接或间接地对人、生物或材料等造成急性、慢性危害,大气就被污染了。凡是能使空气质量变差的物质都是大气污染物。大气污染物已知的约有100多种。分为自然因素(如森林火灾、火山爆发等)和人为因素(如工业废气、生活燃煤、汽车尾气等)两种,并且以后者为主要因素,尤其是工业生产和交通运输所造成的。主要过程由污染源排放、大气传播、人与物受害这三个环节所构成。

三、污染物来源

    (一)自然污染物

1.   火山喷发:排放出H2SCO2COHFSO2及火山灰等颗粒物

2.   森林火灾:排放出COCO2SO2NO2HC

3.   自然尘:风砂、土壤尘等

4.   森林植物释放:主要为萜烯类碳氢化合物。

5.   海浪飞沫颗粒物:主要为硫酸盐与亚硫酸盐

在有些情况下,天然源比人为源更重要,据相关统计,全球氮排放的93%和硫氧化物排放中的60%来自于自然源。

()人为污染源

通常所说的大气污染源是指由人类活动向大气输送污染物的发生源。大气的人为污染源可以概括为以下四方面:

1.   燃料燃烧:燃料(煤、石油、天然气等)的燃烧过程是向大气输送污染物的重要发生源。煤炭的主要成分是碳,并含氢、氧、氮、硫及金属化合物。燃料燃烧时除产生大量烟尘外,在燃烧过程中还会形成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、有机化合物及烟尘等物质。

2.   工业生产过程的排放:如石化企业排放硫化氢、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物;有色金属冶炼工业排放的二氧化硫、氮氧化物及含重金属元素的烟尘;磷肥厂排放的氟化物;酸碱盐化工业排出的二氧化硫、氮氧化物、氯化氢及各种酸性气体;钢铁工业在炼铁、炼钢、炼焦过程中排出粉尘、硫氧化物、氰化物、一氧化碳、硫化氢、酚、苯类、烃类等。其污染物组成与工业企业性质密切相关。

3.   交通运输过程的排放:汽车、船舶、飞机等排放的尾气是造成大气污染的主要来源。内燃机燃烧排放的废气中含有一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、含氧有机化合物、硫氧化物和铅的化合物等物质。

4.   农业活动排放:田间施用农药时,一部分农药会以粉尘等颗粒物形式逸散到大气中,残留在作物体上或粘附在作物表面的仍可挥发到大气中。进入大气的农药可以被悬浮的颗粒物吸收,并随气流向各地输送,造成大气农药污染。此外还有秸秆焚烧等。

中国已制订《中华人民共和国环境保护法》,并制订国家和地区的"废气排放标准",以减轻大气污染,保护人民健康。

四、大气污染的危害

()、急性中毒

空气中大气中的污染物浓度较低时,通常不会造成人体急性中毒,但在某些特殊条件下,如工厂在生产过程中出现特殊事故,大量有害气体泄露外排,外界气象条件突变等,便会引起人群的急性中毒。如印度帕博尔农药厂甲基异氰酸酯泄露,直接危害人体,发生了2500人丧生,十多万人受害。

()、慢性中毒

大气污染对人体健康慢性毒害作用,主要表现为污染物质在低浓度、长时间连续作用于人体后,出现的患病率升高等现象。中国城市居民肺癌发病率很高,其中最高的是上海市,城市居民呼吸系统疾病明显高于郊区。

()、致癌作用

这是长期影响的结果,是由于污染物长时间作用于肌体,损害体内遗传物质,引起突变,如果生殖细胞发生突变,使后代机体出现各种异常,称致畸作用;如果引起生物体细胞遗传物质和遗传信息发生突然改变作用,又称致突变作用;如果诱发成肿瘤的作用称致癌作用。这里所指的""包括良性肿瘤和恶性肿瘤。环境中致癌物可分为化学性致癌物,物理性致癌物,生物性致癌物等。致癌作用过程相当复杂,一般有引发阶段,促长阶段。能诱发肿瘤的因素,统称致癌因素。由于长期接触环境中致癌因素而引起的肿瘤,称环境瘤。 大气污染会导致人的寿命下降。

五、治理措施

197911月在日内瓦举行的联合国欧洲经济委员会的环境部长会议上,通过了《控制长距离越境空气污染

大气污染下的城市约》,并于1983年生效。《公约》规定,到1993年底,缔约国必须把二氧化硫排放量削减为1980年排放量的70%。欧洲和北美(包括美国和加拿大)32个国家都在公约上签了字。

美国的《酸雨法》规定,密西西比河以东地区,二氧化硫排放量要由1983年的2000万吨/年,经过10年减少到1000万吨/;加拿大二氧化硫排放量由1983年的470万吨/年,到1994年减少到230万吨/年。

世界上减少二氧化硫排放量的主要措施:

1.原煤脱硫技术

2.改进燃煤技术。

3.主要用石灰法,可以除去烟气中85%90%的二氧化硫气体。不过,脱硫效果虽好但十分费钱。例如,在火力发电厂安装烟气脱硫装置的费用,要达电厂总投资的25%之多。这也是治理酸雨的主要困难之一。

4.开发新能源,如太阳能,风能,核能,可燃冰等,但是技术不够成熟,如果使用不当会造成新污染,且消耗费用十分高。

其他措施

1. 合理安排工业布局和城镇功能分区。应结合城镇规划,全面考虑工业的合理布局。工业区一般应配置在城市的边缘或郊区,位置应当在当地最大频率风向的下风侧,使得废气吹响居住区的次数最少。居住区不得修建有害工业企业。

2. 加强绿化。植物除美化环境外,还具有调节气候、阻挡、滤除和吸附灰尘,吸收大气中的有害气体等功能。

3. 加强对居住区内局部污染源的管理。如饭馆、公共浴室等的烟囱、废品堆放处、垃圾箱等均可散发有害气体污染大气,并影响室内空气,卫生部门应与有关部门配合、加强管理。

4. 控制燃煤污染。采用原煤脱硫技术,可以除去燃煤中大约40%60%的无机硫。优先使用低硫燃料,如含硫较低的低硫煤和天然气等。改进燃煤技术,减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如,液态化燃煤技术是受到各国欢迎的新技术之一。它主要是利用加进石灰石和白云石,与二氧化硫发生反应,生成硫酸钙随灰渣排出。对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。开发新能源,如太阳能,风能,核能,可燃冰等,但是技术不够成熟,如果使用会造成新污染,且消耗费用十分高.

5. 加强工艺措施。加强工艺过程。采取以无毒或低毒原料代替毒性大的原料。采取闭路循环以减少污染物的排除等。加强生产管理。防止一切可能排放废气污染大气的情况发生。综合利用变废为宝。例如电厂排出的大量煤灰可制成水泥、砖等建筑材料。又可回收氮,制造氮肥等。

6.区域集中供暖供热设立大的电热厂和供热站,实行区域集中供暖供热,尤其是将热电厂、供热站设在郊外,对于矮烟囱密集、冬天供暖的北方城市来说,是消除烟尘的十分有效的措施。

7.交通运输工具废气的治理。减少汽车废气排放。主要是改时发动机的燃烧设计和提高油的燃烧质量,加强交通管理。解决汽车尾气问题一般常采用安装汽车催化转化器,使燃料充分燃烧,减少有害物质的排放。转化器中催化剂用高温多孔陶瓷载体,上涂微细分散的钯和铂,可将NOXHCCO等转化为氮气、水和二氧化碳等无害物质。另外,也可以开发新型燃料,如甲醇、乙醇等含氧有机物、植物油和气体燃料,降低汽车尾气污染排放量。采用有效控制私人轿车的发展、扩大地铁的运输范围和能力、使用绿色公共汽车(采用液化石油气和压缩燃气)等环保车辆,也是解决环境污染的有效途径。

8.烟囱除尘。烟气中二氧化硫控制技术分干法(以固体粉末或颗粒为吸收剂)和湿法(以液体为吸收剂)两大类。高烟囱排烟烟囱越高越有利于烟气的扩散和稀释,一般烟囱高度超过100m效果就已十分明显,过高造价急剧上升是不经济的。应当指出这是一种以扩大污染范围为代价减少局部地面污染的办法

六、个人防护

1、减少雾霾天气外出。(根据相关解释,Ozone为臭氧,而PM2.5指的是直径为2.5微米以下的细颗悬浮粒物,也叫可入肺颗粒物,这种悬浮颗粒是空气中的 "健康杀手"。对呼吸系统、心脏及血液系统等造 成广泛的损伤。)

2、外出戴口罩。(ps:口罩材质、使用寿命、技术水平等因素是界定口罩质量高低的标准,消费者如无特殊需要,不必抢购标有各种功效的"概念口罩")

3、注意清洁。(深层清洁毛孔的灰尘、细菌,保护人体防护的第一道防线-皮肤。)

4、补充营养,增强抵抗力。

5、多在家里放一些绿色植物(推荐芦荟,它可以净化空气,还可以防止电脑辐射。)

 

                                   

 

 

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