《环境污染与防治专业基础与实务（中级）》考试资料.doc

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1、1.水循环基本原理 最好的沉淀1.水循环是指大自然的水通过蒸发、植物蒸腾、水汽输送、降水、地表径流、下渗、地下径流等环节，在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈中进行连续运动的过程。水循环分为大循环和小循环。从海洋蒸发出来的水蒸气，被气流带到陆地上空，凝结为雨、雪、雹等落到地面，一部分被蒸发返回大气，其余部分成为地面径流或地下径流等，最终回归海洋。这种海洋和陆地之间水的往复运动过程，称为水的大循环。仅在局部地区(陆地或海洋)进行的水循环称为水的小循环。环境中水的循环是大、小循环交织在一起的，并在全球范围内和在地球上各个地区内不停地进行着。影响水循环的因素很多。自然因素主要有气象条件(大气环流、风向、风

2、速、温度、湿度等)和地理条件(地形、地质、土壤、植被等)。人为因素对水循环也有直接或间接的影响。2.废水的来源与特性根据来源不同，废水可分为生活污水和工业废水两大类。生活污水是人们在日常生活中所产生的废水，主要包括厨房洗涤、冲洗厕所和洗浴等污水。工业废水是在工业生产过程中所排出的废水。工业废水分为生产污水和生产废水，生产废水是指较清洁，不经处理即可排放或回用的工业废水(例如冷却水)。而那些污染较严重，须经过处理后方可排放的工业废水就称为生产污水。废水的特性生活污水的特性：水质比较稳定、混浊、深色、具恶臭、微碱，一般不含有毒物质，但常含植物营养物质，且含有大量细菌、病毒、寄生虫卵。工业废水的水量

3、及水质污染量很大，它是最重要的污染源，具有以下几个特点：）排放量大，污染范围广，排放方式复杂 工业生产用水量大，相当一部分生产用水中都携带原料、中间产物、副产物及终产物等排出厂外。工业企业遍布全国各地，污染范围广，不少产品在使用中又会产生新的污染。如全世界化肥施用量约5亿t，农药200多万吨，使遍及全世界广大地区的地表水和地下水都受到不同程度的污染。工业废水的排放方式复杂，有间歇排放，有连续排放，有规律排放和无规律排放等，给污染的防治造成很大困难。）污染物种类繁多，浓度波动幅度大 由于工业产品品种繁多，生产工艺也各不相同，因此，工业生产过程中排出的污染物也数不胜数，不同污染物性质有很大差异，浓

4、度也相差甚远。）污染物质毒性强，危害大 被酸碱类污染的废水有刺激性、腐蚀性，而有机含氧化合物如醛、酮、醚等则有还原性，能消耗水中的溶解氧，使水缺氧而导致水生生物死亡。工业废水中含有大量的氮、磷、钾等营养物，可促使藻类大量生长耗去水中溶解氧，造成水体富营养化污染。工业废水中悬浮物含量很高，可达3000mg/L，为生活废水的10倍。 ）污染物排放后迁移变化规律差异大 工业废水中所含各种污染物的性质差别很大，有些还有较强毒性，较大的蓄积性及较高的稳定性。一旦排放，迁移变化规律很不相同，有的沉积水底，有的挥发转入大气，有的富集于生物体内，有的则分解转化为其他物质，甚至造成二次污染，使污染物具有更大的危

5、险性。）恢复比较困难 水体一旦受到污染，即使减少或停止污染物的排放，要恢复到原来状态仍需要相当长的时间。 污染物种类及水质指标废水中的污染物种类大致可如下区分：固体污染物、需氧污染物、营养性污染物污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物、感官性污染物和热污染等。 为了表征废水水质，规定了许多水质指标。主要有有毒物质、有机物质、悬浮物总数、pH值、色度、温度等。一种水质指标可能包括几种污染物；而一种污染物也可以属于几种水质指标。(一) 固体污染物 固体污染物常用悬浮物和浊度两个指标来表示。 悬浮物是一项重要水质指标，它的存在不但使水质浑浊，而且使管道及设备阻塞、磨损，干扰废水处理及回收设备的工

6、作。由于大多数废水中都有悬浮物，因此去除悬浮物是废水处理的一项基本任务。浊度是对水的光传导性能的一种测量，其值可表征废水中胶体相悬浮物的含量。 固体污染物在水中以三种状态存在：溶解态(直径小于1nm)、胶体态(直径介于1100nm)和悬浮态(直径大于100nm)。水质分析中把固体物质分为两部分：能透过滤膜(孔径约310m)的叫溶解固体(DS)；不能透过的叫悬浮固体或悬浮物(路)，两者合称为总固体(TS)。必须指出，这种分类仅仅是为了水处理技术的需要。(二)需氧污染物 废水中能通过生物化学和化学作用而消耗水中溶解氧的物质，统称为需氧污染物。绝大多数的需氧污染物是有机物，无机物主要有Fe、Fe2+

7、、S2-、CN等。因而在一般情况下，需氧物即指有机物。由于有机物的种类非常多，现有的分析技术难以将其区分与定量。在工程实际中以下几个综合水质污染指标来描述。1生化需氧量(BOD)在有氧条件下，由于微生物的活动，降解有机物所需的氧量，称为生化需氧量。单位为单位体积废水所消耗的氧量。图1-1表示有机物氧化过程的需氧关系。合成Oc有机物(可生物降解)合成Oa呼吸(氧化)CO2，H2O，能，NH3新细胞残存物质CO2，H2O，能，NH3自养菌Ob新细胞H2O，能，NO2-自养菌新细胞合成Od能，NO3-图1-1 好氧生物降解示意图注：1.假定有机物含有C、H、O、N元素，因P、S等极少，未予考虑； 2

8、内部呼吸产生的氨的氧化和硝化均内源呼吸消耗的氧未考虑。可见，废水中有机物的分解，一般可分为两个阶段。第一阶段(碳化阶段)是有机物中的碳氧化为二氧化碳，有机物中的氮氧化为氨的过程。碳化阶段消耗的氧量称为碳化需氧量，用La或BODu表示，其值等于Oa和Ob之和。第二阶段(硝化阶段)，氨在硝化细菌作用下，被氧化为亚硝酸根和硝酸根。硝化阶段的耗氧量称为硝化需氧量，用LN或NODu表示，其值等于Oc和Od之和。上述有机物生化耗氧过程与温度、时间有关。在一定范围内温度越高，微生物活力越强，消耗有机物越快，需氧越多；时间越长，微生物降解有机物的数量和深度越大，需氧越多。由于温带地区地面平均温度接近于20，故

9、在实际测定生化需氧量时，温度规定为20。此时，一般有机物需20天左右才能基本完成第一阶段的氧化分解过程，其需氧量用BOD20表示，它可视为完全生化需氧量La。在实际测定时，20天仍嫌太长，一般采用5天作为测定时间，称为BOD5。各种废水的水质差别很大，其BOD20与BOD5相差悬殊，但对某一种废水而言，比值相对固定，如生活污水的BOD5约为BODu的0.7左右。因此把20，5天测定的BOD5作为衡量废水的有机物浓度指标。 BOD5作为有机物浓度指标，基本上反映了能被微生物氧化分解的有机物的量，较为直接、确切地说明了问题。但仍存在一些缺点：(1)当污水中含大量的难生物降解的物质时，BOD5测定误

10、差较大；(2)反馈信息太慢，每次测定需5天，不能迅速及时指导实际工作；(3)废水中如存在抑制微生物生长繁殖的物质或不含微生物生长所需的营养时，将影响测定结果。2化学需氧量(COD) 化学需氧量是指在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化为CO2、H20所消耗的氧量。氧化剂一般采用重铬酸钾。由于重铬酸钾氧化作用很强，所以能够较完全地氧化水中大部分有机物和无机性还原物质(但不包括硝化所需的氧量)，此时化学需氧量用CODcr或COD表示。如采用高锰酸钾作为氧化剂，则写作CODMn。与BOD5相比，COD能够在较短的时间内(规定为2h)较精确地测出废水中耗氧物质的含量，不受水质限制。缺点是不能表示可被微生

11、物氧化的有机物量，此外废水中的还原性无机物也能消耗部分氧，造成一定误差。如果废水中各种成分相对稳定，那么COD与BOD之间应有一定的比例关系。一放说来，CODCrBOD20BOD5C0DMn其中BOD5COD比值可作为废水是否适宜生化法处理的一个衡量指标。比值越大，越容易被生化处理。般认为BOD5COD大于0.3的废水才适宜采用生化处理。3总需氧量(TOD)有机物主要元素是C、H、O、N、S等。在高温下燃烧后，将分别产生CO2、H2O、NO2和SO2，所消耗的氧量称为总需氧量TOD。TOD的值一般大于COD的值。TOD的测定方法是：向氧含量已知的氧气流中注入定量的水样，并将其送入以铂为触媒的燃

12、烧管中，在900高温下燃烧，水样中的有机物即被氧化消耗掉氧气流中的氧气，剩余氧量可用电极测定并自动记录。氧气流原有氧量减去剩余氧量即得总需氧量TOD。TOD的测定仅需几分钟。4.总有机碳(TOC)有机物都含有碳，通过测定废水中的总含碳量可以表示有机物含量。总有机碳(TOC)的测定方法是：向氧含量已知的氧气流中注入定量的水样，并将其送入以铂为触媒的燃烧管中，在900高温下燃烧，用红外气体分析仪测定在燃烧过程中产生的CO2量，再折算出其中的含碳量，就是总有机碳T0C值。为排除无机碳酸盐的干扰，应先将水样酸化，再通过压缩空气吹脱水中的碳酸盐。TOC的测定时间也仅需几分钟。(三)营养性污染物废水中所含

13、的N和P是植物和微生物的主要营养物质。当废水排入受纳水体，使水产N和P的浓度分别超过0.2和0.02mg/L时，就会引起受纳水体的富营养化，促进各种水生生物(主要是藻类)的活性，刺激它们的异常增殖，这样会造成系列的危害。 藻类占据的空间越来越大，使鱼类活动空间越来越小，衰死藻类将沉积水底，增加水体有机物量。 藻类种类逐渐减少，从以硅藻和绿藻为主转为以迅速繁殖的蓝藻为主，蓝藻不是鱼类的良好饲料，并且有些还会产生出毒素。 藻类过度生长，将造成水中溶解氧的急剧减少，使水体处于严重缺氧状态，造成鱼类死亡，水体腐败发臭。N的主要来源是氮肥厂、洗毛厂、制革厂、造纸厂、印染厂、食品厂和饲养厂等。P的主要来源

14、是磷肥厂和含磷洗涤剂等。生活污水经普通生化法处理，也会转化出无机的P和N等。此外BOD、温度、维生素类物质也能促进和触发营养性污染。(四)酸碱污染物酸碱污染物主要由工业废水排放的酸碱以及酸雨带来。水质标准中以pH值来反映其含量水平。酸碱污染物使水体的PH值发生变化，破坏自然缓冲作用，抑制微生物生长，妨碍水体自净，使水质恶化、土壤酸化或盐碱化。各种生物都有自己的PH适应范围，超过该范围，就会影响其生存。对渔业水体而言，pH值不得低于6或高于9.2，当pH值为5.5时，一些鱼类就不能生存或生殖率下降农业灌溉用水的pH值应为6.58.5。此外酸性废水也对金属和混凝土材料造成腐蚀。(五)有毒污染物废水

15、中能对生物引起毒性反应的化学物质，称有毒污染物。工业上使用的有毒化学物已经超过12000种，而且每年以500种的速度递增。毒物是重要的水质指标，各类水质标难对主要的毒物都规定了限值。废水中的毒物可分为三大类：无机化学毒物、有机化学毒物和放射性物质1无机化学毒物无机化学毒物包括金属和非金属两类。金属毒物主要为汞、铬、镉、铅、锌、镍、铜、铁、锰、放、钒、钼和铋等，特别是前几种危害更大。如汞进入人体后被转化为甲基汞，在脑组织内积累，破坏神经功能，无法用药物治疗，严重时能造成死亡。镉中毒时引起全身疼痛、腰关节受损、骨节变形，有时还会引起心血管病。金属毒物具有以下特点：不能被微生物降解，只能在各种形态间

16、相互转化、分散，如无机汞能在微生物作用下，转化为毒性更大的甲基汞；其毒性以离子态存在时最严重，金属离子在水中容易被带负电荷的胶体吸附，吸附金属离子的胶体可随水流迁移，但大多数会迅速沉降，因此重金属一般都富集在排污口下游一定范围内的底泥中；能被生物富集于体内，既危害生物，又通过食物链危害人体。如淡水鱼能将汞富集1000倍、镉300倍、铬200倍等；重金属进入人体后，能够和生理高分子物质如蛋白质和酶等发生作用而使这些生理高分子物质失去活性，也可能在人体的某些器官积累，造成慢性中毒，其危害，有时需1020年才能显露出来。重要的非金属毒物有砷、硒、氰、氟、硫、亚硝酸很等。如砷中毒时能引起中枢神经紊乱，

17、诱发皮肤癌等。亚硝酸盐在人体内还能与仲胺生成亚硝胺，具有强烈的致癌作用。必须指出的是许多毒物元素，往往是生物体所必需的微量元素、只是在超过一定限值时才会致毒。2有机化学毒物这类毒物大多是人工合成有机物，难以被生化降解，并是大多是较强的三致物质(致癌、致突变、致畸)，毒性很大。主要有：农药(DDT、有机氯、有机磷等)、酚类化合物、聚氯联苯、稠环芳烃(如苯并芘)、芳香族氨基化合物等。以有机氯农药为例，首先其具有很强的化学稳定性，在自然环境中的半衰期为十几年到几十年，其次它们都可能通过食物链在人体内富集，危害人体健康。如DDT能蓄积于鱼脂中，浓度可比水体中高12500倍。3放射性物质放射性是指原子核

18、衰变而释放射线的物质属性。主要包括X射线、射线、射线、射线及质子束等。废水中的放射性物质主要来自铀、镭等放射性金属生产和使用过程，如核试验、核燃料再处理、原料冶炼厂等。其浓度一般较低，主要引起慢性辐射和后期效应，如诱发癌症、对孕妇和婴儿产生损伤，引起遗传性伤害等。(六)油类污染物油类污染物包括“石油类”和“动植物油”两项。油类污染物能在水面上形成油膜，隔绝大气与水面，破坏水体的复氧条件。它还能附着于土壤颗粒表面和动植物体表，影响养分的吸收和废物的排出。当水中含油0.010.1mg/L，对鱼类和水生生物就会产生影响。当水中含油0.30.5mg/L就会产生石油气味，不适合饮用。(七)生物污染物生物

19、污染物主要是指废水中的致病性微生物，它包括致病细菌、病虫卵和病毒。未污染的天然水中细菌含量很低，当城市污水、医院污水等排入后将带入各种病原微生物。如生活污水中可能会有能引起肝炎、伤寒、霍乱、痢疾、脑炎的病毒和细菌以及蛔虫卵和钩虫卵等。生物污染物污染的特点是数量大，分布广，存活时间长，繁殖速度快。必须予以高度重视。水质标准中的卫生学指标有细菌总数和总大肠菌群数两项。后者反映水体中动物粪便污染的状况。(八)感官性污染物废水中能引起异色、浑浊、泡沫、恶臭等现象的物质，虽无严重危害，但能引起人们感官上的极度不快，被称为感官性污染物。对于供游览和文体活动的水体而言，感官性污染物的危害则较大。异色、浑浊的

20、废水主要来源于印染厂、纺织厂、造纸厂、焦化厂、煤气厂等。恶臭废水来源于炼油厂、石化厂、橡胶厂、制药厂、屠宰厂、皮革厂等。当废水中含有表面活性物质时，在流动和曝气过程中将产生泡沫，如造纸废水、纺织废水等。各类水质标准中，对色度、臭味、浊度、漂浮物等指标都作了相应的规定。(九)热污染废水温度过高而引起的危害，叫做热污染，热污染的主要危害有以厂几点。由于水温升高，使水体溶解氧浓度降低，相应的亏氧量随之减少，故大气中的氧向水体传递的速率也减慢；另一方面，水温升高会导致生物耗氧速度加快，促使水体中溶解氧更快被耗尽，水质迅速恶化，造成鱼类和水生生物因缺氧而死亡。由于水温升高，加快藻类繁殖，从而加快水体富营

21、养化进程。由于水温升高，导致水体中的化学反应加快，使水体的物化性质如离子浓度、腐蚀性发生变化，可能对管道和容器造成腐蚀。由于水温升高，加速细菌生长繁殖，增加后续水处理的费用。如取该水体作为给水水源，则需要增加混凝剂和氯的投加量，且使水中的有机氯化物量增加。水污染对人类的危害水是人们生活和生产中必不可少的物质，水的质量直接影响人体健康，由于水是自然环境中化学物质迁移、循环的重要介质，人类活动产生的污染物很大一部分以水溶液的形式排放。所以化学物质容易进入水体，并产生以下危害： 一、介水传染病病原体可随人畜粪便污水及其它污染进入水体，引起细菌、病毒、寄生虫等污染，导致介水传染的传播流行。一些有害物质

22、如铜、锌、镍、氰化物等进入环境后又毒害水体中的微生物群，从而阻碍水中有机物的无机化过程，影响水体的自净能力，使水的感官状恶化，水体污染还可使水生物的种群优势发生改变，甚至使一些水生物绝迹。 二、急慢性中毒当饮水中有害物质超过允许浓度时，饮用后就可能产生急性或慢性中毒，如氰化物在水中含量过高，饮后就会产生急性中毒，表现为细胞内窒息。如水中甲醇含量过高时，饮后会引起双目失明。但环境污染物常常是低浓度的，长期反复作用于人体，使机体抵抗力和一般健康状况低下，并造成人群中慢性疾病的发病率和死亡率增加，另外环境毒物有的也可在体内畜积引起慢性中毒。 三、致突变、致癌和致畸作用水中比较常见的致突变物质有氯化甲

23、烷、溴化甲烷、溴仿、1,2-二氯乙烷、氯丹、丙烯腈、苯并（A）芘、氯乙烯、芘、四氯乙烯等，而四氯乙烯、氯仿、氯丹、林丹、狄氏剂、艾氏剂、四氯化碳、苯并（A）芘、丙烯腈等到具有潜在的致癌作用。国内外一些调查和研究发现，长期接触或饮用受致突变、致癌物质污染的水，可能使当地人群中一些癌症的发病率增高。如对纽约州7个县的调查表明饮水中氯化有机物的存在可使胃肠道癌和泌尿道癌死亡增高。我国台湾省西南沿海地区的调查发现，当地皮肤癌发病率与饮水中砷浓度具有剂量反应关系，近年来对我国松花江污染的研究中发现：松花江水体中含有260多种有机物污染，江水浓集物具有明显的致突变性，长期饮用江水的哈尔滨市居民中胃肠道恶性

24、肿瘤明显高于饮用地下水的居民。从上述例子中不难看出水体中的致突变、致癌物质可能会增加人群癌症的发病率和死亡率。水体中还存在着一些致畸物质：如甲基汞西维因、敌枯双、艾氏剂、五氯酚钠、2,4,5-T等。这些物质产生致畸作用可分两和情况，一是通过妊娠中的母体干扰正常胚胎发育过程，使胚胎发育异常而出现先天性畸形，不具有遗传性。另一种，则是环境中的致突变物质直接作用于生殖细胞，影响生殖机能及妊娠，如发生不孕、流产、死胎、畸胎或其它类型的出生缺陷，后者具有遗传性，能将突变基因遗传给子代细胞。 四、地方化学性疾病在生物组织中的元素，其浓度的数量级在毫克每千克和微克每毫克范围时，称为微量元素。微量元素在人体内

25、的含量虽很少，它们都是人体激素、酶和维生素的组 成部分。在一些地区的水中，由于基种微量元素过多或过少，引起生物地球化学性疾病，即为地方病。除上述之水体环境污染对人类的危害，还有重金属元素污染也引起人们的重视，重金属污染主要是指汞、镉、锌、铜、镍、钴等对环境的污染。以汞的毒性为最大，镉次之，铅、铬等也有相当的毒性。废水处理的基本途径与方法废水处理按其处理程度的不同可分为三级： * 一级处理：主要是去除废水中呈悬浮状态的固体污染物质，基本上采用物理方法。 处理后的废水通常含有有机物及其其它污染物，不宜排放，还需二级处理。* 二级处理：主要除去废水中呈胶体和溶解状态的有机性污染物，BOD的去除率可达

26、80%以上，常用生物化学法。* 三级处理：用于去除不能降解的有机物，以及氮、磷等可溶性无机物。常用方法有混凝沉淀、砂滤、活性碳过滤、离子交换、电渗析、生物脱氮等。废水处理方法可按其作用原理分为4大类，即物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法。（1）物理处理法。通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质（包括油膜和油珠），常用的有重力分离法、离心分离法、过滤法等。（2）化学处理法。向污水中投加某种化学物质，利用化学反应来分离、回收污水中的污染物质，常用的有化学沉淀法、混凝法、中和法、氧化还原（包括电解）法等。（3）物理化学法。利用物理化学作用去除废水中的污染物质，主要有吸

27、附法、离子交换法、膜分离法、萃取法等。（4）生物处理法。通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染物质转化为稳定、无害的物质，可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。6.大气组成和大气结构1、地球外部的四大圈层：大气圈、水圈、岩石圈、生物圈。大气圈的作用：保护作用；使水循环；雕塑地表形态；对生物界和人类影响更为深刻。2、大气的组成： 氮：含量最多（78%）是生物体的基本成分 干洁 氧：含量第二（21%）是人类和一切生物维持生命活动必需的物质 空气 二氧化碳：光合作用的重要原料，对地面有保温作用组成 臭氧：大量吸收紫外线，使生物免遭伤害，少量紫外线有杀菌作用 水汽 成云

28、致雨的必要条件雨后的空气是清新的。固体杂质（悬浮微粒） 地球变暖的原因：人类活动燃烧煤、石油等矿物燃料，排放大量的CO2，使大气中的CO2增加；植被的破坏，光合作用吸收的CO2减少。大气是由多种成分组成的混合气体，该混合气体的组成通常认为应包括如下几部分。（一）干洁空气干洁空气即干燥清洁空气。它的主要成分为氮、氧和氩，它们在空气的总容积中约占99.96。此外还有少量的其他成分，如二氧化碳、氖、氦、氪、氙、氢、臭氧等。以上各组分在空气总容积中所占的容积百分数见表5-1。 干洁空气中各组分的比例，在地球表面的各个地方几乎是不变的，因此可看作为大气中的不变组成。（二）水汽大气中的水汽含量，比起氮、氧

29、等主要成分含量，所占的百分比要低得多，但它在大气中的含量随时间、地域、气象条件的不同而变化很大，在干旱地区可低到0.02，而在温湿地带可高达6。大气中的水汽含量虽然不大，但对天气变化却起着重要的作用，因而也是大气中重要组分之一。（三）悬浮微粒悬浮微粒是指由于自然因素而生成的颗粒物，如岩石的风化、火山爆发、宇宙落物以及海水溅沫等。无论是它的含量、种类，还是化学成分都是变化的。3.大气结构大气在垂直方向上的温度、组成与物理性质也是不均匀的。根据大气温度垂直分布的特点，在结构上可将大气圈分为五个气层，见图（一）对流层对流层是大气圈中最接近地面的一层，对流层的平均厚度约为12km。对流层集中了占大气总

30、质量75的空气和几乎全部的水蒸气量，是天气变化最复杂的层次。对流层具有如下两个特点。（1）气温随高度增加而降低由于对流层的大气不能直接吸收太阳辐射的能量，但能吸收地面反射的能量而使大气增温，因而靠近地面的大气温度高，远离地面的空气温度低，高度每增加100m，气温约下降0.65。（2）空气具有强烈的对流运动近地层的空气接受地面的热辐射后温度升高，与高空冷空气发生垂直方向的对流，构成了对流层空气的强烈的对流运动。对流层中存在着极其复杂的气象条件，各种天气现象也都出现在这一层，因而在该层中有时形成污染物易于扩散的条件，有时又会形成污染物不易扩散的条件。人类活动排放的污染物主要是在对流层中聚集，大气污

31、染主要也是在这一层发生。因而对流层的状况对人类生活影响最大，与人类关系最密切，是我们进行研究的主要对象。（二）平流层对流层层顶之上的大气为平流层，其上界伸展到约55km处。平流层内温度垂直分布的特点是大气温度随高度的增加而升高。这一方面是由于它受地面辐射影响小，另一方面也是由于该层含有臭氧，存在着臭氧层。臭氧层可直接吸收太阳的紫外线辐射，造成了气温的增加。臭氧层的存在对地面免受太阳紫外辐射和宇宙辐射起着很好的防护作用，否则，地面上所有的生命将会由于这种强烈的辐射而致死。然而，近年来，由于地面向大气排放氯氟烃化合物过多，局部臭氧层被消蚀成洞，太阳及宇宙辐射可直接穿过“臭氧空洞”，给地球上的生物造

32、成危害。若这种情况继续下去，其后果将是极为严重的。因此，保护臭氧层是当今世界面临的紧迫任务之一。（三）中间层由平流层顶至85km高处范围内的大气称为中间层。由于该层中没有臭氧这一类可直接吸收太阳辐射能量的组分，因此其温度垂直分布的特点是气温随高度的增加而迅速降低，其顶部气温可低于190K。中间层底部的空气通过热传导接受了平流层传递的热量，因而温度最高。这种温度分布下高上低的特点，使得中间层空气再次出现强烈的垂直对流运动。（四）暖层暖层位于85800km的高度之间。这一层空气密度很小，气体在宇宙射线作用下处于电离状态，因此又将其称为电离层。由于电离后的氧能强烈地吸收太阳的短波辐射，使空气迅速升温

33、，因此在这一层中气温的分布是随高度的增加而增加，其顶部可达7501500K。电离层能反射无线电波，对远距离通讯极为重要。（五）散逸层暖层层顶以上的大气，统称为散逸层，也称为外层大气。该层大气极为稀薄，气温高，分子运动速度快。有的高速运动的粒子能克服地球引力的作用而逃逸到太空中去，所以称其为散逸层。如果按空气组成成分划分大气圈层结构，又可将大气层分为均质层及非均质层。（1）均质层其顶部高度可达90km，包括了对流层、平流层和中间层。在均质层中，大气中的主要成分氧和氮的比例基本保持不变，只有水汽及微量成分的组成有较大的变动，因此，均质层的主要特点为大气成分是均匀的。（2）非均质层在均质层以上范围的

34、大气统称为非均质层。其特点是气体的组成随高度的增加有很大的变化。非均质层主要包括了暖层和散逸层。7. 大气污染的概念大气污染：大气中污染物或由它转化成的二次污染物的浓度达到了有害程度的现象，称为大气污染。按照国际标准化组织（ISO）的定义，“大气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象”。所谓人类活动不仅包括生产活动，也包括生活活动，如做饭、取暖、交通等。所谓自然过程，包括火山活动、山林火灾、海啸、土壤和岩石的风化及大气圈中空气运动等。一般说来，由于自然环境的自净作用，会使自然过程造成的大气污染，

35、经过一定时间后自动消除。所以说，大气污染主要是人类活动造成的。 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。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

36、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

37、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。8.大气污染的特点和水污染，固体污染等相比，大气污染 1、影响范围广，2、排放的污染物对局部地区和全球气候都会产生一定影响，尤其对全球气候的影响。3、易引起呼吸道疾病。 4、能见度降低，减少太阳的辐射,而

38、导致城市佝偻发病率的增加。5、更难于控制和治理我国大气污染的特点主要是由能源结构决定的，属于煤烟型污染。我国能源结构中有75%是由煤为原料组成的。二氧化硫严重超标，酸雨态势扩大，出现酸雨的城市占全国城市半数以上，从分布来看，主要集中在南方。 9.大气污染的危害：对生物、材料和气候的危害大气污染对人类及其生存环境造成的危害与影响，已逐渐为人们所认识，归结起来有如下几个方面： 对人体健康的危害。人体受害有三条途径，即吸入污染空气、表面皮肤接触污染 空气和食入含大气污染物的食物，除可引起呼吸道和肺部疾病外，还可对心血管系统、 肝等产生危害，严重的可夺去人的生命。 对生物的危害。动物因吸入污染空气或吃

39、含污染物食物而发病或死亡，大气污染 物可使植物抗病力下降、影响生长发育、叶面产生伤斑或枯萎死亡。 对物品的危害。如对纺织衣物、皮革、金属制品、建筑材料、文化艺术品等，造成化学性损害和玷污损害。 造成酸性降雨，对农业、林业、淡水养殖业等产生不利影响。 破坏高空臭氧层，形成臭氧空洞，对人类和生物的生存环境产生危害。 对全球气候产生影响，如二氧化碳等温室气体的增多会导致地球大气增暧，导致 全球天气灾害增多，又如烟尘等气溶胶粒子增多，使大气混浊度增加，减弱太阳辐射， 影响地球长波辐射，可能导致天气气候异常。10全球性大气污染问题全球性大气污染问题包括温室效应、臭氧层破坏和酸雨等问题。(1)温室效应 大

40、气中某些气体对来自太阳的短波辐射吸收很少，而对地面向太空辐射的长波都强烈吸收，使地面及低层大气变暖。这种作用称之为温室效应，这些气体即温室气体。现发现的主要有二氧化碳、氟利昂（含氯氟烃化合物）、氧化亚氮和甲烷等。其中由于煤、石油和天然气燃料使用量的增加，使大气中的二氧化碳增多；又因植被、森林的破坏日益严重，使植物光合作用消耗二氧化碳的量减少，造成近年来大气中二氧化碳的浓度快速增高（估计每年浓度增长速率为0.7mg/L），出现全球性的气候变暖。全球性气候变暖发展下去将会对人类生存环境产生如海平面上升等一系列不可逆转的后果。但有专家研究指出，21世纪二氧化碳在温室效应中所起的作用可能退居次要地位，

41、原因是其它温室气体在逐渐增加。(2)臭氧层耗竭人类活动产生大量氮氧化物排入大气，超音速飞机在臭氧层高度内飞行，特别是人们生活活动产生大量氟里昂进入低层大气后溶入臭氧层，与臭氧发生化学反应而降低臭氧浓度，如使南极上空出现“臭氧空洞”。这种使臭氧逐渐耗竭的现象已引起人们极大关注。臭氧层的破坏将使过量的紫外线国辐射到达地面，造成健康危害；使大气平流层温度发生变化，导致地球气候异常。根据蒙特利尔议定书的规定，全世界将全面禁止使用氟里昂产品。(3)酸雨人们把酸碱度小于5.6的降水称为“酸雨”。大气降水酸化主要是由于煤炭、石油、天然气燃烧向大气排放大量的硫氧化物、氮氧化物所致。酸雨成份复杂，我国的酸雨主要

42、是由大气中二氧化硫造成的。酸雨会引起土壤、湖泊与河流的酸化，加速建筑物和纪念碑的侵蚀，降低能见度。在国外，酸雨有“空中死神”之称。由于大气污染物能够远程传输，所以酸雨成了全球性的环境问题11大气污染物的分类：颗粒污染物和气态污染物依照污染物存在的形态，可将其分为颗粒污染物与气态污染物。依照与污染源的关系，可将其分为一次污染物与二次污染物。若大气污染物是从污染源直接排出的原始物质，进入大气后其性质没有发生变化，则称其为一次污染物；若由污染源排出的一次污染物与大气中原有成分，或几种一次污染物之间，发生了一系列的化学变化或光化学反应，形成了与原污染物性质不同的新污染物，则所形成的新污染物称为二次污染

43、物。二次污染物，如硫酸烟雾和光化学烟雾，所造成的危害，已受到人们的普遍重视。（一）颗粒污染物进入大气的固体粒子和液体粒子均属于颗粒污染物。对颗粒污染物可作出如下的分类。（1）尘粒 一般是指粒径大于75m的颗粒物。这类颗粒物由于粒径较大，在气体分散介质中具有一定的沉降速度，因而易于沉降到地面。（2）粉尘 在固体物料的输送、粉碎、分级、研磨、装卸等机械过程中产生的颗粒物，或由于岩石、土壤的风化等自然过程中产生的颗粒物，悬浮于大气中称为粉尘，其粒径一般小于75m。在这类颗粒物中，粒径大于10m，靠重力作用能在短时间内沉降到地面者，称为降尘；粒径小于10m，不易沉降，能长期在大气中飘浮者，称为飘尘。（

44、3）烟尘 在燃料的燃烧、高温熔融和化学反应等过程中所形成的颗粒物，飘浮于大气中称为烟尘。烟尘的粒子粒径很小，一般均小于1m。它包括了因升华、焙烧、氧化等过程所形成的烟气，也包括了燃料不完全燃烧所造成的黑烟以及由于蒸汽的凝结所形成的烟雾。（4）雾尘 小液体粒子悬浮于大气中的悬浮体的总称。这种小液体粒子一般是由于蒸汽的凝结、液体的喷雾、雾化以及化学反应过程所形成，粒子粒径小于100m。水雾、酸雾、碱雾、油雾等都属于雾尘。（5）煤尘 燃烧过程中未被燃烧的煤粉尘、大、中型煤码头的煤扬尘以及露天煤矿的煤扬尘等。（二）气态污染物以气体形态进入大气的污染物称为气态污染物。气态污染物种类极多，按其对我国大气环

45、境的危害大小，有五种类型的气态污染物是主要污染物。（1）含硫化合物主要指SO2、SO3和H2S等，其中以SO2的数量最大，危害也最大，是影响大气质量的最主要的气态污染物。（2）含氮化合物含氮化合物种类很多，其中最主要的是NO、NO2、NH3等。（3）碳氧化合物污染大气的碳氧化合物主要是CO和CO2。（4）碳氢化合物此处主要是指有机废气。有机废气中的许多组分构成了对大气的污染，如烃、醇、酮、酯、胺等。（5）卤素化合物对大气构成污染的卤素化合物，主要是含氯化合物及含氟化合物，如HCl、HF、SiF4等。气态污染物从污染源排入大气，可以直接对大气造成污染，同时还可以经过反应形成二次污染物。主要气态污

46、染物和由其所生成的二次污染物种类见表5-2。（三）二次污染物二次污染物中危害最大，也最受到人们普遍重视的是光化学烟雾。光化学烟雾主要有如下类型：（1）伦敦型烟雾大气中未燃烧的煤尘、SO2，与空气中的水蒸气混合并发生化学反应所形成的烟雾，也称为硫酸烟雾。（2）洛杉矶型烟雾汽车、工厂等排入大气中的氮氧化物或碳氢化合物，经光化学作用所形成的烟雾，也称为光化学烟雾。（3）工业型光化学烟雾在我国兰州西固地区，氮肥厂排放的NOx、炼油厂排放的碳氢化合物，经光化学作用所形成的光化学烟雾。12. 主要大气污染物的来源根据大气污染的定义，大气污染物主要来源于自然过程和人类活动。大气污染物的排放源及排放量的情况如

47、表5-3所示。由自然过程排放污染物所造成的大气污染多为暂时的和局部的，人类活动排放污染物是造成大气污染的主要根源。因此，我们对大气污染所作的研究，针对的主要是人为造成的大气污染问题。（一）大气污染源关于污染源的含义，目前还没有一个通用的确切定义。按一般理解，它含有“污染物发生源”的意思，如火力发电厂排放SO2，为SO2的发生源，因此就将发电厂称为污染源。它的另一个含义是“污染物来源”，如燃料燃烧对大气造成了污染，则表明污染物来源于燃料燃烧。通常我们所说的污染源，其含意指的是前者。为了满足污染调查、环境评价、污染物治理等不同方面的需要，对人工源进行了多种分类。下面简述一下人工源的分类。1按污染源存在形式分固定污染源排放污染物的装置、处所位置固定，如火力发电厂、烟囱、炉灶等。移动污染源排放污染物的装置、处所位置是移动的，如汽车、火车、轮船等。2按污染物的排放形式分点源集中在一点或在可当作一点的小范围内排放污染物，如烟囱。线源沿着一条线排放污染物。面源在一个大范围内排放污染物。3按污染物排