【正文】 主要來自居民區(qū)。污染物的數(shù)量、種類與工礦企業(yè)的性質、規(guī)模、工藝過程、原料和產(chǎn)品等因素有關。這種分類方法是污染調查、環(huán)境影響評價最常用的方法，下面簡單地介紹一下這類污染源。 ③瞬時源——無規(guī)律的短時間排放污染物，如工廠事故排放等。 (4)按污染物排放時間 ①連續(xù)源——連續(xù)排放污染物，如火力發(fā)電廠煙囪等。 (3)按污染物排放空間 ①高架源——在距地面一定高度處排放污染物，如高煙囪。 ②面源——在—個大范圍內排放污染物，如許多低矮煙囪集合起來而構成的一個區(qū)域性的污染源。 ②移動污染源——排放污染物的裝置、設施位置處于運動狀態(tài)，如汽車、火車、輪船等。在環(huán)境科學中，根據(jù)不同的研究目的以及污染源的特點，污染源的類型有五種分類方法。環(huán)境科學研究的大氣污染源，主要是人為污染源。由各種自然現(xiàn)象引起的，例如森林火災造成的煙塵、火山噴發(fā)產(chǎn)生的火山灰、二氧化硫、干燥地區(qū)的風沙等引起的大氣污染，稱之為自然污染源。一般說來，這種情況只占大氣污染很小一部分。自然過程則包括了火山噴發(fā)、森火災、海嘯、土壤和巖石的風化以及大氣圈的空氣運動等自然現(xiàn)象。其中人類的活動是造成大氣污染的主要原因，如工業(yè)廢氣、燃燒、汽車尾氣等。根據(jù)大氣組成知道，大氣中痕量組分含量極少，但在一定條件下，大氣中出現(xiàn)了原來沒有的微量物質，其數(shù)量和持續(xù)時間，均足以對生態(tài)系統(tǒng)和人類以及物品、材料等產(chǎn)生不利的影響和危害時，這時的大氣狀況被認為是受到了污染。3．不定組分大氣中不定組分的來源主要有兩個：一是自然界火山爆發(fā)、森林火災、海嘯、地震等災難引起的，如塵埃、硫、硫化氫、硫氧化物、氮氧化物、鹽類及惡臭氣體，這些不定組分進入大氣中，常會造成局部和暫時性污染；二是由于人類生產(chǎn)活動、人口密集、城市工業(yè)布局不合理和環(huán)境設施不完善等人為因素造成的，如煤煙、粉塵、硫氧化物、氮氧化物等，這些氣體是形成空氣污染的主要根源。這些組分的含量，隨季節(jié)、氣象和人類活動的影響而變化。2．可變組分可變組分主要指空氣中的二氧化碳(CO2)和水蒸氣。實際上，上面所說的干潔空氣也屬于恒定組分。1．恒定組分大氣中恒定組分由氮、氧、氬三種氣體加上微量的氖、氦、氪、氙、氡等稀有氣體構成。干潔空氣中各組分的比例見表31。二、大氣的組成大氣是多種氣體的混合物，除去水汽和雜質外的空氣稱為干潔空氣。5．散逸層 散逸層是大氣圈的最外層，也稱為外層大氣，其高度在800km以上，厚度為15000～24000km，實際上這是相當厚的過渡層。由于電離后的原子氧強烈地吸收太陽紫外線，使溫度迅速上升，因此，隨著高度增加，該層溫度又急劇上升。4．熱成層(電離層) 熱成層位于85～800km的高度之間。由于該層中沒有臭氧這一類可直接吸收太陽輻射能量的組分，因此其溫度垂直分布的特點是氣溫隨高度的增加而迅速降低，中間層頂溫度可降到－83℃左右，而中間層底部由于接受了平流層傳遞的熱量，因而溫度最高。這樣，陽光自上射入加熱，所以高度愈高，氣溫就愈高。平流層的溫度先是隨高度增加變化很小，到30～35km溫度約為－55℃左右，再向上溫度則隨高度的上升而增加，到平流層頂升至－3℃以上。這一層空氣比較干燥，幾乎沒有水汽和塵埃，性質非常穩(wěn)定，不存在雨、雪等大氣現(xiàn)象，是現(xiàn)代超音速飛機飛行的理想場所。因此，對流層與人類關系最密切，其狀況對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)影響最大，特別是靠近地面的1～2km范圍內。對流層中存在著極其復雜的氣象條件，地面水蒸氣、塵埃和微生物等進入此層，將形成雨、雪、霧、霜、露、云、揚塵等一系列現(xiàn)象。 由于對流層不能直接從太陽光得到熱能，只能從地面反射得到熱能，因而該層大氣溫度隨高度升高而降低。對流層的上界稱為“對流層頂”，是厚約幾百米到1～2km的過渡層。對流層內具有強烈的空氣對流作用，強度因緯度而異。根據(jù)大氣溫度垂直分布的特點，大氣結構可分為五層，見圖31。一般認為，從地球表面到高空1000～1400km，可看作是大氣層的厚度，超過1400km就是宇宙空間了。第一節(jié) 大氣與大氣污染一、大氣圈結構大氣圈又叫大氣層。世界上發(fā)生過的嚴重“公害事件”中，大多數(shù)是大氣污染造成的。隨著經(jīng)濟的快速增長，人類對環(huán)境的作用日益增強，大氣（空氣）污染問題也愈加嚴峻。 第三章 大氣環(huán)境保護空氣是人類和所有生命體賴以生存的基本條件之一，如果沒有空氣，人類就無法生存，植物就無法進行光合作用。如果空氣被污染，混入許多有毒、有害物質，這些物質就會直接危害人體健康和生態(tài)系統(tǒng)。大氣污染對人的影響不同于水污染和土壤污染，它不僅時間長，而且范圍廣(既有地域性，更有全球性的影響，例如：溫室效應、酸雨、臭氧層破壞等問題)。因此，研究大氣污染問題在目前就顯得更加迫切。大氣圈的范圍是有限的，但其最外層邊界很難確定。觀測證明，大氣在垂直方向上的溫度、物質組成與物理性質有顯著的差異。圖31 大氣圈層狀結構1．對流層 對流層是地球大氣圈中最下部的一層，底界是地面。一般對流作用在低緯度較強、高緯度較弱，所以對流層的厚度從赤道向兩極減小，在低緯度地區(qū)為17～18km，高緯度地區(qū)為8～9km，其平均厚度約為12km。對流層相對大氣層總厚度而言很薄，但其空氣質量卻占整個大氣質量的3/4?！?。 另外，人類活動排放的污染物主要聚集在對流層中，大氣污染也主要發(fā)生在這一層。2．平流層 對流層之上是平流層。平流層高度約50～55km，厚度約為38km。引起這一層空氣溫度隨高度升高而上升的主要原因，是由于該層中臭氧能夠強烈吸收來自太陽的紫外線，分解成分子氧和原子氧，這些分子氧和原子氧又能很快地重新結合生成臭氧，釋放出大量的熱能。3．中間層 由平流層頂至85km高處范圍內的大氣稱為中間層，其厚度約35km。這種溫度分布上低下高的特點，使得中間層空氣再次出現(xiàn)較強的垂直對流運動。這一層由于太陽光線和宇宙射線的作用，該層空氣的分子大部分都發(fā)生了電離，帶電粒子的密度較高，故此層又稱電離層。電離層能將電磁波反射回地球，對全球的無線電通訊具有重要意義。由于該層大氣直接吸收太陽紫外線的熱量，所以該層氣溫隨高度增加而升高，該層大氣極為稀薄，氣溫高，分子運動速度快，以致一個高速運動的氣體質點克服地球引力的作用而逃逸到宇宙空間去，就很難再有機會被上層的氣體質點碰撞回來，所以稱其為散逸層。它的主要成分有：氮（％；氧（％）；氬（％），％，％。表31 干潔空氣組成氣體名稱含量（體積百分數(shù)）氣體名稱含量（體積百分數(shù)）氮(N2)甲烷(CH4)104氧(O2)氪(Kr)104氬(Ar)氫(H2)104二氧化碳(CO2)氙(Xe)104氖(Ne)18104二氧化氮(NO2)104氦(He)104臭氧(O3)104 根據(jù)大氣中混合氣體的組成大氣通常分為如下三部分。大約在90km的高度范圍以內，氮、氧兩種組分的比例幾乎沒有什么變化。其組成較穩(wěn)定的主要原因是分子氮和其他惰性氣體的性質不活潑，而自然界中由于燃燒、氧化、巖石風化、呼吸、有機物腐解所消耗的氧基本上又由植物光合作用釋放的氧而得到補償。正常情況下，二氧化碳(CO2)％～％，水蒸氣含量一般在4％以下，熱帶地區(qū)有時達4％，％。目前，由于經(jīng)濟的高速發(fā)展，人口的急劇膨脹，二氧化碳(CO2)含量不斷上升，已成為一個重要的環(huán)境問題引起了人們的高度關注。三、大氣污染的定義及污染源1．大氣污染定義大氣污染是指大氣中污染物質的濃度達到了有害程度，以致破壞生態(tài)系統(tǒng)和人類正常生存和發(fā)展的條件，對人和物造成危害的現(xiàn)象。造成大氣污染的原因包括兩方面，即人類的活動和自然過程。隨著人類經(jīng)濟活動和生產(chǎn)的迅速發(fā)展，在大量消耗能源的同時，將大量的廢氣、煙塵物質排入大氣，嚴重影響了大氣環(huán)境質量，特別是在人口稠密的城市和工業(yè)集中的區(qū)域，大氣污染尤為嚴重。它導致一些非自然大氣組分如硫氧化物、氮氧化物、顆粒物、硫化氫、鹽類等進入大氣引起污染。2．大氣污染源根據(jù)污染物的來源，一般可分為自然源和人為源。這些污染源目前還難以控制，也不是環(huán)境科學討論的重點。所謂人為污染源一般指產(chǎn)生或排放大氣污染物的設備、裝置、場所等。 (1)按污染源存在形式 ①固定污染源——排放污染物的裝置、場所位置固定，如火力發(fā)電廠、煙囪、爐灶等。 (2)按污染的排放方式 ①點源——集中在一點或在可當作一點的小范圍內排放污染物，如高煙囪。 ③線源——沿著一條線排放污染物，如汽車、火車等。 ②地面源——在地面上排放污染物，如居民煤爐、露天儲煤場等。 ②間斷源——排放污染時斷時續(xù)，如取暖鍋爐、飯店爐灶排氣筒等。 (5)按污染物產(chǎn)生類型 按人類生產(chǎn)和生活活動方式，可將污染物劃分為工業(yè)污染源，生活污染源和交通運輸污染源。 ①工業(yè)污染源 工業(yè)企業(yè)是大氣污染的主要來源?；鹆Πl(fā)電廠、金屬冶煉廠、化工廠及水泥廠等各種類型的工業(yè)企業(yè)，在原材料及產(chǎn)品的運輸、破碎、煅燒等環(huán)節(jié)以及由各種原料制成成品的過程中都會有大量廢氣排放。例如家庭爐灶、北方農(nóng)村冬季燃煤取暖設備、垃圾存放設施等。但就目前情況看，排放污染物最多的還是汽車，工業(yè)發(fā)達的國家城市中，汽車已成為重要的大氣污染源。其中排放量多、影響范圍廣，對人類環(huán)境威脅較大，具有普遍性的污染物有顆粒物質、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氫化物(HC)、光化學氧化劑等。因此，大氣中的污染物又可進一步分為一次污染物和二次污染物。這些污染物包括氣體、蒸汽和顆粒物，主要的一次污染物是顆粒物、硫氧化物、一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物等物質。其中固體的有灰塵、煙塵、煙霧，以及液體的云霧和霧滴，其粒徑分布大致在200～。①降塵指粒徑大于10μm，在重力作用下可以降落下來的顆粒狀物質。自然界刮起的塵埃、沙塵暴也可產(chǎn)生降塵。由于這些物質粒徑小，重量輕，在大氣中呈懸浮狀態(tài)，且分布極為廣泛，其粒子可通過呼吸道侵入人體，對健康具有很大的危害。其中SO2是一種無色、具有刺激性氣味的不可燃氣體，是大氣中分布最廣、影響最大的主要污染物。大氣中的硫氧化物主要是人類活動產(chǎn)生的，大部分來自煤和石油的燃燒、石油煉制、有色金屬冶煉、硫酸制備等。人類活動排放的二氧化硫每年多達1. 5億噸，在各種污染物中，其排放總量僅次于一氧化碳，排第二位。SO2在大氣中最多只能存在1～2天，極不穩(wěn)定。硫酸鹽在大氣中可存留1周以上，能飄移至100km以外，造成遠離污染源以外的區(qū)域性污染。(3)碳氧化物碳氧化物主要有兩種物質，即CO和CO2，CO2是大氣的正常組成成分，CO則是大氣中很普遍的排量極大的污染物。大氣中的CO是碳氫化合物燃燒不完全的產(chǎn)物，主要來源于燃料的燃燒和加工、汽車尾氣排放，CO的化學性質穩(wěn)定，在大氣中不易與其他物質發(fā)生化學反應，可以在大氣中停留幾個月的時間。一般城市空氣中的CO水平對植物及有關的微生物均無害，但對人類則有害，因為它能與血紅素作用生成羧基血紅素(carboxyhemoglobin，簡寫為COHb)，實驗證明，血紅素與一氧化碳的結合能力比與氧的結合能力大200～300倍，因此，使血液攜帶氧的能力降低而引起缺氧。CO2是大氣中一種“正?！背煞郑饕獊碓从谏锏暮粑饔煤突剂系鹊娜紵?。然而，由于當今世界人口急劇增加，化石燃料的大量使用，使大氣中的CO2濃度逐漸增高，造成全球性的氣候變暖。人為活動排放到大氣中的主要是NO和NO2，它們是常見的大氣污染物。人為發(fā)生源主要是化石燃料的燃燒過程排放的，如飛機、汽車、內燃機及工業(yè)窯爐的燃燒以及來自生產(chǎn)、使用硝酸的過程，如氮肥廠、有機中間體廠、有色及黑色金屬冶煉廠等。(5)碳氫化合物碳氫化合物（HC）包括烷烴、烯烴和芳烴等復雜多樣的含碳和氫的化合物。碳氫化臺物的人為來源主要是石油燃料的不充分燃燒過程和蒸發(fā)過程，其中汽車排放量占有相當?shù)谋戎?，石油煉制、化工生產(chǎn)等也產(chǎn)生多種類型的碳氫化合物。2．二次污染物二次污染物又稱續(xù)發(fā)性污染物，是指排人大氣中的一次污染物在大氣中互相作用，或與大氣中正常組分發(fā)生化學反應，以及在太陽輻射的參與下引起光化學反應而產(chǎn)生的與一次污染物的物理、化學性質完全不同的新的大氣污染物。常溫下，有催化劑存在時，硫化氫和二氧化硫氣體污染物之間的反應，是其中的一例： ②空氣中粒狀污染物對氣體污染物的吸附作用，或粒狀污染物表面上的化學物質與氣體污染物之間的化學反應。NO2是污染空氣中最重要的光吸收物質，光解過程如下：HNO3的光解過程如下：有CO存在時： ④氣體污染物在氣溶膠中的溶解作用。(1)光化學煙霧大氣中氮氧化物、碳氫化合物等一次污染物，在太陽紫外線的作用下，發(fā)生光化學反應，生成淺藍色的煙霧型混合物的污染現(xiàn)象，叫光化學煙霧。一般發(fā)生在大氣相對濕度較低、氣溫為24～32℃的夏季晴天。50年代以后，光化學煙霧在美國其他城市和世界各地，如日本、加拿大、法國、澳大利亞等國的大城市相繼發(fā)生過，70年代，我國蘭州西固石油化工區(qū)也出現(xiàn)光化學煙霧。概括起來說，光化學煙霧形成條件包括：第一，大氣中存在NO2和碳氫污染物，這是形成煙霧的前提，而這些污染物可來自以石油為燃料的廠礦企業(yè)、汽車等。一般來說，天頂角越小，紫外輻射越強。就時間季節(jié)而論，夏季的天頂角比冬天小，所以夏季中午前后光線強時，出現(xiàn)光化學煙霧的可能性最大。光化學煙霧的發(fā)生機制十分復雜。光化學煙霧反應除生成臭氧、過氧乙酰硝酸酯(PAN)、甲醛、酮、丙烯醛之外，近來還發(fā)現(xiàn)了一種與PAN類似的物質過氧苯酰硝酸酯(PBN)。光化學煙霧的危害非常大。臭氧濃度超過嗅覺一定閾值時，會導致哮喘發(fā)作。 PAN則能使葉背面呈銀灰色或古銅色，影響植物的生長，降低它抵抗害蟲的能力。(2)酸雨它是指pH、雪或其它的大氣降水，是大氣污染的一種表現(xiàn)。酸雨不但使土壤、湖泊、河流發(fā)生酸化，而且還能腐蝕建筑材料、金屬框架等。隨著人類活動的增強，大氣質量發(fā)生了很大改變，大氣污染越來越嚴重。1．對