第五章
大气污染及其防治
第一节 大气环境
一、大气圈及其构造
1、大气圈
在自然地理学上，把随地球旋转的大气
层称为大气圈。在通常状态下，可以认为从
地表至 1000-1400km的气层作为大气圈的厚
度。在大气圈中的大气分布不均匀，随着离
地表高度的增加，空气越来越稀薄。
2、大气圈的组成
根据大气圈中大气组成状况以及
大气垂直高度上大气的温度变化，大气
圈可分为对流层、平流层、中间层、电
离层和散逸层。
（ 1）、对流层
对流层是大气圈的最下层，是指从地表
至离地 10－ 12km以内的这一层大气。对流
层的大气密度最大，只有十几千米厚的对
流层的空气量就占了整个大气层大气总质
量的 75％左右。
在对流层中，正常条件下的空气温度是
随高度增加而降低的，因此具有强烈的对
流运动，但有时会形成逆温。
（ 2）平流层
对流层以上直至离地表 50km的大气层为
平流层。在平流层中没有什么尘埃和水汽，
空气比对流层稀薄得多。平流层中气温随高
度的增加有所增加，因此平流层大气处于平
流状态，气流稳定且透明度好，适宜飞机飞
行。然而一旦污染物进入平流层，则会长期
滞留。
在平流层的中上部，由于受阳光紫外线辐
射，使 O2发生化学反应生成了 O3而形成了臭氧
层，臭氧层吸收了阳光中对生物杀伤力极强的
短波紫外线和宇宙射线，从而保护了地球上的
生物免受其害。所以一定厚度的臭氧层的形成
对地球环境至关重要。
目前由于人类活动，使一些有机污染物进
入平流层，使臭氧层受到破坏，给地球上的生
物造成危害，必须引起我们的高度重视。
（ 3）中间层
平流层顶至离地表 80km 这一层。
（ 4）电离层
在离地 80－ 500km左右的这一空间称为
电离层。
（ 5）散逸层
电离层以上的大气层称为逸散层，是大
气层向星际空间过渡的区域，没有什么明显
的界限。
二、大气的组成
（一）大气的恒定组分
（二 )大气的可变组分
（三）大气的不定组分
（一）大气的恒定组分
大气的恒定组分是指大气中的 O2,N2和
稀有气体。在近地层大气中这些气体组分地
含量几乎可认为使不变的，它们约占大气总
量的 99.96%。
（二 )大气的可变组分
主要指 CO2和 H2O（ g），这些气体组分
受不同地区气候、季节等多种因素的影响而
发生变化。正常状况下,H2O(g)约占 0－ 4％，
CO2约占 0.033%。
由恒定组分和可变组分所组成的大气称
为 洁净大气 。
（三）、大气的不定组分
大气中的尘埃、硫化物、氮氧化物、硫
氧化物等是大气中的不定组分，当它们进入
大气后，可能造成大气污染。
第二节 大气污染及污染源
一、大气污染的概念
由于人类活动或自然过程引起某种
物质进入大气中，呈现出足够的浓度，
达到了足够的时间并因此而危害了人、
动植物及物体的现象，叫大气污染。
二、大气污染源
按发生类型分：
（一）、工业污染源
（二）、农业污染源
（三）、生活污染源
（四）、交通运输污染源
按排放空间分：
1、高架源：
在距地面一定高度排放污染物，
如电厂烟囱等
2、低架源：
在地面上或离地面高度很低的排放源
按排放形式分
1、线源
沿着一条线排放污染物，如汽车、火车等
2、面源
在一个大范围内排放污染物，如煤田自燃
的煤堆、密集而低矮的居民住宅烟囱群等
3、点源：
集中在一点或在可当作一点的小范围内排
放污染物，如烟囱等
三、大气主要污染物
（一）颗粒物
（二）含硫化合物
（三）氮氧化物
（四）碳氧化物
（五）光化学氧化剂
（一）、颗粒物
1、颗粒物是指大气中弥漫着的固态和液
态物质，成份较复杂。
（ 1）总悬浮颗粒物：用标推大容量颗粒
采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的
总质量，通常称为总悬浮颗粒物。用
TSP表示。其粒径多在 100um以下，
尤以 10um以下的为最多。
（ 2）飘尘：颗粒物粒径小于 10um 的颗
粒物称为飘尘。它们能长时间地悬浮于
大气中而不沉降下来。
（ 3）降尘：颗粒物粒径大于 10um的颗粒
物叫降尘。它们在重力的作用下能很快
降落到地面。
（ 4）可吸入粒子：易于通过呼吸过程而
进入呼吸道的粒子。目前目际标准化组
织建议将其定为粒径 ≤10um。
2、大气飘尘的危害
据分析，在总悬浮颗粒物中
硫酸盐, 约 10％（主要为硫酸铵）
硝酸盐, 约 5％
金 属,约 5％（三十多种，以铁
为最多）
有机物,约 5％ （脂肪烃多于芳香烃）
（ 1）影响大气的物理性质
（ 2）使建筑物、金属制品等受到腐蚀；
（ 3）对人、动植物产生危害；
（ 4）与其它大气污染物协同作用形成
大气污染。
? 时间 飘尘浓度 SO2浓度 死亡人数
（ mg/m3） （ mg/m3）
? 1952.12 4.46 3.8 4000多
? 1956 3.25 1.6 1000多
? 1957 2.40 1.8 400
? 1962.12 2.8 4.1 750
（二）、含硫化合物
污染大气的含硫化合物有 H2S,SO2、
SO3、硫酸酸雾及硫酸盐气溶胶等，但在大
气中主要是 SO2。
大气中的 SO2主要来源于矿物燃料的燃
烧。据估计，全世界每年由于人类活动排
放到大气中的 SO2可能超过一亿五千万吨，
其中 2/3来自于煤的燃烧,1/3来自石油的燃
烧，矿物燃料燃烧时，主要生成 SO2 。所
以人类活动排放到大气中的硫氧化物主要
是 SO2 。
SO2是无色、有刺激性和窒息性的气体，
对呼吸道有刺激作用，能引起呼吸道和心血
管疾病。值得注意的是 SO2与飘尘的协同作
用将使其毒性大大增强，使得大气污染加剧。
大气中的 SO2可以通过均相或非均相氧
化生成 SO3 。 SO3一经形成，便迅速与大气
中的水蒸气作用生成硫酸，因此大气中 SO3
的含量十分低微，生成的硫酸是严重危害健
康的物质，其毒性远大于 SO2。
（三）氮氧化物
对流层中危害较大的氮氧化物是 NO和
NO2，统称为总氮氧化物（ NOx）。当矿物
燃料高温燃烧时，空气中的 N2与 O2结合而生
成 NO,温度越高，生成 NO的速度和量越大，
由这种方式生成的 NOx称为 热 NOx；另一类
是因燃料中含有吡啶、氨基化合物等含氮化
合物，在燃烧的过程中生成了 NOx，这种方
式数生成的 NOX称为 燃料 NOx；另外一些工
厂 (如生产硝酸或使用硝酸、氮肥厂等 )的生产
过程中排放到大气中的 NOx。
NO是无色，有刺激性气味不活泼的气
体，它能与血红蛋白结合生成亚硝基血红蛋
白而引起中毒，并可产生缺氧症状和中枢神
经受损。
NO氧化后生成红棕色、有刺激性的 NO2，
它的毒性较强，能迅速破坏肺细胞，可能是
引起肺气肿和肺癌的病因。
NO2又是一吸光物质，易发生光化学反
应，是形成光化学反应的元凶，由此产生的
二次污染物的危害更大。
（四）碳氧化物
1、一氧化碳
大气中 CO来源于燃料的燃烧。而由汽车
尾气中的 CO造成的大气污染已引起世界各国
的重视。
值得注意的是一氧化碳的另一人工源是
吸烟排出的烟气。吸烟者吸入的 CO远高于不
吸烟者，尤其是吸过滤嘴香烟的人。
CO的主要危害是妨碍体内氧气的传输。
它与血红蛋白的亲和力比氧大二百多倍，而
生成的羰基血红蛋白的解离速度比氧合血红
蛋白小三千六百多倍，因此一旦生成羰基血
红蛋白就很难解离，导致输氧能力降低，造
成机体缺氧，危害人体健康。体内缺氧时对
所有的器官都有影响，而最敏感的是中枢神
经系统和心肌。
2,CO2
? CO2是无色、无毒的气体，目前由于人类活
动排放到大气中的 CO2的量不断增加，而吸
收 CO2的森林反遭到严重破坏，使得大气中
CO2的浓度不断增加。据测定，一个世纪前，
大气中 CO2的含量约为 284ppm,目前已达到
379ppm。 CO2浓度的增加，可能对全球的
气候产生影响，因而是目前环境科学上颇
为注意的问题之一。
（五）光化学氧化剂
1、光化学反应和光化学烟雾
在太阳紫外线作用下，大气中的
某些污染物发生反应，生成新的污染
物，这种反应叫光化学反应。由此产
生的烟雾称为光化学烟雾。
2、光化学烟雾形成的条件
（ 1）充足的阳光，无风；
（ 2）出现逆温；
（ 3）大气含有一定浓度的 NO2和碳氢化
合物。
3,光化学反应机理
（ 1） 污染空气中 NO2的光解是光化学烟
雾形 成的起始反应
NO2+hv (λ ＜ 430nm)—— NO2*,
NO2*—— NO+O
O+O2+M—— O3+M
O3+NO —— O2+NO2
（ 2）碳氢化合物与 O,O3,? OH,NO
等 自由基 作用生成醛、酮、酸 以及 RO2?、
HO2?,RCO?等自由基。
（ 3）、过氧自由基引起 NO向 NO2转化，
并导致 O3和过氧乙酰硝酸脂（ PAN）等
生成。
4、光化学烟雾的危害
（ 1）、对人体健康的影响
光化学烟雾最明显的危害是对人眼的刺激作
用。出现眼流泪、发红 (俗称红眼病 )。除眼外，
对鼻、咽、气管和肺均有明显的刺激作用。对老
人、儿童和病弱者尤为严重。污染严重时，会引
起哮喘发作，导致上呼吸道疾病恶化，使视觉敏
感度和视力降低。受害严重者，呼吸困难、胸痛、
头晕、发烧、呕吐、以致血压下降、昏迷不醒。
长期慢性伤害，可引起肺机能衰退、支气管炎、
甚至发展成肺癌等。
据资料统计，美国加里福尼亚洲由
于光化学烟雾的作用，曾使该州 3／ 4的
人发生了红眼病。日本东京 119 70年发
生的光化学污染时期有 20000人患了红
眼病。 1952年洛杉矾事件发生时，两天
内就使 65岁以上的老人死亡 400余人。
（ 2）对植物的伤害
光化学烟雾能使植物叶片受害变黄
以致枯死。据资料统计，仅加利福尼亚
州 1959年由于光化学污染引起的农作物
减产损失已达 800万美元。使大片树木
枯死，葡萄减产 60％以上，柑橘也严重
减产。对光化学烟雾敏感的植物还有棉
花、烟草、甜菜、番茄、菠菜、某些花
卉和多种树木。
第三节 大气污染的危害
一、大气污染对人体健康的影响
大气污染物的种类繁多，排放量大，污
染范围广，对人体健康的危害是多方面的，
如呼吸道疾病、中枢神经系统受损、癌症等。
大气污染对人体健康的影响与污染物的种类、
性质、暴露时间及个体敏感性有关。
二、大气污染对气候的影响
（一）大气污染对城市气候的影响
大气污染使得城市气温高于农村，城市
的能见度较农村低，云、雾、降雨比农村多。
（二）对全球气候的影响
目前对地表气温上升的真正原因还未证
实，提得较多的是“温室效应”。的确，人
类的活动已使得大气中二氧化碳的含量有所
升高，因此不得不引起人们的高度重视。
三、大气污染对臭氧层的破坏
（一）平流层中臭氧的形成
O2+hv—— 2O(3P)
O2+O+M—— O3+M
同时臭氧也会因光解而破坏。
O3＋ hv—— O2+O
此外臭氧也能与 O作用,O3+O—— 2O2
通常情况下，臭氧的形成和分解达到平
衡，臭氧保持一定浓度，约为 10ppm，结果
在平流层中上部形成臭氧层。
（二）平流层中臭氧层对地球生命的重要性
以紫外线对人体效应为依据，按照波长
的顺序将紫外线分为
紫外线 A(320~400nm)、
紫外线 B(290~320nm)、
紫外线 C(190~290nm)。
尽管紫外线 C的危害最大，但它几乎全部
被臭氧层吸收，即使是平流层中臭氧浓度大
大降低，紫外线 C也几乎不能到达地球。
? 紫外线 B能强烈影响人类的基因物质脱氧核糖
核酸而导致皮肤衰老，产生晒斑，形成皮肤癌。
而且这种波长的紫外线的能量足以破坏 C— H
键，对地球上的生命及有机物均有破坏作用。
正是由于臭氧层能吸收 λ≤330nm 的紫外线，
因而对地球上的生物起了保护作用。
? 但紫外线 B的吸收与臭氧的浓度密切相关，随
着臭氧层中臭氧浓度大大降低，到达地面的紫
外线的量大大增加，给人类的生存带来极大威
胁，同时，危害农作物和水生生物，所以臭氧
层的破坏已引起全世界的广泛重视和关注。
（三）大气污染物对臭氧层的破坏
1.NOx对臭氧层的破坏作用
平流层中破坏臭氧层的主要 NOx是 NO
NO+O3—— NO2+O2
NO2+O—— NO+O2
总反应为,O+O3—— 2O2
平流层中 NO的来源有 N2O及超音速飞机
排放的 NOx,
2.HO自由基对臭氧的破坏作用
HO+O3—— HO2+O2
HO2+O3—— HO+2O2
或 HO2＋ O—— HO＋ O2
总反应,2O3—— 3O2或 O3+O—— 2O2
平流层中 HO主要来源于 H2O（ g）,CH4、
H2与 O的作用
H2O+O—— 2HO
CH4+O—— CH3+HO
H2 + O—— HO+H
3,氟氯烃类对臭氧的破坏
O3+Cl—— ClO+O2
ClO+O—— Cl+O2
总反应,O3+O—— 2O2
一个氯原子可使 10万个 O3分子被破
坏，因此其危害相当大。
Cl来源于氟氯烃，在对流层中氟氯烃具
有无毒、不燃烧且有较高的稳定性等特点而
被广泛用作制冷剂（ 25万吨 /年）、喷雾剂
（ 30万吨 /年）、溶剂（ 18万吨 /年）及制作
泡沫塑料（ 26万吨 /年）等。全世界估计年产
量在 100多万吨，
目前世界上许多国家对禁止使用氟氯烃
持积极支持的态度。但就算目前全世界都禁
止使用氟氯烃，已经散发到环境中的氟氯烃
对臭氧层的破坏作用仍将持续下去。
(四）、淘汰消耗臭氧层物质的
国际行动
? 1985年，制定了保护臭氧层的, 维也纳公约,,
我国于 1989年加入, 维也纳公约, 。
? 1987年，制定了, 关于消耗臭氧层物质的蒙
特利尔议定书,,对 8种破坏臭氧层的物质
（简称受控物质）提出了削减使用的时间要求。
这项议定书得到了 163个国家的批准。
? 1990年,1992年和 1995年，对议定书又分别
作了 3次修改，扩大了受控物质的范围，并提
前了停止使用的时间。根据修改后的议定书
的规定，发达国家到 1994年 1月停止使用哈
伦,1996年 1月停止使用氟利昂、四氯化碳、
甲基氯仿；发展中国家到 2010年全部停止使
用氟利昂、哈伦、四氯化碳、甲基氯仿。
? 中国于 1992年加入了, 蒙特利尔议定书, 。
目前世界上许多国家对禁止使用氟氯烃持
积极支持的态度。但是，在对消耗臭氧层物质
（ ODS）实行控制之前（ 1996年以前），全世
界向大气排放的 ODS已达到了 2000万吨，由于
ODS相当稳定，可以存在 50-100年，所以被排
放的大部分 ODS目前仍留在大气层中。就算目
前全世界都禁止使用氟氯烃，已经散发到环境中
的氟氯烃对臭氧层的破坏作用仍将持续下去。
四、酸 沉 降
酸沉降是指大气中的酸性物质通
过干、湿沉降两种途径迁移到地表的
过程。
（一）、酸雨的化学组成
酸雨中含有多种无机酸和有机酸及
其盐。其中绝大部分是硫酸和硝酸，多
数情况下以硫酸为主。从污染源排放出
来的 SO2和 NOX是形成酸雨的主要起始
物。除此以外，不少地方的降水中发现
有机酸（甲酸、乙酸）。
酸雨的化学组成
酸雨的化学组成
（三）、酸雨的危害
1,使湖泊酸化 。
2,酸雨使流域土壤和水体底泥中的金属 (例如铝 )
可被溶解进入水中毒害鱼类 。
3,抑制土壤中有机物的分解和氮的固定, 淋洗与
土壤粒子结合的钙, 镁, 钾等营养元素, 使土壤
贫瘠化 。
4,酸雨伤害植物的新生芽叶, 干扰光合作用, 影
响其发育生长 。
5,腐蚀建筑材料, 金属结构, 油漆及名胜古迹等
（四）世界酸雨发展状况和
我国酸雨现状
酸雨早在 19世纪中叶就在英国发生
过，英国是工业革命的发源地，煤炭的
大规模的利用和燃烧，造成大气质量恶
化和酸雨的产生。从 1870年起到 1963年
近百年中发生了几十起烟雾事件
20世纪 50一 60年代，北欧的瑞典和
挪威地区开始受到来自欧洲中部工业区
(英、法、德等国 )S02的长距离输送 (高
烟囱 )的影响，湖泊中鱼类开始减少，古
建筑和石雕受侵蚀。到 60年代末北欧湖
水酸化十分明显，许多湖泊成为没有鱼
类和其他水生生物的“死湖”，酸雨的
危害逐步发展为“区域性”事件。
最早欧洲的酸雨多发生在挪威、瑞
典等北欧国家，后来扩展到东欧和中欧，
直至几乎覆盖整个欧洲。在酸雨最严重
的时期，挪威南部约 5000个湖泊中有
1750个由于 pH过低而使鱼虾绝迹；瑞
典的 9万个湖泊中有 1／ 5已受到酸雨的
侵害。
20世纪 70一 80年代，随着经济快速
发展，酸雨范围由北欧扩大至中欧。德
国约有 1/3的森林受到酸雨不同程度的危
害；在巴伐利亚每 4株云杉就有一株死
亡；在瑞士，森林受害面积已达 50％以
上。 20世纪 80年代初，整个欧洲的降水
pH在 4.0~5.0之间，雨水中硫酸盐含量
明显升高。
同时，在北美 (主要是美国的东部和
北部五太湖美、加交界区 )也形成了大
面积的酸雨区。成为美国和加拿大棘手
的环境问题。
加拿大抽样调查的 8500个湖泊已全
部酸化,
在美国南部的 15个州曾达到降水平
均 PH值在 4.2～ 4.5之间。美国曾报道至
少有 1200个湖泊己酸化，占可能酸化地
区中全部湖泊的 4％，在这些湖泊
中．生物无法生存：此外，还有 5％的
湖泊酸度正在上升，虽未完全酸化，但
已严重到威胁某些生物生存的程度；
1972年在斯德哥尔摩召开的联合国
人类环境会议上，瑞典政府提交给大会
的研究报告, 跨越国境的空气污染：大
气和降水中的硫对环境的影响, 标志着
酸雨真正被作为一种国际性环境问题正
式提上议事日程。
1982年 6月在瑞典斯德哥尔摩召开
了“国际环境酸化会议”，这标志着酸
雨污染已成为当今世界重要的环境问题
之一。
中国酸雨现状
从 20世纪 80年代以来，中国的酸雨
污染呈加速发展趋势。在 80年代，中国
的酸雨主要发生在以重庆、贵阳和柳州
为代表的高硫煤使用地区及部分长江以
南地区。到 90年代中期，酸雨已发展到
青藏高原以东及四川盆地的广大地区。
以长沙、赣州、南昌、怀化为代表的
华中酸雨区，现在已成为全国酸雨污染
最严重的地区，其中心区年均降水 PH低
于 4.0，酸雨频率高于 90％，已到了几
乎“逢雨必酸”的程度。北起青岛、南
至厦门．以南京、上海、杭州、福州和
厦门为代表的华东沿海地区也成为我国
主要的酸雨地区，年均降水 pH低于 5,6
的区域面积已占全国面积的 30％左右。
监测表明，我国的广东、广西、四川
盆地和贵州大部分地区已成为与欧洲、北
美并列的世界三大酸雨地区之一。
我国酸雨的化学特征是 pH低、离子
浓度高，硫酸根、铵和钙离子浓度远远高
于欧美，而硝酸根浓度则低于欧美，属硫
酸型酸雨。
第四节 大气污染综合治理
一、减少污染物的排放量
1．改革能源结构，逐步用二次能源代替一次
能源，开发无污染能源，对燃料进行脱硫处
理。
2．改革燃烧装置和燃烧方式，提高热效率。
3．采用无污染或低污染生产工艺。
4．利用余热、余气，提高能源利用率。
二、治理主要污染物
（一）颗粒物的治理
大气中的颗粒物主要来自于矿石燃料
的燃烧。因此减少颗粒物的方法主要有
两种，一种是改变能源结构或对燃煤进
行加工利用；另一种是在废气排放前先
将颗粒物处理掉，处理方法通常有以下
几种：
1、重力除尘装置
其原理是使含尘气体中的尘埃借助
重力作用使之沉降而达到除尘的目的。
这种方法简便，投资少，缺点是占
地面积大，对粒径较大的尘埃具有较好
的作用，而对较小的尘粒的去除率低，
除尘效率约为 50～ 60％，因此只能作为
初级除尘手段。
2、惯性力除尘装置
该方法是利用粉尘与气体在运动时
的惯性力不同，通过使含尘气体冲击挡
板或使气流急剧改变流向，然后借助尘
粒的惯性力将尘粒从气流中分离而达到
分离除尘的目的。
这种方法设备简单，但其除尘效果
也较低，约为 50~70%,对粒径较小的尘
粒（ <10um）效果较差。
3、离心力除尘装置
该法是通过使含尘气体在装置中进
行高速旋转而使气体中的尘粒产生较大
的离心力，从而与气体分离。
这种方法设备简单，费用较低，维
护方便，除尘效果也较前两种高（ 80～
90％）。但对细小的尘粒（ <5um）去
除效果较低。
? G
4,洗涤塔 除尘
这种方法使利用液体所形成的液滴、
液膜、雾膜等洗涤含尘气体而达到除尘
的目的。
这种方法设备简单，造价低，除尘
效果好而且能除去气流中一些有害气体；
缺点是用水量塔，易产生腐蚀性液体以
及需及时对废水、废浆进行处理。
5、过滤式除尘装置
这种方法是使含尘气体通过多孔滤料，
把气体中的尘粒截留下来而达到除尘的目
的。
这种方法的除尘率高（ 99％以上），
且对细粉有很强的逋集作用，因而广泛用
于各种工业废气除尘中。但它不适用于处
理含水、含油及粘结性粉尘，另外不适合
处理高温气体。
6,静电除尘 装置
这种方法利用特高压直流电源
（ 40000V）产生的不均匀电场，通过电
晕放电，使尘粒带电而向电极迁移，在
电极上电荷被中和，尘埃聚集在电极上
而达到除尘的效果。
这种方法的适用范围广，除尘效率
高，且能耗低，但设备投资大，设备庞
大，占地面积大。
（二）二氧化硫的治理
从排烟中除去 SO2的技术称为“排
烟脱硫”,这类技术已相当多，但总起来
可分为湿法和干法两大类。前者是利用
SO2为酸性氧化物这一特点，后者是利
用 SO2的还原性。
1、湿法排烟脱硫
（ 1）钠法 — 氢氧化钠或亚硫酸钠吸收法
这种方法是以 NaOH,Na2CO3、
或 Na2SO3作为吸收剂吸收 SO2，因为这
种方法吸收速度快，管道和设备不易堵
塞，所以应用较广泛。
主要反应为：
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O
Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2
Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3
吸收剂处理后可获得副产品，主要
回收方法有
a.中和法：
NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O
2Na2SO3+O2=2Na2SO4
b.直接利用
将含有的吸收液直接供造纸厂代替烧
碱蒸煮纸浆。
C.回收 Na2SO3
吸收液经浓缩、结晶、脱水后回收
Na2SO3晶体。
d.回收石膏法
在含 NaHSO3的吸收液中加入石灰，
使其生成 CaSO3，再经氧化后生成石膏。
2NaHSO3+Ca(OH)2=CaSO31/2H2O+Na2SO3+
3/2H2O
CaSO31/2H2O+1/2O2+3/2H2O=CaSO42H2O
e.回收硫法
将吸收液中的加热生成高浓度的，再用
于生产硫酸或硫
2NaHSO3=Na2SO3+SO2+H2O
SO2+2H2S=3S+2H2O
(2)氨法 —— 以氨水作吸收剂
2NH3H2O+SO2=(NH4)2SO3+H2O
(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3
吸收液经处理后可进行回收
a.回收 (NH4)2SO4法
吸收液中加入氨水，使 NH4HSO3转
化为 (NH4)2SO3，再经空气氧化后生成
硫酸铵，浓缩结晶。
(NH4)2SO3+1/2O2=(NH4)2SO4
b.回收石膏法
若将上法回收的硫酸铵溶液中加入
石灰，就可回收石膏，而生成的氨用水
吸收后又可作为吸收剂
(NH4)2SO4+Ca(OH)2=CaSO42H2O+2NH3
(3)钙法
利用石灰石、生石灰等的乳浊液作吸
收剂
2、干性排烟脱硫法
（ 1）活性炭法
利用活性炭的活性及较大的比表面
积，使烟气中的 SO2在活性炭表面上与
氧及水蒸气作用生成硫酸。
（ 2）接触氧化法
对于高浓度的 SO2烟气的治理，可
采用工业接触制硫酸类似的方法进行。
排烟脱硫的方法很多，在选择时应
从下面几个方面考虑：
? （ 1）净化效率高，经济效果好；
? （ 2）装置能长期稳定运行；
? （ 3）易于操作、维修和检查；
? （ 4）不应造成二次污染。
（三）氮氧化物的治理
氮氧化物的工业来源主要是硝酸制
造厂、使用硝酸的工厂以及工厂燃料燃
烧排放的废气等。从燃烧装置中排放的
氮氧化物主要是 NO,NO比较稳定，不
易溶于水，也不与水反应，目前对它的
处理主要有催化还原、吸收等
1．催化还原法
在催化剂存在下，用甲烷、氢气、
氨等还原性气体将 NO还原成 N2的方
法，它又分为选择性催化还原和非选
择性催化还原法。
（ 1）非选择性催化还原法
在催化剂存在下，通入的还原性气
体不仅与 NO作用，而且可与 O2作用的
方法称为非选择性催化还原法。还原气
体可用甲烷、氢气、一氧化碳等，催化
剂用 Pt等，反应温度在 400~500C。
这种方法适合于废气中 O2含量较少
的废气
（ 2）选择性催化还原法
在催化剂存在下，还原性气体仅与氮氧化
物作用的方法称为选择性催化还原法。
A.氨选择性催化还原法
此法以氨作还原剂，铂作催化剂，在
150～ 2500C发生反应。
4NH3+6NO=5N2+6H2O
8NH3+6NO2=7N2+12H2O
当有微量 O2时,NO的去除率更高些
4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O
但必须严格控制温度，温度过高时
发生 下列反应，生成 NO
4NH3+5O2=4NO+6H2O
温度越高，氨越是优先与氧作用。
B.硫化氢选择性催化还原法
NO+H2S=S+1/2N2+H2O
该法同时可除去 SO2
2H2S+SO2=3S+2H2O
C.氯 -氨选择性催化还原法
该法以木炭作为催化剂，温度在 500C
时反应：
2NO+Cl2=2NOCl
2NOCl+4NH3=2NH4Cl+2N2+2H2O
D.一氧化碳催化还原法
该法以铜铝钒土作催化剂，在 5380C
反应，可同时除去 SO2
2NO+2CO=N2+2CO2
SO2+2CO=S+2CO2
NO2+CO=NO+CO2
2．吸收法
（ 1）碱吸收法
该法采用氢氧化钠溶液（ 30％）或
碳酸钠溶液（ 10~15%）作吸收剂。当
烟气中 NO/NO2＝ 1时，吸收效率比 NO
仅有 1％时高 10倍。
2NaOH+NO+NO2=NaNO2+H2O
2NaOH+NO2=NaNO3+NaNO2+H2O
Na 2CO3+NO+NO2=2NaNO2+CO2
Na2CO3+NO2=NaNO3+NaNO2+CO2
这是一种较为成熟的方法，氮氧化物的
吸收率为 80～ 90％，但碱耗量大，副产品用
处也不大。
（ 2）硫酸吸收法
第一步在氧化室进行，将废气与过量的
NO2通入氧化室,NO2将 SO2氧化成 H2SO4；
SO2+NO2+H2O—— H2SO4+NO
第二步在清除室进行，将第一步清除 SO2
后的气体导入清除室与过量的 NO2作用，再
用硫酸溶液吸收，将已清除氮氧化物和 SO2
的气体排空。
NO+NO2—— N2O3
N2O3+2H2SO4—— 2NOHSO4+H2O
第三步在分解室进行，在分解室中通入
空气，使亚硝酰硫酸分解
2NOHSO4+1/2O2+H2O—— 2H2SO4+2NO2
生成的硫酸再返回清除室使用，过量的
NO2转入硝酸生成室
第四步在硝酸生成室进行
3NO2+H2O—— 2HNO3+NO
过量的 NO2及 NO进行再循环 。
3．吸附法
该法是利用吸附剂（活性炭、
分子筛等）吸附废气中的氮氧化
物而达到净化目的。
（四）光化学烟雾的防治对策
汽车尾气是 NOx和碳氢化合物最主
要的排放源，改进技术控制汽车尾气是
避免光化学烟雾的形成，保证空气环境
质量的有效措施。
(1)安装尾气净化装置
主要是在排气系统中安装热反应器，
催化反应器和向排气门处喷入新鲜空气
的办法来减少尾气污染物的排放量。目
前，我国生产的部分汽车已经安装尾气
净化装置，并广泛推广三元催化器的使
用 。
(2)改良燃料
改变汽油成分或者使用替代燃料，
来降低汽车尾气污染。资料表明，天然
气燃料燃烧与无铅汽油相比 CO和碳氢
化合物的排放量均可降低 60％以上；甲
醇燃料与汽油相比 CO和碳氢化合物的
排放量也可降低 37％和 56％；燃氢汽车
排放的 NOx不到汽油车的 10％。
三、种植树木草坪。
四、掌握气象变化规律，充分利用环境自
能力
五、加强城镇规划，搞好环境功能分区。
大气污染及其防治
第一节 大气环境
一、大气圈及其构造
1、大气圈
在自然地理学上，把随地球旋转的大气
层称为大气圈。在通常状态下，可以认为从
地表至 1000-1400km的气层作为大气圈的厚
度。在大气圈中的大气分布不均匀，随着离
地表高度的增加，空气越来越稀薄。
2、大气圈的组成
根据大气圈中大气组成状况以及
大气垂直高度上大气的温度变化，大气
圈可分为对流层、平流层、中间层、电
离层和散逸层。
（ 1）、对流层
对流层是大气圈的最下层，是指从地表
至离地 10－ 12km以内的这一层大气。对流
层的大气密度最大，只有十几千米厚的对
流层的空气量就占了整个大气层大气总质
量的 75％左右。
在对流层中，正常条件下的空气温度是
随高度增加而降低的，因此具有强烈的对
流运动，但有时会形成逆温。
（ 2）平流层
对流层以上直至离地表 50km的大气层为
平流层。在平流层中没有什么尘埃和水汽，
空气比对流层稀薄得多。平流层中气温随高
度的增加有所增加，因此平流层大气处于平
流状态，气流稳定且透明度好，适宜飞机飞
行。然而一旦污染物进入平流层，则会长期
滞留。
在平流层的中上部，由于受阳光紫外线辐
射，使 O2发生化学反应生成了 O3而形成了臭氧
层，臭氧层吸收了阳光中对生物杀伤力极强的
短波紫外线和宇宙射线，从而保护了地球上的
生物免受其害。所以一定厚度的臭氧层的形成
对地球环境至关重要。
目前由于人类活动，使一些有机污染物进
入平流层，使臭氧层受到破坏，给地球上的生
物造成危害，必须引起我们的高度重视。
（ 3）中间层
平流层顶至离地表 80km 这一层。
（ 4）电离层
在离地 80－ 500km左右的这一空间称为
电离层。
（ 5）散逸层
电离层以上的大气层称为逸散层，是大
气层向星际空间过渡的区域，没有什么明显
的界限。
二、大气的组成
（一）大气的恒定组分
（二 )大气的可变组分
（三）大气的不定组分
（一）大气的恒定组分
大气的恒定组分是指大气中的 O2,N2和
稀有气体。在近地层大气中这些气体组分地
含量几乎可认为使不变的，它们约占大气总
量的 99.96%。
（二 )大气的可变组分
主要指 CO2和 H2O（ g），这些气体组分
受不同地区气候、季节等多种因素的影响而
发生变化。正常状况下,H2O(g)约占 0－ 4％，
CO2约占 0.033%。
由恒定组分和可变组分所组成的大气称
为 洁净大气 。
（三）、大气的不定组分
大气中的尘埃、硫化物、氮氧化物、硫
氧化物等是大气中的不定组分，当它们进入
大气后，可能造成大气污染。
第二节 大气污染及污染源
一、大气污染的概念
由于人类活动或自然过程引起某种
物质进入大气中，呈现出足够的浓度，
达到了足够的时间并因此而危害了人、
动植物及物体的现象，叫大气污染。
二、大气污染源
按发生类型分：
（一）、工业污染源
（二）、农业污染源
（三）、生活污染源
（四）、交通运输污染源
按排放空间分：
1、高架源：
在距地面一定高度排放污染物，
如电厂烟囱等
2、低架源：
在地面上或离地面高度很低的排放源
按排放形式分
1、线源
沿着一条线排放污染物，如汽车、火车等
2、面源
在一个大范围内排放污染物，如煤田自燃
的煤堆、密集而低矮的居民住宅烟囱群等
3、点源：
集中在一点或在可当作一点的小范围内排
放污染物，如烟囱等
三、大气主要污染物
（一）颗粒物
（二）含硫化合物
（三）氮氧化物
（四）碳氧化物
（五）光化学氧化剂
（一）、颗粒物
1、颗粒物是指大气中弥漫着的固态和液
态物质，成份较复杂。
（ 1）总悬浮颗粒物：用标推大容量颗粒
采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的
总质量，通常称为总悬浮颗粒物。用
TSP表示。其粒径多在 100um以下，
尤以 10um以下的为最多。
（ 2）飘尘：颗粒物粒径小于 10um 的颗
粒物称为飘尘。它们能长时间地悬浮于
大气中而不沉降下来。
（ 3）降尘：颗粒物粒径大于 10um的颗粒
物叫降尘。它们在重力的作用下能很快
降落到地面。
（ 4）可吸入粒子：易于通过呼吸过程而
进入呼吸道的粒子。目前目际标准化组
织建议将其定为粒径 ≤10um。
2、大气飘尘的危害
据分析，在总悬浮颗粒物中
硫酸盐, 约 10％（主要为硫酸铵）
硝酸盐, 约 5％
金 属,约 5％（三十多种，以铁
为最多）
有机物,约 5％ （脂肪烃多于芳香烃）
（ 1）影响大气的物理性质
（ 2）使建筑物、金属制品等受到腐蚀；
（ 3）对人、动植物产生危害；
（ 4）与其它大气污染物协同作用形成
大气污染。
? 时间 飘尘浓度 SO2浓度 死亡人数
（ mg/m3） （ mg/m3）
? 1952.12 4.46 3.8 4000多
? 1956 3.25 1.6 1000多
? 1957 2.40 1.8 400
? 1962.12 2.8 4.1 750
（二）、含硫化合物
污染大气的含硫化合物有 H2S,SO2、
SO3、硫酸酸雾及硫酸盐气溶胶等，但在大
气中主要是 SO2。
大气中的 SO2主要来源于矿物燃料的燃
烧。据估计，全世界每年由于人类活动排
放到大气中的 SO2可能超过一亿五千万吨，
其中 2/3来自于煤的燃烧,1/3来自石油的燃
烧，矿物燃料燃烧时，主要生成 SO2 。所
以人类活动排放到大气中的硫氧化物主要
是 SO2 。
SO2是无色、有刺激性和窒息性的气体，
对呼吸道有刺激作用，能引起呼吸道和心血
管疾病。值得注意的是 SO2与飘尘的协同作
用将使其毒性大大增强，使得大气污染加剧。
大气中的 SO2可以通过均相或非均相氧
化生成 SO3 。 SO3一经形成，便迅速与大气
中的水蒸气作用生成硫酸，因此大气中 SO3
的含量十分低微，生成的硫酸是严重危害健
康的物质，其毒性远大于 SO2。
（三）氮氧化物
对流层中危害较大的氮氧化物是 NO和
NO2，统称为总氮氧化物（ NOx）。当矿物
燃料高温燃烧时，空气中的 N2与 O2结合而生
成 NO,温度越高，生成 NO的速度和量越大，
由这种方式生成的 NOx称为 热 NOx；另一类
是因燃料中含有吡啶、氨基化合物等含氮化
合物，在燃烧的过程中生成了 NOx，这种方
式数生成的 NOX称为 燃料 NOx；另外一些工
厂 (如生产硝酸或使用硝酸、氮肥厂等 )的生产
过程中排放到大气中的 NOx。
NO是无色，有刺激性气味不活泼的气
体，它能与血红蛋白结合生成亚硝基血红蛋
白而引起中毒，并可产生缺氧症状和中枢神
经受损。
NO氧化后生成红棕色、有刺激性的 NO2，
它的毒性较强，能迅速破坏肺细胞，可能是
引起肺气肿和肺癌的病因。
NO2又是一吸光物质，易发生光化学反
应，是形成光化学反应的元凶，由此产生的
二次污染物的危害更大。
（四）碳氧化物
1、一氧化碳
大气中 CO来源于燃料的燃烧。而由汽车
尾气中的 CO造成的大气污染已引起世界各国
的重视。
值得注意的是一氧化碳的另一人工源是
吸烟排出的烟气。吸烟者吸入的 CO远高于不
吸烟者，尤其是吸过滤嘴香烟的人。
CO的主要危害是妨碍体内氧气的传输。
它与血红蛋白的亲和力比氧大二百多倍，而
生成的羰基血红蛋白的解离速度比氧合血红
蛋白小三千六百多倍，因此一旦生成羰基血
红蛋白就很难解离，导致输氧能力降低，造
成机体缺氧，危害人体健康。体内缺氧时对
所有的器官都有影响，而最敏感的是中枢神
经系统和心肌。
2,CO2
? CO2是无色、无毒的气体，目前由于人类活
动排放到大气中的 CO2的量不断增加，而吸
收 CO2的森林反遭到严重破坏，使得大气中
CO2的浓度不断增加。据测定，一个世纪前，
大气中 CO2的含量约为 284ppm,目前已达到
379ppm。 CO2浓度的增加，可能对全球的
气候产生影响，因而是目前环境科学上颇
为注意的问题之一。
（五）光化学氧化剂
1、光化学反应和光化学烟雾
在太阳紫外线作用下，大气中的
某些污染物发生反应，生成新的污染
物，这种反应叫光化学反应。由此产
生的烟雾称为光化学烟雾。
2、光化学烟雾形成的条件
（ 1）充足的阳光，无风；
（ 2）出现逆温；
（ 3）大气含有一定浓度的 NO2和碳氢化
合物。
3,光化学反应机理
（ 1） 污染空气中 NO2的光解是光化学烟
雾形 成的起始反应
NO2+hv (λ ＜ 430nm)—— NO2*,
NO2*—— NO+O
O+O2+M—— O3+M
O3+NO —— O2+NO2
（ 2）碳氢化合物与 O,O3,? OH,NO
等 自由基 作用生成醛、酮、酸 以及 RO2?、
HO2?,RCO?等自由基。
（ 3）、过氧自由基引起 NO向 NO2转化，
并导致 O3和过氧乙酰硝酸脂（ PAN）等
生成。
4、光化学烟雾的危害
（ 1）、对人体健康的影响
光化学烟雾最明显的危害是对人眼的刺激作
用。出现眼流泪、发红 (俗称红眼病 )。除眼外，
对鼻、咽、气管和肺均有明显的刺激作用。对老
人、儿童和病弱者尤为严重。污染严重时，会引
起哮喘发作，导致上呼吸道疾病恶化，使视觉敏
感度和视力降低。受害严重者，呼吸困难、胸痛、
头晕、发烧、呕吐、以致血压下降、昏迷不醒。
长期慢性伤害，可引起肺机能衰退、支气管炎、
甚至发展成肺癌等。
据资料统计，美国加里福尼亚洲由
于光化学烟雾的作用，曾使该州 3／ 4的
人发生了红眼病。日本东京 119 70年发
生的光化学污染时期有 20000人患了红
眼病。 1952年洛杉矾事件发生时，两天
内就使 65岁以上的老人死亡 400余人。
（ 2）对植物的伤害
光化学烟雾能使植物叶片受害变黄
以致枯死。据资料统计，仅加利福尼亚
州 1959年由于光化学污染引起的农作物
减产损失已达 800万美元。使大片树木
枯死，葡萄减产 60％以上，柑橘也严重
减产。对光化学烟雾敏感的植物还有棉
花、烟草、甜菜、番茄、菠菜、某些花
卉和多种树木。
第三节 大气污染的危害
一、大气污染对人体健康的影响
大气污染物的种类繁多，排放量大，污
染范围广，对人体健康的危害是多方面的，
如呼吸道疾病、中枢神经系统受损、癌症等。
大气污染对人体健康的影响与污染物的种类、
性质、暴露时间及个体敏感性有关。
二、大气污染对气候的影响
（一）大气污染对城市气候的影响
大气污染使得城市气温高于农村，城市
的能见度较农村低，云、雾、降雨比农村多。
（二）对全球气候的影响
目前对地表气温上升的真正原因还未证
实，提得较多的是“温室效应”。的确，人
类的活动已使得大气中二氧化碳的含量有所
升高，因此不得不引起人们的高度重视。
三、大气污染对臭氧层的破坏
（一）平流层中臭氧的形成
O2+hv—— 2O(3P)
O2+O+M—— O3+M
同时臭氧也会因光解而破坏。
O3＋ hv—— O2+O
此外臭氧也能与 O作用,O3+O—— 2O2
通常情况下，臭氧的形成和分解达到平
衡，臭氧保持一定浓度，约为 10ppm，结果
在平流层中上部形成臭氧层。
（二）平流层中臭氧层对地球生命的重要性
以紫外线对人体效应为依据，按照波长
的顺序将紫外线分为
紫外线 A(320~400nm)、
紫外线 B(290~320nm)、
紫外线 C(190~290nm)。
尽管紫外线 C的危害最大，但它几乎全部
被臭氧层吸收，即使是平流层中臭氧浓度大
大降低，紫外线 C也几乎不能到达地球。
? 紫外线 B能强烈影响人类的基因物质脱氧核糖
核酸而导致皮肤衰老，产生晒斑，形成皮肤癌。
而且这种波长的紫外线的能量足以破坏 C— H
键，对地球上的生命及有机物均有破坏作用。
正是由于臭氧层能吸收 λ≤330nm 的紫外线，
因而对地球上的生物起了保护作用。
? 但紫外线 B的吸收与臭氧的浓度密切相关，随
着臭氧层中臭氧浓度大大降低，到达地面的紫
外线的量大大增加，给人类的生存带来极大威
胁，同时，危害农作物和水生生物，所以臭氧
层的破坏已引起全世界的广泛重视和关注。
（三）大气污染物对臭氧层的破坏
1.NOx对臭氧层的破坏作用
平流层中破坏臭氧层的主要 NOx是 NO
NO+O3—— NO2+O2
NO2+O—— NO+O2
总反应为,O+O3—— 2O2
平流层中 NO的来源有 N2O及超音速飞机
排放的 NOx,
2.HO自由基对臭氧的破坏作用
HO+O3—— HO2+O2
HO2+O3—— HO+2O2
或 HO2＋ O—— HO＋ O2
总反应,2O3—— 3O2或 O3+O—— 2O2
平流层中 HO主要来源于 H2O（ g）,CH4、
H2与 O的作用
H2O+O—— 2HO
CH4+O—— CH3+HO
H2 + O—— HO+H
3,氟氯烃类对臭氧的破坏
O3+Cl—— ClO+O2
ClO+O—— Cl+O2
总反应,O3+O—— 2O2
一个氯原子可使 10万个 O3分子被破
坏，因此其危害相当大。
Cl来源于氟氯烃，在对流层中氟氯烃具
有无毒、不燃烧且有较高的稳定性等特点而
被广泛用作制冷剂（ 25万吨 /年）、喷雾剂
（ 30万吨 /年）、溶剂（ 18万吨 /年）及制作
泡沫塑料（ 26万吨 /年）等。全世界估计年产
量在 100多万吨，
目前世界上许多国家对禁止使用氟氯烃
持积极支持的态度。但就算目前全世界都禁
止使用氟氯烃，已经散发到环境中的氟氯烃
对臭氧层的破坏作用仍将持续下去。
(四）、淘汰消耗臭氧层物质的
国际行动
? 1985年，制定了保护臭氧层的, 维也纳公约,,
我国于 1989年加入, 维也纳公约, 。
? 1987年，制定了, 关于消耗臭氧层物质的蒙
特利尔议定书,,对 8种破坏臭氧层的物质
（简称受控物质）提出了削减使用的时间要求。
这项议定书得到了 163个国家的批准。
? 1990年,1992年和 1995年，对议定书又分别
作了 3次修改，扩大了受控物质的范围，并提
前了停止使用的时间。根据修改后的议定书
的规定，发达国家到 1994年 1月停止使用哈
伦,1996年 1月停止使用氟利昂、四氯化碳、
甲基氯仿；发展中国家到 2010年全部停止使
用氟利昂、哈伦、四氯化碳、甲基氯仿。
? 中国于 1992年加入了, 蒙特利尔议定书, 。
目前世界上许多国家对禁止使用氟氯烃持
积极支持的态度。但是，在对消耗臭氧层物质
（ ODS）实行控制之前（ 1996年以前），全世
界向大气排放的 ODS已达到了 2000万吨，由于
ODS相当稳定，可以存在 50-100年，所以被排
放的大部分 ODS目前仍留在大气层中。就算目
前全世界都禁止使用氟氯烃，已经散发到环境中
的氟氯烃对臭氧层的破坏作用仍将持续下去。
四、酸 沉 降
酸沉降是指大气中的酸性物质通
过干、湿沉降两种途径迁移到地表的
过程。
（一）、酸雨的化学组成
酸雨中含有多种无机酸和有机酸及
其盐。其中绝大部分是硫酸和硝酸，多
数情况下以硫酸为主。从污染源排放出
来的 SO2和 NOX是形成酸雨的主要起始
物。除此以外，不少地方的降水中发现
有机酸（甲酸、乙酸）。
酸雨的化学组成
酸雨的化学组成
（三）、酸雨的危害
1,使湖泊酸化 。
2,酸雨使流域土壤和水体底泥中的金属 (例如铝 )
可被溶解进入水中毒害鱼类 。
3,抑制土壤中有机物的分解和氮的固定, 淋洗与
土壤粒子结合的钙, 镁, 钾等营养元素, 使土壤
贫瘠化 。
4,酸雨伤害植物的新生芽叶, 干扰光合作用, 影
响其发育生长 。
5,腐蚀建筑材料, 金属结构, 油漆及名胜古迹等
（四）世界酸雨发展状况和
我国酸雨现状
酸雨早在 19世纪中叶就在英国发生
过，英国是工业革命的发源地，煤炭的
大规模的利用和燃烧，造成大气质量恶
化和酸雨的产生。从 1870年起到 1963年
近百年中发生了几十起烟雾事件
20世纪 50一 60年代，北欧的瑞典和
挪威地区开始受到来自欧洲中部工业区
(英、法、德等国 )S02的长距离输送 (高
烟囱 )的影响，湖泊中鱼类开始减少，古
建筑和石雕受侵蚀。到 60年代末北欧湖
水酸化十分明显，许多湖泊成为没有鱼
类和其他水生生物的“死湖”，酸雨的
危害逐步发展为“区域性”事件。
最早欧洲的酸雨多发生在挪威、瑞
典等北欧国家，后来扩展到东欧和中欧，
直至几乎覆盖整个欧洲。在酸雨最严重
的时期，挪威南部约 5000个湖泊中有
1750个由于 pH过低而使鱼虾绝迹；瑞
典的 9万个湖泊中有 1／ 5已受到酸雨的
侵害。
20世纪 70一 80年代，随着经济快速
发展，酸雨范围由北欧扩大至中欧。德
国约有 1/3的森林受到酸雨不同程度的危
害；在巴伐利亚每 4株云杉就有一株死
亡；在瑞士，森林受害面积已达 50％以
上。 20世纪 80年代初，整个欧洲的降水
pH在 4.0~5.0之间，雨水中硫酸盐含量
明显升高。
同时，在北美 (主要是美国的东部和
北部五太湖美、加交界区 )也形成了大
面积的酸雨区。成为美国和加拿大棘手
的环境问题。
加拿大抽样调查的 8500个湖泊已全
部酸化,
在美国南部的 15个州曾达到降水平
均 PH值在 4.2～ 4.5之间。美国曾报道至
少有 1200个湖泊己酸化，占可能酸化地
区中全部湖泊的 4％，在这些湖泊
中．生物无法生存：此外，还有 5％的
湖泊酸度正在上升，虽未完全酸化，但
已严重到威胁某些生物生存的程度；
1972年在斯德哥尔摩召开的联合国
人类环境会议上，瑞典政府提交给大会
的研究报告, 跨越国境的空气污染：大
气和降水中的硫对环境的影响, 标志着
酸雨真正被作为一种国际性环境问题正
式提上议事日程。
1982年 6月在瑞典斯德哥尔摩召开
了“国际环境酸化会议”，这标志着酸
雨污染已成为当今世界重要的环境问题
之一。
中国酸雨现状
从 20世纪 80年代以来，中国的酸雨
污染呈加速发展趋势。在 80年代，中国
的酸雨主要发生在以重庆、贵阳和柳州
为代表的高硫煤使用地区及部分长江以
南地区。到 90年代中期，酸雨已发展到
青藏高原以东及四川盆地的广大地区。
以长沙、赣州、南昌、怀化为代表的
华中酸雨区，现在已成为全国酸雨污染
最严重的地区，其中心区年均降水 PH低
于 4.0，酸雨频率高于 90％，已到了几
乎“逢雨必酸”的程度。北起青岛、南
至厦门．以南京、上海、杭州、福州和
厦门为代表的华东沿海地区也成为我国
主要的酸雨地区，年均降水 pH低于 5,6
的区域面积已占全国面积的 30％左右。
监测表明，我国的广东、广西、四川
盆地和贵州大部分地区已成为与欧洲、北
美并列的世界三大酸雨地区之一。
我国酸雨的化学特征是 pH低、离子
浓度高，硫酸根、铵和钙离子浓度远远高
于欧美，而硝酸根浓度则低于欧美，属硫
酸型酸雨。
第四节 大气污染综合治理
一、减少污染物的排放量
1．改革能源结构，逐步用二次能源代替一次
能源，开发无污染能源，对燃料进行脱硫处
理。
2．改革燃烧装置和燃烧方式，提高热效率。
3．采用无污染或低污染生产工艺。
4．利用余热、余气，提高能源利用率。
二、治理主要污染物
（一）颗粒物的治理
大气中的颗粒物主要来自于矿石燃料
的燃烧。因此减少颗粒物的方法主要有
两种，一种是改变能源结构或对燃煤进
行加工利用；另一种是在废气排放前先
将颗粒物处理掉，处理方法通常有以下
几种：
1、重力除尘装置
其原理是使含尘气体中的尘埃借助
重力作用使之沉降而达到除尘的目的。
这种方法简便，投资少，缺点是占
地面积大，对粒径较大的尘埃具有较好
的作用，而对较小的尘粒的去除率低，
除尘效率约为 50～ 60％，因此只能作为
初级除尘手段。
2、惯性力除尘装置
该方法是利用粉尘与气体在运动时
的惯性力不同，通过使含尘气体冲击挡
板或使气流急剧改变流向，然后借助尘
粒的惯性力将尘粒从气流中分离而达到
分离除尘的目的。
这种方法设备简单，但其除尘效果
也较低，约为 50~70%,对粒径较小的尘
粒（ <10um）效果较差。
3、离心力除尘装置
该法是通过使含尘气体在装置中进
行高速旋转而使气体中的尘粒产生较大
的离心力，从而与气体分离。
这种方法设备简单，费用较低，维
护方便，除尘效果也较前两种高（ 80～
90％）。但对细小的尘粒（ <5um）去
除效果较低。
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4,洗涤塔 除尘
这种方法使利用液体所形成的液滴、
液膜、雾膜等洗涤含尘气体而达到除尘
的目的。
这种方法设备简单，造价低，除尘
效果好而且能除去气流中一些有害气体；
缺点是用水量塔，易产生腐蚀性液体以
及需及时对废水、废浆进行处理。
5、过滤式除尘装置
这种方法是使含尘气体通过多孔滤料，
把气体中的尘粒截留下来而达到除尘的目
的。
这种方法的除尘率高（ 99％以上），
且对细粉有很强的逋集作用，因而广泛用
于各种工业废气除尘中。但它不适用于处
理含水、含油及粘结性粉尘，另外不适合
处理高温气体。
6,静电除尘 装置
这种方法利用特高压直流电源
（ 40000V）产生的不均匀电场，通过电
晕放电，使尘粒带电而向电极迁移，在
电极上电荷被中和，尘埃聚集在电极上
而达到除尘的效果。
这种方法的适用范围广，除尘效率
高，且能耗低，但设备投资大，设备庞
大，占地面积大。
（二）二氧化硫的治理
从排烟中除去 SO2的技术称为“排
烟脱硫”,这类技术已相当多，但总起来
可分为湿法和干法两大类。前者是利用
SO2为酸性氧化物这一特点，后者是利
用 SO2的还原性。
1、湿法排烟脱硫
（ 1）钠法 — 氢氧化钠或亚硫酸钠吸收法
这种方法是以 NaOH,Na2CO3、
或 Na2SO3作为吸收剂吸收 SO2，因为这
种方法吸收速度快，管道和设备不易堵
塞，所以应用较广泛。
主要反应为：
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O
Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2
Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3
吸收剂处理后可获得副产品，主要
回收方法有
a.中和法：
NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O
2Na2SO3+O2=2Na2SO4
b.直接利用
将含有的吸收液直接供造纸厂代替烧
碱蒸煮纸浆。
C.回收 Na2SO3
吸收液经浓缩、结晶、脱水后回收
Na2SO3晶体。
d.回收石膏法
在含 NaHSO3的吸收液中加入石灰，
使其生成 CaSO3，再经氧化后生成石膏。
2NaHSO3+Ca(OH)2=CaSO31/2H2O+Na2SO3+
3/2H2O
CaSO31/2H2O+1/2O2+3/2H2O=CaSO42H2O
e.回收硫法
将吸收液中的加热生成高浓度的，再用
于生产硫酸或硫
2NaHSO3=Na2SO3+SO2+H2O
SO2+2H2S=3S+2H2O
(2)氨法 —— 以氨水作吸收剂
2NH3H2O+SO2=(NH4)2SO3+H2O
(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3
吸收液经处理后可进行回收
a.回收 (NH4)2SO4法
吸收液中加入氨水，使 NH4HSO3转
化为 (NH4)2SO3，再经空气氧化后生成
硫酸铵，浓缩结晶。
(NH4)2SO3+1/2O2=(NH4)2SO4
b.回收石膏法
若将上法回收的硫酸铵溶液中加入
石灰，就可回收石膏，而生成的氨用水
吸收后又可作为吸收剂
(NH4)2SO4+Ca(OH)2=CaSO42H2O+2NH3
(3)钙法
利用石灰石、生石灰等的乳浊液作吸
收剂
2、干性排烟脱硫法
（ 1）活性炭法
利用活性炭的活性及较大的比表面
积，使烟气中的 SO2在活性炭表面上与
氧及水蒸气作用生成硫酸。
（ 2）接触氧化法
对于高浓度的 SO2烟气的治理，可
采用工业接触制硫酸类似的方法进行。
排烟脱硫的方法很多，在选择时应
从下面几个方面考虑：
? （ 1）净化效率高，经济效果好；
? （ 2）装置能长期稳定运行；
? （ 3）易于操作、维修和检查；
? （ 4）不应造成二次污染。
（三）氮氧化物的治理
氮氧化物的工业来源主要是硝酸制
造厂、使用硝酸的工厂以及工厂燃料燃
烧排放的废气等。从燃烧装置中排放的
氮氧化物主要是 NO,NO比较稳定，不
易溶于水，也不与水反应，目前对它的
处理主要有催化还原、吸收等
1．催化还原法
在催化剂存在下，用甲烷、氢气、
氨等还原性气体将 NO还原成 N2的方
法，它又分为选择性催化还原和非选
择性催化还原法。
（ 1）非选择性催化还原法
在催化剂存在下，通入的还原性气
体不仅与 NO作用，而且可与 O2作用的
方法称为非选择性催化还原法。还原气
体可用甲烷、氢气、一氧化碳等，催化
剂用 Pt等，反应温度在 400~500C。
这种方法适合于废气中 O2含量较少
的废气
（ 2）选择性催化还原法
在催化剂存在下，还原性气体仅与氮氧化
物作用的方法称为选择性催化还原法。
A.氨选择性催化还原法
此法以氨作还原剂，铂作催化剂，在
150～ 2500C发生反应。
4NH3+6NO=5N2+6H2O
8NH3+6NO2=7N2+12H2O
当有微量 O2时,NO的去除率更高些
4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O
但必须严格控制温度，温度过高时
发生 下列反应，生成 NO
4NH3+5O2=4NO+6H2O
温度越高，氨越是优先与氧作用。
B.硫化氢选择性催化还原法
NO+H2S=S+1/2N2+H2O
该法同时可除去 SO2
2H2S+SO2=3S+2H2O
C.氯 -氨选择性催化还原法
该法以木炭作为催化剂，温度在 500C
时反应：
2NO+Cl2=2NOCl
2NOCl+4NH3=2NH4Cl+2N2+2H2O
D.一氧化碳催化还原法
该法以铜铝钒土作催化剂，在 5380C
反应，可同时除去 SO2
2NO+2CO=N2+2CO2
SO2+2CO=S+2CO2
NO2+CO=NO+CO2
2．吸收法
（ 1）碱吸收法
该法采用氢氧化钠溶液（ 30％）或
碳酸钠溶液（ 10~15%）作吸收剂。当
烟气中 NO/NO2＝ 1时，吸收效率比 NO
仅有 1％时高 10倍。
2NaOH+NO+NO2=NaNO2+H2O
2NaOH+NO2=NaNO3+NaNO2+H2O
Na 2CO3+NO+NO2=2NaNO2+CO2
Na2CO3+NO2=NaNO3+NaNO2+CO2
这是一种较为成熟的方法，氮氧化物的
吸收率为 80～ 90％，但碱耗量大，副产品用
处也不大。
（ 2）硫酸吸收法
第一步在氧化室进行，将废气与过量的
NO2通入氧化室,NO2将 SO2氧化成 H2SO4；
SO2+NO2+H2O—— H2SO4+NO
第二步在清除室进行，将第一步清除 SO2
后的气体导入清除室与过量的 NO2作用，再
用硫酸溶液吸收，将已清除氮氧化物和 SO2
的气体排空。
NO+NO2—— N2O3
N2O3+2H2SO4—— 2NOHSO4+H2O
第三步在分解室进行，在分解室中通入
空气，使亚硝酰硫酸分解
2NOHSO4+1/2O2+H2O—— 2H2SO4+2NO2
生成的硫酸再返回清除室使用，过量的
NO2转入硝酸生成室
第四步在硝酸生成室进行
3NO2+H2O—— 2HNO3+NO
过量的 NO2及 NO进行再循环 。
3．吸附法
该法是利用吸附剂（活性炭、
分子筛等）吸附废气中的氮氧化
物而达到净化目的。
（四）光化学烟雾的防治对策
汽车尾气是 NOx和碳氢化合物最主
要的排放源，改进技术控制汽车尾气是
避免光化学烟雾的形成，保证空气环境
质量的有效措施。
(1)安装尾气净化装置
主要是在排气系统中安装热反应器，
催化反应器和向排气门处喷入新鲜空气
的办法来减少尾气污染物的排放量。目
前，我国生产的部分汽车已经安装尾气
净化装置，并广泛推广三元催化器的使
用 。
(2)改良燃料
改变汽油成分或者使用替代燃料，
来降低汽车尾气污染。资料表明，天然
气燃料燃烧与无铅汽油相比 CO和碳氢
化合物的排放量均可降低 60％以上；甲
醇燃料与汽油相比 CO和碳氢化合物的
排放量也可降低 37％和 56％；燃氢汽车
排放的 NOx不到汽油车的 10％。
三、种植树木草坪。
四、掌握气象变化规律，充分利用环境自
能力
五、加强城镇规划，搞好环境功能分区。
