第二章 大气环境
? § 1 大气的结构和组成
? § 2 大气污染
? § 3、大气污染源及主要污染物
? § 4、大气中污染物的扩散
? § 5、中国大气污染综合防治与管理
§ 1 大气的结构和组成
? 一、大气的结构
? 二、大气的组成
一、大气的结构
? 自然地理学把受地心引力而随地球旋转的大
气称为大气圈，厚度大约有 10000km。
? 由于大气圈层与宇宙空间很难确切划分，在
大气物理学和污染气象学研究中，常把大气
圈层上界定为 1200-1400km。 1400km以外，
气体已非常稀薄，就是宇宙空间了。
? 大气圈中的空气分布是不均匀的。海平面上的空
气密度最大，近地面的空气密度随高度上升而减
小。
? 在地球表面上空 400-1400km的大气层，空气是
逐渐变稀薄的。地球表面的大气温度不仅随纬度、
季节变化，而且随高度变化。
? 大气质量的 90%集中在 30km以下的范围内，高
度 100km以上大气的质量仅占大气图质量的 1%。
?世界气象组织（ WMO）根据大气温度的垂直
分布特点，并考虑大气垂直运动等情况，将大
气分为 5层,
? 对流层
? 平流层
? 中间层
? 暖层
? 散逸层
1、对流层
? 贴着地球表面, 其厚度大约为 10km-16km,主要成分
为 N2,O2,H2O,CO2和 Ar等 。
? 两个显著特点,
?一是气温随高度上升而递减, 平均每升高 100m气温
降低 0.65℃ ；
?二是密度大 。 大气总质量 75%和 90%的水蒸气集中在
此层 。
? 该层既有大规模的空气运动, 又有强烈的空气垂直运
动 （ 即对流运动 ） 以及不规则的流流运动, 从而使不
同地区和不同层次的空气得以变换 。
? 在 1－ 2km以下的大气受地表机械, 热力学作用
强烈, 称为边界层或摩擦层, 受地表性质影响
很大 。
? 特别是 50－ 100m以下的贴地层, 主要受地表热
力的影响, 是人类活动的主要场所, 进入大气
中的污染物绝大部分在此层活动 。
? 1km-2km以上大气受地表影响小，称为自由大
气层，主要天气过程，如雨、雪、雹的形成都
在此层。
2、平流层
? 对流层顶向上到 50km左右的大气层, 又称同湿层, 该层
主要成分是 O3,N2,O2。
? 特点,
?一, 对流层顶到 30km左右的大气层气温变化很小, 为 -
55℃ 左右, 故称为同温层；同温层以上的平流层随高度
升高而升高, 至平流层顶达 -3℃ 。
?二, 空气没有对流运动, 以平流运动为主, 大气稳定,
因此一旦污染物进入平流层, 停留时间很长, 从而造成
较大的全球影响 。
? 在高约 15-35km的范围内，有厚约 20km的臭氧层，臭氧
有吸收紫外线的能力，使人类等免受紫外线的辐射。
3、中间层
? 平流层顶到 85km高度左右的区域称为中间层 。
? 主要特征是温度随高度的增加迅速降低, 顶
部温度可降到 -83℃ 以下 。
? 大气稀薄, 主要物质是 O2,N2,NO＋, O2＋ 等 。
4、热层
? 从中间层顶向上导 800km的区域称为热层,
又称电离层, 其主要成分是氧 。
? 在强烈的紫外线和宇宙射线的作用下,
大气中的 N2,O2分子电离成了 O2＋, O＋ 及
NO＋ 等离子, 该层温度随高度的增加而急
剧上升, 最高可达 1700℃ 。
5、逃逸层
? 热层以上的大气层称为逃逸层 。 此处大
气极为稀薄, 大部分分子电离, 气体及
微粒受地心引力小, 能飞离地球重力场
进入太空 。
二、大气的组成
1、干洁空气
? 比较稳定的原因,分子态氮和惰性气体的性质
不活泼；
? 固氮作用所耗去的氮素基本上被反硝化作用形
成的氮素所补充；
? 自然界中由于燃烧, 氧化, 岩石风化, 呼吸,
有机物腐解所消耗的氧, 基本上由植物光合作
用释放的氧分子而得到补偿 。
2、水蒸气
? 水蒸气在大气中的平均含量不到 0.5%,随空间, 时间
和气象条件变化而变化 。
? 在热带雨林地区, 其体积分数可达 4%；沙漠干燥区域
极地区可小于 0.01%。 一般低纬度地区高于高纬度地
区, 下层高于上层, 夏季高于冬季 。
? 水蒸气是实际大气中唯一能在自然条件下发生相变的
成分 。 通过水蒸气相变, 使得地表和大气之间以及大
气内部的水蒸气, 热和能量得以输送和交换 。
? 水蒸气对太阳辐射的吸收能力较小, 但对地面长波辐
射的吸收能力较强 。 因此, 它与二氧化碳一起, 对地
球起着保温作用 。
3、悬浮颗粒物
? 大气中含有沉降速率很小的固体和液体
微粒, 称之为悬浮颗粒物或悬浮微粒,
它是地层大气的重要组成部分, 粒径一
般在 104μm －几十 μm, 多集中于大气底
层, 不论含量还是化学成分都是不变的 。
? 悬浮颗粒物组成：固体和水蒸气凝结成的水滴和冰晶；
固体微粒可分为有机物和无机物两类 。
? 有机物微粒数量较少, 主要有植物花粉, 微生物和细
菌等；无机物微粒数量较多, 主要来源于岩石或土壤
风化后的尘粒, 流星燃烧后的灰烬, 大山爆发似的尘
埃等 。
? 悬浮颗粒物的浓度分布随时间, 地点和气象条件而变
化, 通常是陆上多于海上, 城市多于乡村, 冬季多于
夏季 。
? 悬浮颗粒物对辐射的吸收与散射，云、雾和降水的形
成，大气光电现象具有重要作用，对大气污染有重要
影响。
§ 2 大气污染
? 一、大气污染的回顾 （八大公害中的例子）
? 二、大气污染和大气污染类型
§ 2 大气污染
北京沙尘暴
大气环流是影响沙尘暴的主因
? 一般人都认为土地荒漠化是引发沙尘暴的罪
魁祸首, 但专家们最新的研究成果表明, 土
地荒漠化只是沙尘暴形成的一个重要因素,
真正让沙尘天气增多或减少的决定因素是大
气环流的变化 。
? 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所的沙尘暴
专家钱正安教授指出，在过去５０年里，我国土
地荒漠化面积一直在增长，尤其是１９９８年到
２０００年更是以每年３６００平方公里的面积
在增加。
? 但同一时期，我国北方从上世纪５０年代到９０
年代的强和特强沙尘暴的实际频数分别是４８次、
６８次、８９次、４７次和３６次。这种生态环
境不断恶化的背景和上世纪５０年代到７０年代
沙尘暴活动波动上升的事实是吻合的，但难以解
释上世纪８０年代以来沙尘暴活动明显减弱，２
０００年和２００１年突然增强，２００２年和
２００３年又突然减弱的事实。
? 对这种变化，钱正安教授和台湾大学柳中
明教授等从东亚大气环流的年际变化中找
到了规律。
? 钱正安说，从上世纪５０年代到７０年代，
蒙古国地区春季多低气压活动，它后面的
冷空气常沿西北或北路路径入侵我国西北
地区，多强风，所以多沙尘暴；但自上世
纪８０年代以来，因大气环境变化，加上
全球增温的影响，春季蒙古国地区多高气
压活动，因而西北及北路冷空气活动减弱，
少强风，故少沙尘暴。
? 此外，钱正安还剖析了２０００年以来的沙尘暴发
生频数与东亚大气环流变化间的关系。
? 统计表明，２０００年到２００３年，我国大规模
沙尘天气发生的次数分别为８次、１０次、５次、
３次。
? 钱正安说，２０００年和２００１年沙尘暴突然增
强，是因为２０００年和２００１年３到５月，蒙
古国虽然仍多高气压活动，但因日本海地区转而多
低气压活动，它后部的冷空气常沿东北路径入侵蒙
古国东部和我国东部，多强风，故蒙古国东部和我
国北京地区多沙尘暴；
? 而２００２年特别是２００３年春季，因日本海低
气压活动减弱了，所以沙尘暴比较少。
? 钱正安认为，丰富的沙尘源、强风和极不
稳定的大气是引发沙尘暴的三个不可或缺
的因素，后两者主要与气象条件有关，而
前者则和土地荒漠化有关。
? 因此，土地的荒漠化虽不是引发沙尘暴及
其变化的主要因素，但却是一个重要因素，
千万不能因此忽视对土地荒漠化的治理。
图 北京 smog
一、大气污染的回顾 （八大公
害中的例子）
?第一阶段,18世纪末到 20世纪中期, 出现所谓的
,煤烟型, 污染 。
? 主要污染物：烟尘, SO2。
?第二阶段,20世纪 50年代至 60年代, 出现所谓的
,石油型, 污染 。
? 主要污染物：飘尘, 重金属, SO2,NOx,CO和 CH等 。
?第三阶段,20世纪 70年代后期, 区域性污染或全球
性污染 。
? 中国的大气污染是复杂型、煤烟型、石
油型共生，当前世界的大气问题主要是
温室效应、酸雨、臭氧层破坏。
二、大气污染和大气污染类型
? （一）大气污染的概念
? （ 二 ） 大气污染类型
（一）大气污染的概念
? 大气污染：是指大气中一些物质的含量达到有
害的程度，以至破坏人和生态系统的正常生存
和发展，对人体、生态和材料造成危害的现象。
? 大气污染物由人为源或天然源进入大气 (输入 )，
就参与了大气的循环过程，经过一定的滞留时
间后，又通过大气中的化学反应、生物活动和
物理沉降等过程从大气中去除 (输出 )。
? 如果它们输出大气的速率小于输入大气的速率，
就会在大气中相对地积聚，造成大气中某种物
质浓度的升高。
? 当浓度升高到一定程度时，就会直接或间接地
对人体、生物或材料等造成急、慢性危害。
? 一般地说，由于自然环境所具有的物理、化学
和生物作用过程 (自然的净化作用 )，使天然源
造成的大气污染，经过一定时间后会得到恢复，
所以说，大气污染主要是指人类活动造成的。
? 造成大气污染的物质，主要是由于人类活动的
结果，如工业的发展，城市人口的增加，交通
运输等活动使大气加入了各种各样的有害气体
和烟尘，造成了大气污染。
? 一般认为大气污染只发生在城市和工业区，那
里的大气污染物浓度往往要比农村或郊区高出
许多倍，似乎大气污染仅局限于局部地区或是
区域性问题。
? 但是，从实际表现大气污染是全球性的问题，
因为污染物最终将散布到整个大气层。
（ 二 ） 大气污染类型
? 1．根据污染物的性质划分
? 2．根据燃料性质和大气污染物的组成划分
1．根据污染物的性质划分
? (1)还原型 (煤炭型 )
? (2)氧化型 (汽车尾气型 )
(1)还原型 (煤炭型 )
? 常发生在以使用煤炭和石油为燃料的地区。
? 主要污染物是 SO2,CO和颗粒物，在低温、高
湿度的阴天、风速很小，并伴有逆温存在的情
况下，一次性污染物在低空聚积，生成还原性
烟雾,
? 如, 伦敦烟雾, 事件发生时的大气污染类型。
所以人们也称之为伦敦烟雾型。
(2)氧化型 (汽车尾气型 )
? 这种类型大多发生在以使用石油为燃料的地区，污
染物的主要来源是汽车排气、燃油锅炉以及石油化
工生产。
? 主要的一次性污染物是一氧化碳、氮氧化物和碳氢
化合物。
? 这些大气污染物在阳光照射下能引起光化学反应，
并生成二次性污染物 ——臭氧、醛类、酮类、过氧
乙酰硝酸酯等物质。
? 由于它们具有强氧化性质，对人眼睛等粘膜能引起
强烈刺激，如洛杉矶的光化学烟雾就属这种类型。
2．根据燃料性质和大气污染物
的组成划分
? (1)煤炭型
? (2)石油型
? (3)混合型
? (4)特殊型
(1)煤炭型
? 代表性污染物是由煤炭燃烧时放出的烟气、粉
尘、二氧化硫等所构成的一次污染物，以及由
这些污染物发生化学反应而生成的硫酸、硫酸
盐类气溶胶等二次污染物。
? 主要污染源为工业企业烟气排放。其次，家庭
炉灶的排放物也起重要作用。如, 伦敦烟雾,
事件发生时的大气污染类型。
(2)石油型
? 主要污染物来自汽车排气, 石油冶炼及
石油化工厂的排放 。
? 主要污染物是氮氧化物, 烯烃等碳氢化
合物, 它们在大气中形成臭氧, 各种自
由基及其反应生成的一系列中间产物与
最终产物 。 如洛杉矶的光化学烟雾就属
这种类型
(3)混合型
? 包括以煤为燃料的污染源排出的污染物；
以石油为燃料的污染源排出的污染物；
? 从工厂企业排出的各种化学物质等, 例
如, 日本横滨, 川崎等地曾发生的污染
事件便属于此类型 。
(4)特殊型
? 指有关工业企业生产排放的特殊气体所
造成的局部小范围的污染, 如生产磷肥
的工厂造成周围大气的氟污染等 。
氟污染
? 氟和氟化物的用途非常广泛，化学、医
学、农业、民用工业、军事工业、原子
能和宇航事业等都需要氟或氟的化合物。
?,八五”期间全国工业污染源调查资料
表明，全国氟化物（以氟化氢计）年排
放量为 6.0万吨，年排放量超过千吨的有
10个省、市、自治区。
? 近年来, 工业的迅速发展, 排氟企业的增多及生产规
模的扩大, 导致环境氟污染日趋严重, 一些厂矿的氟
污染已经影响了居民的健康 。
? 如年产铝锭 20万吨的某铝业有限责任公司, 其污染给
附近村民造成严重损失, 农业严重减产, 大量牲畜致
残, 死亡, 村民们普遍感到身体不适, 手脚僵硬, 腰
痛, 牙病, 呼吸道疾病增多, 以致 1999年村民中 30人
征兵体检没有一个合格；
? 又如某氟化总厂没有任何环保措施, 所有污染物都一
律直排, 使原本山清水秀, 鸟语花香的一方乐土, 变
得浓烟滚滚, 恶臭熏天, 数百户居民像生活在梦魇之
中 。
? 据该村村民反映，有 40％左右的村民不同程
度地患骨质疏松症，小孩的个头不见长，牲畜
无法繁殖，农作物枯死，湖里鱼虾绝迹，森林
大面积被毁，果树不结果实。
? 如 1999年 1月 24日中国环境报载文, 一万头羊毒死六
千，三任书记状告无门，“氟毒”威胁包头,,文
中介绍了位于包钢北部的沙德格苏木，严重的氟污
染不仅损害了当地百姓的健康，而且给当地的畜牧
业带来危机，对此报道，国家环保总局很重视，指
派太原环境医学研究所去调查核实，结果情况基本
属实。
? 又如，中国环境报 2000年 8月 9日又刊载, 芒果赔偿
案的六年编年史, 一文，这是一起水泥厂排污导致
芒果园受害的案子，水泥厂排氟造成芒果出现黑斑、
黑顶、黑腐烂的情况，该案诉讼之路一波三折，一
拖再拖，污染赔偿遥遥无期。
图 温室气体排放
§ 3、大气污染源及主要污染物
? 大气污染源是指向大气环境排放有害物
质或对大气环境产生有害影响的场所，
设备和装置。按污染物质的来源可分为
天然污染源和人为污染源。
一、大气污染源
二、大气污染物及其危害
一、大气污染源
? (一 )天然污染源
? (二 )人为污染源
(一 )天然污染源
? 自然界中某些自然现象向环境排放有害物质或
造成有害影响的场所，是大气污染物的一个很
重要的来源。
? 尽管与人为源相比，由自然现象所产生的大气
污染物种类少，浓度低，在局部地区某一时段
可能形成严重影响，但从全球角度看，天然源
还是很重要的，尤其在清洁地区。大气污染物
的天然源主要有,
? 1,火山喷发：排放出 SO2,H2S,CO2,CO,HF及火
山灰等颗粒物 。
? 2,森林火灾：排放出 CO,CO2,SO2,NO2,HC等 。
? 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, 有人曾对全球的
硫氧化物和氮氧化物的排放作了估计, 认为全球氮排放
中的 93％, 硫氧化物排放中的 60％ 来自天然源 。
(二 )人为污染源
? 人类的生产和生活活动是大气污染的主
要来源 。 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 。
? 煤是主要的工业和民用燃料, 它的主要成分是碳, 并
含有氢, 氧, 氮, 硫及金属化合物 。 煤燃烧时除产生
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有
害物质 。
? 家庭日常生活用的炉灶，由于居住区分布广泛、密度
大，排放高度又很低，再加上无任何处理，所排出的
各种污染物的量往往不比大锅炉低，在有些地区甚至
更高。
?2,工业生产过程排放：工业生产过程中排放到大气中的
污染物种类多, 数量大, 是城市或工业区大气的主要污染
源 。
? 工业生产过程中产生废气的工厂很多 。 例如, 石油化工企
业排放二氧化硫, 硫化氢, 二氧化碳, 氮氧化物；有色金
属冶炼工业排出的二氧化硫, 氮氧化物以及含重金属元素
的烟尘；磷肥厂排出氟化物；
?3,交通运输过程中排放：现代化交通运输工具如汽车,
飞机, 船舶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多种有
害物质 。
? 由于交通工具数量庞大, 来往频繁, 故排放污染物的量也
非常可观 。
?4,农业活动排放：农药及化肥的使用, 对提高农业
产量起着重大的作用, 但也给环境带来了不利影响,
致使施用农药和化肥的农业活动成为大气的重要污染
源 。
? 田间施用农药时, 一部分农药会以粉尘等颗粒物形式
散逸到大气中, 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 。
? 氮肥在土壤中经一系列的变化过程会产生氮氧化物释
放到大气中；氮在反硝化作用下可形成氮 (N2)和氧化
亚氮 (N2O)释放到空气中, 氧化亚氮不易溶于水, 可
传输到平流层, 并与臭氧相互作用, 使臭氧层遭到破
坏 。
? 此外, 为便于分析污染物在大气中的运动, 按照污
染源运动状态可分为固定污染源和流动污染源 。
? 固定污染源是指污染物从固定地点排出, 如各种工
业生产及家庭炉灶排放源排出的污染物, 其位置是
固定不变的；
? 流动污染源是指各种交通工具, 如汽车, 轮船, 飞
机等是在运行中排放废气, 向周围大气环境散发出
的各种有害物质 。
? 按照排放污染物的空间分布方式, 可分为点污染源,
即集中在一点或一个可当作一点的小范围排放污染
物；面污染源, 即在一个大面积范围排放污染物 。
二、大气污染物及其危害
? 大气污染物系指由于人类活动或自然过程排人大
气的并对环境或人产生有害影响的那些物质。
? 目前已认识到的对环境已产生影响的主要大气污
染物种类很多。按其存在的物理状态可概括为两
大类,
?气体状态污染物和固体颗粒状态污染物；
?若按形成过程分类则可分为一次污染物和二次污
染物。
分类标准
分类名称
定义或特点
实例
根 据污 染
物 的形 成
过程
一次污染
物
直接由污染源排放的, 其物
理化学性质尚未发生变化的
污染物被称为一次污染物 。
颗粒物, 含硫化合
物, 含氮化合物,
含碳化合物, 放射
性化合物
二次污染
物
在大气中, 一次污染物之间
或与大气的正常成份之间发
生化学作用所产生的物质,
被称为二次污染物 。 通常,
二次污染物对环境和人类的
危害比一次污染物更为严重 。
硫酸烟雾, 光化学
烟雾
根 据污 染
物 的物 理
性质
颗粒物
可以是固体颗粒或液滴
煤烟, 雾, 烟气
气态物质
可被大气中颗粒物吸附
SOx,NOx,CO
表 大气污染物分类
? (一 ) 主要大气污染物
? (二 ) 大气污染物的危害
二、大气污染物及其危害
(一 ) 主要大气污染物
? 大气污染物按其存在的物理状态可概括
为两大类,气溶胶状态污染物 和 气态状
态污染物 。
1．气溶胶状态污染物
? 在大气污染中，气溶胶系指固体粒子、液体粒
子或它们在气体介质中的悬浮体。其直径约为
从 0.002—100μm大小的液滴或固态粒子。大气
气溶胶中各种粒子按其粒径大小，又可分为,
? (1)总悬浮颗粒物 (TSP)
? (2)飘尘
? (3)降尘
? (4)可吸人粒子 (IP)
(1)总悬浮颗粒物 (TSP)
? 用标准大容量颗粒采样器 (流量在 1.1—
1.7m3／ min)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。
? 其粒径大小，绝大多数在 100μm以下，
其中多数在 10μm以下。它是分散在大气
中的各种粒子的总称，也是目前大气质
量评价中的一个通用的重要污染指标。
(2)飘尘
? 能在大气中长期飘浮的悬浮物质称为飘尘。其
粒径主要是小于 10μm的微粒。
? 由于飘尘粒径小，能被人直接吸入呼吸道内造
成危害；
? 又由于它能在大气中长期飘浮，易将污染物带
到很远的地方，导致污染范围扩大，同时在大
气中还可为化学反应提供反应床。
? 因此，飘尘是从事环境科学工作者所注目的研
究对象之一。
(3)降尘
? 降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物。
? 在总悬浮颗粒物中一般直径大于 30pm的
粒子，由于其自身的重力作用会很快沉
降下来，所以将这部分的微粒称为降尘。
? 单位面积的降尘量可作为评价大气污染
程度的指标之一。
(4)可吸人粒子 (IP)
? 美国环保局 1978年引用密勒 (Miller)等人
所定的可进入呼吸道的粒径范围，把粒
径 Dr≤ 15μm的粒子称为可吸人粒子。
? 随着研究工作的不断深入，国际标准化
组织 (ISO)建议将 IP定为粒径 Dr≤ 10μm
的粒子。此标准目前已为日本和我国科
学工作者所接受。
形态
分散质
粒径
（ μm）
形成特征
主要效应
轻雾
(mist)
水滴
＞ 40
雾化, 冷凝过程
净化空气
浓雾
(fog)
液滴
＜ 10
雾化, 蒸发, 凝结
和凝聚过程
降低能见度, 有时
影响人体健康
粉尘
(dust)
固体粒子
＞ 1
机械粉碎, 扬尘,
煤燃烧
能形成水核
烟尘
(fume)
固, 液微
粒
0.01－ 1
蒸发, 凝聚, 升华
等过程, 一旦形成
很难再分散
影响能见度
烟
(smoke)
固体微粒
＜ 1
升华, 冷凝, 燃烧
过程
降低能见度, 影响
人体健康
烟雾
(smog)
液滴和固
体微粒
＜ 1
冷凝过程, 化学反
应
同上
烟炱
(soot)
固体微粒
-0.5
燃烧过程, 升华过
程, 冷凝过程
影响人体健康
霾
(haze)
液滴, 固
粒
＜ 1
凝聚过程, 化学反
应
温度小时有吸水性,
其他同烟
表 气溶胶形态及其主要形成特征
2．气体状态污染物
? 气体状态污染物是指以分子状态存在的
污染物, 主要有 5类,
? 含硫化合物, 氮氧化合物, 碳氧化合物,
碳氢化合物及卤素化合物 。
? 气体状态污染物还可分为一次污染物和
二次污染物 。
? 一次污染物, 也称原发性污染物, 是指直接从污染源排
放的污染物质, 如二氧化硫, 一氧化氮, 一氧化碳, 颗
粒物等 。
? 它们又可分为反应物和非反应物, 前者不稳定, 在大气
环境中常与其他物质发生化学反应, 或者作催化剂促进
其他污染物之间的反应, 后者则不发生反应或反应速度
缓慢 。
? 目前受到关注的主要有硫氧化合物, 氮氧化合物, 碳氧
化合物, 碳氢化合物
? 二次污染物,是指由一次污染物在大气中互相作
用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物
的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物，
其毒性比一次污染物还强。
? 最常见的二次污染物如硫酸及硫酸盐气溶胶、硝
酸及硝酸盐气溶胶、臭氧、光化学氧化剂 Ox，以
及许多不同寿命的活性中间物 (又称自由基 )，如
HO2,HO等。
类别
一次污染物
二次污染物
含硫化合物
含氮化合物
碳的氧化物
碳氢化合物
（ 碳氢氧化合物 ）
含卤素化合物
颗粒物
SO2,H2S
NO,NH3
CO,CO2
C1－ C5Hn化合物
HF,HCl
重金属元素, 多环芳烃
SO3,H2SO4,MSO4
NO2,HNO3,MNO3
醛, 酮, 过氧乙酰硝酸酯
H2SO4,SO42-,NO3-
表 大气中主要污染物
（ 1）硫氧化合物
? 硫氧化物 (SOx)主要是指二氧化硫 (SO2)和三氧化硫
(SO3)。
? 二氧化硫是无色，有刺激性气味的气体，其本身
毒性不大，动物连续接触 30ppm的 SO2无明显的生
理学影响。
? 但是 SO2在大气中，尤其在污染大气中易被氧化形
成 SO3，再与水分子结合生成硫酸分子，经过均相
或非均相成核作用，形成硫酸气溶胶，并同时发
生化学反应生成硫酸盐。
? 硫酸和硫酸盐可形成硫酸烟雾和酸性降水，造成
较大的危害。
（ 2）碳的氧化物
? 碳的氧化物在大气中主要包括 一氧化碳
和 二氧化碳 。
? 二氧化碳是大气中的正常组分，一氧化
碳是大气中很普遍的排放量极大的污染
物。
一氧化碳（ CO）
① 一氧化碳的人为源,CO是在燃料不完全燃烧时产生的 。
? 燃料的燃烧过程是城市大气中 CO的主要来源, 其中 80%是
由汽车排出来的, 家庭炉灶, 工业燃煤锅炉, 煤气加工
等工业过程也排放大量的 CO。
② 一氧化碳的天然源, 主要包括,
? 甲烷的转化
? 海水中 CO的挥发
? 植物排放物的转化
? 植物叶绿素的光解
? 森林火灾, 农业废弃物焚烧
? （ 3） 氮氧化物
? （ 4） 碳氢化合物
? （ 5） 硫酸烟雾：大气中的 SO2等硫氧化物在有水雾, 含重
金属的飘尘或氮氧化物存在时, 经过一系列化学或光化学
反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶 。
? （ 6） 光化学烟雾
?由汽车, 工厂等污染源排入大气的碳氢化合物 （ HC） 和
氮氧化物 （ NOx） 等一次污染物, 在阳光的作用下发生光
化学反应, 生成臭氧 （ O3）, 醛, 酮, 酸, 过氧乙酰硝酸
酯 （ PAN） 等二次污染物, 参与光化学反应过程的一次污
染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光
化学烟雾 。 20世纪 40年代, 在美国加利福尼亚洲洛杉矶首
先发现了光化学烟雾 。
(二 ) 大气污染物的危害
－－ 空气污染使人发胖
? 法国国家农业和食品工业高等学院的科研人员
近日发现，空气污染也会使人类发胖。
? 实验中，研究人员把实验老鼠放置在一个空气
污染程度如同距离高速公路 100米的模拟环境
内。
? 15天后，研究人员发现，在饮食不变的条件下，
老鼠的体重比正常老鼠体重有大幅增加，比例
如同一个成年人体重上升 2千克。
? 研究人员发现, 某些形式的空气污染, 如由汽车
发动机制造的燃料不充分燃烧所形成的污染物,
会通过呼吸进入人体内, 引起脂肪细胞的 β键凝
聚, 从而堵塞脂肪细胞的脂肪酸出路, 使得脂肪
细胞加速复制, 导致人发胖 。
? 研究人员表示,β键分子产生凝聚还是人类哮喘
等疾病增加的原因。他们还准备就空气污染对人
类体重变化的影响进行深入研究。
§ 4、大气中污染物的扩散
? 一、影响大气污染的气象因素
? 二、影响大气污染的地理因素
? 三、影响大气污染的其它因素
一、影响大气污染的气象因素
? （一）风与湍流
? （二）温度层结
? （三）风速廓线与地面粗糙度
? （四）云量与辐射的昼夜变化
二、影响大气污染的地理因素
? 1．地形和地物的影响
? 2．山谷风
? 3．海陆风
? 4．城市热岛环流
城市热岛 --研究实例：北京
三、影响大气污染的其它因素
? (一 )污染物的性质和成分
? (二 )污染源的几何形状和排放方式
(一 )污染物的性质和成分
? 排人大气的污染物通常是由各种气体和固体颗
粒物组成，它们的性质是由它们的化学成分决
定的。
? 不同的化学成分在大气中造成的化学反应和清
除过程不同。粒径大小不同的固体颗粒在大气
中的沉降速度及清除过程是不同的，因而对浓
度分布的影响也不同。
(二 )污染源的几何形状和排放
方式
? 按污染源的几何形状分类，可分为点源、线源、面源；
按释放污染物的持续时间分类，有瞬时源和连续源；按
排放源的高度分类可分为地面源、高架源等。
? 不同类别的源有不同的排放方式，污染物进人大气的初
始状态也不一样，因而其浓度分布就不同，计算污染物
浓度的公式也不同。总之，污染源的几何形状和排放方
式只是相对的。
? 例如，通常将工厂烟囱排放当作高架连续点源，繁忙的
公路作为连续线源，城市居民区的家庭炉灶当作面源。
把各个污染源结合在一起考虑，则看成复合源。
§ 5、中国大气污染综合防治与管理
? 一、中国的大气状况
1、中国城市空气质量界定
? 中国城市每天报道的空气质量按环保部
门监测的空气污染指数而定。
? 根据污染指数的不同，空气质量被分为
一、二、三、四、五级。级别数字的增
加表示空气质量变差。
?, 2002年中国环境状况公报, 指出：中国城市空
气质量总体上有好转趋势, 但仍有近三分之二的
城市空气质量未达到二级标准, 整体的污染水平
仍较严重 。
? 颗粒物是影响城市空气质量的主要污染物 。 部分
城市二氧化硫污染严重 。 南方地区酸雨污染较重,
酸雨控制区内 90%以上的城市出现了酸雨 。
? 城市空气 2002年，监测的 343个市（县）中,117个
城市空气质量达到或优于国家空气质量二级标准，
占 34.1%,
? 其中海口等 11个城市空气质量达到一级标准； 119个
城市空气质量为三级，占 34.7%； 107个城市空气质
量劣于三级，占 31.2%。
? 与上年相比，空气质量达到二级标准的城市比例略
有增加，劣于三级的城市比例下降了 2个百分点。
? 空气质量达标城市的人口比例仅占统计城市人口总
数的 26.3%；暴露于未达标空气质量的城市人口占统
计城市人口的近四分之三。
? 空气中主要污染物, 颗粒物是影响城市空气质
量的主要污染物,63.2%的城市颗粒物浓度超
过国家空气质量二级标准。
? 北方城市颗粒物污染总体上重于南方城市，颗
粒物污染较重的城市主要分布在华北、西北、
东北和中原及四川东部、重庆市。
? 22.4%的城市二氧化硫超标，主要分布在山西、
河北、贵州、四川、甘肃等省区和重庆市。
?,两控区, 二氧化硫污染状况,监测的 343个城
市中，属于二氧化硫污染控制区的城市 64个，
属于酸雨控制区的城市 117个，两区内二氧化
硫年均浓度达到二级标准的城市比例分别为
40.6%和 79.5%。
? 与 1998年相比，二氧化硫污染控制区二氧化硫
达标城市比例提高了 7.8个百分点，但仍有近
60%的城市未达到二级标准；酸雨控制区内二
氧化硫达标城市比例比 1998年增加了 8.9个百
分点。
? 中国是继欧洲、北美之后的世界酸雨第三大区域，
且降水酸度不断升高，目前酸雨区面积占国土面积
30%,
? 主要分布于长江以南、青藏高原以东地区及四川盆
地，即在华东、华中、华南和西南，华中地区酸雨
污染最重,
? 其次是西南地区、华东沿海地区和华南地区，北方
只有局部地区出现酸雨，北方城市降水年均 pH值低
于 5.6的有青岛、图们、太原和石家庄。
? 酸雨会造成农田减产、森林生态破坏、城市设施锈
蚀或老化、历史遗迹风蚀加剧等多种危害，因此带
来巨大的经济损失。
二,大气污染综合防治措施
? 1,全面规划, 合理布局
? 2,严格环境管理
? 3,控制大气污染的技术措施
（ 1） 实施清洁生产
（ 2） 实施可持续发展的能源战略
（ 3） 建立综合性工业基地
? 4,控制污染的经济政策
? 5,绿化造林
? 6,安装废气净化装置
空气污
染指数
API
空气
质量
级别
空气
质量
技术
表征颜
色
对健康的影响
对应空气质量的
适用范围
0-50
Ⅰ
优秀
蓝色
可正常活动
自然保护区、风
景名胜区和其他
需要特殊保护的
地区
51-100
Ⅱ
良好
绿色
可正常活动
为城镇规划中确
定的居民区、商
业交通居民混合
区、文化区、一
般工业区和农村
地区
表 空气污染指数范围及相应的空气质量级别
101-
200
Ⅲ
轻度
污染
黄色
长期接触，易感
人群症状有轻度
加剧，健康人群
出现刺激症状
特定工业区
201-
300
Ⅳ
中度
污染
橘黄色
一定时间接触后，
心脏病和肺病患
者症状显著加剧，
运动耐受力降低，
健康人群中普遍
出现症状
≥300
Ⅴ
重度
污染
红色
健康人明显强烈
症状，降低运动
耐受力，提前出
现某些某疾病
表 空气污染指数范围及相应的空气质量级别（续表）
“沈阳模式, －－烟囱经济的成
功转型
“破旧立新,
? 对沈阳这样的工业城市而言，摒弃在原
污染状况下被动治理的做法，抽筋拔骨
地开展城市改造，大规模地开展环境建
设，有力地调整能源结构，彻底改变粗
放型的经济增长方式，为短时间内实现
城市大换新颜提供了有力保证。
? 为破解这一难题，沈阳人从重新调整优化传统的城市 空
间布局和产业结构入手,对城市工业结构，坚持走新型
工业化的发展道路。
? 原沈阳冶炼厂所在地，沈阳工业企业最集中、工业污染
最严重的铁西区，实施企业, 东搬西建, 的战略，彻底
结束了重度污染的历史。
? 从区域的重新划分开始，沈阳市把铁西、张士两大工业
区重新整合成为铁西新区，面积由原来的 39,4平方公
里增至 126平方公里，使铁西区打开了污染和衰退企业
从城市中心取缔和退出的通道，加速生产要素和资源由
低效领域向高效领域迈进,
? 从企业的关停并转入手，冶炼厂为代表的 40多家企
业彻底关停破产，蓄电池厂、毛纺厂等 30余家搬迁，
总体从铁西的中心地带搬迁了 150多家污染企业，
彻底改变了铁西老工业区产业布局的不合理局面,
? 经济结构失衡的问题得到了调整,2002年全区实现
国内生产总值 77,9亿元，同比增长 20％。目前，
铁西、张士已经连成一体，形成数控机床、航天、
新型材料等 8大新的工业园区。
? 2001年，沈阳市确立了创建, 国家环保模范城市,
的奋斗目标，对城市环境保护与建设提出了更高的
要求。在市委十届六次全会上，沈阳人明确提出了
生态环境达标、人居环境优化等五大环境建设任务。
? 从那年开始，淘汰落后企业，退出重污染行业，消除高能耗、
高物耗、高排放企业，集中发展汽车及零部件、装备制造、
电子信息、医药化工和农产品深加工等五大支柱产业。
? 四年来，全市共关停、搬迁装备落后、污染严重和效益低下
的工业企业达 600多家，合并、重组和改造企业达 300多家城
区内已退出钢铁、有色冶炼、水泥、萆浆造纸等重污染行业。
新崛起的五大支柱产业产值占全市规模以上工业总产值的 70
％以上，产业集约化程度大幅提高，全市 120多家重点工业
企业已连续 3年进行了清洁生产。
? 到 2004年底，全市共拆除烟囱 3240根、拆除各类锅炉房 1250
座，每年可减少烟尘排放 4300多吨，减少二氧化硫排放 5400
多吨。同时还建设大型集中供热热源 20多座，集中供热率达
到 80％以上，提高了 30个百分点，成为全国集中供热率最高
的城市。经过监测,2004年沈阳市大气环境质量优良天数达
到 301天，而在 2000年这个数字只有可怜的 73天。
? 在对老工业区大刀阔斧的改造过程中，是否拆除沈阳 )
台炼厂原来的 3座百米以上的烟囱，沈阳市民还经过
一番争论。
? 主张不拆的建议修建一个烟囱主题纪念馆，因为沈阳 )
台炼厂的烟囱是我国老工业基地的象征性建筑，可以
纪念馆的形式保留，留下一座教育世人的警示碑，教
育后人不要忘记牺牲环境求发展的惨重代价。
? 而主张拆除的则认为，拆除 3座烟囱是沈阳告别高污
染、高能耗的老工业时代，步入新工业时代的历史性
时刻，对于政治、经济和改善城市环境质量都具有重
大意义。
? 如果不拆除将成为城市改造战略的一大败笔。而且将
来维护的费用也很高，对周边的建筑也造成潜在威胁。
? 讨论的同时，大规模的拆除工作还在突飞猛进。干座烟
囱拆除后，沈阳将腾出空地用于建绿地，四年共增加绿
地 69,6平方公里，相当于 1625年努尔哈赤建都沈阳到
2000年沈阳建城 375年间绿化面积总和的 1,53倍。
? 现在，建成区绿化覆盖率从 2001年的 25,1%，提高到今
年的 40％，人均公共绿地由 2001年的 3,4平方米，增加
到今年的 1 2平方米。
? 沈阳的母亲河 ——浑河 32公里长的城市段经过连续两年
的大规模综合整治与建设，水质明显改善，沿河两岸建
成了五里河、沈水湾 2个长 10公里的绿色生态长廊。
? 国外游客来到此地，立即感觉到像到了欧洲国家。老工
业基地的人居环境持续改善。
? 2002年 10月中旬，沈阳市铁西区某住宅小区一期楼
盘已全部售完，但仍不断有人找上门来，询问楼盘
何时再开，甚至要求先预付房款，以便买到奸的楼
层和户型。
? 这种火爆的售楼形势令该公司的工作人员始料不及。
这家房地产公司的一位经理认为，火爆的背后，固
然有贷款住房消费观念的转变等相关因素的影响，
但冶炼厂呛人的黑烟不再侵扰人们的生活，无疑是
日益关注生活环境质量的都市人下定决心在此购房
的一个重要砝码。
大气
?全球综述
? 在过去 30年里，人类释放到大气中的各种化合物已引
起许多环境和健康问题。一些化合物如含氟氯化碳气
体 (CFCs)等被随意生产并通过各种设备和产品最终
排放到大气中。
? 其它如二氧化硫 (S02)和一氧化碳 (CO)是化石燃料燃
烧不可避免的副产品。城市空气污染、酸雨、有毒物
质污染 (其中一些具有持久性并可长距离迁移 )、平流
层臭氧层耗竭以及全球气候系统的变化等都是生态系
统和人类健康的重大环境威胁。
空气污染和空气质量
? 世界卫生组织 (WHO)列出了六种, 典型,
空气污染物：一氧化碳 (CO),铅 (Pb),二
氧化氮 (NO2),悬浮颗粒物 (SPM)(包括尘
土, 烟灰, 烟雾和烟尘 ),二氧化硫 (SO2)
和对流层 臭氧 (WHO 1999)。
? 化石燃料和生物质的燃烧是诸如 SO2,CO、氮氧化
物如 NO和 NO2(通常用 NOx表示 ),SPM、挥发性有
机化合物 (VOCs)和一些重金属等空气污染物最重要
来源，同时也是重要温室气体之一的 CO2的一个主
要人为源。
? 在 1973—1998年间，全球能量供应增长了 57％，其
中主要是石油、天然气和煤炭，核能、水力发电和
其它可再生能源占次要地位 (IEA 2000)。
? 各地区所用燃料差异很大，如在俄罗斯主要是天然
气，而在中国 73％的能源消耗来自煤炭 (BP Amoco
2000)。在发展中国家，生物质是重要的能量来源，
也是这些国家室内空气的主要污染源 (Holdren、
Smith 2000)。
? 酸雨已成为过去几十年中最重要的环境问题，尤其在欧
洲、北美洲 (Rodhe等 1995)，最近中国也出现酸雨问题
(Seip等 1999)。
? 在 1980年前后，森林的严重破坏在欧洲成为被优先考虑
的环境问题，而在 1950年代到 1980年代的斯堪的纳维业，
由于湖水酸化造成成千上万湖泊中鱼类种群的消失。
? 在欧洲一些地区，导致酸雨的人为 SO2排放与其高峰值
相比已减少了 70％ (EEA 2001)，美国也减少了约 40％
(美国环保局 2000)。这使得至少在欧洲，自然界的酸平
衡有了显著的恢复。
? 相反，由于煤炭等其它高硫燃料利用的增长，亚太地区
SO2排放的增加已成为一个严重的环境威胁 (UNEP l999)。
? 在许多工业化国家，空气污染物的排放量已经下降或
者趋于稳定，这主要是自 1970年代以来的各种减缓政
策的颁布与实施的结果。政府最初尝试应用一些直接
控制手段，但其效果并不总是具有成本效益。
? 1980年代，政策导向于符合成本效益的污染减缓机制
方向，这些机制依赖于环境保护措施的成本与经济增
长之间的折衷。污染者付费原则已成为环境政策规划
中的一个基本概念。
? 近来，国家和地区尺度上的政策制定，都基于经济上
和规章制度的手段以及技术进步和转让来减少排放量。
? 在国际上，一个最重要政治进展是 1979年通过的长程
越界空气污染公约 (CLRTAP)，通过一系列协议，建
立主要空气污染物的减排目标，这一协定已促使欧洲、
加拿大和美国政府履行各自的国家减排政策 (ECE
1995)。
? 最近一个协议是 1999年减少酸化、富营养化和近地面
臭氧的协议，此协议建立了对 SO2,NOx，,VOCs和
氨 (NH3)新的减排承诺 (ECE2000)。
? 工业化国家中较严格的环境管理规章引发了更清洁技术的
介入和技术进步, 尤其是在电力生产和运输行业 。 在运输
行业, 由于发动机燃烧循环的改进, 燃料效率的提高和催
化式排气净化器的广泛引进, 使得有害排放得以显著减少
(Holdren,Smith 2000)。
? 在许多工业国家, 汽油添加剂中的铅排放现在已经下降到
零 (EEA l999,美国环保局 2000)。 然而在发展中国家, 排
放源更为多样, 包括高污染的发电厂, 重工业, 车辆和家
庭煤, 炭和生物质的燃烧等 。
? 其实只要很小的成本, 就可以使污染物的排放明显减少,
但几乎没有发展中国家在污染减少措施方面进行哪怕很小
的投资, 尽管这些措施的环境和健康效益是显而易见的
(Holdren,Smith 2000,世界银行, 1997)
? 至少在发达国家，降低工业排放已经取得了可度量的进步，
在许多国家交通已成为空气污染 (特别是 NOx。和许多碳化
合物 )的主要来源之一。
? 城市空气中这些高浓度的化合物在一定的气候条件下能形
成光化学烟雾，严重影响人体健康。在许多城市中心及其
周边地区，高浓度的对流层臭氧也是一个问题。在温暖、
阳光充足的白天,NOx和 VOCS；
? 之间反应会造成人为对流层臭氧排放，尤其是在城市和工
业区及易于形成静止气团的地区。由于发现臭氧分子可被
迁移到距离排放源很远的地方 (可达 800km)，这可造成伸至
远处的问题 (CEC 1997)。在欧洲大范围地区和北美洲一些
地区上空的对流层臭氧浓度很高，以至于不仅威胁人类健
康，对植被也造成一定影响。例如在美国，据估算，由于
近地面臭氧造成的农业和林业产量下降，其损失每年超过 5
亿美元 (美国环保局 2000)。
? § 1 大气的结构和组成
? § 2 大气污染
? § 3、大气污染源及主要污染物
? § 4、大气中污染物的扩散
? § 5、中国大气污染综合防治与管理
§ 1 大气的结构和组成
? 一、大气的结构
? 二、大气的组成
一、大气的结构
? 自然地理学把受地心引力而随地球旋转的大
气称为大气圈，厚度大约有 10000km。
? 由于大气圈层与宇宙空间很难确切划分，在
大气物理学和污染气象学研究中，常把大气
圈层上界定为 1200-1400km。 1400km以外，
气体已非常稀薄，就是宇宙空间了。
? 大气圈中的空气分布是不均匀的。海平面上的空
气密度最大，近地面的空气密度随高度上升而减
小。
? 在地球表面上空 400-1400km的大气层，空气是
逐渐变稀薄的。地球表面的大气温度不仅随纬度、
季节变化，而且随高度变化。
? 大气质量的 90%集中在 30km以下的范围内，高
度 100km以上大气的质量仅占大气图质量的 1%。
?世界气象组织（ WMO）根据大气温度的垂直
分布特点，并考虑大气垂直运动等情况，将大
气分为 5层,
? 对流层
? 平流层
? 中间层
? 暖层
? 散逸层
1、对流层
? 贴着地球表面, 其厚度大约为 10km-16km,主要成分
为 N2,O2,H2O,CO2和 Ar等 。
? 两个显著特点,
?一是气温随高度上升而递减, 平均每升高 100m气温
降低 0.65℃ ；
?二是密度大 。 大气总质量 75%和 90%的水蒸气集中在
此层 。
? 该层既有大规模的空气运动, 又有强烈的空气垂直运
动 （ 即对流运动 ） 以及不规则的流流运动, 从而使不
同地区和不同层次的空气得以变换 。
? 在 1－ 2km以下的大气受地表机械, 热力学作用
强烈, 称为边界层或摩擦层, 受地表性质影响
很大 。
? 特别是 50－ 100m以下的贴地层, 主要受地表热
力的影响, 是人类活动的主要场所, 进入大气
中的污染物绝大部分在此层活动 。
? 1km-2km以上大气受地表影响小，称为自由大
气层，主要天气过程，如雨、雪、雹的形成都
在此层。
2、平流层
? 对流层顶向上到 50km左右的大气层, 又称同湿层, 该层
主要成分是 O3,N2,O2。
? 特点,
?一, 对流层顶到 30km左右的大气层气温变化很小, 为 -
55℃ 左右, 故称为同温层；同温层以上的平流层随高度
升高而升高, 至平流层顶达 -3℃ 。
?二, 空气没有对流运动, 以平流运动为主, 大气稳定,
因此一旦污染物进入平流层, 停留时间很长, 从而造成
较大的全球影响 。
? 在高约 15-35km的范围内，有厚约 20km的臭氧层，臭氧
有吸收紫外线的能力，使人类等免受紫外线的辐射。
3、中间层
? 平流层顶到 85km高度左右的区域称为中间层 。
? 主要特征是温度随高度的增加迅速降低, 顶
部温度可降到 -83℃ 以下 。
? 大气稀薄, 主要物质是 O2,N2,NO＋, O2＋ 等 。
4、热层
? 从中间层顶向上导 800km的区域称为热层,
又称电离层, 其主要成分是氧 。
? 在强烈的紫外线和宇宙射线的作用下,
大气中的 N2,O2分子电离成了 O2＋, O＋ 及
NO＋ 等离子, 该层温度随高度的增加而急
剧上升, 最高可达 1700℃ 。
5、逃逸层
? 热层以上的大气层称为逃逸层 。 此处大
气极为稀薄, 大部分分子电离, 气体及
微粒受地心引力小, 能飞离地球重力场
进入太空 。
二、大气的组成
1、干洁空气
? 比较稳定的原因,分子态氮和惰性气体的性质
不活泼；
? 固氮作用所耗去的氮素基本上被反硝化作用形
成的氮素所补充；
? 自然界中由于燃烧, 氧化, 岩石风化, 呼吸,
有机物腐解所消耗的氧, 基本上由植物光合作
用释放的氧分子而得到补偿 。
2、水蒸气
? 水蒸气在大气中的平均含量不到 0.5%,随空间, 时间
和气象条件变化而变化 。
? 在热带雨林地区, 其体积分数可达 4%；沙漠干燥区域
极地区可小于 0.01%。 一般低纬度地区高于高纬度地
区, 下层高于上层, 夏季高于冬季 。
? 水蒸气是实际大气中唯一能在自然条件下发生相变的
成分 。 通过水蒸气相变, 使得地表和大气之间以及大
气内部的水蒸气, 热和能量得以输送和交换 。
? 水蒸气对太阳辐射的吸收能力较小, 但对地面长波辐
射的吸收能力较强 。 因此, 它与二氧化碳一起, 对地
球起着保温作用 。
3、悬浮颗粒物
? 大气中含有沉降速率很小的固体和液体
微粒, 称之为悬浮颗粒物或悬浮微粒,
它是地层大气的重要组成部分, 粒径一
般在 104μm －几十 μm, 多集中于大气底
层, 不论含量还是化学成分都是不变的 。
? 悬浮颗粒物组成：固体和水蒸气凝结成的水滴和冰晶；
固体微粒可分为有机物和无机物两类 。
? 有机物微粒数量较少, 主要有植物花粉, 微生物和细
菌等；无机物微粒数量较多, 主要来源于岩石或土壤
风化后的尘粒, 流星燃烧后的灰烬, 大山爆发似的尘
埃等 。
? 悬浮颗粒物的浓度分布随时间, 地点和气象条件而变
化, 通常是陆上多于海上, 城市多于乡村, 冬季多于
夏季 。
? 悬浮颗粒物对辐射的吸收与散射，云、雾和降水的形
成，大气光电现象具有重要作用，对大气污染有重要
影响。
§ 2 大气污染
? 一、大气污染的回顾 （八大公害中的例子）
? 二、大气污染和大气污染类型
§ 2 大气污染
北京沙尘暴
大气环流是影响沙尘暴的主因
? 一般人都认为土地荒漠化是引发沙尘暴的罪
魁祸首, 但专家们最新的研究成果表明, 土
地荒漠化只是沙尘暴形成的一个重要因素,
真正让沙尘天气增多或减少的决定因素是大
气环流的变化 。
? 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所的沙尘暴
专家钱正安教授指出，在过去５０年里，我国土
地荒漠化面积一直在增长，尤其是１９９８年到
２０００年更是以每年３６００平方公里的面积
在增加。
? 但同一时期，我国北方从上世纪５０年代到９０
年代的强和特强沙尘暴的实际频数分别是４８次、
６８次、８９次、４７次和３６次。这种生态环
境不断恶化的背景和上世纪５０年代到７０年代
沙尘暴活动波动上升的事实是吻合的，但难以解
释上世纪８０年代以来沙尘暴活动明显减弱，２
０００年和２００１年突然增强，２００２年和
２００３年又突然减弱的事实。
? 对这种变化，钱正安教授和台湾大学柳中
明教授等从东亚大气环流的年际变化中找
到了规律。
? 钱正安说，从上世纪５０年代到７０年代，
蒙古国地区春季多低气压活动，它后面的
冷空气常沿西北或北路路径入侵我国西北
地区，多强风，所以多沙尘暴；但自上世
纪８０年代以来，因大气环境变化，加上
全球增温的影响，春季蒙古国地区多高气
压活动，因而西北及北路冷空气活动减弱，
少强风，故少沙尘暴。
? 此外，钱正安还剖析了２０００年以来的沙尘暴发
生频数与东亚大气环流变化间的关系。
? 统计表明，２０００年到２００３年，我国大规模
沙尘天气发生的次数分别为８次、１０次、５次、
３次。
? 钱正安说，２０００年和２００１年沙尘暴突然增
强，是因为２０００年和２００１年３到５月，蒙
古国虽然仍多高气压活动，但因日本海地区转而多
低气压活动，它后部的冷空气常沿东北路径入侵蒙
古国东部和我国东部，多强风，故蒙古国东部和我
国北京地区多沙尘暴；
? 而２００２年特别是２００３年春季，因日本海低
气压活动减弱了，所以沙尘暴比较少。
? 钱正安认为，丰富的沙尘源、强风和极不
稳定的大气是引发沙尘暴的三个不可或缺
的因素，后两者主要与气象条件有关，而
前者则和土地荒漠化有关。
? 因此，土地的荒漠化虽不是引发沙尘暴及
其变化的主要因素，但却是一个重要因素，
千万不能因此忽视对土地荒漠化的治理。
图 北京 smog
一、大气污染的回顾 （八大公
害中的例子）
?第一阶段,18世纪末到 20世纪中期, 出现所谓的
,煤烟型, 污染 。
? 主要污染物：烟尘, SO2。
?第二阶段,20世纪 50年代至 60年代, 出现所谓的
,石油型, 污染 。
? 主要污染物：飘尘, 重金属, SO2,NOx,CO和 CH等 。
?第三阶段,20世纪 70年代后期, 区域性污染或全球
性污染 。
? 中国的大气污染是复杂型、煤烟型、石
油型共生，当前世界的大气问题主要是
温室效应、酸雨、臭氧层破坏。
二、大气污染和大气污染类型
? （一）大气污染的概念
? （ 二 ） 大气污染类型
（一）大气污染的概念
? 大气污染：是指大气中一些物质的含量达到有
害的程度，以至破坏人和生态系统的正常生存
和发展，对人体、生态和材料造成危害的现象。
? 大气污染物由人为源或天然源进入大气 (输入 )，
就参与了大气的循环过程，经过一定的滞留时
间后，又通过大气中的化学反应、生物活动和
物理沉降等过程从大气中去除 (输出 )。
? 如果它们输出大气的速率小于输入大气的速率，
就会在大气中相对地积聚，造成大气中某种物
质浓度的升高。
? 当浓度升高到一定程度时，就会直接或间接地
对人体、生物或材料等造成急、慢性危害。
? 一般地说，由于自然环境所具有的物理、化学
和生物作用过程 (自然的净化作用 )，使天然源
造成的大气污染，经过一定时间后会得到恢复，
所以说，大气污染主要是指人类活动造成的。
? 造成大气污染的物质，主要是由于人类活动的
结果，如工业的发展，城市人口的增加，交通
运输等活动使大气加入了各种各样的有害气体
和烟尘，造成了大气污染。
? 一般认为大气污染只发生在城市和工业区，那
里的大气污染物浓度往往要比农村或郊区高出
许多倍，似乎大气污染仅局限于局部地区或是
区域性问题。
? 但是，从实际表现大气污染是全球性的问题，
因为污染物最终将散布到整个大气层。
（ 二 ） 大气污染类型
? 1．根据污染物的性质划分
? 2．根据燃料性质和大气污染物的组成划分
1．根据污染物的性质划分
? (1)还原型 (煤炭型 )
? (2)氧化型 (汽车尾气型 )
(1)还原型 (煤炭型 )
? 常发生在以使用煤炭和石油为燃料的地区。
? 主要污染物是 SO2,CO和颗粒物，在低温、高
湿度的阴天、风速很小，并伴有逆温存在的情
况下，一次性污染物在低空聚积，生成还原性
烟雾,
? 如, 伦敦烟雾, 事件发生时的大气污染类型。
所以人们也称之为伦敦烟雾型。
(2)氧化型 (汽车尾气型 )
? 这种类型大多发生在以使用石油为燃料的地区，污
染物的主要来源是汽车排气、燃油锅炉以及石油化
工生产。
? 主要的一次性污染物是一氧化碳、氮氧化物和碳氢
化合物。
? 这些大气污染物在阳光照射下能引起光化学反应，
并生成二次性污染物 ——臭氧、醛类、酮类、过氧
乙酰硝酸酯等物质。
? 由于它们具有强氧化性质，对人眼睛等粘膜能引起
强烈刺激，如洛杉矶的光化学烟雾就属这种类型。
2．根据燃料性质和大气污染物
的组成划分
? (1)煤炭型
? (2)石油型
? (3)混合型
? (4)特殊型
(1)煤炭型
? 代表性污染物是由煤炭燃烧时放出的烟气、粉
尘、二氧化硫等所构成的一次污染物，以及由
这些污染物发生化学反应而生成的硫酸、硫酸
盐类气溶胶等二次污染物。
? 主要污染源为工业企业烟气排放。其次，家庭
炉灶的排放物也起重要作用。如, 伦敦烟雾,
事件发生时的大气污染类型。
(2)石油型
? 主要污染物来自汽车排气, 石油冶炼及
石油化工厂的排放 。
? 主要污染物是氮氧化物, 烯烃等碳氢化
合物, 它们在大气中形成臭氧, 各种自
由基及其反应生成的一系列中间产物与
最终产物 。 如洛杉矶的光化学烟雾就属
这种类型
(3)混合型
? 包括以煤为燃料的污染源排出的污染物；
以石油为燃料的污染源排出的污染物；
? 从工厂企业排出的各种化学物质等, 例
如, 日本横滨, 川崎等地曾发生的污染
事件便属于此类型 。
(4)特殊型
? 指有关工业企业生产排放的特殊气体所
造成的局部小范围的污染, 如生产磷肥
的工厂造成周围大气的氟污染等 。
氟污染
? 氟和氟化物的用途非常广泛，化学、医
学、农业、民用工业、军事工业、原子
能和宇航事业等都需要氟或氟的化合物。
?,八五”期间全国工业污染源调查资料
表明，全国氟化物（以氟化氢计）年排
放量为 6.0万吨，年排放量超过千吨的有
10个省、市、自治区。
? 近年来, 工业的迅速发展, 排氟企业的增多及生产规
模的扩大, 导致环境氟污染日趋严重, 一些厂矿的氟
污染已经影响了居民的健康 。
? 如年产铝锭 20万吨的某铝业有限责任公司, 其污染给
附近村民造成严重损失, 农业严重减产, 大量牲畜致
残, 死亡, 村民们普遍感到身体不适, 手脚僵硬, 腰
痛, 牙病, 呼吸道疾病增多, 以致 1999年村民中 30人
征兵体检没有一个合格；
? 又如某氟化总厂没有任何环保措施, 所有污染物都一
律直排, 使原本山清水秀, 鸟语花香的一方乐土, 变
得浓烟滚滚, 恶臭熏天, 数百户居民像生活在梦魇之
中 。
? 据该村村民反映，有 40％左右的村民不同程
度地患骨质疏松症，小孩的个头不见长，牲畜
无法繁殖，农作物枯死，湖里鱼虾绝迹，森林
大面积被毁，果树不结果实。
? 如 1999年 1月 24日中国环境报载文, 一万头羊毒死六
千，三任书记状告无门，“氟毒”威胁包头,,文
中介绍了位于包钢北部的沙德格苏木，严重的氟污
染不仅损害了当地百姓的健康，而且给当地的畜牧
业带来危机，对此报道，国家环保总局很重视，指
派太原环境医学研究所去调查核实，结果情况基本
属实。
? 又如，中国环境报 2000年 8月 9日又刊载, 芒果赔偿
案的六年编年史, 一文，这是一起水泥厂排污导致
芒果园受害的案子，水泥厂排氟造成芒果出现黑斑、
黑顶、黑腐烂的情况，该案诉讼之路一波三折，一
拖再拖，污染赔偿遥遥无期。
图 温室气体排放
§ 3、大气污染源及主要污染物
? 大气污染源是指向大气环境排放有害物
质或对大气环境产生有害影响的场所，
设备和装置。按污染物质的来源可分为
天然污染源和人为污染源。
一、大气污染源
二、大气污染物及其危害
一、大气污染源
? (一 )天然污染源
? (二 )人为污染源
(一 )天然污染源
? 自然界中某些自然现象向环境排放有害物质或
造成有害影响的场所，是大气污染物的一个很
重要的来源。
? 尽管与人为源相比，由自然现象所产生的大气
污染物种类少，浓度低，在局部地区某一时段
可能形成严重影响，但从全球角度看，天然源
还是很重要的，尤其在清洁地区。大气污染物
的天然源主要有,
? 1,火山喷发：排放出 SO2,H2S,CO2,CO,HF及火
山灰等颗粒物 。
? 2,森林火灾：排放出 CO,CO2,SO2,NO2,HC等 。
? 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, 有人曾对全球的
硫氧化物和氮氧化物的排放作了估计, 认为全球氮排放
中的 93％, 硫氧化物排放中的 60％ 来自天然源 。
(二 )人为污染源
? 人类的生产和生活活动是大气污染的主
要来源 。 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 。
? 煤是主要的工业和民用燃料, 它的主要成分是碳, 并
含有氢, 氧, 氮, 硫及金属化合物 。 煤燃烧时除产生
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有
害物质 。
? 家庭日常生活用的炉灶，由于居住区分布广泛、密度
大，排放高度又很低，再加上无任何处理，所排出的
各种污染物的量往往不比大锅炉低，在有些地区甚至
更高。
?2,工业生产过程排放：工业生产过程中排放到大气中的
污染物种类多, 数量大, 是城市或工业区大气的主要污染
源 。
? 工业生产过程中产生废气的工厂很多 。 例如, 石油化工企
业排放二氧化硫, 硫化氢, 二氧化碳, 氮氧化物；有色金
属冶炼工业排出的二氧化硫, 氮氧化物以及含重金属元素
的烟尘；磷肥厂排出氟化物；
?3,交通运输过程中排放：现代化交通运输工具如汽车,
飞机, 船舶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多种有
害物质 。
? 由于交通工具数量庞大, 来往频繁, 故排放污染物的量也
非常可观 。
?4,农业活动排放：农药及化肥的使用, 对提高农业
产量起着重大的作用, 但也给环境带来了不利影响,
致使施用农药和化肥的农业活动成为大气的重要污染
源 。
? 田间施用农药时, 一部分农药会以粉尘等颗粒物形式
散逸到大气中, 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 。
? 氮肥在土壤中经一系列的变化过程会产生氮氧化物释
放到大气中；氮在反硝化作用下可形成氮 (N2)和氧化
亚氮 (N2O)释放到空气中, 氧化亚氮不易溶于水, 可
传输到平流层, 并与臭氧相互作用, 使臭氧层遭到破
坏 。
? 此外, 为便于分析污染物在大气中的运动, 按照污
染源运动状态可分为固定污染源和流动污染源 。
? 固定污染源是指污染物从固定地点排出, 如各种工
业生产及家庭炉灶排放源排出的污染物, 其位置是
固定不变的；
? 流动污染源是指各种交通工具, 如汽车, 轮船, 飞
机等是在运行中排放废气, 向周围大气环境散发出
的各种有害物质 。
? 按照排放污染物的空间分布方式, 可分为点污染源,
即集中在一点或一个可当作一点的小范围排放污染
物；面污染源, 即在一个大面积范围排放污染物 。
二、大气污染物及其危害
? 大气污染物系指由于人类活动或自然过程排人大
气的并对环境或人产生有害影响的那些物质。
? 目前已认识到的对环境已产生影响的主要大气污
染物种类很多。按其存在的物理状态可概括为两
大类,
?气体状态污染物和固体颗粒状态污染物；
?若按形成过程分类则可分为一次污染物和二次污
染物。
分类标准
分类名称
定义或特点
实例
根 据污 染
物 的形 成
过程
一次污染
物
直接由污染源排放的, 其物
理化学性质尚未发生变化的
污染物被称为一次污染物 。
颗粒物, 含硫化合
物, 含氮化合物,
含碳化合物, 放射
性化合物
二次污染
物
在大气中, 一次污染物之间
或与大气的正常成份之间发
生化学作用所产生的物质,
被称为二次污染物 。 通常,
二次污染物对环境和人类的
危害比一次污染物更为严重 。
硫酸烟雾, 光化学
烟雾
根 据污 染
物 的物 理
性质
颗粒物
可以是固体颗粒或液滴
煤烟, 雾, 烟气
气态物质
可被大气中颗粒物吸附
SOx,NOx,CO
表 大气污染物分类
? (一 ) 主要大气污染物
? (二 ) 大气污染物的危害
二、大气污染物及其危害
(一 ) 主要大气污染物
? 大气污染物按其存在的物理状态可概括
为两大类,气溶胶状态污染物 和 气态状
态污染物 。
1．气溶胶状态污染物
? 在大气污染中，气溶胶系指固体粒子、液体粒
子或它们在气体介质中的悬浮体。其直径约为
从 0.002—100μm大小的液滴或固态粒子。大气
气溶胶中各种粒子按其粒径大小，又可分为,
? (1)总悬浮颗粒物 (TSP)
? (2)飘尘
? (3)降尘
? (4)可吸人粒子 (IP)
(1)总悬浮颗粒物 (TSP)
? 用标准大容量颗粒采样器 (流量在 1.1—
1.7m3／ min)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。
? 其粒径大小，绝大多数在 100μm以下，
其中多数在 10μm以下。它是分散在大气
中的各种粒子的总称，也是目前大气质
量评价中的一个通用的重要污染指标。
(2)飘尘
? 能在大气中长期飘浮的悬浮物质称为飘尘。其
粒径主要是小于 10μm的微粒。
? 由于飘尘粒径小，能被人直接吸入呼吸道内造
成危害；
? 又由于它能在大气中长期飘浮，易将污染物带
到很远的地方，导致污染范围扩大，同时在大
气中还可为化学反应提供反应床。
? 因此，飘尘是从事环境科学工作者所注目的研
究对象之一。
(3)降尘
? 降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物。
? 在总悬浮颗粒物中一般直径大于 30pm的
粒子，由于其自身的重力作用会很快沉
降下来，所以将这部分的微粒称为降尘。
? 单位面积的降尘量可作为评价大气污染
程度的指标之一。
(4)可吸人粒子 (IP)
? 美国环保局 1978年引用密勒 (Miller)等人
所定的可进入呼吸道的粒径范围，把粒
径 Dr≤ 15μm的粒子称为可吸人粒子。
? 随着研究工作的不断深入，国际标准化
组织 (ISO)建议将 IP定为粒径 Dr≤ 10μm
的粒子。此标准目前已为日本和我国科
学工作者所接受。
形态
分散质
粒径
（ μm）
形成特征
主要效应
轻雾
(mist)
水滴
＞ 40
雾化, 冷凝过程
净化空气
浓雾
(fog)
液滴
＜ 10
雾化, 蒸发, 凝结
和凝聚过程
降低能见度, 有时
影响人体健康
粉尘
(dust)
固体粒子
＞ 1
机械粉碎, 扬尘,
煤燃烧
能形成水核
烟尘
(fume)
固, 液微
粒
0.01－ 1
蒸发, 凝聚, 升华
等过程, 一旦形成
很难再分散
影响能见度
烟
(smoke)
固体微粒
＜ 1
升华, 冷凝, 燃烧
过程
降低能见度, 影响
人体健康
烟雾
(smog)
液滴和固
体微粒
＜ 1
冷凝过程, 化学反
应
同上
烟炱
(soot)
固体微粒
-0.5
燃烧过程, 升华过
程, 冷凝过程
影响人体健康
霾
(haze)
液滴, 固
粒
＜ 1
凝聚过程, 化学反
应
温度小时有吸水性,
其他同烟
表 气溶胶形态及其主要形成特征
2．气体状态污染物
? 气体状态污染物是指以分子状态存在的
污染物, 主要有 5类,
? 含硫化合物, 氮氧化合物, 碳氧化合物,
碳氢化合物及卤素化合物 。
? 气体状态污染物还可分为一次污染物和
二次污染物 。
? 一次污染物, 也称原发性污染物, 是指直接从污染源排
放的污染物质, 如二氧化硫, 一氧化氮, 一氧化碳, 颗
粒物等 。
? 它们又可分为反应物和非反应物, 前者不稳定, 在大气
环境中常与其他物质发生化学反应, 或者作催化剂促进
其他污染物之间的反应, 后者则不发生反应或反应速度
缓慢 。
? 目前受到关注的主要有硫氧化合物, 氮氧化合物, 碳氧
化合物, 碳氢化合物
? 二次污染物,是指由一次污染物在大气中互相作
用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物
的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物，
其毒性比一次污染物还强。
? 最常见的二次污染物如硫酸及硫酸盐气溶胶、硝
酸及硝酸盐气溶胶、臭氧、光化学氧化剂 Ox，以
及许多不同寿命的活性中间物 (又称自由基 )，如
HO2,HO等。
类别
一次污染物
二次污染物
含硫化合物
含氮化合物
碳的氧化物
碳氢化合物
（ 碳氢氧化合物 ）
含卤素化合物
颗粒物
SO2,H2S
NO,NH3
CO,CO2
C1－ C5Hn化合物
HF,HCl
重金属元素, 多环芳烃
SO3,H2SO4,MSO4
NO2,HNO3,MNO3
醛, 酮, 过氧乙酰硝酸酯
H2SO4,SO42-,NO3-
表 大气中主要污染物
（ 1）硫氧化合物
? 硫氧化物 (SOx)主要是指二氧化硫 (SO2)和三氧化硫
(SO3)。
? 二氧化硫是无色，有刺激性气味的气体，其本身
毒性不大，动物连续接触 30ppm的 SO2无明显的生
理学影响。
? 但是 SO2在大气中，尤其在污染大气中易被氧化形
成 SO3，再与水分子结合生成硫酸分子，经过均相
或非均相成核作用，形成硫酸气溶胶，并同时发
生化学反应生成硫酸盐。
? 硫酸和硫酸盐可形成硫酸烟雾和酸性降水，造成
较大的危害。
（ 2）碳的氧化物
? 碳的氧化物在大气中主要包括 一氧化碳
和 二氧化碳 。
? 二氧化碳是大气中的正常组分，一氧化
碳是大气中很普遍的排放量极大的污染
物。
一氧化碳（ CO）
① 一氧化碳的人为源,CO是在燃料不完全燃烧时产生的 。
? 燃料的燃烧过程是城市大气中 CO的主要来源, 其中 80%是
由汽车排出来的, 家庭炉灶, 工业燃煤锅炉, 煤气加工
等工业过程也排放大量的 CO。
② 一氧化碳的天然源, 主要包括,
? 甲烷的转化
? 海水中 CO的挥发
? 植物排放物的转化
? 植物叶绿素的光解
? 森林火灾, 农业废弃物焚烧
? （ 3） 氮氧化物
? （ 4） 碳氢化合物
? （ 5） 硫酸烟雾：大气中的 SO2等硫氧化物在有水雾, 含重
金属的飘尘或氮氧化物存在时, 经过一系列化学或光化学
反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶 。
? （ 6） 光化学烟雾
?由汽车, 工厂等污染源排入大气的碳氢化合物 （ HC） 和
氮氧化物 （ NOx） 等一次污染物, 在阳光的作用下发生光
化学反应, 生成臭氧 （ O3）, 醛, 酮, 酸, 过氧乙酰硝酸
酯 （ PAN） 等二次污染物, 参与光化学反应过程的一次污
染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光
化学烟雾 。 20世纪 40年代, 在美国加利福尼亚洲洛杉矶首
先发现了光化学烟雾 。
(二 ) 大气污染物的危害
－－ 空气污染使人发胖
? 法国国家农业和食品工业高等学院的科研人员
近日发现，空气污染也会使人类发胖。
? 实验中，研究人员把实验老鼠放置在一个空气
污染程度如同距离高速公路 100米的模拟环境
内。
? 15天后，研究人员发现，在饮食不变的条件下，
老鼠的体重比正常老鼠体重有大幅增加，比例
如同一个成年人体重上升 2千克。
? 研究人员发现, 某些形式的空气污染, 如由汽车
发动机制造的燃料不充分燃烧所形成的污染物,
会通过呼吸进入人体内, 引起脂肪细胞的 β键凝
聚, 从而堵塞脂肪细胞的脂肪酸出路, 使得脂肪
细胞加速复制, 导致人发胖 。
? 研究人员表示,β键分子产生凝聚还是人类哮喘
等疾病增加的原因。他们还准备就空气污染对人
类体重变化的影响进行深入研究。
§ 4、大气中污染物的扩散
? 一、影响大气污染的气象因素
? 二、影响大气污染的地理因素
? 三、影响大气污染的其它因素
一、影响大气污染的气象因素
? （一）风与湍流
? （二）温度层结
? （三）风速廓线与地面粗糙度
? （四）云量与辐射的昼夜变化
二、影响大气污染的地理因素
? 1．地形和地物的影响
? 2．山谷风
? 3．海陆风
? 4．城市热岛环流
城市热岛 --研究实例：北京
三、影响大气污染的其它因素
? (一 )污染物的性质和成分
? (二 )污染源的几何形状和排放方式
(一 )污染物的性质和成分
? 排人大气的污染物通常是由各种气体和固体颗
粒物组成，它们的性质是由它们的化学成分决
定的。
? 不同的化学成分在大气中造成的化学反应和清
除过程不同。粒径大小不同的固体颗粒在大气
中的沉降速度及清除过程是不同的，因而对浓
度分布的影响也不同。
(二 )污染源的几何形状和排放
方式
? 按污染源的几何形状分类，可分为点源、线源、面源；
按释放污染物的持续时间分类，有瞬时源和连续源；按
排放源的高度分类可分为地面源、高架源等。
? 不同类别的源有不同的排放方式，污染物进人大气的初
始状态也不一样，因而其浓度分布就不同，计算污染物
浓度的公式也不同。总之，污染源的几何形状和排放方
式只是相对的。
? 例如，通常将工厂烟囱排放当作高架连续点源，繁忙的
公路作为连续线源，城市居民区的家庭炉灶当作面源。
把各个污染源结合在一起考虑，则看成复合源。
§ 5、中国大气污染综合防治与管理
? 一、中国的大气状况
1、中国城市空气质量界定
? 中国城市每天报道的空气质量按环保部
门监测的空气污染指数而定。
? 根据污染指数的不同，空气质量被分为
一、二、三、四、五级。级别数字的增
加表示空气质量变差。
?, 2002年中国环境状况公报, 指出：中国城市空
气质量总体上有好转趋势, 但仍有近三分之二的
城市空气质量未达到二级标准, 整体的污染水平
仍较严重 。
? 颗粒物是影响城市空气质量的主要污染物 。 部分
城市二氧化硫污染严重 。 南方地区酸雨污染较重,
酸雨控制区内 90%以上的城市出现了酸雨 。
? 城市空气 2002年，监测的 343个市（县）中,117个
城市空气质量达到或优于国家空气质量二级标准，
占 34.1%,
? 其中海口等 11个城市空气质量达到一级标准； 119个
城市空气质量为三级，占 34.7%； 107个城市空气质
量劣于三级，占 31.2%。
? 与上年相比，空气质量达到二级标准的城市比例略
有增加，劣于三级的城市比例下降了 2个百分点。
? 空气质量达标城市的人口比例仅占统计城市人口总
数的 26.3%；暴露于未达标空气质量的城市人口占统
计城市人口的近四分之三。
? 空气中主要污染物, 颗粒物是影响城市空气质
量的主要污染物,63.2%的城市颗粒物浓度超
过国家空气质量二级标准。
? 北方城市颗粒物污染总体上重于南方城市，颗
粒物污染较重的城市主要分布在华北、西北、
东北和中原及四川东部、重庆市。
? 22.4%的城市二氧化硫超标，主要分布在山西、
河北、贵州、四川、甘肃等省区和重庆市。
?,两控区, 二氧化硫污染状况,监测的 343个城
市中，属于二氧化硫污染控制区的城市 64个，
属于酸雨控制区的城市 117个，两区内二氧化
硫年均浓度达到二级标准的城市比例分别为
40.6%和 79.5%。
? 与 1998年相比，二氧化硫污染控制区二氧化硫
达标城市比例提高了 7.8个百分点，但仍有近
60%的城市未达到二级标准；酸雨控制区内二
氧化硫达标城市比例比 1998年增加了 8.9个百
分点。
? 中国是继欧洲、北美之后的世界酸雨第三大区域，
且降水酸度不断升高，目前酸雨区面积占国土面积
30%,
? 主要分布于长江以南、青藏高原以东地区及四川盆
地，即在华东、华中、华南和西南，华中地区酸雨
污染最重,
? 其次是西南地区、华东沿海地区和华南地区，北方
只有局部地区出现酸雨，北方城市降水年均 pH值低
于 5.6的有青岛、图们、太原和石家庄。
? 酸雨会造成农田减产、森林生态破坏、城市设施锈
蚀或老化、历史遗迹风蚀加剧等多种危害，因此带
来巨大的经济损失。
二,大气污染综合防治措施
? 1,全面规划, 合理布局
? 2,严格环境管理
? 3,控制大气污染的技术措施
（ 1） 实施清洁生产
（ 2） 实施可持续发展的能源战略
（ 3） 建立综合性工业基地
? 4,控制污染的经济政策
? 5,绿化造林
? 6,安装废气净化装置
空气污
染指数
API
空气
质量
级别
空气
质量
技术
表征颜
色
对健康的影响
对应空气质量的
适用范围
0-50
Ⅰ
优秀
蓝色
可正常活动
自然保护区、风
景名胜区和其他
需要特殊保护的
地区
51-100
Ⅱ
良好
绿色
可正常活动
为城镇规划中确
定的居民区、商
业交通居民混合
区、文化区、一
般工业区和农村
地区
表 空气污染指数范围及相应的空气质量级别
101-
200
Ⅲ
轻度
污染
黄色
长期接触，易感
人群症状有轻度
加剧，健康人群
出现刺激症状
特定工业区
201-
300
Ⅳ
中度
污染
橘黄色
一定时间接触后，
心脏病和肺病患
者症状显著加剧，
运动耐受力降低，
健康人群中普遍
出现症状
≥300
Ⅴ
重度
污染
红色
健康人明显强烈
症状，降低运动
耐受力，提前出
现某些某疾病
表 空气污染指数范围及相应的空气质量级别（续表）
“沈阳模式, －－烟囱经济的成
功转型
“破旧立新,
? 对沈阳这样的工业城市而言，摒弃在原
污染状况下被动治理的做法，抽筋拔骨
地开展城市改造，大规模地开展环境建
设，有力地调整能源结构，彻底改变粗
放型的经济增长方式，为短时间内实现
城市大换新颜提供了有力保证。
? 为破解这一难题，沈阳人从重新调整优化传统的城市 空
间布局和产业结构入手,对城市工业结构，坚持走新型
工业化的发展道路。
? 原沈阳冶炼厂所在地，沈阳工业企业最集中、工业污染
最严重的铁西区，实施企业, 东搬西建, 的战略，彻底
结束了重度污染的历史。
? 从区域的重新划分开始，沈阳市把铁西、张士两大工业
区重新整合成为铁西新区，面积由原来的 39,4平方公
里增至 126平方公里，使铁西区打开了污染和衰退企业
从城市中心取缔和退出的通道，加速生产要素和资源由
低效领域向高效领域迈进,
? 从企业的关停并转入手，冶炼厂为代表的 40多家企
业彻底关停破产，蓄电池厂、毛纺厂等 30余家搬迁，
总体从铁西的中心地带搬迁了 150多家污染企业，
彻底改变了铁西老工业区产业布局的不合理局面,
? 经济结构失衡的问题得到了调整,2002年全区实现
国内生产总值 77,9亿元，同比增长 20％。目前，
铁西、张士已经连成一体，形成数控机床、航天、
新型材料等 8大新的工业园区。
? 2001年，沈阳市确立了创建, 国家环保模范城市,
的奋斗目标，对城市环境保护与建设提出了更高的
要求。在市委十届六次全会上，沈阳人明确提出了
生态环境达标、人居环境优化等五大环境建设任务。
? 从那年开始，淘汰落后企业，退出重污染行业，消除高能耗、
高物耗、高排放企业，集中发展汽车及零部件、装备制造、
电子信息、医药化工和农产品深加工等五大支柱产业。
? 四年来，全市共关停、搬迁装备落后、污染严重和效益低下
的工业企业达 600多家，合并、重组和改造企业达 300多家城
区内已退出钢铁、有色冶炼、水泥、萆浆造纸等重污染行业。
新崛起的五大支柱产业产值占全市规模以上工业总产值的 70
％以上，产业集约化程度大幅提高，全市 120多家重点工业
企业已连续 3年进行了清洁生产。
? 到 2004年底，全市共拆除烟囱 3240根、拆除各类锅炉房 1250
座，每年可减少烟尘排放 4300多吨，减少二氧化硫排放 5400
多吨。同时还建设大型集中供热热源 20多座，集中供热率达
到 80％以上，提高了 30个百分点，成为全国集中供热率最高
的城市。经过监测,2004年沈阳市大气环境质量优良天数达
到 301天，而在 2000年这个数字只有可怜的 73天。
? 在对老工业区大刀阔斧的改造过程中，是否拆除沈阳 )
台炼厂原来的 3座百米以上的烟囱，沈阳市民还经过
一番争论。
? 主张不拆的建议修建一个烟囱主题纪念馆，因为沈阳 )
台炼厂的烟囱是我国老工业基地的象征性建筑，可以
纪念馆的形式保留，留下一座教育世人的警示碑，教
育后人不要忘记牺牲环境求发展的惨重代价。
? 而主张拆除的则认为，拆除 3座烟囱是沈阳告别高污
染、高能耗的老工业时代，步入新工业时代的历史性
时刻，对于政治、经济和改善城市环境质量都具有重
大意义。
? 如果不拆除将成为城市改造战略的一大败笔。而且将
来维护的费用也很高，对周边的建筑也造成潜在威胁。
? 讨论的同时，大规模的拆除工作还在突飞猛进。干座烟
囱拆除后，沈阳将腾出空地用于建绿地，四年共增加绿
地 69,6平方公里，相当于 1625年努尔哈赤建都沈阳到
2000年沈阳建城 375年间绿化面积总和的 1,53倍。
? 现在，建成区绿化覆盖率从 2001年的 25,1%，提高到今
年的 40％，人均公共绿地由 2001年的 3,4平方米，增加
到今年的 1 2平方米。
? 沈阳的母亲河 ——浑河 32公里长的城市段经过连续两年
的大规模综合整治与建设，水质明显改善，沿河两岸建
成了五里河、沈水湾 2个长 10公里的绿色生态长廊。
? 国外游客来到此地，立即感觉到像到了欧洲国家。老工
业基地的人居环境持续改善。
? 2002年 10月中旬，沈阳市铁西区某住宅小区一期楼
盘已全部售完，但仍不断有人找上门来，询问楼盘
何时再开，甚至要求先预付房款，以便买到奸的楼
层和户型。
? 这种火爆的售楼形势令该公司的工作人员始料不及。
这家房地产公司的一位经理认为，火爆的背后，固
然有贷款住房消费观念的转变等相关因素的影响，
但冶炼厂呛人的黑烟不再侵扰人们的生活，无疑是
日益关注生活环境质量的都市人下定决心在此购房
的一个重要砝码。
大气
?全球综述
? 在过去 30年里，人类释放到大气中的各种化合物已引
起许多环境和健康问题。一些化合物如含氟氯化碳气
体 (CFCs)等被随意生产并通过各种设备和产品最终
排放到大气中。
? 其它如二氧化硫 (S02)和一氧化碳 (CO)是化石燃料燃
烧不可避免的副产品。城市空气污染、酸雨、有毒物
质污染 (其中一些具有持久性并可长距离迁移 )、平流
层臭氧层耗竭以及全球气候系统的变化等都是生态系
统和人类健康的重大环境威胁。
空气污染和空气质量
? 世界卫生组织 (WHO)列出了六种, 典型,
空气污染物：一氧化碳 (CO),铅 (Pb),二
氧化氮 (NO2),悬浮颗粒物 (SPM)(包括尘
土, 烟灰, 烟雾和烟尘 ),二氧化硫 (SO2)
和对流层 臭氧 (WHO 1999)。
? 化石燃料和生物质的燃烧是诸如 SO2,CO、氮氧化
物如 NO和 NO2(通常用 NOx表示 ),SPM、挥发性有
机化合物 (VOCs)和一些重金属等空气污染物最重要
来源，同时也是重要温室气体之一的 CO2的一个主
要人为源。
? 在 1973—1998年间，全球能量供应增长了 57％，其
中主要是石油、天然气和煤炭，核能、水力发电和
其它可再生能源占次要地位 (IEA 2000)。
? 各地区所用燃料差异很大，如在俄罗斯主要是天然
气，而在中国 73％的能源消耗来自煤炭 (BP Amoco
2000)。在发展中国家，生物质是重要的能量来源，
也是这些国家室内空气的主要污染源 (Holdren、
Smith 2000)。
? 酸雨已成为过去几十年中最重要的环境问题，尤其在欧
洲、北美洲 (Rodhe等 1995)，最近中国也出现酸雨问题
(Seip等 1999)。
? 在 1980年前后，森林的严重破坏在欧洲成为被优先考虑
的环境问题，而在 1950年代到 1980年代的斯堪的纳维业，
由于湖水酸化造成成千上万湖泊中鱼类种群的消失。
? 在欧洲一些地区，导致酸雨的人为 SO2排放与其高峰值
相比已减少了 70％ (EEA 2001)，美国也减少了约 40％
(美国环保局 2000)。这使得至少在欧洲，自然界的酸平
衡有了显著的恢复。
? 相反，由于煤炭等其它高硫燃料利用的增长，亚太地区
SO2排放的增加已成为一个严重的环境威胁 (UNEP l999)。
? 在许多工业化国家，空气污染物的排放量已经下降或
者趋于稳定，这主要是自 1970年代以来的各种减缓政
策的颁布与实施的结果。政府最初尝试应用一些直接
控制手段，但其效果并不总是具有成本效益。
? 1980年代，政策导向于符合成本效益的污染减缓机制
方向，这些机制依赖于环境保护措施的成本与经济增
长之间的折衷。污染者付费原则已成为环境政策规划
中的一个基本概念。
? 近来，国家和地区尺度上的政策制定，都基于经济上
和规章制度的手段以及技术进步和转让来减少排放量。
? 在国际上，一个最重要政治进展是 1979年通过的长程
越界空气污染公约 (CLRTAP)，通过一系列协议，建
立主要空气污染物的减排目标，这一协定已促使欧洲、
加拿大和美国政府履行各自的国家减排政策 (ECE
1995)。
? 最近一个协议是 1999年减少酸化、富营养化和近地面
臭氧的协议，此协议建立了对 SO2,NOx，,VOCs和
氨 (NH3)新的减排承诺 (ECE2000)。
? 工业化国家中较严格的环境管理规章引发了更清洁技术的
介入和技术进步, 尤其是在电力生产和运输行业 。 在运输
行业, 由于发动机燃烧循环的改进, 燃料效率的提高和催
化式排气净化器的广泛引进, 使得有害排放得以显著减少
(Holdren,Smith 2000)。
? 在许多工业国家, 汽油添加剂中的铅排放现在已经下降到
零 (EEA l999,美国环保局 2000)。 然而在发展中国家, 排
放源更为多样, 包括高污染的发电厂, 重工业, 车辆和家
庭煤, 炭和生物质的燃烧等 。
? 其实只要很小的成本, 就可以使污染物的排放明显减少,
但几乎没有发展中国家在污染减少措施方面进行哪怕很小
的投资, 尽管这些措施的环境和健康效益是显而易见的
(Holdren,Smith 2000,世界银行, 1997)
? 至少在发达国家，降低工业排放已经取得了可度量的进步，
在许多国家交通已成为空气污染 (特别是 NOx。和许多碳化
合物 )的主要来源之一。
? 城市空气中这些高浓度的化合物在一定的气候条件下能形
成光化学烟雾，严重影响人体健康。在许多城市中心及其
周边地区，高浓度的对流层臭氧也是一个问题。在温暖、
阳光充足的白天,NOx和 VOCS；
? 之间反应会造成人为对流层臭氧排放，尤其是在城市和工
业区及易于形成静止气团的地区。由于发现臭氧分子可被
迁移到距离排放源很远的地方 (可达 800km)，这可造成伸至
远处的问题 (CEC 1997)。在欧洲大范围地区和北美洲一些
地区上空的对流层臭氧浓度很高，以至于不仅威胁人类健
康，对植被也造成一定影响。例如在美国，据估算，由于
近地面臭氧造成的农业和林业产量下降，其损失每年超过 5
亿美元 (美国环保局 2000)。
