1 城市热岛效应 [山东大学2017年研]
答: 城市热岛效应是指在人口高度密集、工业集中的城市区域,由人类活动排放的大量热量与其他自然条件的共同作用,致使城市温度比周围郊区温度高的现象。一般大城市年平均气温会比郊区高0.5~1℃,产生热岛效应的原因包括: ① 城市建筑物及水泥或沥青地面导热性好,受热传热快; ② 人类活动释放大量热源; ③ 高层建筑物多,造成近地面风速小且通风不良; ④ 人类活动释放的废气进入大气,改变大气组成成分,使其吸收太阳辐射的能力及对地面长波辐射的吸收能力增强。
2 干沉降 [山东大学2017年研]
答: 干沉降是指在不降雨的日子,气溶胶或气态酸性化合物的形式沉降到诸如土壤颗粒、植物叶片等表面上,从大气中转移到地面的现象。干沉降是酸沉降的一种形式,出现的主要原因是工业排放大量含二氧化硫和氮氧化物的废气,转化成为硫酸、硝酸,最后随雨雾降落到地面。
3 大气污染源 [湖南农业大学2013年研]
答: 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。大气污染物的天然源主要有火山喷发、森林火灾、自然尘、森林植物释放、海浪飞沫等;大气的人为污染源包括燃料燃烧、工业生产过程排放、交通运输过程中排放、农业活动排放。
4 PM 2.5 [山东大学2018年研;湖南农业大学2014年研;首都师范大学2012年研]
答: 细颗粒物(PM 2.5 )又称细粒、细颗粒,是指大气中空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物。主要来源有天然和人为两种,与较粗的大气颗粒物相比,PM 2.5 粒径小,面积大,活性强,易附带有毒、有害物质(例如重金属、微生物等),且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。空气中PM 2.5 来源主要有土壤扬尘、海洋气溶胶和车辆尾气。
5 TSP与PM 10 [湖南农业大学2015年研;山东师范大学2014年研;南京农业大学2009年研]
答: 总悬浮颗粒物(TSP)是指漂浮在空气中各种不同粒径、在重力作用下不易沉降到地面的液体或固体微粒,粒径为0.1~100μm。总悬浮颗粒物是反映环境空气质量好坏程度的一个重要指标。
可吸入粒子(PM 10 )又称可吸入颗粒物,是指漂浮于空气中的空气动力学直径小于或等于10μm的颗粒物,包括固体、液体微粒或固体吸附液体、气体形成的颗粒物。可吸入粒子的主要来源为人类的生产和生活活动,尤其与能源需求和机动车数量增加有关,现在已成为大气质量监测的一个重要指标。
6 飘尘 [首都师范大学2013年研]
答: 飘尘是指能在大气中长期飘浮的悬浮物质,主要是粒径小于10μm的微粒。飘尘粒径小,能被人直接吸入呼吸道内造成危害。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。
7 雾和霾 [西北师范大学2014年研]
答: 雾是指在水汽充足、微风及大气层稳定的情况下,气温接近零点,相对湿度达到100%时,空气中的水汽凝结成细微的水滴悬浮于空中,使地面水平的能见度下降的天气现象。
霾是指空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子使大气混浊、视野模糊并导致能见度恶化的现象。
8 一次污染物 [湖南农业大学2013年研;西北师范大学2015年研]
答: 一次污染物又称原发性污染物或原生污染物,是指由人为污染源或自然过程直接排入环境中,其物理和化学性质未发生变化的污染物。常见的一次污染物有大气中的颗粒物(包括烟尘、火山灰、花粉等)、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳及水体和土壤中的重金属、农药和有机物等。
9 二次污染物 [首都师范大学2015年研;西北师范大学2015年研]
答: 二次污染物又称继发性污染物,是指排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或生物的作用下发生变化,或与环境中的其他物质发生反应所形成的物理、化学性状与一次污染物不同的新污染物。常见的二次污染物在大气中有硫酸雾、硫酸盐、硝酸与硝酸盐、光化学氧化剂等;在水体和土壤中有重金属离子的络合物、农药及一些有机物经生物降解、光解、水解及氧化还原等化学作用的产物。
10 气溶胶 [首都师范大学2015年研]
答: 气溶胶是指由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系,又称气体分散体系。其分散相为固体或液体小质点,大小为0.001~100μm,分散介质为气体。
11 碳氢化合物 [首都师范大学2013年研]
答: 碳氢化合物是指C 1 -C 8 可挥发的所有碳氢化合物,又称烃类,是形成光化学烟雾的前体物。在大气中的碳氢化合物CH 4 约占80%~85%,甲烷在大多数光化学反应中是惰性的,是一种无害烃。
12 光化学反应 [首都师范大学2014年研]
答: 光化学反应是指分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应。化学物质吸收光量子后可产生光化学反应的初级过程和次级过程,初级过程是指化学物质吸收光量子形成激发态物种,次级过程是指在初级过程中反应物、生成物之间进一步发生的反应。
13 SO 2 的间接光氧化[湖南农业大学2011年研]
答: SO 2 的自由基氧化是指气态SO 2 在光化学反应活跃的大气中能与强氧化性自由基(如OH基、HO 2 基、RO基、RO 2 基等)反应而被氧化。这些大气中的自由基主要来自于大气中一次性污染物NO x 和活性碳氢化合物相互作用过程中的中间产物,也来自光化学污染物及其产物,如醛、亚硝酸和过氧化氢的光解反应。
14 光化学烟雾 [湖南农业大学2014年研;南京农业大学2009年研;山东大学2018年研]
答: 光化学烟雾是指含有氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物的大气在阳光照射下发生光化学反应而产生二次污染物,由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。光化学烟雾的形成条件是大气中有氮氧化物和碳氢化合物存在,大气温度较高,而且有强的阳光照射,多发生在阳光强烈的夏秋季节。
15 干绝热递减率 [山东师范大学2011年研]
答: 干绝热递减率是指干空气块或未饱和的湿空气块在绝热条件下每升高单位高度(通常取用单位高度为100m)所造成的温度下降数值,以γ d 表示,其表达式为γ d =-dT i /dz。
16 逆温 [首都师范大学2014年研]
答: 逆温是指空气温度随大气层高度升高而增加的现象。逆温是由大气运动所造成的,主要包括辐射逆温、平流逆温、湍流逆温、下沉逆温和锋面逆温。在逆温层中大气向上的对流受到抑制,大气中污染物不易向上扩散。
17 Radiation inversion [湖南农业大学2011年研]
答: 辐射逆温(Radiation inversion)是指因地面(雪面或冰面、云层顶部等)的强烈辐射而失去热量,使紧贴其上的气层比上层空气有较大的降温,而形成的温度随高度递增的现象。近地面层的逆温以辐射逆温为主,最有利于辐射逆温发展的条件是平静而晴朗的夜晚。
18 城市热岛效应 [山东师范大学2015年研]
答: 热岛效应是指在人口高度密集、工业集中的城市区域,由人类活动排放的大量热量与其他自然条件的共同作用,致使城市温度比周围郊区温度高的现象。一般大城市年平均气温会比郊区高0.5~1℃,产生热岛效应的原因包括: ① 城市建筑物及水泥或沥青地面导热性好,受热传热快; ② 人类活动释放大量热源; ③ 高层建筑物多,造成近地面风速小且通风不良; ④ 人类活动释放的废气进入大气,改变大气组成成分,使其吸收太阳辐射的能力及地面长波辐射的能力增强。
19 酸雨 [湖南农业大学2014年研;江西农业大学2014年研;山东师范大学2013年研;首都师范大学2011年研]
答: 酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪、雾、雹等大气降水。它可分为“湿沉降”与“干沉降”两大类,湿沉降是指所有气状污染物或粒状污染物,随着雨、雪、雾或雹等降水型态而落到地面;干沉降是指在不降雨的日子,从空中降下来的灰尘所带的一些酸性物质。酸雨出现的主要原因是工业排放大量含二氧化硫和氮氧化物的废气,转化成为硫酸、硝酸,最后随雨雾降落到地面。
20 有效源高 [山东师范大学2012年研]
答: 有效源高是指从烟囱排放的烟云距地面的实际高度,它等于烟囱(或排放筒)本身的高度与烟气抬升高度之和。
21 惯性除尘装置 [湖南农业大学2011年研]
答: 惯性除尘装置是指使含尘气流与挡板相撞,或使气流急剧地改变方向,借助其中粉尘粒子的惯性力使粒子分离并捕集的一种装置。它是干式机械除尘装置的一种。
22 大气污染物排放标准 [江西师范大学2015年研]
答: 大气污染物排放标准是指以实现大气环境质量标准为目标,对污染源排入大气的污染物容许含量做出限制,是控制大气污染物的排放量和进行净化装置设计的依据,同时也是环境管理部门的执法依据。大气污染物排放标准可分为国家标准、地方标准和行业标准。
1 简述大气层的垂直结构及特点 [山东大学2017年研]
答: (1)大气的分层
大气在垂直方向上的物理性质有显著的差异,根据温度、成分、荷电等物理性质的差异,同时考虑大气的垂直运动状况,可将大气分为五层:对流层、平流层、中间层、热成层、散逸层。
(2)大气各层的特点
① 对流层
对流层位于大气层的最底层。对流层内的温度随着高度的增加而降低,其递减率平均约每100m降低0.65℃。对流层中湍流、对流作用从不停止,因此云、雾、雨、雪等主要天气现象都出现在这一层。对流层的上界称为“对流层顶”,是厚几百米到1~2km的过渡层。对于大气层的厚度来讲,对流层是很薄的,但是总质量却占了整个大气层的75%。对流层是对人类生产、生活影响最大的一个层,大气污染现象也主要发生在这里,特别是地面以上的1~2km。
② 平流层
从对流层顶至距地面50km高度的大气层为平流层。平流层内,温度随高度的增加而增加,下半部温度随高度增加得少,在30~35km高度保持在-55℃左右,上半部则增加得多,至平流层顶温度已达-3℃。平流层内大气大多作水平运动,对流十分微弱,而且大气干燥,没有对流层中的云、雨等天气现象。尘埃也比较少,大气透明度好,是现代超音速飞机飞行的理想空间。但是大气污染物进入平流层后,能长期存在,如在20km高度上曾发现有硫酸盐层。
③ 中间层
从平流层顶至距地面85km左右的大气层为中间层。由于该层的臭氧稀少,而且氮、氧等气体所能直接吸收的太阳短波辐射大部分已被上层大气吸收。因此,层内温度类似于对流层的情况,随高度的增加而迅速递减。该层顶部温度可达-92℃,有时出现夜光云。
④ 热成层
从中间层顶部至距地面250km(太阳宁静期)或500km(太阳活动期)的大气层为热成层。由于该层的原子氧吸收了太阳紫外线的能量,因此温度随高度上升而迅速升高。在太阳宁静期的夜里,温度约为500K左右;在太阳活动期的白天,温度可达2000K左右。由于来自太阳和其他星球的各种射线的作用,该层大部分大气分子发生电离,而成为高密度的带电荷粒子,故而也称该层为电离层。电离层能将电磁波反射回地球,对全球的无线电通信具有重大意义。
⑤ 散逸层
这是大气层的最外层,距地面500km以上到2000~3000km,大气十分稀薄,温度也随高度而上升。散逸层的大气粒子很少互相碰撞,中性粒子基本上按抛物线轨迹运动,有些速度较大的中性粒子,能克服地球的引力而逸入宇宙空间。
2 大气中PM 2.5 的主要来源。[山东大学2018年研]
答: (1)自然来源
包括土壤扬尘(含有氧化矿物和其他成分)、海盐(颗粒物第二大来源)、植物花粉、孢子、细菌等。自然界中如火山喷发、森林大火均会将细颗粒物输送到大气中。
(2)人为来源
人为来源带来的危害更重,包括固定源和流动源。固定源来自发电、冶金、石油、化学、纺织印染等各种工业过程,供热、烹饪过程中燃煤与燃气或排放的烟尘。流动源主要是各类交通工具在运行中使用燃料时向大气中排放的尾气。
3 影响酸雨形成的因素有哪些? [山东大学2018年研]
答: 酸雨正式的名称是为酸性沉降,是指pH值小于5.6的雨、雪、雾、雹等大气降水。酸雨中含有多种无机酸和有机酸,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SO 2 和NO x 是形成酸雨的主要起始物。
(1)地理环境是影响酸雨形成的基本因素。地形、地貌、海陆分布等对酸雨的形成和分布影响很大,例如盆地地形不利于污染物扩散,开阔的平原气流通畅有利于污染物扩散,因此容易形成酸雨。
(2)气象条件对酸雨的影响表现在:一方面影响污染物扩散、输送和沉降;另一方面,影响污染物转化速率,比如太阳光照和水蒸气浓度促进SO 2 转化,加速硫酸生成。
(3)大气中颗粒物的粒径、性质、来源都各有不同,因此其缓冲性能也不同。小粒径粒子的pH和缓冲能力均低于大粒子。
(4)土壤的酸碱性质。空气中颗粒物部分来自土壤,碱性土壤的氨挥发量大于酸性土壤,比如我国南方地区多酸雨在一定程度上是由于南北方土壤性质差异导致。
(5)人类活动因素。人类活动使得大量污染物进入到大气中,化肥、机动车尾气中排放的SO 2 和NO x 是形成酸雨的主要起始物。
4 我国大气污染特征及主要的污染源和污染物。 [湖南农业大学2013、2012年研]
答: 大气污染是指大气中一些物质的含量达到有害的程度,持续一段时间,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。
(1)我国大气污染的特征
我国大气污染主要是由人类活动造成的。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,似乎大气污染仅是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。
(2)大气污染主要的污染源和污染物
① 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,天然源占比还是很重的,尤其在清洁地区。大气污染物的天然源主要有以下几种:
a.火山喷发,排放出SO 2 、H 2 S、CO 2 、CO、HF及火山灰等颗粒物;
b.森林火灾,排放出CO、CO 2 、SO 2 、NO 2 、HC等;
c.自然尘,风沙、土壤尘等;
d.森林植物释放,主要为萜烯类碳氢化合物;
e.海浪飞沫,颗粒物主要为硫酸盐与亚硫酸盐。
② 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:
a.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;
b.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;
c.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;
d.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。
5 什么叫做二次污染物?SO 2 、H 2 SO 4 、NO 2 和O 3 中哪些是二次污染物?[湖南农业大学2015年研]
答: 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。
SO 2 、H 2 SO 4 、NO 2 和O 3 中H 2 SO 4 、NO 2 、O 3 是二次污染物。
6 简述大气中CO 2 的来源。[湖南农业大学2012年研]
答: CO 2 是一种无毒的气体,对人体无显著危害作用。在大气污染问题中,CO 2 之所以引起人们的普遍关注,原因在于它能引起全球性环境的演变。其来源分为天然源和人为源。
(1)CO 2 的天然源
① 海洋脱气
大气圈与水圈具有强烈的交换CO 2 的作用,海水中CO 2 通常比大气圈高60余倍,约为1.3×10 14 t,据估计大约有1×10 11 t的CO 2 在海洋和大气圈之间不停地交换。
② 甲烷转化
甲烷在平流层与OH自由基反应,最终被氧化为CO 2 。
③ 动植物呼吸
植物从大气中摄取的CO 2 约有1/3~1/2经光合作用转化为有机物(CH 2 O) x ,其余则经呼吸作用排入大气。另外,当自然界中的植物体如森林、农业废弃物等作为燃料燃烧或腐败而自然氧化时,即从大气中吸收氧气,并将产生的CO 2 排入大气。
其反应方程式如下:(CH 2 O) x +xO 2 →xCO 2 +xH 2 O
(2)CO 2 的人为源
CO 2 的人为源主要是矿物燃料的燃烧过程。据估计,化石矿物燃料燃烧排放到大气中CO 2 的量在19世纪60年代平均约为5.4×10 8 t/a,20世纪初约为41×10 8 t/a,到1970年增加到154×10 8 t/a,这几乎相当于大气CO 2 总量的0.6%。
7 简述大气颗粒物的危害。 [首都师范大学2015年研]
答: 大气颗粒物是指分散在大气中的固态或液态颗粒状物质,根据其粒径大小,又可分为空气动力学直径小于或等于100μm的总悬浮颗粒物(TSP)和空气动力学直径小于或等于10μm的可吸入颗粒物(PM 10 )。可吸入颗粒物又可细分为细粒PM 2.5 (空气动力学直径小于或等于2.5μm)和粗粒(空气动力学直径介于2.5μm至10μm)。
大气颗粒物的危害主要有以下三个方面:
(1)对人体的危害
PM 10 可以通过呼吸进入人体,而PM 2.5 还可以呼吸进入人体的肺泡里,这两种颗粒物对人体的危害是非常大的,尤其是对呼吸系统和心肺功能的影响。颗粒物由于携带了大量细菌和病毒,对人体的危害也是非常大的。
(2)对气候的影响
① 对能见度的影响
大气颗粒物的天气效应主要体现在对能见度的影响上,大气颗粒物和气体污染物对光的吸收和散射减弱了光的强度,导致能见度降低。
② 对温度的影响
颗粒物具有“原伞效应”,它能反射和吸收太阳辐射,减少紫外线,使地面的辐射减少,降低温度,而被吸收的辐射会导致冰雪融化,造成进一步危害。
③ 对降水的影响
大气中颗粒物较多时,更容易产生降水,这是城市降雨量比郊区大的原因。
(3)对生态系统的危害
大气颗粒物会影响植物对太阳光的吸收,不利于植物的生长发育,颗粒物随着降水进入水体和土壤会造成二次污染。
8 还原型大气污染(伦敦型烟雾)与氧化型大气污染(洛杉矶光化学烟雾)的主要区别。 [山东师范大学2011年研;湖南农业大学2015年研]
答: 还原型大气污染(伦敦型烟雾)与氧化型大气污染(洛杉矶光化学烟雾)的主要区别如表2-1所示。
表2-1 还原型大气污染与氧化型大气污染的区别
9 阐述酸雨的形成与危害及其防治对策。 [江西师范大学2014年研]
答: 酸雨正式的名称是为酸性沉降,是指pH值小于5.6的雨、雪、雾、雹等大气降水。
(1)酸雨的形成
酸雨中含有多种无机酸和有机酸,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SO 2 和NO x 是形成酸雨的主要起始物,其形成过程为:
SO 2 +[O]→SO 3
SO 3 +H 2 O→H 2 SO 4
SO 2 +H 2 O→H 2 SO 3
H 2 SO 3 +[O]→H 2 SO 4
NO+[O]→NO 2
2NO 2 +H 2 O→HNO 3 +HNO 2
式中,[O]为各种氧化剂。
(2)酸雨的危害
① 使土壤贫瘠化;
② 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;
③ 损害农作物和林木生长。使土壤变酸,伤害植物的新生芽叶,干扰光合作用,影响其发育生长;
④ 污染饮用水源。使河流、湖泊等地表水酸化,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;
⑤ 危害渔业生产,毒害鱼类,pH值小于4.8时鱼类消失;
⑥ 腐蚀建筑材料。腐蚀建筑材料、建筑物、金属结构、油漆、工厂设备和名胜古迹等;
⑦ 危害人类健康、造成经济损失。对于农业生产的危害,不仅是经济问题,还直接威胁14亿人口的粮食问题。
(3)酸雨的防治对策
① 减少SO 2 、NO x 气体的排放;
② 开发新能源;
③ 使用固硫技术;
④ 汽车尾气进行处理。
10 简述二氧化氮在大气发生主要的光化学反应。 [湖南农业大学2015年研]
答: NO 2 在大气环境中的化学反应主要是光解反应,它是大气中O 3 生成的引发反应,是O 3 唯一的人为来源。此外,NO 2 能与一系列的自由基,如·OH、O 2 ·、RO 2 ·和RO·等反应,也能与O 3 和NO 3 反应。其中,比较重要的是与·OH以及与NO 3 和O 3 的反应。
(1)NO
2
与·OH的反应
此反应是大气中气态HNO 3 的主要来源,这反应主要是在白天发生,因白天·OH浓度比较高时,此反应会有效地进行。
(2)NO
2
与O
3
的反应
此反应在对流层大气中也是一个重要的反应,尤其是在NO 2 和O 3 浓度都较高时,它是大气中NO 3 的主要来源。
(3)NO
2
与NO
3
的反应
生成的N 2 O 5 又可解离为NO 3 和NO 2 。当夜间OH和NO浓度不高,而O 3 有一定浓度时,会发生NO 2 与NO 3 反应,然后生成N 2 O 5 。
11 简述光化学烟雾形成机制与形成条件及其对人体的危害。 [首都师范大学2015年研;江西师范大学2014年研;山东师范大学2013年研;湖南农业大学2013年研]
答: 含有氮氧化物和烃类的大气,在阳光中紫外线照射下发生反应所产生的产物及反应物的混合物被称为光化学烟雾。
(1)光化学烟雾的形成机制
光化学烟雾的形成过程可以用12个反应概括。
① 引发反应
NO 2 +hυ→NO+·O
·O+O 2 +M→O 3 +M
NO+O 3 →NO 2 +O 2
② 基传递反应
RH+·OH→RO 2 ·+H 2 O
RCHO+·OH→RC(O)O 2 ·+H 2 O
RCHO+hυ→RO 2 ·+HO 2 +CO
HO 2 ·+NO→NO 2 +·OH
RO 2 ·+NO→NO 2 +RCHO+HO 2 ·
RC(O)O 2 ·+NO→NO 2 +RO 2 ·+CO 2
·OH+NO 2 →HNO 3
③ 终止反应
RC(O)O 2 ·+NO 2 →RC(O)O 2 NO 2 (PAN)
RC(O)O 2 NO 2 →RC(O)O 2 ·+NO 2
(2)光化学烟雾的形成条件
① “烟雾”形成的地理条件
由于“烟雾”的形成与NO 2 的光分解有直接关系,而NO 2 的光分解又必须有290~430nm波长辐射作用才有可能。在近地层中太阳辐射到达地面的强度受天顶角的影响,一般太阳天顶角(θ)越小,太阳辐射就越强。对于θ>60℃时,由于入射角较大,光线通过大气层时路程加长,受到的大气微粒散射也较大,致使小于430nm波长的光很难到达地面,所以不易发生光化学烟雾。从季节而言,夏季在北半球太阳入射角比冬天小,所以夏天发生光化学烟雾的可能性较冬季大,尤其夏季中午前后光线最强时出现“烟雾”的可能性较大。当天气晴朗、高温低湿和有逆温风力不大时,有利大气污染物在地面附近的聚积,易于产生这种光化学烟雾。因此,在副热高压控制地区的夏季和早秋季节常成为光化学烟雾发生的有利时节。
② 污染源条件
“烟雾”的形成是和大气中NO 2 、碳氢化合物等污染物的存在分不开的。所以,以石油为原料的工厂排气和汽车排气等污染源的存在是“烟雾”形成的前提。在一些发达国家城市大气污染中氮氧化物约有47%来自汽车排气等污染源,约50%左右来自燃料燃烧的固定污染源,加以适宜的发生条件,而形成光化学烟雾,成为大气污染问题。
(3)光化学烟雾对人体的危害
① 对深部呼吸道粘膜的急性刺激;
② 对眼睛的直接刺激催泪、头痛;
③ 对肺功能的损害;
④ 对免疫系统的影响;
⑤ 加速细胞的衰老和凋亡。
12 逆温形成过程及其对大气污染物扩散的影响。 [山东师范大学2013年研;西北师范大学2014年研]
答: 在对流层内,气温垂直变化的总趋势是随着高度的增加气温逐渐降低,但是在某些特定情况下,会出现气温随着高度的增加而升高,这种现象称为逆温。
(1)逆温的形成过程
根据逆温生成的过程,可将逆温分为辐射逆温、下沉逆温、平流逆温、锋面逆温及湍流逆温。
① 辐射逆温形成的条件是在晴空无云(或少云)的夜间,当风速较小(<3m/s)时,地面因强烈的有效辐射而很快冷却,近地面气层冷却最为强烈,较高的气层冷却较慢,所以形成了自地面开始逐渐向上发展的逆温层;
② 下沉逆温又称压缩逆温。当高压区内某一层空气发生强度较大的气团下沉运动,常可使原来具有稳定层结的空气层压缩成逆温层结;
③ 平流逆温是由暖空气平流到冷地表面上而形成的,原因是低层空气受地表面影响大、降温多,上层空气降温少;
④ 湍流逆温是由于低层空气湍流混合而形成的;
⑤ 在对流层中的冷空气团与暖空气团相遇时,暖空气团因其密度小就会爬到冷空气上面去,形成一个倾斜的过渡区,称为锋面。在锋面上,如果冷暖空气的温差较大,也可以出现逆温,这是锋面逆温的形成原因。锋面逆温仅在冷空气一边可以看到。
(2)逆温对大气污染物扩散的影响
根据对大气稳定度的分析,当发生等温或逆温时,大气是稳定的,所以逆温层(等温层可视为逆温层的一个特例)的存在,大大阻碍了气流的垂直运动,所以又将逆温层称为阻挡层。若逆温层存在于空中某高度,由于上升的污染气流不能穿过逆温层而积聚在它的下面,则会造成严重的大气污染现象。
13 简述漫烟型的烟流产生的原因。 [湖南农业大学2014年研]
答: 漫烟型烟流是指烟云上侧边缘清晰,呈平直状,下部有较强的湍流扩散,烟云上方有逆温层的烟流。其产生的原因如下:
漫烟型烟流常出现在日出后,由于地面增温,低层空气被加热,使逆温从地面向上逐渐消失,即不稳定大气从地面向上逐渐发展,当发展到烟流的下边缘或更高一点时,烟流便发生了向下的强烈扩散,而上边缘仍处于逆温层中,漫烟型烟流便发生了。这时烟流下部γ-γ d >0,上部γ-γ d <-1。这种烟流多发生在上午8~10时,持续时间很短。
14 简述影响大气污染的地理因素。 [湖南农业大学2011年研;江西农业大学2014年研]
答: 大气污染是指大气中一些物质的含量达到有害的程度,持续一定时间,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。
影响大气污染的地理因素主要有以下四点:
(1)地形和地物的影响
① 地面是一个凹凸不平的粗糙曲面,当气流沿地面流过时,必然要同各种地形地物发生摩擦作用,使风向风速同时发生变化,其影响程度与各障碍物的体积、形状、高低有密切关系;
② 山脉的阻滞作用,对风速也有很大影响,尤其是封闭的山谷盆地,因四周群山的屏障影响,往往是静风、小风频率占很大比重,不利于大气污染物的扩散;
③ 城市中的高层建筑物、体形大的建筑物和构筑物,都能造成气流在小范围内产生涡流,阻碍气流运动,减小平均风速,降低了近地层风速梯度,并使风向摆动很大,近地层风场变得很不规则。一般规律是建筑物背风区风速下降,在局部地区产生涡流,不利于气体扩散。
(2)山谷风
① 成因
它发生在山区,是以24小时为周期的局地环流。在山区最为常见,它主要是由于山坡和谷地受热不均而产生的。在白天,太阳先照射到山坡上,使山坡上大气比谷地上同高度的大气温度高,形成了由谷地吹向山坡的风,称为谷风。在高空形成了由山坡吹向山谷的反谷风,它们同山坡上升气流和谷地下降气流一起形成了山谷风局地环流;在夜间,山坡和山顶比谷地冷却得快,使山坡和山顶的冷空气顺山坡下滑到谷底,形成了山风。在高空则形成了自山谷向山顶吹的反山风,它们同山坡下降气流和谷地上升气流一起构成了山谷风局地环流。
② 污染原因
山风和谷风的方向是相反的,但比较稳定。在山风与谷风的转换期,风向是不稳定的,山风和谷风均有机会出现,时而山风,时而谷风。这时若有大量污染物排入山谷中,由于风向的摆动,污染物不易扩散,在山谷中停留时间很长,有可能造成严重的大气污染。
(3)海陆风
① 成因
它发生在海陆交界地带,是以24小时为周期的一种大气局地环流。海陆风是由于陆地和海洋的热力性质的差异而引起的。在白天,由于太阳辐射,陆地升温比海洋快,在海陆大气之间产生了温度差、气压差,使低空大气由海洋流向陆地,形成海风,高空大气从陆地流向海洋,形成反海风,它们和陆地上的上升气流和海洋上的下降气流一起形成了海陆风局地环流;在夜晚,由于有效辐射发生了变化,陆地比海洋降温快,在海陆之间产生了与白天相反的温度差、气压差,使低空大气从陆地流向海洋,形成陆风,高空大气从海洋流向陆地,形成反陆风。它们同陆地下降气流和海面上升气流一起构成了海陆风局地环流。在大湖泊、江河的水陆交界地带也会产生水陆风局地环流,称为水陆风。但水陆风的活动范围和强度比海陆风要小。
② 污染原因
建在海边地区的工厂所排放的污染物必须考虑海陆风的影响,因为有可能出现在夜间随陆风吹到海面上的污染物,在白天又随海风吹回来,或者进入海陆风局地环流中,使污染物不能充分的扩散稀释而造成严重的污染。
(4)城市热岛环流
① 成因
城市热岛环流是由城乡温度差引起的局地风。产生城乡温度差异的主要原因是:a.城市人口密集、工业集中,使得能耗水平高;b.城市的覆盖物(如建筑、水泥路面等)热容量大,白天吸收太阳辐射热,夜间放热缓慢,使低层空气变暖;c.城市上空笼罩着一层烟雾和CO 2 ,使地面有效辐射减弱。因此,使城市市区净热量收入比周围乡村多,故平均气温比周围乡村高(特别是夜间),于是形成了城市热岛。
② 污染原因
城市热岛环流在市区汇合就会产生上升气流。因此,若城市周围有较多产生污染物的工厂,就会使污染物在夜间向市中心输送,造成严重污染,特别是夜间城市上空有逆温层存在时。
15 主要机械除尘装置及其原理。 [山东师范大学2013年研]
答: 不用水或其他液体作润湿剂,仅利用重力、惯性力及离心力等沉降作用去除气体中粉尘粒子的装置称为干式机械除尘装置。主要的类型有重力沉降室、离心力除尘器、惯性力除尘器。
(1)沉降室除尘
沉降室除尘是指使含尘气体中的粉尘粒子借助重力作用而达到除尘目的的一种除尘装置。含尘气流通过横断面积比管道大得多的沉降室时,由于含尘气流水平流速大大降低,致使其中较大的粒子在沉降室中有足够的时间受重力作用而沉降。这种沉降室往往安装在其他收集设备之前,作为除去较大粒径尘粒的预处理装置。
(2)旋风除尘器
旋风除尘器是指利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置。它是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成。含尘气流进入除尘器后,沿外壁由上向下作旋转运动,同时有少量气体沿径向运动到中心区域。气流作旋转运动时,尘粒在离心力作用下逐步移向外壁,到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。净化的气体达到锥体底部后,转而向上沿轴心旋转,最后经排管排出。这种分离方式使5μm以下的尘粒去除效率达到50%。
(3)惯性除尘装置
惯性除尘装置是指使含尘气流与挡板相撞,或使气流急剧地改变方向,借助其中粉尘粒子的惯性力使粒子分离并捕集的一种装置。
16 简述大气二氧化硫污染的控制途径。 [湖南农业大学2014、2011年研]
答: 二氧化硫是无色,有刺激性气味的气体,其本身毒性不大,但是SO 2 在大气中,尤其在污染大气中易被氧化形成SO 3 ,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。目前控制燃烧生成的SO 2 ,主要方法有燃料脱硫,燃烧过程中脱硫或烟气脱硫。
(1)燃料脱硫
① 煤炭的洗选。广泛采用的工艺主要是重力分选法,分选后原煤含硫量降低40%~90%。净化效率取决于煤中无机和有机硫的含量。其他正在研究的脱硫方法有浮选法、氧化脱硫法、化学浸出法、化学破碎法、细菌脱硫法等多种方法,但尚无工业实用的价值。
② 煤炭的转化。主要是煤的气化或液化,即对煤进行脱碳或加氢改变其原有的碳氢比,将煤变成清洁的二次燃料。
a.煤气主要是氢、一氧化碳和甲烷等可燃混合气。煤气中的硫主要以H 2 S形式存在,可用湿法脱除大部分H 2 S,再用干法除去其余部分;
b.煤的液化方法分为二类,直接法(如SRC- Ⅱ 法)和间接法(如鲁齐气化、弗托合成法)。因方法工艺耗水量大,废水污染严重,成本较高等因素影响该方法的普及。
③ 重油脱硫。常用的脱硫方法是在钼、钴和镍等的金属氧化物催化剂作用下,通过高压加氢反应、切断C-S的化合键,以氢置换出碳,同时氢与硫作用形成硫化氢,从重油中分离出来而除去。目前发展了直接脱硫和间接脱硫两种工艺。
a.直接脱硫是选用抗中毒性能较好的催化剂,将重油直接引入装有催化剂的反应塔加氢脱硫。这种方法效果好,可使脱硫重油含硫量下降到1%;
b.间接脱硫是先将重油减压蒸馏,分成馏出油和残油。单独将馏出油进行高压加氢脱硫,然后与残油相混合;或以液化丙烷(或丁烷)作溶剂,对残油进行处理,分离出沥青后,再与馏出油混合进行加氢处理。
(2)燃烧脱硫
烟气中SO 2 浓度一般低于0.5%,给脱硫技术带来不少困难,合理地选择烟气脱硫工艺必须考虑环境、经济、社会等多种因素。烟气脱硫方法一般可分为湿法和干法两大类:
① 石灰/石灰石洗涤
烟气由含亚硫酸钙和硫酸钙的石灰/石灰石浆液洗涤,SO 2 与浆液中的碱性物质发生化学反应生成亚硫酸盐和硫酸盐。浆液中的固体(包括燃煤飞厌)连续地从浆液中分离出来。
② 氨法
以氨作SO 2 吸收剂,与其他碱类相比,氨可以保留在吸收产物中制成含氮肥料。以氨溶液吸收SO 2 时,其化学反应迅速,质量传递主要受气相阻力控制,吸收效率可达90%以上。
③ 喷雾干燥吸收法烟气脱硫
当SO 2 被雾化了的Ca(OH) 2 浆液或Na 2 CO 3 溶液吸收,同时,温度较高的烟气使液滴干燥脱水,形成干固体废物。干废物(由亚硫酸盐、硫酸盐、未反应的吸收剂和飞灰组成)由袋式除尘器或电除尘器捕集,这是目前唯一工业化的干法烟气脱硫技术,并逐渐替代传统的湿式洗涤器。
(3)流化床燃烧脱硫
流化床燃烧本质上是一种低温燃烧过程,炉内存有局部还原气氛,因而NO x 的发生量减少,常用的脱硫剂系石灰石或白云石。将它们粉碎成与煤同样的粒度即粒径在2mm左右,与煤同时加入炉内,在1073~1173K下燃烧,石灰石受热分解析出CO 2 ,形成多孔的氧化钙并进而与SO 2 作用,生成硫酸盐,以达到固硫的目的。目前流化床燃烧脱硫技术只适用于中小容量的工业锅炉和炉窑。
(4)低浓度SO 2 的吸附净化
一般采用活性炭作吸附剂。当烟气中含有足量的水蒸气和氧时,SO 2 伴随着发生化学吸附,在活性炭表面上发生化学反应,SO 2 氧化成SO 3 ,并与H 2 O反应生成稀硫酸。用金属盐浸渍吸附剂可以增加对SO 2 的吸着率。这种方法的脱硫率可达90%。
17 简述雾霾的形成与危害及其防治对策。 [江西师范大学2015年研;首都师范大学2015年研]
答: 雾霾是雾和霾的混合物,雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述,尤其是PM 2.5 (空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物)被认为是造成雾霾天气的“元凶”。
(1)雾霾的形成
① 大气空气气压低,空气不流动是主要因素。由于空气的不流动,使空气中的微小颗粒聚集,漂浮在空气中;
② 地面灰尘大,空气湿度低,地面的人和车流使灰尘搅动起来;
③ 汽车尾气是主要的污染物排放,近年来城市的汽车越来越多,排放的汽车尾气是雾霾的一个形成因素;
④ 工厂制造出的二次污染;
⑤ 冬季取暖排放的CO 2 等污染物。
(2)雾霾的危害
① 对人体的危害
a.对呼吸系统的影响
霾的组成成分非常复杂,包括数百种大气化学颗粒物质。其进入人体后会引起急性鼻炎和急性支气管炎等病症。对于支气管哮喘、慢性支气管炎、阻塞性肺气肿和慢性阻塞性肺疾病等慢性呼吸系统疾病患者,雾霾天气可使病情急性发作或急性加重,如果长期处于这种环境还会诱发肺癌。
b.对心血管系统的影响
雾霾会阻碍正常的血液循环,导致心血管病、高血压、冠心病、脑溢血,可能诱发心绞痛、心肌梗塞、心力衰竭等,使慢性支气管炎出现肺源性心脏病等。
c.对紫外线的影响
雾霾天气还可导致近地层紫外线的减弱,使空气中的传染性病菌的活性增强,传染病增多;另外还会导致儿童体内维生素D生成不足,对钙的吸收大大减少,严重的会导致婴儿佝偻病、生长缓慢等。
② 对天气的影响
雾霾的存在也对大气能见度有着巨大的影响。出现雾霾天气时,视野能见度降低,容易造成交通堵塞或交通事故等。
③ 对生态系统的危害
雾霾会影响植物对太阳光的吸收,不利于植物的生长发育,其中的污染物还会随着降水进入水体和土壤,造成二次污染。
(3)雾霾的防治对策
① 全面规划、合理布局
区域大气污染防治规划是区域总体规划的重要组成部分,这是从协调经济发展和保护环境之间的关系出发,对已造成的大气环境污染问题提出改善和控制污染的优化方案。因此,做好区域大气环境规划,采取区域性综合防治措施,是控制大气环境污染的重要途径。
生产布局是人类生产活动存在和发展的空间形式,它对区域大气环境产生直接的影响。合理的生产布局能够最大限度地减轻对区域大气环境的危害,并在有限的大气环境容量情况下,发挥区域最大的生产潜力。
② 选择有利污染物扩散的排放方式
排放方式不同,烟气扩散的效果也不一样。采用高烟囱扩散稀释的方法,可以使大气污染物向更高、更广的范围扩散,可减轻局部地区大气污染。因为即使是采用最好的气体净化装置,其排气中总会含有少量的有害物质,所以不能直接排到地面上。
③ 区域集中供暖、供热
分散于千家万户的炉灶和市区密集的矮烟囱是大气烟尘的主要污染源,尤其是我国北方城市冬季采暖耗煤量的增加,使烟尘含量大为增加。采取区域集中供暖、供热,即在城市的郊区设立大的热电厂和供热站,以代替分散的锅炉,这是消除烟尘的有效措施。
④ 改变燃料构成
我国燃料构成中以煤炭为主,应逐步扩大煤的气化设施和供应人工煤气,在有条件的城市要逐步实现燃料气化,这不仅可以改进工业生产状况,而且对于改变城市居民千家万户的炉灶污染也是很有必要的;实现电气化也是一个发展方向;另外,应加强新能源的开发利用研究,以代替煤炭燃料,减轻污染。
⑤ 绿化造林
绿化造林,不仅能美化环境,调节空气温度、湿度及城市小气候、保持水土、防风防沙,而且在净化大气、减低噪声方面也有显著作用。
⑥ 大气污染控制技术
改革生产工艺,优先采用无污染或少污染的工艺,是防治大气环境污染的根本途径。严格生产工艺操作,选配合适的原材料,有利于减轻污染或对所产生的污染物进行处理。安装废气的净化装置,对污染源进行治理,使大气环境质量达到标准。
1 简述氮氧化物的治理技术。 [山东大学2018年研]
答: 主要有气相反应法、液体吸收法、吸附法等。
(1)气相反应法包括三类:
① 电子束照射法和脉冲电晕等离子体法。原理是利用高能电子产生自由基将NO氧化成NO 2 ,再与水和氨气反应生成NH 4 NO 3 ,制成化肥使用;
② 选择性催化还原法、选择性非催化性还原法和炽热碳还原法。原理是在催化或非催化的环境下,用氨气、C等还原剂将NO x 还原成氮气;
③ 低温常温等离子体分解法。原理是将超高压窄脉冲电晕放电产生的高能活性粒子撞击NO x 分子,使其化学键断裂分解成氧气和氮气的方法。
(2)液体吸收法较多,应用更为广泛。NO x 可以用水、碱溶液、稀硝酸、浓硫酸吸收。对于NO主要采用氧化、还原或络合吸收的方法提高其净化效果。与干法相比,湿法具有工艺设备简单、投资少等优点,可回收NO x 具有一定经济效益,但是净化效果差。
(3)吸附法常用的吸附剂有分子筛、活性炭、天然沸石、硅胶以及泥碳等。部分吸附剂具有催化性能,可以将废气中NO氧化为NO 2 ,用水或碱液吸收,该方法脱硝效率高,而且可回收。
2 大气污染的主要来源以及影响其扩散和输送的因素。 [西北师范大学2015年研]
答: 大气污染是指大气中一些物质的含量达到有害的程度,持续一定时间,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。
(1)大气污染的主要来源
① 天然污染源
a.火山喷发。排放出SO 2 、H 2 S、CO 2 、CO、HF及火山灰等颗粒物;b.森林火灾。排放出CO、CO 2 、SO 2 、NO 2 、HC等;c.自然尘。风沙、土壤尘等;d.森林植物释放。主要为萜烯类碳氢化合物;e.海浪飞沫。颗粒物主要为硫酸盐与亚硫酸盐。
② 人为污染源
a.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;
b.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;
c.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;
d.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。
(2)影响大气污染扩散和输送的因素
① 大气边界层的温度场
在对流层内,气温垂直变化的总趋势是随着高度的增加气温逐渐降低。气温沿垂直高度的分布的曲线称为气温沿高度分布曲线或温度层结曲线,简称温度层结。
污染物在大气中的扩散与大气稳定度有密切的关系,大气稳定度是指在垂直方向上大气稳定的程度。
一般将气温随高度增加而增加的气层称为逆温层。根据对大气稳定度的分析,当发生等温或逆温时,大气是稳定的,所以逆温层的存在,大大阻碍了气流的垂直运动,所以也将逆温层称为阻挡层。若逆温层存在于空中某高度,由于上升的污染气流不能穿过逆温层而积聚在它的下面,则会造成严重的大气污染现象。
② 大气水平运动和湍流
大气的运动是在各种力的作用下产生的。作用于大气上的力有气压梯度力、重力、地转偏向力、摩擦力(即黏滞力)和惯性离心力,这些力之间的不同结合,构成了不同形式的大气运动和风。
大气的无规则运动称为大气湍流。风速的脉动(或涨落)和风向的摆动就是湍流作用的结果。湍流有极强的扩散能力,但是在风场运动的主风方向上,由于平均风速比脉动风速大得多,所以在主导风向上风的平流输送作用是主要的。风速越大,湍流越强,污染物的扩散速度就越快,污染物的浓度就越低。风和湍流是决定污染物在大气中扩散稀释的最直接、最本质的因素,其他一切气象因素都是通过风和湍流的作用来影响扩散稀释的。
③ 影响大气污染的地理因素
影响大气污染的地理因素主要有地形和地物、山谷风、海陆风、城市热岛环流等。
④ 影响大气污染的其他因素
a.污染物的性质和成分。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;
b.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,污染物进入大气的初始状态也不一样,因而其浓度分布就不同。
3 阐述当今大气污染发生的主要类型及特点。 [首都师范大学2012年研]
答: 当今大气污染发生的主要类型有两种划分方式,根据污染物的性质划分为还原型和氧化型,根据燃料性质和大气污染物的组成划分可分为煤炭型、石油型、混合型和特殊型,特点如下:
(1)根据污染物的性质划分
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,其主要污染物是SO 2 、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,如臭氧、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于这种类型。
(2)根据燃料性质和大气污染物的组成划分
① 煤炭型。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。
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。
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。
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。
4 试述我国大气环境质量现状与大气质量改善措施与技术。 [首都师范大学2011年研]
答: (1)我国大气环境质量现状
① 污染类型
由于煤是我国的主要能源,燃煤会产生大量污染气体,因而我国大气污染属煤烟型污染。此外,汽车消费量的快速增加,燃油消耗的增加也使得大气污染情况加重。
② 空间分布
中国污染最重的城市位于北部和西北部,中南和东北地区次之;最清洁的地区是南部,随后是东南部。北方城市比南方城市污染严重,其主要由于北方有较高浓度的颗粒物污染,并有明显的季节性变化。
③ 时间分布
夏、秋季节因大气扩散条件较好、降雨等原因,降低了空气污染物特别是颗粒物的浓度,这两个季节是北方空气最为洁净的季节。而冬季则是污染最为严重的季节。
④ 主要污染物
在众多污染物中,以粉尘和酸雨危害最大,污染程度在加重。
(2)大气质量改善措施与技术
① 全面规划、合理布局
区域大气污染防治规划是区域总体规划的重要组成部分,这是从协调经济发展和保护环境之间的关系出发,对已造成的大气环境污染问题提出改善和控制污染的优化方案。因此,做好区域大气环境规划,采取区域性综合防治措施,是控制大气环境污染的重要途径。
生产布局是人类生产活动存在和发展的空间形式,它对区域大气环境产生直接的影响。合理的生产布局能够最大限度地减轻对区域大气环境的危害,并在有限的大气环境容量情况下,发挥区域最大的生产潜力。
② 选择有利污染物扩散的排放方式
排放方式不同,烟气扩散的效果也不一样。采用高烟囱扩散稀释的方法,可以使大气污染物向更高、更广的范围扩散,可减轻局部地区大气污染。即使是采用最好的气体净化装置,其排气中总会含有少量的有害物质,所以不能直接排到地面上。
③ 区域集中供暖、供热
分散于千家万户的炉灶和市区密集的矮烟囱是大气烟尘的主要污染源,尤其是我国北方城市冬季采暖耗煤量的增加,使烟尘含量大为增加。采取区域集中供暖、供热,即在城市的郊区设立大的热电厂和供热站,以代替分散的锅炉,这是消除烟尘的有效措施。
④ 改变燃料构成
我国燃料构成中以煤炭为主,应逐步扩大煤的气化设施和供应人工煤气。在有条件的城市要逐步实现燃料气化,这不仅可以改进工业生产状况,而且对于改变城市居民千家万户的炉灶污染也是很有必要的;实现电气化也是一个发展方向;另外,应加强新能源的开发利用研究,以代替煤炭燃料,减轻污染。
⑤ 绿化造林
绿化造林,不仅能美化环境,调节空气温度、湿度及城市小气候、保持水土、防风防沙,而且在净化大气、减低噪声方面也有显著作用。
⑥ 大气污染控制技术
改革生产工艺,优先采用无污染或少污染的工艺,是防治大气环境污染的根本途径。严格生产工艺操作,选配合适的原材料,有利于减轻污染或对所产生的污染物进行处理。安装废气的净化装置,对污染源进行治理,使大气环境质量达到标准。