文档介绍：第四章大气环境与大气污染
一、大气组成与结构
(一)、大气的结构
大气是指包围在地球外围的空气层,×1015 t,只占地球总量的百万分之一。
大气质量在垂直方向的分布是不均匀的,由于重力影响,大气质量主要集中在下部,其质量的50%集中在5km以下,75%集中在10km以下,98%集中在30km以下。
根据大气垂直方向上热状况的不同,同时考虑垂直运动状况,将大气层分为五层:
4-1 大气圈的层状结构
1. 对流层
对流层是地球大气层中最低的一层,底界为地面,其平均厚度为12km(两极薄,赤道厚),整个大气80% ~95%的质量都集中在这一层;由于对流层和地面接触,它从地面得到热能,使得大气温度随高度的增加而降低, °C ;对流层内具有强烈的对流作用,它的强度因纬度的不同而改变,一般对流作用在低纬度较强、高纬度较弱,所以对流层的厚度从赤道向两极减小,在低纬度地区为17~18km,中纬度地区为10~12km,高纬度地区为8~9km;
对流层的下界,自地表向上1~,受地表的影响最大,称为摩擦层或大气边界层。对流层上界称为“对流层顶”;云、雾、雨、雪等主要天气现象以及大气污染现象都在这一层发生,特别是近地面的大气边界层。
(同温层)
对流层顶之上,其高度大约至55km左右,称为平流层;平流层内空气比较干燥,几乎没有水汽及尘埃,非常稳定;垂直温度先是随高度增加而不变或变化很小,到25~30km高度均保持在-55 °C 左右,因此,也称同温层,再向上则随高度增加而温度升高,到平流层顶为-3 °C 以上;对流层顶以上,平流层内臭氧量增加,在22~25km附近臭氧浓度达到最大,称为臭氧层。臭氧层能吸收大部分太阳紫外辐射(~0. 3 mm),对地面生物和人类具有保护作用。
3. 中间层
离地表55~85km左右,在平流层之上温度随高度而下降的这一层为中间层;温度可降到-100 °C ;该层内又出现比较强的垂直对流运动。
4. 热成层(电离层)
中间层之上,上界可达800km以上的大气层;该层内大气因直接吸收太阳辐射,故温度随高度增加而升高,并有明显的日变化和季节变化,昼夜温差可达几百度;
由于在太阳的辐射作用下,大部分气体分子发生电离,而且有较高密度的带电粒子,是电离层的主要分布层,电离层能反射无线电波,其变化对全球的无线电通讯有重大意义。
5. 散逸层(外大气层)
这是大气圈的最外层,离地表800km以上;由于大气向上越来越稀薄,地心引力减弱,以致一个气体质点如果被碰撞出这一层,就很难有机会再被上层气体质点碰撞回来,而进入宇宙级空间了;散逸层是一层相当厚的过渡层,其厚度约15000~24000km。
(二).大气(空气)的组成
自然状态下,大气是由混合气体、水汽和杂质组成。根据其组成特点可分为:恒定组分,可变组分,不定组分。
空气的主要成分是N2 (%) ,O2(%),Ar (%) ,可见,%,%,这些微量气体包括氖、氦、氪、氙等稀有气体,在近地层大气中上述气体组分的含量几乎认为是不变的,称为恒定组分;
可变的成分是二氧化碳、水蒸气、臭氧等,这些气体受地区、季节、气象、以及人们生活和生产活动的影响。
不定组分的来源有:①自然界的火山爆发、森林火灾、海啸、地震的引起的,由此形成的污染物有尘埃、硫、硫氧化物、硫化氢、氮氧化物等②由于人类的生产工业化、人口密集、城市工业布局不合理和环境设施不完善等人为因素,使得大气中增加如煤烟、尘、氨氧化物等。
除去水汽和杂质的空气称为干洁空气,其组成如下:
表4-1 正常干洁空气的气体成分
二、大气污染及污染发生类型
(一)、大气污染的定义
在干洁的大气中,痕量气体的组成是微不足道的。但是在一定范围的大气中,出现了原来没有的微量物质,其数量和持续时间,都有可能对人、动物、植物及物品、材料产生不利影响和危害。当大气中污染物质的浓度达到有害程度,以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件,对人或物造成危害的现象叫做大气污染。
造成大气污染的原因,既有自然因素又有人为因素,尤其是人为因素,如工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等。随着人类经济活动和生产的迅速发展,在大量消耗能源的同时,同时也将大量的废气、烟尘物质排入大气,严重影响了大气环境的质量,特别是在人口稠密的城市和工业区域。
(二)、大气污染源
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与人工污染源。
由自然源造成的污染多为暂时的、局部的,而由人为源