化学与社会第4章2.ppt

大气的主要成分是：氮气（78.09%）、氧气 （20.95%）、氩气（Ar，0.93%）三者共占整个 大气的99.9%以上，此外还有少量的二氧化碳、水 蒸气、臭氧（O3）、稀有气体等可变组分（随季节 、气象、以及人们生产活动的影响而变化）通常把随地球旋转的大气层称大气圈，其高度 可达104 K m，总质量约5500 M t (1MT = 1000公斤 ) 然而99%的质量却分布在海平面上30 Km以下，而 且只有海平面上3.5 Km以内才有足够的氧气维持生 物的生命§4. 2大气1 大气的概况通常把影响地球气候的大气层称为对流层，范 围约在海平面上11.2 Km处对流层的大气密度 最大，占整个大气层总质量的95%左右由于 太阳不能直接加热大气层，而是靠温暖的地球 把热传给大气层，因此对流层的温度随高度升 高反而下降风、云、雪、雨等天气现象均发 生在对流层，而且此层内大气有强烈的对流活 动，大气的污染也都发生在此层内，特别是离 地球表面1 Km  2 Km的范围内更易污染该 层内主要成分为氮气、氧气、氩气、以及二氧 化碳 对流层上方约50 Km左右范围称为平流层。

该 层内主要化学物质是氮气、氧气、以及臭氧等 由于臭氧吸收紫外线后被加热，所以这一层 的温度随高度升高缓慢增加，在30 Km-35 Km的高度时，气温约为-55℃，当高度继续升 高到50 Km处，气温可升高到 - 3℃由于该层内大气的透明度较好，气流也稳定， 几乎不存在水蒸气和尘埃，也极少出现云、雨、 风暴等天气现象，是现代超音速飞机飞行的理想 场所平流层上方约80 K m  85 K m左右范围称为 中间层再往上就是非均匀质层，这层里又分为 热层（电离层）和外层（散逸层）这层再往上 就是宇宙空间大气的污染是指在任何大气条件下，某些物 质的浓度高于它们正常的水准，并对人和动物产 生危害作用大气的污染始于资本主义产业革命 ，并随世界各国经济的发展而日益严重大气的污染物主要有8类：硫化物、碳的氧化 物、氮的化合物、烃类化合物、卤素及其化合物 、颗粒物质（煤尘、粉尘、金属微粒）、农药及 放射性物质按污染的性质可分为一次污染物（ 原发性污染物）和二次污染物（继发性污染物） 2. 大气的污染二次污染物是指不稳定的一次污染物与大气中原 有成分发生化学反应，或污染物之间相互发生化 学反应生成的一系列新的污染物，如H2S、SO2和 NO等被氧化而生成的新的污染物，又如NO2和 HNO3就是由NO被氧化而生成的。

直接从各类污染源排出的物质称为一次污染物， 其中又包含反应性物质和非反应性物质反应性 物质不稳定，在大气中常与其它污染物发生化学 反应，或者作为催化剂促进其它污染物之间发生 化学反应非反应性物质不发生化学反应或反应 缓慢，是较为稳定的物质大气中的污污染污污染物一次污污染物二次污污染物含硫化合物H2S、SO2SO3、H2SO4、MSO4 碳的氧化物CO、CO2无 氮的化合物NO、NH3NO2、HNO3 、MNO3 碳氢氢化合物C1-C3化合物醛醛、酮酮、酸 卤卤代化合物HF、Cl2、HCl、卤卤 代无氧化剂剂-O3 颗颗粒物质质煤尘尘、粉尘尘、金属 微粒-放射性物质质铀铀、钍钍、镭镭等-（1）微粒指空气中粒度直径为0.0002 m的液态和固态物 质主要有其溶胶（悬浮于空气中固体物质，其直 径一般小于1 m），烟、尘等大气中微粒主要是 由烧煤造成的，平均每燃烧一吨煤会产生11 Kg粉尘 微粒的危害主要有：对人类健康造成威胁、遮挡 阳光、降低可见度影响交通、降低气温影响气候2）硫化物矿物燃料中一般都含有相当数量的硫（例如，煤中 含有0.5%-6.0%的硫），燃烧时放出SO2，目前世界 上因燃煤而排入大气中的SO2高达1.5亿吨。

SO2是 无色有味的气体，人的嗅觉器官可检测3  10 - 6以上 的SO2，当浓度达到8  10 - 6时，可对人造成危害， 达到400  10 - 6时，人立即死亡3）碳的氧化物一氧化碳（CO）是无色无嗅的气体，使人不 易觉察其存在当CO被吸入人体后，极易与血红蛋 白结合，生成羰基血红蛋白羰基血红蛋白的浓度达 到血红蛋白的2.5%时，可对人产生不良影响CO与 血红蛋白的亲合力比O2与血红蛋白的亲合力要大200- 300倍，这样CO就会使血红蛋白失去携带氧的能力， 导致降低血液中的氧而中毒一氧化碳是城市空气中数量最大的一种污染物， 自然原因形成的CO的本底浓度约为110 - 6造 成空气中实际浓度大大超过本底浓度的原因是燃 料的不完全燃烧，其中80%是由汽车排出来的 汽车在常速行驶时，排放的废气中CO约占3%； 而空档行驶时CO则约占12%；交通繁忙地区的 CO浓度常为50  10 - 6当CO的浓度达到1200  10 - 6就会有生命危险 （4）氮的氧化物大气中含氮的化合物有：NO、NO2、N2O、 NO3- 、NH3等，下层大气中N2O是土壤细菌活动的 产物，在对流层上部被氧化。

NO和NO2为含氮有 机物燃烧时所释放出来的NO和NO2的毒性较大 ，比CO的毒性大五倍它们能刺激呼吸系统及与 血色素结合形成亚硝基白色素而引起中毒NO2是 棕色有特殊刺激臭味的气体，浓度达到110-6就能 被人感觉到氮的氧化物还是光化学烟雾的引发 剂之一我国卫生标准规定，居民区大气中NOx（ 以NO2计）一次最大浓度不得超过0.15 mg/m3 （5）碳氢化合物自然界的碳氢化合物大多数是来源于自然界的 CH4，另一个来源是植物排出的萜烯类化合物其它 来源还有如：汽油燃烧、杂物焚烧、溶剂蒸发和石油 蒸发等原因碳氢化合物能导致光化学烟雾例如伦 敦烟雾（媒烟雾，烧煤造成SO2释放）和洛杉机烟雾（ 光化学烟雾，汽车排放的废气：二氧化碳、碳氢化合 物、氮的氧化物伦敦烟雾1952年伦敦烟雾事件是1952年12月5日－9日发生在伦敦的一 次严重大气污染事件这次事件造成多达12000人因为空气污 染而丧生，并推动了英国环境保护立法的进程1952年12月5日开始，逆温层笼罩伦敦，城市处于高气压中心 位置，垂直和水平的空气流动均停止，连续数日空气寂静无风 当时伦敦冬季多使用燃煤采暖，市区内还分布有许多以煤为主 要能源的火力发电站。

由于逆温层的作用，煤炭燃烧产生的二 氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、粉尘等气体与污染物在城市上 空蓄积，引发了连续数日的大雾天气期间由于毒雾的影响， 不仅大批航班取消，甚至白天汽车在公路上行驶都必须打开大 灯 在这一周内，伦敦市支气管炎，冠心病，心脏衰竭，结核病，肺炎、肺癌、 流行性感冒等呼吸系统疾病的发病率显著增加12月9日之后，由于天气变 化，毒雾逐渐消散，但在此之后两个月内，由于又有近8000人因为烟雾事 件而死于呼吸系统疾病洛杉矶型烟雾 •排入大气的氮氧化物和碳氢化物受太阳紫外线作用所产生的一 种具有刺激性的浅蓝色烟雾•城市大气中碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOX）的来源是汽 车尾气光化学烟雾是由氮氧化物、碳氢化合物在强太阳光作用 下发生光化学反应形成的它以NO2光解生成氧原子的反应为引 发，导致了臭氧的生成最终产物是醛、O3、过氧硝酸乙酰酯（ PAN）等二次污染物在特定的地理条件下，当遇逆温或不利于 扩散的气象条件时，烟雾便积聚不散，造成大气污染事件•危害：①气味特殊，刺激眼睛和上呼吸道粘膜，引起眼睛红肿 和喉炎，导致视力减弱、呼吸紧张、头痛、全身麻痹、肺水肿， 甚至死亡；②大气能见度降低，易造成交通事故；③损害植物和 橡胶制品。

1946年美国洛杉矶首先发生严重的光化学烟雾事件 ，故又称“洛杉矶型烟雾” （6）氧化剂氧化剂是指空气中氧化性能高的化合物，主要为 臭氧（O3），也包括过氧化合物、过氧硝酸盐等，例 如过氧乙酰硝酸酯（PNA）氧化剂不是排入空气中 的气体，而是通过光化学氧化作用就地产生的严格 来说，它们不是空气污染物，但是它们的存在令人感 到讨厌臭氧的本底浓度约为0.02510 - 6, 当浓度达 到0.110 - 6时人的眼睛就会感到刺激过氧硝酸酯是 一种催泪物质，效果为甲醛的200倍7）放射性污染放射性污染是指铀、钍、镭等的释放自然 环境中的放射性源有天然和人工两类天然的放 射性源来自宇宙和矿物中的放射人工放射性源 来自医用射线源反应堆和各种放射性废料大气被污染后导致的一个非常明显的后果就是 酸雨现象自然界雨雪呈弱酸性，其pH值约为5.6 这是由于大气中的二氧化碳溶于洁净的雨水后形 成碳酸的缘故：3 酸雨现象纯水是弱电解质，只有部分电离，因此仅具有 微弱的导电能力其中H+和OH-分别代表酸性和碱性当H+和OH -浓度相等是则呈中性纯水中H+和OH-浓度相等 为1.004  10 - 7 mol/L，故纯水为中性。

为方便起 见，常将H+浓度用以10为底数的对数表示，即pH = - log [H +]这种表示一目了然，例如水的pH可 算得为7.0，即为中性；若pH小于7.0，则为酸性； 若pH大于7.0，则为碱性 随着大气污染的日益严重，世界各地都有酸雨 现象发生，西欧、北美尤为严重，我国南方城市也 普遍发生酸雨现象，例如，重庆地区就曾出现过pH 为3的酸雨酸雨的危害有下列多方面：① 对人体的健康危害，例如，SO2、硫酸雾、硫 酸盐雾等会引起肺水肿和肺硬化等疾病而导致死亡 ② 使水体酸化严重影响水生动植物的生长和生 存③破坏土壤和植被④ 腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品、以及含碳酸钙 的建筑材料酸雨的形成是一个复杂过程，其机理尚不十分 清楚酸雨形成的原因可能是因为雨水中含有一定 数量的稀硫酸和稀硝酸以及少部分其它弱酸从我 国的情况来看，硫酸多于硝酸硫酸的来源与局部 地区大气中SO2富集并溶于大气中凝结的水中先生 成亚硫酸，然后再经过催化氧化作用转化为硫酸 这些过程的实现必须具备一定的条件，例如SO2的 量大大超过大气的稀释和自净能力，又有足够的氧 化剂（如双氧水或臭氧）和催化剂，同时还要具备 一定的气候条件。

人们发现全球气候正在变暖据统计，80年代全球 平均温度比上世纪下半叶升高0.6 ℃，是本世纪最热的 10年例如，1993年1月20日是大寒，可我国广州的气 温达28℃，这是十分罕见的全球气候变暖将产生许多不利后果过去1个世纪 的平均升温为0.3℃-0.7℃，使海水膨胀以及极地冰川和 雪山融化，因而导致海平面上升了100 mm-200 mm若 海平面上升1 m，则尼罗河三角洲将全部被淹，许多陆 地消失，沿海大城市也将深受水灾之害海平面的不断 升高将给人类生活和经济建设带来不可估量的危害4 温室效应那麽为什麽全球气候会变暖？早在19世纪末已 有人指出，大气中二氧化碳浓度增加将引起气温升 高在产业革命前，大气、海洋和生物圈之间碳循 环是基本保持平衡的，大气中二氧化碳的浓度为 280 ppm（1 ppm为百万分之一） 产业革命推动 了工业迅速发展，石油天然气的消耗量急剧增加， 排放入大气的CO2也随之急剧增加 世界气象组织说去年大气中二氧化碳浓度创新高 2009年11月24日09:47 新华网新华网日内瓦11月23日电 （记者杨伶）世界气象组织23日在瑞士日内瓦发表 《2008年温室气体公报》。

公报说，2008年大气中的大多数温室气体浓度继续增 加，可长期留存的温室气体——二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的浓度创下工业革命 以来的新纪录公报的数据显示，2008年二氧化碳在地球大气中的浓度为385．2ｐｐｍ（1 ｐｐｍ为百万分之一），与2007年相比增加2．0ｐｐｍ，呈持续增长之势工业 革命前，二氧化碳在大气中的浓度大约为280ｐｐｍ，几乎固定不变2008年大气中甲烷的浓度为1797ｐｐｂ（1ｐｐｂ为十亿分之一），与上一 年相比增加7。