第一章概论
第一节大气与大气污染
一、大气的组成
1.大气与空气
大气(atmosphere):指环绕地球的全部空气的总和（The entire mass of air which surrounds the Earth）。
环境空气(ambient air):指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气（Outdoor air to which people, plants, animals and structures are exposed）。
从自然科学角度来看，两者并没有实质性的差别。但在环境科学中，为了便于说明问题，有时两个名词分别使用，一般对于室内和特指某个地方（车间，厂区等），供给植物生存的气体，习惯上称为空气，对这类场所的空气污染用空气污染一词，并规定相应的质量标准和评价方法（如《室内空气质量标准》、《环境空气质量标准》）。而对大区域或全球性的气流，常用大气一词，同时对区域性的空气污染称为大气污染，并有相应的质量标准和评价方法（如《大气污染物综合排放标准》、《锅炉大气污染物排放标准》、《工业炉窑大气污染物排放标准》）。大气污染控制工程的研究内容和范围，基本上都是环境空气的污染与防治，而且更侧重于和人类关系最密切的近地层空气。即使研究大环境的大气物理学、大气气象学等，主要研究范围也是对流层空气，很难将大气与空气截然区分开。本课程以后的论述中，无论使用“大气”或“空气”，皆主要指“环境空气”。
据研究，成年人平均每天需1公斤粮食和2公斤水，而对空气的需求则大的多，每天约13.6公斤（合10m3），不仅如此，如果三者同时断绝供给，则引起死亡的首先是空气。
2.大气的组成
大气是由多种气体混合组成、按其成分可以概括为三部分：干燥清洁的空气，水蒸汽和各种杂质。干洁空气的主要成分是氮、氧、氩和二氧化碳气体，其含量占全部干洁空气的99.996％(体积)；氖、氦、氪、甲烷等次要成分只占0.004％左右，如表1—1所示（P1）。
由于空气的垂直运动、水平运动以及分子扩散，使不同高度、不同地区的大气得以交换和混合。因而大气的组成比例直到90一100km的高度还基本保持不变。也就是说，在人类经常活动的范围内，任何地方干洁空气的物理性质是基本相同的。例如干净空气的平均相对分子质量为28.966，在标准状况下（273.15K,101325Pa），密度为1.293kg/m3。
大气中的水蒸气含量平均不到0.5％，而且随着时间、地点、气象条件等不同而有较大变化。其变化范围可达0.01％～4％。大气中的水汽含量虽然很少．但却导致了各种复杂的天气现象：云、雾、雨、雪、霜、露等。这些现象不仅引起大气中湿度的变化，而且还引起热量的转化。同时，水蒸汽又具有很强的吸收长波辐射的能力，对地面的保温起着重要的作用。（所以一般来说，下雨前后给人的感觉明显变暖，夏天则闷热）
大气中的各种杂质是由于自然过程和人类活动排到大气中的各种悬浮微粒和气态物质
形成；大气中的县浮微粒，除了由水蒸汽凝结的水滴和冰晶外，主要是各种有机的或无机的固体微粒。有机微粒数量较少，主要是植物花粉，微生物等；无机微粒数量较多，主要有岩石或土壤风化后的尘粒，流星在大气层中燃烧后产生的灰烬、火山喷发后留在空中的火山灰，海洋中浪花溅起在空中蒸发留下的盐粒，以及地面燃料燃烧和人类活动产生的烟尘等。
大气中的各种气态污染物质，也上由于自然过程和人类活动产生的，主要有硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氨、甲烷、甲醛、烃蒸气、恶臭气体等。
在大气中的各种悬浮微粒和气态物质中，有许多是引起大气污染的物质。它们的分布是随时间、地点和气象条件的变化而变化的，通常是陆上多于海上，城市多于乡村、冬季多于夏季。它们的存在，对辐射的吸收和散射，对云、雾和降水的形成，对大气中的各中光学现象，皆具有重要影响，因而对大气污染也具有重要影响。
讲解P27第1-1至1-4题。
二、大气污染
含有上述恒定组分和可变组分的空气，我们认为是洁净的空气，而大气中不定组分来源有二：一是自然界的火山爆发、森林火灾、海啸、地震等自然灾害。二是人类的生产生活活动。因此而形成的污染物有尘埃、硫、硫化氢，硫氧化物，氮氧化物，盐类及恶臭气体等，这些不定组分的最主要来源也就是大气污染得主要根源。大气污染的定义可概括如下：由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境，这种现象就是大气污染。
大气污染危害包括对人体的舒适、健康和福利的危害，例如对人体的正常生活环境和生理机能的影响，引起急性病、慢性病乃至死亡等。而所谓福利，系指与人类协调并共存的生物、自然资源以及财产、器物等。
大气污染的分类，按照大气污染的范围，可分为四类，①局部地区污染，局限于小范围的大气污染，如受到某些烟囱排气的直接影响；②地区性污染，涉及一个地区的大气污染；如工业区及其附过地区或整个城市大气受到污染；③广域污染，涉及比一个地区或大城市更广泛地区的大气污染；④全球性污染，涉及全球范围的大气污染。
三、全球性大气污染问题
1.温室效应
大气中的二氧化碳和其他微量气体如甲烷、一氧化二氮、臭氧、氟氯烃（CFCs）、水蒸气等，可以使太阳短波辐射几乎无衰减的通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气温升高的现象，称为温室效应。上述那些气体，称为温室气体。二氧化碳是最重要的温室气体。
2.臭氧层破坏
大气中臭氧含量仅占一亿分之一，主要集中在平流层中，称为臭氧层。导致臭氧层破坏的主要原因：氟氯碳、氮氧化物等物质向大气排放逐年增多。
3.酸雨
pH小于5.6的雨、雪或其他形式的大气降水（如雾、露、霜）称为酸雨。
形成原因：化石燃料和汽车尾气排放的硫氧化物和氮氧化物，在大气中形成硫酸和硝酸，又以雨、雪、雾等形式返回地面，形成“酸沉降”。
第二节大气污染物及其来源
一、大气污染物
大气污染物指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人和环境产生有害影响的那些物质。
大气污染物的种类很多，按其存在状态可概括为：气溶胶状态污染物，气体状态污染物。
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。从大气污染控制的角度，按照气溶胶的来源和物理性质．可将其分为如下几种：
(1)粉尘(dust)：粉尘系指悬浮于气体介质中的小固体粒子，能因重力作用发生沉降，但在某一段时间内能保持悬浮状态。它通常是由于固体物质的破碎、研磨、分级、输送等机械过程．或土壤、岩石的风化等自然过程形成的。粒子的形状往往是不规则的。粒子的尺寸范围，一般为1～200μm左右。属于粉尘类的大气污染物很多，如黏土粉尘、石英粉尘、煤粉、水泥粉尘、各种金属粉尘等。
(2)烟（fume）:一般指由冶金过程形成的固体颗粒的气溶胶。它是由熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物。在生成过程中总是伴有诸如氧化之类的化学反应。烟的粒子尺寸很小，一般为0.01～1μm左右。
(3)飞灰(fly ash)：指燃料燃烧产生的烟气排出的分散得较细的灰分。
(4)黑烟(smoke)：指由燃料燃烧产生的能见气溶胶。
(5)霾（或灰霾）（haze）：霾天气是大气中悬浮的大量微小尘粒使空气浑浊，能见度降低到10km以下的天气现象，易出现在逆温、静风、相对湿度较大等气象条件下。（这就解释了为什么冬天霾的天气需要地场强冷空气或大风、降雨去去除。）
(6)雾(fog)：指气体中液滴悬浮体的总称。在气象中，雾系指造成能见度小于1km的小水滴悬浮体。在工程中，雾一般泛指小液体粒子悬浮体，它可能是由于液体蒸气的凝结、液体的雾化及化学反应等过程形成的，如水雾、酸雾、碱雾、油雾等。
我国环境空气质量标准中，根据粉尘颗粒的大小，将其分为总悬浮颗粒物(TSP)、可吸入颗粒物(PM10)和可吸入肺颗粒物（PM2.5）。
总悬浮颗粒物(TSP):指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100μm的颗粒物。
