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改善大气质量
【学习目标】
1、知道大气主要污染物及其危害，能说出减少大气污染物的原理和方法；
2、知道主要的居室空气污染物及其危害，了解减少室内空气污染物的方法。
【要点梳理】
要点一、大气污染的危害
1、大气概况
（1）干燥清洁大气的组成
大气是由多种气体组成的混合物。干燥清洁的大气，其组成成分及含量是基本稳定的，如下图所示：
干燥清洁空气的组成（体积组成）
（2）当前的大气质量状况
受火山喷发等多种自然变化和人类活动的影响，大气的组成状况会发生一定的变化。近半个多世纪以来，工业和交通运输迅速发展，城市人口高度集中，人类向大气中大量排放烟尘和有害气体等，正在对大气造成污染。
（3）空气污染物的来源
自然元素和人类活动都能产生大气污染物。如：汽车尾气、工厂烟囱排放的浓烟、森林着火产生大量的CO、火山爆发时喷出大量的SO2和固体颗粒物。
（4）常见的大气污染物
大气污染物根据组成成分，可以分为颗粒物、硫的氧化物（SO2和SO3）、氮的氧化物（NO和NO2）、CO、碳氢化合物，以及氟氯代烷（常用作制冷剂，商品名为氟利昂）等。
（5）大气污染的危害
大气污染的危害是多方面的，它既危害人体健康，又影响动植物的生长，严重时会影响地球的气候。例如，形成酸雨、使全球气候变暖和破坏臭氧层等。
【高清课堂：改善大气质量ID：407551#酸雨】
2、酸雨
（1）酸雨形成的化学原理
正常雨水偏酸性，pH≈5.6，这是因为空气中的CO2溶于雨水电离产生H+的缘故：
酸雨是指pH小于5.6的降水，主要是由人为排放的硫氧化物和氮氧化物等酸性气体转化而成的。
硝酸型酸雨的主要形成原理：3NO2+H2O == 2HNO3+NO
大气中的烟尘、O3等都是反应的催化剂。我国的能源结构以煤炭为主，因此形成的酸雨主要是硫酸型。
要点诠释：
①常温常压下，饱和CO2水溶液的pH为5.6，CO2不是形成酸雨的气体。
②由于反应的存在，使弱酸性的H2SO3转化为强酸H2SO4，故硫酸型酸雨在空气中放置一段时间后pH会显著降低。
①直接破坏农作物、森林和草原，使土壤的酸性增强。
②使湖泊酸化，造成鱼类及其他水生物死亡。
③加速建筑物、桥梁、工业设备、石材类文物以及电信电缆等的腐蚀。
④酸雨对人、畜的健康也有直接影响，酸雨浸入地下可使地下水中的重金属元素含量增加，饮用这种水会危害人、畜健康。
（3）酸雨的防治
防止或减少酸雨的形成，一般应从两方面着手：一方面从实际情况出发，对酸性物质的排放加以控制；另一方面改善能源结构，开发利用氢能、太阳能、风能等清洁能源，从根本上解决问题。
3、臭氧层受损
（1）臭氧层的含义和重要性
自然界中的臭氧有90%集中在距地面15～50km的大气平流层中，也就是人们通常所说的臭氧层。臭氧层中臭氧含量虽然很少，但可以吸收来自太阳的大部分紫外线，使地球上的生物免遭伤害。因此，臭氧层被称为人类和生物的保护伞。
（2）臭氧空洞
“臭氧空洞”的含义是臭氧层局部臭氧的含量减少。20世纪80年代，科学家观测到南极上空的臭氧每年9～10月份急剧减少，形成了“臭氧空洞”。继南极之后，1987年科学家又发现北极上空也出现了“臭氧空洞”。
（3）臭氧层受损的原因
关于臭氧层受损的原因，目前还存在着不同的认识，但科学家比较一致的看法是：人类活动排入大气的某些化学物质如氟氯代烷和含溴的卤代烷烃（灭火剂，商品名为哈龙）等与臭氧发生作用，使臭氧层受到破坏。例如，氟氯代烷化学性质很稳定，在低层大气中基本不分解，上升到平流层以后，在紫外线的照射下分解出氯原子，参与破坏臭氧的反应：
总反应：2O3Cl
3O2
反应结果是O3变成了O2，Cl在其中起了催化作用。反应中一个氯原子能破坏10万个O3，哈龙分解产生的溴原子破坏O3的能力更强。
此外，CCl4、CH4、喷气式飞机在高空飞行排出的氮氧化物如N2O、NO以及大气中的核爆炸产物等也会破坏臭氧层。
（4）臭氧层受损的危害
①危害人体健康：增加皮肤癌，主要是黑色素癌的发病率；损害眼睛，增加白内障的发病率；削弱免疫力，增加传染病的发病率。
②破坏生态环境和工农业生产：农产品减少及其品质下降；减少渔业产量；破坏森林；使塑料等高分子聚合物加速老化。
（5）保护臭氧层的主要措施
当前，保护臭氧层的有效、可行的措施是不再排放氟氯代烷。为了保护臭氧层，人类共同采取了“补天”行动：签订了《保护臭氧层维也纳公约》《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》等国际公约，要求减少并逐步停止氟氯代烷等的生产和使用。我国1991年签署修正后的蒙特利尔议定书，并认真执行了议定书的规定。近年来观测到臭氧空洞开始缩小。
4、温室效应与全球气候变暖
（1）温室效应
温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。这些分子的作用就像花园温室的玻璃罩顶，因而这种效应被称做温室效应。大气中的二氧化碳就像一层厚厚的玻璃，使地球变成了一个大暖房。
（2）温室气体及其来源
①二氧化碳大气中二氧化碳的最大来源是化石燃料的燃烧。此外，火山喷发，森林、草原燃烧，植物秸秆燃烧，以及动物呼吸，也都向大气中排放二氧化碳。
②甲烷天然气的开采和使用、石油的开采和炼制，都会不同程度地向大气中排放甲烷。另外，天然池沼、煤矿坑道排放出的气体中也含有甲烷，大量农用沼气池的建设也会导致大气中甲烷的含量上升。
③一氧化二氮可燃物质在空气中高温燃烧，会产生一定量的一氧化二氮，喷气式飞机在飞行时排出的气体中也含有一氧化二氮。
④氟氯代烷氟氯代烷的生产和使用，均可向大气中排放氟氯代烷。
（3）温室效应的危害
温室效应（全球变暖）将可能导致两极冰川融化，使海平面升高，淹没部分沿海城市，以及使土壤沙漠化、农业减产。
（4）防止温室效应进一步加剧的措施
就当前来看，防止温室效应进一步加剧的有效而又可行的措施主要有三大项：
①逐步调整能源结构，开发利用新能源，减少化石燃料的燃烧；
②利用新一代的制冷剂代替氟利昂；
③植树造林，转化空气中的二氧化碳。
【高清课堂：改善大气质量ID：407551#空气污染治理】
要点二、改善大气质量
1、减少煤等化石燃料燃烧产生的污染
煤的燃烧是导致酸雨形成的主要原因，减少煤燃烧对大气造成的污染的措施有：
①改善燃煤质量；
②改进燃烧装置和燃烧技术、改进排烟设备等；
向煤中加入适量石灰石可减少燃烧产物中SO2的量，反应原理：
2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2
③发展洁净煤技术，开展煤的综合利用；
将焦炭在高温下与水蒸气反应，可以得到水煤气（即CO和H2的混合气）：
④调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，加快开发和利用新能源。
2、减少汽车等机动车尾气污染
（1）减少机动车尾气污染的意义
机动车尾气在我国大城市的大气污染物中含量高达40%～50%；机动车尾气可以造成酸雨及光化学烟雾等二次污染；2008年北京奥运会期间，机动车实行单双号限行措施，使北京市空气质量有了明显提高，所以减少机动车尾气污染是改善大气质量的重要环节。
（2）减少汽车等机动车尾气污染的主要措施
①推广使用无铅汽油
为了改善汽油机中汽油的燃烧，减轻爆震现象，人们常向汽油中添加抗爆震剂。四乙基铅（Pb(C2H5)4）是最早使用的抗爆震剂，加有四乙基铅的汽油，称为含铅汽油。含铅汽油的使用带来严重的铅污染。铅对人体许多系统都有损害作用，特别是神经系统，例如铅中毒可引起儿童行为异常和智力障碍，孕妇受到铅污染后期后代可能出现神经系统发育异常等。现在广泛采用的无铅汽油抗爆震剂是甲基叔丁基醚（MTBE）等。
②在汽车尾气系统中装置催化转化器
催化转化器可以有效减少汽车尾气中CO、NO、NO2和碳氢化合物等有害气体的排放。催化转化器通常采用铂等贵金属作催化剂。为了防止催化剂中毒，装有催化转化器的汽车必须使用无铅汽油。
催化转化器前半部的反应原理：
