东鸿环境

气态污染物种类很多，主要有五大类：以SO2为主的含硫化合物、以NO和NO?为主 的含氮化合物、碳的氧化物、炷类化合物及含卤素化合物。

1.含硫化合物

大气污染物中的含硫化合物包括硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）、三氧化硫（SO3）、 硫酸（H2SO4）、亚硫酸盐（SO旷）、硫酸盐（SO厂）和有机硫气溶胶。其中最主要的污染 物为SO2、H2S. H2SO4和硫酸盐，S02和SO3总称为硫的氧化物，以so,表示。

S02的主要天然源是微生物活动产生的H2S,进入大气的H2S都会迅速转变为S02, 反应式为 H2 S+—O2 » SO2 + H2O

含硫化合物的其他天然源有：火山爆发，排出物主要是S02和H2S,也有少量的S03 和SO厂；海水的浪花把海水中SO厂带入大气，估计约有90%又返回海洋，10%落在陆 地；沼泽地、土壤和沉积物中的微生物作用产生的H2S。

SO2的人为源主要是含硫的煤、石油等燃料燃烧及金属矿冶炼过程中产生的。煤、石油 燃烧时硫的反应为

S+ c）2 SO2

2SO2 +c）2 2SO3

燃烧产物主要是SO2,约占98%, SOs只占2%左右。

2.含氮化合物

大气中以气态存在的含氮化合物主要有氨（NH3）及氮的氧化物，包括氧化亚氮 （N2O）. 一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO?）、四氧化二氮（N2O4）、三氧化二氮（N2O3） 及五氧化二氮（N2O5）等。其中对环境有影响的污染物主要是NO和NO2,通常统称为氮 氧化物（NOJ。 NO和NO?是对流层中危害最大的两种氮的氧化物。NO的天然来源有闪电、森林或草 原火灾、大气中氨的氧化及土壤中微生物的硝化作用等。NO的人为源主要来自化石燃料的 燃烧（如汽车、飞机及内燃机的燃烧过程），也来自硝酸及使用硝酸等的生产过程，氮肥厂、 有机中间体厂、炸药厂、有色及黑色金属冶炼厂的某些生产过程等。 氨在大气中不是重要的污染气体，主要来自天然源，它是有机废物中的氨基酸被细菌分 解的产物。氨的人为源主要是煤的燃烧和化工生产过程中产生的，在大气中的停留时间估计 为1〜2周。在许多气体污染物的反应和转化中，氨起着重要的作用。它可以和硫酸、硝酸 及盐酸作用生成钱盐，在大气气溶胶中占有一定比例。

3.碳的氧化物

一氧化碳（CO）是低层大气中最重要的污染物之一。co的来源有天然源和人为源。 理论上，来自天然源的co排放量约为人为源的25倍。CO可能天然源有：火山爆发、天然 气、森林火灾、森林中放出的砧烯的氧化物、海洋生物的作用、叶绿素的分解、上层大气中 甲烷（CHQ的光化学氧化和CO2的光解等。CO的主要人为源是化石燃料的燃烧以及炼铁 厂、石灰窑、砖瓦厂、化肥厂的生产过程。在城市地区人为排放的CO大大超过天然源，而 汽车尾气则是其主要来源。大气中CO的浓度直接和汽车的密度有关，在大城市工作日的早 晨和傍晚交通最繁忙，CO的峰值也在此时出现。汽车排放CO的数量还取决于车速，车速 越高，CO排放量越低，因此，在车辆繁忙的十字路口，co浓度常常更高。co在大气中的 滞留时间平均为2〜3年，它可以扩散到平流层。

二氧化碳（CO2）是动植物生命循环的基本要素，通常它不被看做是大气的污染物。在 自然界它主要来自海洋的释放、动物的呼吸、植物体的燃烧和生物体腐烂分解过程等。大气 中的CO2受两个因素制约：一是植物的光合作用，每年春夏两季光合作用强烈，大气中的 CO2浓度下降，秋冬两季作物收获，光合作用减弱，同时植物枯死腐败数量增加，大气中 CO2浓度增加，如此循环；二是CO2溶于海水，以碳酸氢盐或碳酸盐的形式贮存于海洋中， 实际上海洋对大气中的CO2起调节作用，保持大气中CO2的平衡。CO2性质稳定，在大气 中的滞留时间约5〜10年。就整个大气而言，长期以来CO2浓度是保持平衡的。但近几十 年来，由于人类使用矿物燃料的数量激增、自然森林遭到大量破坏，全球CO2浓度平均每 年增高0.2%,已超出自然界能“消化”的限度。CO?无毒，虽然CO2增加对人没有明显 的危害，因此一般不被看作大气污染物，但其对人类生存环境的影响，尤其对气候的影响是 不容低估的，最主要的即“温室效应”。

大气中CO2和水蒸气能允许太阳辐射（近紫外和可见光区）通过而被地球吸收，但是 它们却能强烈吸收从地面向大气再辐射的红外线能量，使能量不能向太空逸散，而保持地球 表面空气有较高的温度，造成“温室效应”。温室效应的结果，使南北两极的冰将加快融化， 海平面升高，风、云层、降雨、海洋潮流的混合形式都可能发生变化，这一切将带来严重环 境问题。现已知除CO2外，20、CH-氯氟坯等15〜30种气体都具有温室效应的性质。

4.含卤素化合物

存在大气中的含卤素化合物很多，在废气治理中接触较多的主要有氟化氢（HF）、氯化 氢（HC1）等。

5.怪类化合物（HC）

绘类化合物（即表卜1中的含碳化合物）统称炷类，是指由碳和氢两种原子组成的各种 化合物。为便于讨论，把含有0、N等原子的炷类衍生物也包括在内。姪类化合物主要来自 天然源。其中量最大的为甲烷（CHQ,其次是植物排出的菇烯类化合物，这些物质排放量 虽大，但分散在广阔的大自然中，对环境并未构成直接危害。不过随大气中CH4浓度增加， 会强化温室效应。姪类化合物的人为源主要来自燃料不完全燃烧和溶剂的蒸发等过程，其中 汽车尾气是产生炷类化合物的主要污染源，浓度约在2. 5~1200mL/m3。 在汽车发动时，未完全獗烧的汽油在高温高压下经化学反应会产生百余种桂类化合物。 典型的汽车尾气成分主要有：烷姪（甲烷为主）、烯姪（乙烯为主）、芳香姪（甲苯为主）和 醛类（甲醛为主）。

在大气污染中较重要的坯类化合物有四类：烷绘、烯绘、芳香绘、含氧桂。

（1） 烷桂 又称饱和桂，通式C„H2„+2o炷类中CH4所占数量最大，但它化学活性小， 故讨论炷类污染物时提到的城市地区总姪类化合物浓度，是指扣除CH4的浓度或称非甲烷 桂类的浓度。其他重要的烷绘有乙烷、丙烷和丁烷。

（2） 烯桂是不饱和绘，通式为C„H2„o因为分子中含有双键，故烯绘比烷绘活泼得 多，容易发生加成反应，其中最重要的是乙烯、丙烯和丁烯。乙烯对植物有害，并能通过光 化学反应生成乙醛，刺激眼睛。烯姪是形成光化学烟雾的主要成分之一。

（3） 芳香烧 分子中含有苯环一类的姪。最简单的芳姪是苯及其同系物甲苯、乙苯等。 两个或两个以上苯环共有两个相邻的碳原子者，称为多环芳炷（简称PAH）,如苯并M 茁。芳香桂的取代反应和其他反应介于烷桂和烯姪之间。在城市的大气中已鉴定出对动物有 致癌性的多环芳桂，如苯并［幻花、苯并［刃萤蔥和苯并LH萤蔥等。

（4） 含氧炷 主要是醛、酮两类，汽车尾气中的含氧烧约占尾气中炷化合物（HC）的 1.5%。大气中含氧绘的最重要来源可能是大气中绘的氧化分解。环境中的醛主要是甲醛。

表面上在城市中炷类对人类健康未造成明显的直接危害，但在污染物的大气中它们是形 成危害人类健康的光化学烟雾的主要成分。在NO、CO和H2O的污染大气中，受太阳辐射 作用，可能引起NO的氧化，并生成臭氧（03）。当体系中存在一些HC时，能加速氧化过 程。HC （主要是烷烧、烯烧、芳香桂和醛等）和氧化剂（主要是HO、O和03）反应，除 生成一系列有机产物如烷桂、烯桂、醛、酮、醇、酸和水等外，还生成了重要的中间产 物一各自的自由基，如烷基R、酰基RCO、烷氧基RO、过氧烷基ROO （包括H2O）.过 0 0 Z Z 氧酰基RC—00和竣基RC 等，这些自由基和大气中的02、N0和N02反应并相互 \ 0 作用，促使N0转化为N02,进而形成二次污染物03、醛类和过氧乙酰硝酸酯 0 Z （CHsC—0—0—N02 , PAN）等。这些是形成光化学烟雾的主要成分。

6.二口恶英

二噁英是多氯代二苯并二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并咲喃（PCDFs）的总称，通 常用“PCDD/Fs”表示。由于氯原子取代的位置和数量的不同，PCDD/Fs共有210种异构 体（75种PCDDs和135种PCDFs）。二噁英是一种无色针状晶体，是非常稳定的化合物， 没有极性，极难溶于水和酸碱，可溶于大部分有机溶剂，具有高熔点和高沸点，分解温度大 于700°C ,高速降解温度大于1300°C；具有脂溶性和高亲脂性。 二噁英的生成机理相当复杂，已有研究认为主要有三种途径：①由前驱体化合物（氯 源）通过氯化、缩合、氧化等有机化合反应生成；②碳、氢、氧和氮等元素通过基元反应生 成二噁英，称之为“从头合成”；③由热分解反应合成（即“高温合成”），含有苯环结构的 高分子化合物经加热分解可大量生成二噁英。 无论二噁英以哪种方式生成，必须具备四个基本条件：①必须有含苯环结构的化合物 （二噁英母体）存在；②必须有氯源；③必须有合适的生成温度（350°C左右为最佳生成温 度）；④必须有催化剂（如铜、铁等金属元素）存在。

7.污染大气的放射性物质

自20世纪40年代开始，放射性尘埃引起的大气污染日益为人们所关注。这主要是核武 器试验和核电站事故所造成的。核爆炸（尤其是大气层里的核爆炸）后，形成高温（上百万 摄氏度）火球，使其中存在的裂变产物、弹体物质以及卷进火球的尘土等变为蒸气。随着火 球膨胀和上升，因与空气混合和热辐射损失，温度逐渐降低，蒸气便凝结成微粒附着在其他 尘粒上形成所谓放射性沉降物（尘埃），主要放射性同位素为裂变产物，其次是核爆炸时放 出的中子所造成的灰尘放射性物质。 核爆炸后进入大气层的放射性物质，沿大气环流运行，并受重力和风的合力影响，以合 力的方向运行直至沉降到地面。于爆炸后数小时至数十小时首先沉降于爆炸点附近地区，这 种局部沉降物可占裂变产物总量的50%〜80%,若遇降水则还会增加。存在于对流层空气 中直径小于5卩111的粒子，则要几天到几个月，平均储留期约为30天，沉降影响的范围可波 及本半球的大部分地区，在核爆炸的纬度内从西向东绕地球运行，直到被这些细小粒子由于 相互凝聚（凝结在雾滴上）、静电作用、直接冲撞作用、扩散作用和风力等以惰性方式沉降 到地面，或被降水携带至地面，这种所谓对流层沉降物中裂变产物约占总裂变产物的25% （与爆炸高度有关）。一些更细小的微粒能进入到平流层，并随高空的大气环流流动，然后再 慢慢沉降到地球表面，即所谓全球性沉降。 在这些沉降物中，人们最关心的是产额高、半衰期长、摄取量大和能长期存留于人体内 的放射性同位素，主要有锶89、锶90、铯137、碘131、碳14、钚239、钡140和铈140以 及钚239等。