1.大气包含哪些组分?
大气就是我们通常俗称的空气,是指笼罩在地球外表面的一层气体,绝大部分集中在距地面1000km(千米)的高度内。其中,与我们人类及其他生物关系最为紧密的底层大气称为对流层,其厚度约10km。
底层大气由干洁空气、水汽和杂质(污染物)三部分组成。干洁空气是一种混合气体,主要成分有氮气(N2)、氧气(O2)、二氧化碳(CO2)、惰性气体(氦气、氖气、氩气)以及少量甲烷(CH4)、氢气(H2)等。其中氮气和氧气是最主要的成分,其体积浓度分别占大气总体积的比例为:氮气78.08%、氧气20.95%,惰性气体0.93%,其他气体所占比例约为0.1%。大气环境质量关注的污染物包括气态污染物和颗粒物。气态污染物主要包括二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氨(NH3)以及挥发性有机物(VOCs)等;颗粒物是包括悬浮在空气中的尘埃、烟尘、盐粒、水滴、冰晶、花粉、孢子、细菌等固体和液体的微粒。
2.什么是大气污染?
所谓大气污染,是指大气中直接排放的污染物或者由它们转化形成的二次污染物的浓度到达了有害程度的现象。人类活动及自然界都不断向大气排放各种各样的物质,当大气中某种物质的浓度超过了正常的水平,并在大气中停留足够长的时间,进而对人体健康、生态系统或其他环境要素(如气候、水体)产生不良效应时,就构成了大气污染。大气污染的形成及危害程度,不仅是以空气中是否存在某种有害物质来衡量,还需考虑其作用的浓度和时间等因素。
3.大气里有哪些主要污染物?
目前已认识到的、在环境中已产生和正在产生影响的主要大气污染物种类很多,主要包括含硫化合物(SO2、H2S等)、含氮化合物(NO、NO2、 NH3 等)、含碳化合物(CO、VOCs等)、光化学氧化剂(O3、H2O2等)、含卤素化合物(HCl、HF等)、颗粒物、持久性有机污染物、放射性物质等八类。将这些大气污染物按其物理状态分类,可分为气态污染物(如SO2、NO)和颗粒物两大类;若按形成过程分,则可分为一次污染物和二次污染物。所谓一次污染物,是指直接从污染源排放的污染物质,如一氧化碳、二氧化硫等。二次污染物则是指由一次污染物经化学反应或光化学反应形成的污染物,如臭氧、硫酸盐、硝酸盐、有机颗粒物等。值得注意的是,二氧化碳以前不被认为是空气污染物,但鉴于其对气候变化的重要影响,一些国家已经把二氧化碳作为大气污染物对待。我国2012年颁布的《环境空气质量标准》中所规定的大气污染物包括:二氧化硫,总悬浮颗粒物(TSP)、颗粒物PM10、细颗粒物PM2.5、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、铅(Pb)、苯并[a]芘、氟化物、氰化物等。
4.大气污染物是如何传输和扩散的?
进入大气中的污染物,受大气水平运动以及大气的各种不同程度的扰动运动的影响,会形成不同程度的输送。
大气的水平运动称为风。风对污染物的扩散有两个作用:一是整体的输送作用,二是冲淡稀释作用。风向决定污染物迁移运动的方向,风速决定污染物的迁移速度。污染物总是由上风方被输送到下风方。在污染源下风向,污染要重一些;风速越大,单位时间内污染物混合的清洁空气量越大,冲淡稀释作用就越好。一般来说,大气中污染物浓度与污染物的总排放量成正相关,而与风速则成反相关。
在一些特殊的天气条件下,一个地区排放的污染物可能随着上升气流进入高空,并在高空中随着气团较快的传输,结果可能会在距离污染源很远的地方又随着下沉气团降到地表附近,导致了区域间的污染物传输。例如在一些特殊气象条件下,亚洲的沙尘可能传输到北美甚至欧洲地区。
污染物的传输使得一个地区的大气污染在更大的时间和空间尺度上产生危害,甚至南极和北极的动物也受到了大气污染的影响。
目前所关注的沙尘暴、PM2.5(细颗粒物)、酸雨等都是由大气污染物在大气中的输送造成的区域性污染。
5.什么是逆温现象?
在底层大气,大气温度随着高度增加而下降,每上升100m(米),温度降低0.6℃左右。也就是说,在数千米以下,一般是低层大气温度高、密度小,高层大气温度低、密度大。这种大气层结容易发生上下对流运动,可将近地面层的污染物向高空和远距离输送、扩散,从而使城市上空污染程度减轻。在某些天气条件下,地面上空的大气结构会出现气温随高度增加而升高的反常现象,称之为“逆温”,发生逆温现象的大气层称为逆温层。逆温层像一层厚厚的被子罩在上空,使上下层空气减少了流动,近地面层大气污染物“无路可走”,越积越多,空气污染越来越重。
6.什么是天气系统?
天气系统是指具有一定的温度、气压、风等气象要素空间结构特征的大气运动系统。如有的以空间气压分布为特征组成高压、低压、高压脊、低压槽等,有的则以风的分布特征来分,如气旋,反气旋,切变线等,有的又以温度分布特征来确定,如锋。还有的以某些天气特征来分,如雷暴,热带云团等。通常构成天气系统的气压、风、温度及气象要素之间都有一定的配置关系。大气中各种天气系统的空间范围是不同的,水平尺度可从几公里到1~2千公里。其生命史也不同,从几小时到几天都有。
由于大大小小的天气系统相互交织、相互作用,有时天气系统容易造成大气污染,有时又有利于大气污染物转移,所以谈大气污染时往往离不开天气系统。一般情况下,在风小、湿润、逆温等气象条件下,容易出现重污染天气。在污染物排放总量变化不大的情况下,不利的气象条件是重污染日形成的主导因素。
自然灾害小常识