大气污染源物分类及来源

大气污染源物分类及来源

按污染物质的来源可分为天然污染源和人为污染源，根据表 5-2 对主要大气污染物的分类统计分析，

其主要来源为三大方面：①燃料燃烧；②工业生产过程；③交通运输。前两类污染源统称为固定源，交通

运输工具（机动车、火车、飞机等）则称为流动源。

• 燃料燃烧

煤、石油、天然气等燃料的燃烧过程是向大气输送污染物的重要发生源。

煤是主要的工业和民用燃料，它的主要成分是碳，并含有氢、氧、氮、硫及金属化合物。煤燃烧时除

产生大量烟尘外，在燃烧过程中还会形成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、有机化合物及烟尘

等有害物质。

家庭炉灶排气是一种排放量大、分布广、排放高度低、危害性不容忽视的空气污染源。

• 工业生产过程排放

工业生产过程中排放到大气中的污染物种类多、数量大，是城市或工业区大气的重要污

染源。

工业生产过程中排放废气的工厂很多。例如，石油化工企业排放二氧化硫、硫化氢、二氧化碳、氮氧

化物；有色金属冶炼工业排出的二氧化硫、氮氧化物以及含重金属元素的烟尘；磷肥厂排出氟化物；酸碱

盐化工工业排出的二氧化硫、氮氧化物、氯化氢及各种酸性气体；钢铁工业在炼铁、炼钢、炼焦过程中排

出粉尘、硫氧化物、氰化物、一氧化碳、硫化氢、酚、苯类、烃类等。总之，工业生产过程排放的污染物

的组成与工业企业的性质密切相关。

• 交通运输过程中排放：

保有量为 7000 万辆， 1996 年增长到 7.1 亿辆。汽油车排放的主要污染物是： CO ， NO， HC 和

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铅（如果使用含铅汽油）；柴油车排放的污染物主要有 NO， PM （细微颗粒物）， HC ， CO 和 SO。同

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发达国家相比，我国机动车污染物排放量相当惊人。以日本东京为例， 90 年代东京拥有机动车 400 万辆，

而 CO 和 NO的排放量基本稳定在 10 万吨和 5 万吨左右，而北京市 1995 年机动车仅为 100 万辆， CO

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和 NO X 的排放量却高达 97.2 万吨和 9.8 万吨。

三、大气污染物

大气污染物系指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人或环境产生有害影响的物质。大气污染物

的种类很多，按其存在状态可概括为二大类：气溶胶状态污染物、气体状态污染物。

（一）气溶胶状态污染物

在大气污染中，气溶胶系指固体、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体。其粒径约为 0.002-100μm

大小的液滴或固态粒子。大气气溶胶中各种粒子按其粒径大小可分为：

1. 总悬浮颗粒物（ TSP ）：是分散在大气中的各种粒子的总称。是指用标准大容量颗粒采样器（流

量在 1.1 -1.7m 3 /min ）在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，其粒径大小，绝大多数在 100 μm 以下，

其中多数在 10μm 以下。也是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。

2. 飘尘：能在大气中长期飘浮的悬浮物质称为飘尘。其粒径主要是小于 10μm 的微粒。由于飘尘粒

径小，能被人直接吸入呼吸道内造成危害；又由于它能在大气中长期飘浮，易将污染物带到很远的地方，

导致污染范围扩大，同时在大气中还可以为化学反应提供反应载体。因此，飘尘是从事环境科学工作者所

注目的研究对象之一。

3. 降尘：用降尘罐采集到的大气颗粒物称为降尘。在总悬浮颗粒物中一般直径大于 30μm 的粒子，

由于其自身的重力作用会很快沉降下来，所以将这部分的微粒称为降尘。单位面积的降尘量可作为评价大

气污染程度的指标之一。

从大气污染控制的角度，按照气溶胶的来源和物理性质，又可分为如下几种。

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。粉尘的粒子

尺寸范围，在气体除尘技术中，一般为 1 ～ 200μm 左右。

2. 烟（ fume ）：烟一般指由冶金过程中形成的固体粒子的气溶胶，烟的粒子尺寸很小，一般为 0.01 ～

1μm 左右。

3. 飞灰（ fly ash ）：飞灰系指燃料燃烧产生的烟气飞出的分散较细的灰分。

4. 黑烟（ smoke ）：黑烟一般指由燃料产生的能见气溶胶。

5. 雾（ fog ）：雾是气体中液滴悬浮体的总称。在工程中，雾一般泛指小液体粒子悬浮体。

（二）气体状态污染物

气体状态污染物简称气态污染物，是以分子状态存在的污染物，大部分为无机气体。常见的有五大类；

以 SO为主的含硫化合物，以 NO 和 NO为主的含氮化合物， CO 、碳氢化合物以及卤素化合物等。目前

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已受人们的普遍重视的大气污染物，如表 5-3 所示。

气态污染物又分为一次污染和二次污染物。

1. 一次污染物

一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质，如二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、颗粒物等，它们

又可分为反应物和非反应物，前者不稳定，在大气环境中常与其他物质发生化学反应，或者作催化剂促进

其他污染物之间的反应，后者则不发生反应或反应速度缓慢。

2. 二次污染物

二次污染物是指由一次污染物在大气中互相作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物

理、化学性质完全不同的新的大气污染物，其毒性比一次污染物还强。最常见的二次污染物如硫酸及硫酸

盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧、光化学氧化剂 O ，以及许多不同寿命的活性中间物（又称自由

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基），如 HO 、 HO 等。

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对上述主要气态污染物的性质、来源及其危害性简单介绍：

1. 硫化物

硫常以二氧化硫和硫化氢的形态进入大气，也有一部分以亚硫酸及硫酸（盐）微粒形式进入大气。大

气中的硫约 2/3 来自天然源，其中以细菌活动产生的硫化氢最为重要。人为源产生的硫排放的主要形式是

SO。

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SO 2 是一种无色、具有刺激性气味的不可燃气体，是一种分布广、危害大的主要大气污染物。 SO 2 和

飘尘具有协同效应，两者结合起来对人体危害更大。

所以空气质量标准中采用“ SO浓度（ mg/Nm ）与微粒浓度（μg/Nm）的乘积”标准。

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SO在大气中极不稳定，最多只能存在 1 ～ 2 天。相对湿度比较大，以及有催化剂存在时，可发生催

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化氧化反应，生成 SO，进而生成 HSO或硫酸盐，硫酸和硫酸盐可形成硫酸烟雾和酸性降水，造成较大的

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危害。 SO所以被作为重要的大气污染物，原因就在于它参与了硫酸烟雾和酸雨的形成。

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SO 2 主要来源于人为活动排放的含硫燃料的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼过程。火力发电

厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂、炼油厂和所有烧煤或油的工业锅炉、炉灶等都排放 SO烟气。在排放 SO

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的各种过程中约有 96% 来自燃料燃烧过程，其中火力发电厂排烟中的 SO，浓度虽然较低，但总排放量却

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最大。在过去 20 年中，发达国家通过改变燃料结构，采用脱硫技术使得 SO排放量总体上明显减少。但

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在 1974~1984 年间，一些发展中国家 SO 2 排放量是增加的。 1993 年，世界排放 SO 2 量近两亿吨，而

1995 年，我国排放 SO 2 达 2341 万吨（包括乡镇企业），大于美国的 2100 万吨，成为世界 SO排放第

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一大国。 1997 年我国 94 个城市空气中 SO 年均浓度值在 3~248 μ g/m之间，全国平均值为 66 μ g/m，

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远高于 SO的自然背景浓度（ <5 μg/m）。 94 个城市中共有 41 个城市超过国家二级空气质量标准。

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由天然源排入大气的硫化氢，被氧化为 SO，这是大气中 SO的另一种来源。

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2. 氮的氧化物

氮氧化物（ NO X ）种类很多，它是 NO 、 NO、 NO 、 NO、 NO、 NO等氮氧化物的总称。造成

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大气污染的 NO主要是指 NO 和 NO。

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NO 毒性不太大，但进入大气后可被缓慢地氧化成 NO ，当大气中有 O等强氧化剂存在时，或在催化

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剂作用下，其氧化速度会加快。 NO的毒性约为 NO 的 5 倍。 NO对环境的损害作用极大，它既是形成酸

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雨的主要物质之一，也是形成大气中光化学烟雾的重要物质和消耗臭氧的一个重要因子。

天然排放的 NO X ，主要来自土壤和海洋中有机物的分解，属于自然界的氮循环过程。人为活动排放

的 NO X 大部分来自化石燃料的燃烧过程，如机动车、柴油机及工业窑炉的排气；也来自生产、使用硝酸

的过程，如氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂等。据 90 年代初估计，就美国而言，当前的 NO

X 排放总量达两千万吨，其中发电厂的烟气，汽车尾气和其他工业过程的排气带出的 NO x 各占 1/3 。

3. 碳氧化物

碳氧化物主要有两种物质，即 CO 和 CO ，（ 1 ）一氧化碳（ CO ）： CO 是无色、无嗅的有毒气

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体。其化学性质稳定，在大气中不易与其他物质发生化学反应，可以在大气中停留较长时间。 CO 在一定

条件下，可以转变为 CO ，然而其转变速率很低。一般城市空气中的 CO 水平对植物及有关的微生物均无

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害，但对人类则有害，因为它能与血红蛋白作用生成羧基血红素（ Carboxy hemoglobin ，简写为 COHb ）。

实验证明，一氧化碳与血红蛋白的结合能力比氧与血红蛋白的结合能力大 200 ～ 300 倍，因此，它能使

血液携带氧的能力降低而引起缺氧。 CO 主要是由含碳物质不完全燃烧产生的，天然源较少。（ 2 ）二氧

化碳（ CO ）： CO 是一种无毒的气体，对人体无显著危害作用。在大气污染问题中， CO 所以引起人

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们的普遍关注，原因在于它能引起全球性环境的演变：如使全球气温逐渐升高，生态系统和气候发生变化

等。 CO 的人为源主要是矿物燃料的燃烧过程。据国际能源机构的一项调查结果表明， 1995 年全球的 CO

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排放总量为 220 亿吨。其中美国、中国、俄罗斯和日本的 CO 排放量几乎占全球总量的一半。其中，美

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国占排行榜首位，年排放量 5228.52 百万吨，在 1995 年占全球总量的 23.7% ；我国年排放量 3006.77 百

万吨，在 1995 年占全球总量的 13.6% 。

4. 碳氢化合物

碳氢化合物包括脂肪族烃、脂环烃、芳香烃。脂肪族烃包括烷、烯、炔烃，在常温下随碳原子多少而

呈气态、液态和固态。

碳氢化合物是形成光化学烟雾的主要成分。在活泼的氧化物如原子氧、臭氧、氢氧基等自由基的作用

下，碳氢化合物将发生一系列链式反应，生成一系列的化合物，如醛、酮、烷、烯以及重要的中间产物——

自由基。自由基进一步促进 NO 向 NO 转化，造成光化学烟雾的重要二次污染物——臭氧、醛、过氧乙酰

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硝酸酯（ PAN ）。

多环芳烃中有不少物质被认为是致癌物质，经研究和动物试验表明，这些物质中苯并（ a ）芘是强致

癌物质。

目前污染大气的碳氢化合物主要是由广泛应用石油和天然气作燃料和工业原料造成的。因此，炼油厂、

石油化工厂、以油（气）为燃料的电厂或工业锅炉、汽油机车、柴油机车等是碳氢化合物的重要污染源。

5. 含卤素化合物

大气中以气态存在的含卤素化合物大致可分为以下三类：卤代烃，其它含氯化合物、氟化物。

（ 1 ）卤代烃：大气中卤代烃包括卤代脂肪烃和卤代芳烃。其中一些高级的卤代烃，如有机氯农药 DDT 、

六六六，以及多氯联苯（ PCB ）等以气溶胶形式存在， 2 个碳原子或 2 个碳原子以下的卤代烃呈气态。

卤代烃的主要人为源如三氯甲烷（ CHCl）、二氯乙烷（ CHCHCl）、四氯化碳（ CCl）、氯乙烯（ CHCl ）、

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氯氟甲烷（ CFM ）等是重要的化学溶剂，也是有机合成工业的重要原料和中间体。在生产和使用过程中因

挥发而进入大气。海洋也排放相当的三氯甲烷。

（ 2 ）其他含氯化合物：大气中含氯的无机物主要是氯气（ Cl）和氯化氢（ HCl ）。

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氯气（ Cl）主要由化工厂、塑料厂、自来水净化厂等产生，火山活动也排放一定量的 Cl。氯化氢主

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要来自盐酸制造、废水焚烧等。其环境本底为 1.3-5ppb （太平洋上空）。氯化氢在空气中可形成盐酸雾；

除硫酸和硝酸外，盐酸也是构成酸雨的成分。

（ 3 ）含氟废气：主要是指含 HF 和 SiF的废气。主要来源于炼铝工业、钢铁工业以及黄磷、磷肥

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和氟塑料生产等化工过程。

氟化氢是无色有强烈刺激性和腐蚀性的有毒气体，密度为 0.921 ，极易溶于水，还能溶于醇和醚，四

氟化硅是无色的窒息性气体，密度 3.57 ，遇水分解为硅酸和氟硅酸。

氟化氢对人的呼吸器官和眼结膜有强烈的刺激性，长期吸入低浓度的 HF 会引起慢性中毒。目前在氟

污染地区氟对人体健康的危害通常以植物为中间介质，即植物吸收大气中氟并在体内积累，然后通过食物

链进入人体产生危害，最典型的是引起牙齿酸蚀的“斑釉齿症”和使骨胳中钙的代谢紊乱的“氟沉着症”。

四、室内污染

越来越多的科学研究表明，居室与其他建筑物内的空气比室外空气的污染程度更为严重，甚至在一些

工业化程度很高的国家情况也是这样。一些室内空气污染物和污染源被认为对人体健康产生十分不利的影

响，这些污染物包括石棉、甲醛、挥发性农药残余物、氯仿、全氯乙烯（主要来源于干洗）、对二氯苯以

及一些致病生物体（见表 5-4 所示）。在美国吸烟是对人体健康危害最为严重的污染物来源。普外科估计，

美国每年大约有 350,000 人死于肺气肿、心脏病、肺癌或其它由吸烟造成的疾病，禁止吸烟可能将比其它

污染控制措施拯救更多的生命。

最近的研究表明，增强建筑物的越冬御寒性能以减少热量的损失与节约燃料的消耗，是影响室内空气

污染的另一重要因素。在大多数老建筑物，由于新鲜空气可以通过周围的门、窗户以及建筑物的裂缝与孔

洞与室内交换，因此室内的空气大约每小时都可完全更新一次。然而，越冬御寒性能加强的建筑物，室内

空气完全更新一次大约需要 5 小时。虽然这样的建筑物节能效果好，但却延长了大气污染物在室内的滞留

时间。

虽然我们大约 90% 的时间呆在室内，但是，室内空气的控制研究却远远落后于室外大气污染控制与管

理的研究。在美国，国家环保署正在进行一项研究，以识别与归类人体健康的各要素，以避免人们过多的

暴露于单独室内污染物或多种室内污染物混合物之中。