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进入平流层的污染物，由于在大气层中扩散速度较慢，污染物能够在该层长期停留，有时可达数十年之久。
进入平流层的氮氧化物、氯化氢以及氟利昂有机制冷剂等能与臭氧层中的臭氧发生化学反应，致使臭氧浓度降低，严重时可导致臭氧层出现“空洞”。
由于空洞的出现，使到达地面的太阳辐射及紫外线增强，一方面使患皮肤癌等病的人比率增加，另一方面对地球上的生态系统构成了极大的威胁。
3.中间层
中间层位于平流层层顶之上，距地面高度大约为80~85km。
中间层没有臭氧，不能吸收紫外线，气温随高度增加而迅速下降，中间层顶部温度可降至-100C左右。
由于上冷下热，该层经常发生强烈的大气垂直对流运动。
4.暖层（电离层）
暖层（电离层）位于中间层的上部，暖层的上界距地球表面约有800多公里，其下部基本上是由分子氮组成，而上部是由原子氧组成。
原子氧可吸收太阳辐射光中的紫外线，因而，暖层中气体的温度随高度增加而迅速上升；
由于太阳光和宇宙射线的作用，使得暖层中气体分子被大量电离，所以，暖层又称为电离层。
5.外层
外层是大气圈的最外层，在暖层的上部，这层相当厚，是从大气圈逐步过渡到星际空间的大气层。
距地面高度大约有800~1400km，外层空气极为稀薄。
（二）大气的组成
大气是多种气体的混合物。
首先，大气是由氮（N）、氧（O）、氩（Ar）及微量的的氖（Ne）、氦（He）、氪（Kr）、氙（Xe）等稀有气体组成，其中N、O、Ar三种气体占大气总体积的99.96%，这些气体的组分含量基本不变，可称之为恒定组分，主要集中在地面到高空85km这段大气层中。
其次，大气中还含有CO2和水蒸气，这些气体的含量由于受地区、季节、气象以及人们生活和生产活动等因素的影响而发生变化，这些气体组分称之为可变组分；
在通常情况下，水蒸气的含量为0~4%，CO2的含量近年来已达0.036%（详见表3-1）。
表3-1标准状态下干燥空气的组成
空气成分体积百分比（%）重量百分比（%）
氮（N2）78.0975.1
氧（O2）20.9523.15
氩（Ar）0.931.28
氖（Ne）0.00180.00125
氦（He）0.000520.000072
氪（Kr）0.00010.00029
氙（Xe）0.0000080.0000036
氢（H）0.000050.0000035
臭氧（O3）0.0000040.000007
二氧化碳（CO2）0.030.046
甲烷（CH4）0.000220.00012
据蒋展鹏，环境工程学.北京：
高等教育出版社，1992
大气中还含有各种不同来源的微细尘埃和自然界产生的某些化合物，称为不定组分。
进入大气的尘埃有土壤和岩石表层风化及粉碎而形成的地面尘，有工业生产、交通和人类活动产生的粉尘和烟尘，有火山爆发喷发出的火山尘，有森林、泥炭和草原火灾产生的烟尘，有因暴风雨溅起海水形成的细小海盐微粒——海洋尘，有从宇宙空间飞来的宇宙尘埃，此外，还有有机微粒如动植物碎屑（粪、毛、皮屑及植物碎片、花粉、孢子等）以及微生物、真菌、细菌等，还有来源于自然灾害和人类社会生活消费、交通和工农业生产排放的废气，如硫、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物及恶臭气体等。
这些不定组分进入大气中，可造成一定空间范围内暂时性的大气污染。
空气不利于微生物生活和繁衍，主要原因是：
（1）干燥的空气可使微生物失去水分而干瘪；
（2）空气中缺乏营养物质；
（3）太阳辐射中紫外线具有的杀菌作用。
因此，大部分微生物在空气中存活时间较短。
但是，当空气中存在气溶胶（固体微粒和液体微滴）时，则可为微生物提供庇护和营养。
因此，空气中微生物含量与空气含尘量呈正相关，刮风时空气含尘量高，微生物附着在粒径为5μm的微粒上随风传播30Km，而降水可使空气中微生物大大减少。
大气中微生物有上百种，有人测定，其含量约有10000个/m3，有杆菌37种、球菌26种、丝状菌20种、芽孢菌7种，但大多数是非致病菌。
二、大气污染
（一）大气污染的概念
大气污染就是指在空气的正常成分之外又增加新的成分，或者使原有某种成分骤然增加，对人、畜和其它生物的健康产生了不良的影响，甚至会引起自然界发生某些变化。
大气中的污染物质来自自然界和人为两方面。
自然界的火山爆发、森林火灾、地震和开采各种天然矿藏可产生大量的污染物质（如各种微粒、硫化氢、硫氧化物、各种盐类和异常气体）等，能造成局部的或短期的大气污染。
人为的污染物主要来自为工业生产过程和人类生活排放的有毒、有害气体、微生物和烟尘，如氟化物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氧化铁微粒、氧化钙微粒、砷、汞、氯化物、各种农药的气体等。
畜牧场和畜产品加工厂既可排放氨、硫化氢、甲烷、吲哚、粪臭素等有害气体，也可以排放粉尘和微生物（详见表3-2）。
表3-2空气污染物的种类
固体（颗粒）
污染物种类
气体状态污染物种类
一次性气体污染物
二次性气体污染物
粉尘
飞尘
烟
黑烟
雾
煤烟
含硫化合物
碳氧化合物
含氮化合物
碳氢化合物
卤素化合物
SO2，H2S
CO2、CO
NO、NH3、NO2
CmHn
HCL，HF
SO3、H2SO4、MSO4（硫酸盐）
无
HNO3、MNO3（硝酸盐）、O3
醛、酮、酯
（二）大气污染的危害
1．大气污染对空气环境的危害
烟尘对太阳光有一定的吸收和散射能力，因此，烟尘可以减少太阳直接辐射到地球表面的辐射强度，导致空气浑浊度增加，能见度降低。
大气中的酸性污染物与降水结合，产生酸雨，造成水体污染，导致水生生物大量死亡，污染土壤，导致农作物减产。
大气中的二氧化碳、尘埃等能使大气产生“温室效应”，引起全球气温升高，造成冰川融化，海平面上升，导致沿海城市被淹，土壤盐碱化，气温升高还导致大陆局部地区干旱，水涝、土地沙漠化等灾害频繁发生。
由于人类使用氯氟烃做空调、冰箱等制冷剂，可导致大气层臭氧层被破坏。
2.大气污染对动物的危害
大气污染首先对动物呼吸器官造成危害，当动物吸入受到污染的空气时，可引起呼吸器官机能的改变，影响肺组织的气体交换。
同时，进入肺泡的污染物质可迅速被吸收、不经肝脏解毒直接进入血液循环分布到全身；
其次，大气污染可以影响动物体血液中血红蛋白的运输氧的功能。
实验证明：
当血液中碳氧血红蛋白达到5%时，可损害血红蛋白输送氧的能力相当于丧失200毫升的血液。
对贫血和血液循环障碍的病人来说，可能产生严重影响。
第三，大气污染对动物体可产生急性和慢性中毒，当大量有毒物质浓度急剧增加时，可产生急性毒害作用，当大气污染物浓度低，但长期作用也能使动物产生慢性中毒。
3．大气污染对植物的危害
绿色植物除提供动物营养物质以外还具有吸收有害气体、过滤烟尘、杀灭病菌、减弱噪音等作用。
但是，大气污染物如二氧化硫、氟化氢、光化学烟雾、乙烯等可对植物产生毒害作用，造成植物倒伏枯死，烟尘堵塞植物呼吸孔，影响植物光合作用，使植物营养供给发生障碍，导致植物不能正常生长。
4．大气污染对水生生物系统的影响
大气污染物中的硫氧化物、氮氧化物及二氧化硫在金属离子催化剂作用下，与大气中的水气结合形成酸雨，酸雨降落到湖泊江河对水生生物构成潜在的危害。
由于酸雨的作用使水pH降低，导致有些重金属如镉、锌、铅和汞等溶解，这些重金属离子通过食物链被水生生物吸收和富集，对人类健康构成很大威胁。
（三）大气中的主要污染物
1.二氧化碳
二氧化碳（CO２）含量的变动与气温关系极为密切，CO２允许来自太阳的短波辐射通过而到达地面，从而使地温和低层大气的温度增高。
但是却不允许从地表放射出来的长波辐射（热辐射）透过，而且能够强烈地吸收长波辐射，从而阻止热辐射扩散到高空中去，从而把热量储存在大气中，使大气的平均温度增高，这种现象称之为二氧化碳的“温室效应”。
因此，所谓温室效应就是指大气CO２含量的增加引起气温升高的现象。
近一个世纪以来，工业发展排放的二氧化碳量大为增加，其中约有1/3不能被绿色植物和水体所吸收而在大气中积累起来，这样，随着二氧化碳数量的不断增加，“温室效应”亦越来越强，导致地表上的空气温度越来越高。
据估测，如果空气二氧化碳含量增加一倍，则平均气温至少上升2℃。
温室效应导致全球气候变暖，其结果是冰山溶化，海平面上升，沿海城市和农田被淹没，局部地区出现严重的干旱或洪涝。
为了避免上述不良倾向，首先必须把二氧化碳浓度控制在一个合理的范围内，通常应将大气中的二氧化碳含量控制在0.03%。
减少二氧化碳污染的最根本的措施是改变能源结构，尽量减少使用有污染的能源，增加利用太阳能、风能、水能、核能等清洁能源。
此外，还要大规模地植树造林，据推测，地球上现有的森林和绿色植物不但每年大约可吸收二氧化碳1000亿吨，而且能制造出占空气中氧总量的60%左右的氧。
因此，植树造林，种草种树，对于维持生态系统空气环境二氧化碳的动态平衡具有重大的意义。
2.空气尘粒
（1）空气尘粒的种类大气中颗粒物的粒径分布范围较广，一般是1000m以下，小于100m者居多，最小的粒径大约为10-3m左右，接近气体分子直径数量级，粒径大于100m，肉眼可以观察到。
粒径大于10m的粒子能够较早地在发生源附近沉降，称为降尘；
小于10m的颗粒物多悬浮于大气中，称为飘尘；
飘尘中粒径为0.01~0.1m的颗粒数目最多，可长期漂浮，落至地面需要5～10年。
空气中的尘粒主要有：
①粉尘粉尘是指分散于空气中的细小固体粒子，这些粒子通常是由煤、矿石和其他固体物料在运输、筛分、碾磨、装卸等机械处理过程中或由于风的吹拂所产生。
粉尘的粒径一般在1~200m之间；
大于10m的粒子，在重力作用下，能在较短时间内沉降到地面，称为降尘；
小于10m的粒子，能长期飘浮于大气，称为飘尘；
②烟烟是指由于固体升华、液体蒸发、化学反应等过程中在空气或气体中凝结成的浮游粒子气溶胶；
烟气溶胶粒子的粒径通常小于1m；
③飞尘飞尘是指燃料燃烧后，在烟道气中所悬浮的呈灰状细小微粒；
④黑烟黑烟是指在燃烧固体或液体燃料过程中所生成的细小粒子在大气中飘浮形成的气溶胶现象。
黑烟中含有煤烟尘和硫酸微粒；
⑤雾雾是指物质由蒸汽状态凝结成液体小滴悬浮于空气中所出现的现象，其粒径小于100m，起雾时空气相对湿度为100%，影响1公里以外的空气水平能见度；
⑥煤烟尘煤烟尘是指伴随燃料和其他物质燃烧所发生的黑色烟尘，其中含有50%的炭，粒径大约在1~20m左右；
⑦总悬浮微粒总悬浮微粒是指大气中粒径小于100m的所有固体颗粒。
（2）空气尘粒引起“阳伞效应”在空气中，存在有大量的尘粒，这些尘粒可产生“阳伞效应”。
所谓阳伞效应是指由于空气中尘粒增多而引起气温下降的现象。
这种效应主要是由于大气中飘浮着许多固体的微粒，统称为“气溶胶”引起的。
它们对太阳短波辐射具有强烈的吸收作用［丁铎尔（Tyndall）效应］，从而使到达地表的太阳总辐射量和直接辐射量减少，对地面产生冷却作用。
据估测，如果到达地表的太阳总辐射量减少1%，地表上平均气温将下降1.2～1.5℃。
因此，阳伞效应能抑制温室效应的单向发展。
正因为大气中同时存在着这样两种作用相反的效应，才使地表空气层保持着相对稳定的温度。
据估计，近年来，每年约有9580～26150万吨的污染物质进入大气，其中天然污染（如火山、烟尘、森林火灾、地表尘埃、有机性灰尘等）约为7732～22000万吨，人为的污染物（如燃烧化石燃料、工厂排放的烟尘和废气、汽车尾气等）约为1850～4150万吨。
这些污染物质进入空气中，使温室效应与阳伞效应失去相对平衡，从而引起局部地区气候异常。
（3）空气颗粒对人畜的危害粒径大于10m的颗粒物，几乎都可被鼻腔所阻隔，而不进入肺泡，但微粒可引起鼻腔干裂；
如果微粒中夹带病菌，可导致感染。
粒径小于10m颗粒物（飘尘）可以经过呼吸道沉积于肺泡，对动物危害最大。
5~10m的微粒可吸入支气管，进入气管和支气管内的微粒，一部分由于纤毛上皮运动，随痰咳出，另一部分由吞噬细胞作用而引起转移。
5m以下的微粒可吸入细支气管和肺泡，飘尘在肺泡的沉积率与飘尘颗粒的粒径有很大关系，粒径为10~0.1m的颗粒物90%沉积于呼吸道和肺泡内；
其中，粒径为2~4m的颗粒物在肺泡内沉积率最大，粒径为0.4m的颗粒物在呼吸道和肺泡膜内沉积率最低，可以自由出入肺部；
颗粒物随粒径的增大沉积率相应增大。
沉积在肺部的污染物如被溶解，就会直接侵入血液，造成血液中毒；
如部分溶解在支气管粘膜内，就可引发气管炎和支气管炎。
没有溶解的污染物有可能被细胞所吸收，导致细胞破坏，停留在肺组织的微粒，可通过肺泡间隙，侵入周围结缔组织的淋巴间隙和淋巴管内，并能阻塞淋巴管侵入肺组织或淋巴结的空气颗粒，引起尘肺病。
（4）卫生学要求我国大气环境质量标准规定，居民区空气中总悬浮物微粒日平均不得超过0.3mg/m3。
3．氟化物
（1）性质氟是淡黄色有刺激性臭味的气体，在自然界中非常活跃，常温下与空气中许多成分相互作用，在潮湿的空气中可形成HF、OF2等。
（2）来源氟除了在空气中存在外，还存在于土壤、水体，动物和植物体内。
世界卫生组织（WHO）根据土壤氟化物含量将全世界划分为富氟区和贫氟区。
我国沿海一带大部属于人为的富氟区，主要是由工矿区排放的氟化物污染所造成。
随着工农业的发展，氟化物已广泛应用于化工原料，在炼钢厂、磷肥厂、电解铝厂、玻璃厂、石油化工厂等的生产过程中，均可排放氟化物，因此，造成工业性氟污染。
据测定，在过磷酸钙生产过程中，主要排放四氟化硅（SiF４），在钙镁磷肥生产过程中，主要排放氟化氢（HF）和四氟化硅。
一座年产4～5万吨钙磷肥高炉，每小时排放含氟的废气约为3.5万立方米，含氟浓度约1.5g/m3，每小时排氟量高达50多公斤。
（3）氟化物对家畜的危害
含氟的空气和微粒从呼吸道吸入动物体后，对呼吸道粘膜发生强烈的刺激作用。
经口腔摄入的含氟微粒，可经消化道吸收，迅速进入血液循环，大约有75%的氟可与血浆蛋白结合。
进入动物体内的氟，主要蓄积于牙齿和骨骼中；
也可分布于心脏、肺脏、脾脏、肾脏内。
氟在家畜体内可影响钙、磷代谢，过量的氟可与钙结合为氟化钙（CaF2）沉积于骨骼中，并引起血钙减少，溶血细胞增加，促使骨质溶解，骨骼变形。
氟化钙还能抑制肾小管对磷的吸收，使磷从尿中大量排出。
氟化钙影响牙齿的钙化，使牙冠钙化不全，釉质受损，发生牙齿变形。
长期在磷肥厂附近放牧的耕牛，因受氟化物的毒害，表现为牙齿发黄、松动、缺损，牛蹄变形，趾角质增生，形成剪刀状蹄，跛行，四肢僵硬，采食量减少，体重减轻，逐渐衰竭而死亡。
经尸体剖检发现，病牛骨骼中的含氟量明显增加，跖骨含氟量达630mg/kg，趾骨含氟量达1270mg/kg，而正常的家畜含氟量为430mg/kg。
动物氟中毒在工业污染区时有发生，危害甚大。
据报道，在1980年5～9月间，内蒙古包头市区和近郊六个地区的大气中氟的污染持续多年使大群家畜发生氟中毒，羊的发病率达100%，死亡率达60%。
1975年在乌拉特前旗有适龄母畜35.8万头，因氟中毒使20.7万头空怀或流产，只有15.1万头产仔，而存活的幼畜10.4万头，其繁殖成活率不到30%。
值得注意的是，氟化物通过水体和土壤富集在饲料中，对动物生产也可能产生不利影响，冯军（2001年）等人研究表明，随着饲料氟含量升高，肉鸡股骨中氟含量增加，氟化物在短期内提高淋巴细胞转化率和生成率（毒物应激初期引起免疫功能提高），但长期饲喂含有大量氟化物的饲料，可抑制淋巴细胞生成，降低淋巴细胞转化率，对动物免疫功能有害；
用含有氟的饲料喂鸡，随着时间推移，肉鸡股骨中氟含量增加，淋巴细胞生成率和转化率降低（如表6-3所示）
（4）卫生学要求我国大气环境质量标准规定，空气中氟的最高容许浓度一次量为0.02mg/m3，日平均为0.007mg/m3。
表3-3饲料氟含量对肉用仔鸡股骨氟含量、淋巴细胞生成率和转化率的影响
饲料氟含量（mg/Kg）
股骨氟含量
（mg/Kg）
淋巴细胞生（酸性α-醋酸萘酯酶）阳性率
淋巴细胞转化率
（%）
胸腺重量
（g/个）
14d28d42d
64
300
500
96015582081
242746626604
370467409721
73.170.976.4
74.264.041.5
80.562.740.6
63.461.160.7
64.561.758.9
66.759.855.8
0.731.471.84
0.811.552.71
0.811.331.33
引自冯军，王政富，池仕红，氟化物对雏鸡细胞免疫功能的影响.畜牧与兽医，2001，33
（2）：
10-13
4.硫氧化物
（1）性质二氧化硫为无色有刺激性气体，比重为1.434，易溶于水，形成亚硫酸。
二氧化硫能被氧化生成三氧化硫，遇水形成硫酸。
（2）来源硫氧化物主要来源是燃烧含硫的煤和石油而产生的气体。
在冶炼厂、硫酸厂等生产过程中，可排放大量的硫氧化物气体。
据估计，一吨煤中含硫5～50kg，一吨石油中含硫5～30kg。
根据燃烧特性，硫可分为可燃性硫和不可燃性硫两种。
可燃性硫在燃烧过程中，大部分生成二氧化硫，其中约有5%的二氧化硫在空气中被氧化生成三氧化硫，这些气体遇水生成硫酸，降落为酸雨，污染水源，土壤，对植物危害甚大，家畜饮用酸水或采食此种酸污染的饲料后，直接受害，发生酸中毒。
目前我国酸雨主要分布在西南、中南、华东地区，由北向南逐渐增加，西南地区最为严重，中南次之，华东再次之。
以河流来说，集中在长江流域以南。
以江苏、安徽为例，苏南为主要酸雨地区，苏州地区降雨pH值为4.7。
皖南安庆地区酸雨频率达85%。
（3）对人畜的危害SO2是无色具有恶臭的刺激性气体，对一般人来说，SO2嗅阈值浓度是1mg/m3，对二氧化硫敏感者嗅阈值浓度为0.5mg/m3，当吸入浓度为5mg/m3时，鼻腔和呼吸道粘膜都会出现刺激感，发生呼吸不畅。
二氧化硫对于各种家畜均可引起伤害，甚至致死。
二氧化硫浓度为0.01～0.1mg/m3时，就能刺激眼结膜，影响视觉，缩短视程；
还能刺激鼻咽等粘膜。
在潮湿空气中，二氧化硫形成亚硫酸，使毒害作用加强。
当二氧化硫浓度在0.3～1mg/m3时，开始由嗅觉感知；
当二氧化硫浓度达1～3mg/m3时，刺激鼻咽和呼吸道粘膜，发生呼吸不畅，喘息等症状。
当二氧化硫浓度达3～5mg/m3时，经10～15min可引起气管和支气管平滑肌的反射性收缩，使呼吸道的阻力增加。
当二氧化硫浓度达5～10mg/m3时，经15min后，可引起慢性支气管炎、慢性鼻咽炎等；
当二氧化硫浓度达20mg/m3时，引起眼结膜炎症；
当二氧化硫浓度达30mg/m3时，可使呼吸道深部发生炎症、咳嗽，甚至引起肺水肿等。
牛对二氧化硫的反应最为敏感，当二氧化硫浓度在30～100mg/m3时，表现为呼吸困难，口吐白沫，体温上升，尸体剖检呈现严重的支气管炎、肺气肿等。
当二氧化硫浓度在100～300mg/m3时，使仔猪精神萎靡，增重减缓。
雏鸡在高浓度（300mg/m3）二氧化硫环境中，口吐黄水，食欲停止，甚至死亡。
羊与马对SO2抵抗力较强，但当二氧化硫为1000mg/m3时，首先对羔羊和幼驹发生不良影响，进而抑制其生长发育，使其对病原菌的抵抗力减弱，特别容易引起呼吸道疾患和肺水肿等，最后使动物窒息而死。
在大气污染中，SO2与多种污染物共存，吸入含有多种污染物的大气对人畜产生的危害比各种污染物各自作用之和大得多，特别是在SO2与颗粒物同时吸入时，对人畜产生的危害更为严重。
这是因为飘尘气溶胶粒子把SO2带入呼吸道和肺泡内，其毒性增大3~4倍。
如果飘尘为重金属粒子，它可催化SO2使之氧化为硫酸雾，其刺激作用增强10倍。
（4）卫生学要求我国大气质量标准规定，居民区空气中SO2任何一次浓度不得超过0.5mg/m３，日平均浓度不得超过0.15mg/m３。
5.氮氧化合物（NOx）
（1）性质大气中的氮二氧化合物包括一氧化二氮（N２O）、一氧化氮（NO）、三氧化二氮（N2O3）、二氧化氮（NO2）和五氧化二氮（N2O5）等。
空气中氮氧化合物最多的是二氧化氮和一氧化氮。
在高温下的二氧化氮为红褐色气体，有强烈的刺激性，比重1.448g/cm3（20℃）。
一氧化氮为无色气体，遇氧则生成二氧化氮。
（2）来源空气中的氮氧化物一个最主要的来源是各种燃料燃烧产生的废气，在工农业生产过程中，如氮肥厂、硝酸制造厂、染料工厂等排放出大量的一氧化氮，与空气中的氧结合，生成二氧化氮。
在硝酸制造厂的废气中，一氧化氮浓度可达0.1～0.69%，火力发电厂排放的烟尘中，一氧化氮可达200～1500mg/m3，低温锅炉排出的一氧化氮烟气达10～100mg/m3。
氮氧化合物另一个主要来源为汽车和拖拉机排放的废气，其浓度可达3000～6000mg/m3，可对人类和家畜造成严重的危害。
（3）氮氧化合物对家畜的危害污染大气的氮氧化物主要是指NO和NO2，氮氧化合物难溶于水，对家畜眼结膜和上部呼吸道粘膜刺激作用较小，但它易于被吸入呼吸道深部。
当低浓度时，可引起慢性中毒，高浓度时，则可发生急剧中毒。
当二氧化氮浓度为
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