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空气中有什么?全面认识我们——呼吸的空气第一章空气的基本组成地球的大气层地球的大气层是一个神奇的存在,它从地表延伸至600多公里高空,由多种气体混合而成这个看不见的气体毯不仅提供我们呼吸所需的氧气,还保护地球免受有害宇宙射线和太阳辐射的伤害大气层的存在使地球成为太阳系中唯一已知拥有丰富生命的行星,是我们赖以生存的根本保障空气的主要成分比例78%21%氮气氧气氮气占空气总体积的最大比例,是空气的主要成分氧气是生命活动的必需元素,支持呼吸和燃烧1%
0.03%稀有气体其他气体主要是氩气,还有少量的氖、氦、氪等气体空气的物理性质质量与体积气压随高度变化热胀冷缩虽然我们感觉不到,但空气是有质量的一空气受地球引力作用产生气压在海平面立方米的空气在标准状况下约重
1.29千克处,标准大气压为
101.325千帕随着高度空气占据空间,具有确定的体积增加,气压逐渐降低,这就是为什么在高山上人们会感到呼吸困难大气层结构氮气的作用氮气(N₂)是空气中含量最多的气体,约占78%虽然含量丰富,但氮气在常温下相对惰性,很少直接参与生物体内的化学反应氮气的主要作用•作为惰性气体,维持空气稳定,稀释氧气浓度•通过固氮作用被转化为氮肥,滋养植物生长•工业上用于制造化肥、爆炸物等氧气的重要性呼吸之源燃烧支持者氧气是有氧生物体细胞呼吸必不可少氧气支持燃烧反应,是火灾发生的必的元素人体通过呼吸将氧气输送到要条件之一工业上,高浓度氧气被血液中,再传递到各个细胞,用于分用于金属切割和焊接同时,氧气参解食物产生能量缺氧会导致头晕、与的氧化反应也是金属生锈的原因意识模糊,严重时危及生命生态循环水蒸气与二氧化碳水蒸气二氧化碳空气中的水蒸气含量变化很大,从几乎二氧化碳虽然只占空气的
0.04%左右,但为零到4%不等它是地球水循环的重要作用非常重要组成部分,影响着天气和气候•主要温室气体,保持地球适宜温度•形成云雾和降水•植物光合作用的原料•调节温度,减缓昼夜温差•人类活动导致其浓度上升,引发气候•参与温室效应变化稀有气体简介稀有气体在空气中含量很少,但在科学和工业领域有着重要用途氩气Ar氖气Ne空气中含量约
0.93%,用于灯泡填充、焊接保护气体、食品包装主要用于制作霓虹灯,发出醒目的红橙色光芒在低温物理学研等氩气的化学性质极其稳定,几乎不与其他元素发生反应究中也有重要应用空气中含量极少,约
0.0018%氦气He氪气Kr质量轻,不燃烧,用于气球、飞艇充气和深海潜水呼吸混合气在超导研究和核磁共振成像MRI中作为冷却剂第二章空气中的污染物及其影响了解空气污染的来源与危害,认识保护空气的重要性什么是空气污染?空气污染是指空气中存在有害物质,浓度达到足以危害人体健康、生态环境或者财产安全人为来源的程度空气污染来源多样,既包括自然过程,也包括人为活动•工业生产过程中的废气排放自然来源•机动车尾气排放•火山喷发释放的气体和灰尘•燃煤发电和取暖•森林火灾产生的烟雾•农业活动(如农药喷洒、畜牧业氨气排放)•沙尘暴带来的颗粒物•建筑和拆迁工程产生的扬尘•植物花粉和孢子•生活垃圾焚烧主要空气污染物种类123一氧化碳CO二氧化硫SO₂氮氧化物NOₓ无色无味有毒气体,来源于不完全燃烧,如刺激性气体,主要来自含硫燃料的燃烧,是包括一氧化氮NO和二氧化氮NO₂,来源汽车尾气、煤气泄漏等形成酸雨的主要原因之一于高温燃烧过程,是形成光化学烟雾的前体物123颗粒物PM臭氧O₃挥发性有机物VOCs包括PM10和PM
2.5,是悬浮在空气中的微地表臭氧是二次污染物,由氮氧化物和挥发包括苯、甲醛等,来源于溶剂、油漆、装修小固体或液体粒子,可深入肺部甚至进入血性有机物在阳光照射下形成,是光化学烟雾材料等,室内浓度往往高于室外液的主要成分一氧化碳的危害一氧化碳CO是一种无色无味的有毒气体,被称为沉默的杀手它主要来自不完全燃烧过程,如汽车尾气、煤气热水器和取暖设备故障等危害机制一氧化碳与血红蛋白的亲和力是氧气的200-250倍当吸入CO后,它会迅速与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白,阻碍氧气运输,导致组织缺氧中毒症状•轻度头痛、头晕、恶心•中度严重头痛、意识模糊、视力障碍•重度昏迷、抽搐、心律不齐,甚至死亡二氧化硫与酸雨排放源含硫煤炭和石油燃烧释放SO₂气体,主要来自火电厂、工业锅炉和冶炼厂化学转化SO₂在大气中与水蒸气、氧气和催化剂反应,形成硫酸气溶胶SO₂+H₂O+1/2O₂→H₂SO₄酸雨形成硫酸气溶胶溶解在雨水中,形成pH值低于
5.6的酸雨,随降水落到地面酸雨危害•腐蚀建筑物和文物古迹•使土壤酸化,释放有毒金属离子•破坏植物叶片,减少农作物产量•酸化湖泊和河流,危害水生生物氮氧化物与光化学烟雾氮氧化物NOₓ主要指一氧化氮NO和二氧化氮NO₂,它们在高温燃烧过程中产生,如机动车发动机、发电厂等光化学反应排放在阳光紫外线作用下,NOₓ和VOCs发生复杂的光化学反应汽车尾气、工业燃烧等排放NOₓ和VOCs到大气中烟雾形成臭氧生成这些污染物混合形成光化学烟雾,在城市上空形成褐色雾霾反应产生地面臭氧O₃、醛类和其他刺激性化合物光化学烟雾对人体的危害包括眼睛刺激、呼吸道不适、加剧哮喘症状、降低肺功能同时还会损害植物叶片,降低农作物产量颗粒物的健康影响颗粒物PM是悬浮在空气中的微小固体或液体粒子,根据空气动力学直径分为PM10≤10微米和PM
2.5≤
2.5微米主要来源•工业生产过程排放•机动车尾气•燃煤和生物质燃烧•建筑和道路扬尘•沙尘暴等自然过程健康风险PM
2.5因体积小,可穿过肺泡进入血液循环,甚至到达脑部长期暴露在高浓度颗粒物环境中会增加以下疾病风险•呼吸系统疾病哮喘、慢性支气管炎•心血管疾病心律不齐、心肌梗死•肺癌和其他呼吸道肿瘤•儿童肺功能发育迟缓室内空气污染我们每天约90%的时间在室内度过,因此室内空气质量对健康至关重要研究表明,室内空气污染物浓度通常比室外高2-5倍主要污染源•烟草烟雾含有4000多种化学物质,其中数十种致癌•烹饪油烟含有多环芳烃等有害物质•装修材料释放甲醛、苯等挥发性有机物•家具和地毯释放甲醛和其他化学物质•清洁剂和空气清新剂含有多种化学物质•生物污染物霉菌、尘螨、宠物皮屑等过敏原高风险人群室内空气污染对某些人群影响更大•婴幼儿和儿童呼吸系统尚未发育完全•老年人免疫系统功能下降•孕妇某些污染物可能影响胎儿发育•哮喘和过敏症患者对污染物更敏感•心肺疾病患者抵抗力下降污染物对人体呼吸系统的影响空气污染物通过呼吸道进入人体后,会对各级呼吸系统造成不同程度的伤害PM
2.5等细颗粒物可以深入肺泡,甚至穿过肺泡-毛细血管屏障进入血液循环,引发全身性炎症反应氮氧化物和臭氧等气态污染物则会刺激呼吸道黏膜,导致炎症和氧化损伤第三章空气质量监测与保护了解如何监测、评估和改善我们周围的空气质量如何监测空气质量?监测技术与设备现代空气质量监测采用多种技术手段,从固定监测站到便携式设备,从地面监测到卫星遥感,形成全方位的监测网络•固定监测站提供连续、精确的数据,通常监测SO₂、NO₂、CO、O₃、PM
10、PM
2.5等指标•移动监测车可机动监测特定区域或污染事件•便携式监测仪小型设备,可用于个人和家庭空气质量监测•卫星遥感提供大范围空气质量分布图像监测指标常规监测的主要污染物包括空气质量指数()解读AQI空气质量指数AQI是反映空气污染程度和对健康影响的综合指数,基于主要污染物浓度计算得出优0-50良51-100空气质量令人满意,基本无空气污染,对健康没有危害空气质量可接受,但某些污染物可能对极少数异常敏感人群健康有轻微影响轻度污染101-150中度污染151-200敏感人群应减少户外活动,一般人群适量减少户外运动敏感人群应避免户外活动,一般人群减少户外活动重度污染201-300严重污染300敏感人群应停留在室内,一般人群尽量避免户外活动所有人群应避免户外活动,尽量停留在室内影响空气质量的因素人为排放源气象条件工业生产过程是重要污染源,特别是钢铁、水泥、化工等行业风速影响污染物扩散,强风有利于污染物稀释温度逆转使污染燃煤发电厂排放大量二氧化硫和氮氧化物机动车尾气在城市地物滞留在近地层降水可以清除大气中的颗粒物和水溶性气体区贡献显著,包括氮氧化物、一氧化碳和细颗粒物湿度影响某些二次污染物的形成阳光强度影响光化学反应速率地形地貌自然因素盆地和谷地等地形容易形成气槽,不利于污染物扩散高山可以火山喷发释放大量二氧化硫和火山灰沙尘暴带来大量颗粒物阻挡空气流动,导致污染物在山谷中积累城市建筑群影响局部森林和草原火灾产生烟雾植物释放挥发性有机物,如异戊二空气流动,形成城市热岛效应,改变污染物分布烯花粉和孢子等生物气溶胶也是自然的空气成分改善空气质量的方法12清洁能源转型工业污染控制减少燃煤使用,推广天然气等清洁能源大力发展可再生能源,如太安装高效废气处理设备采用清洁生产工艺,减少污染物产生建立阳能、风能、水能提高能源使用效率,减少不必要的能源消耗工业园区集中处理废气设施严格执行排放标准,加强监管力度34交通减排措施城市绿化建设推广新能源汽车和混合动力车完善公共交通系统,减少私家车使增加城市绿地面积,建设城市森林和公园屋顶绿化和垂直绿化,增用实施机动车排放标准升级建设自行车道和步行系统,鼓励绿色加建筑绿化覆盖选择适合当地条件的植物种类,提高空气净化效出行果室内空气质量改善建议通风换气•每天开窗通风2-3次,每次15-30分钟•安装新风系统,保证室内空气流通•空气污染严重时,减少开窗时间控制污染源•室内禁烟,避免二手烟危害•选择低VOC含量的装修材料和家具•使用抽油烟机减少烹饪油烟•定期清洁地毯、床单和家具,减少尘螨•控制室内湿度在40%-60%,防止霉菌生长使用空气净化设备•选择适合房间面积的空气净化器•注意HEPA滤网的定期更换•植物净化吊兰、芦荟等植物有一定净化作用环保法规与公众参与1国家层面中国制定了《大气污染防治法》等法律法规,明确各类排放标准和监管要求蓝天保卫战等专项行动针对性解决空气污染问题环保督察制度确保环保政策落实到位2地方政府各地制定针对本地特点的空气质量改善计划重污染天气应急预案在特殊天气条件下启动城市规划中将空气质量作为重要考量3企业责任因素企业需遵守排放标准,安装污染处理设施主动披露环境信息,接受社会监督推行清洁生产技术,减少污染物产生4公众参与公众可以通过多种方式参与空气保护选择公共交通或自行车出行;减少不必要的能源消耗;举报环境违法行为;参与环保志愿活动;支持环保政策和法规公众环保意识的提升是改善空气质量的重要因素每个人的小行动汇聚起来,将产生巨大的环保效益城市空气质量监测站现代化的空气质量监测站通常设置在城市的代表性位置,配备精密的监测设备,全天候监测多种空气污染物指标监测数据通过网络实时传输到环保部门数据中心,经过处理后向公众发布这些监测站构成了空气质量监测网络,为空气污染防治提供科学依据空气质量与我们的健康空气质量与人体健康密切相关,世界卫生组织研究表明,全球每年约有700万人死于空气污染相关疾病长期暴露在污染空气中会增加多种疾病风险呼吸系统疾病哮喘、慢性支气管炎、肺气肿、慢性阻塞性肺病COPD和肺癌心血管系统疾病心律不齐、心肌梗死、冠心病、中风和高血压其他健康问题免疫系统功能下降、神经系统损伤、认知能力下降和生殖健康问题课堂互动你能做什么来保护空气?保护空气需要每个人的参与以下是我们在日常生活中可以采取的具体行动节能减排绿色出行使用节能电器;减少不必要的用电;选择可再生能源;避免燃烧垃圾选择步行、骑自行车或公共交通;减少私家车使用;选择低排放或新能源汽车绿化环境参与植树活动;在家中和办公室养植物;支持城市绿化项目宣传教育减少废弃物向亲友宣传环保理念;参与环保活动;举报污染行为践行垃圾分类;减少一次性产品使用;支持可持续产品思考问题你认为在我们学校或社区中,最需要改进的空气质量问题是什么?你能提出什么具体的改善建议?总结认识空气,守护蓝天通过本课程的学习,我们了解了•空气是由氮气、氧气和其他气体组成的混合物,是生命存在的基础•空气污染来源多样,包括工业排放、交通尾气、燃煤等•空气污染物对人体健康和生态环境造成严重危害•监测和评估空气质量的方法和标准•改善空气质量需要政府、企业和个人的共同努力保护空气质量不仅关系到我们当代人的健康,也关系到子孙后代的福祉让我们从现在做起,从身边小事做起,共同守护我们的蓝天白云!。
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