大气污染治理工程

1. 大气污染治理工程

2. 第一章 概 论 • 讲授内容： • 大气圈的构成及大气组成 • 大气圈（各层特点） • 大气组成（恒定组分、可变组分、不定组分） • 大气污染的形成 • 大气污染的含义 • 大气污染源的分类 • 一次污染物和二次污染物 • 重要的大气污染物（CO、NOx、SOx、HC、dust、Mist等） • 大气的危害 • 大气污染与气象的关系 • 大气污染气象学的研究状况 • 影响大气污染的气象因子（动力因子、热力因子） • 大气污染的状况 • 大气污染防治途径 • 大气污染质量控制标准

3. 第一章 概 论 • 空气的重要意义： • 人是完全靠空气生存的，成年人平均每天约需１Kg粮食和2Kg水，但对空气的需求就大得多，每天约13.6Kg（合10m3）。若三者都断绝供应，引起死亡的首先是空气，要是空气中混进有毒害的物质，则毒物随空气不断地被吸入肺部，通过血液遍布全身，对人体健康直接产生危害。大气污染对人的影响不同于土壤和水的污染，它不仅时间长且范围广 （较多是地域性的，也有全球性的）。地球上发生的八大“公害事件”，其中五起是因大气污染造成的。当然，空气污染的原因不只是人类的活动，还有像森林、火灾和火山爆发一类的天然事件。不过后者通常在空气污染中起次要作用。本章仅讨论有关认为污染方面的问题，并简略介绍一些控制污染的技术措施。

4. §1-1 大气圈的构成及大气组成 • 大气圈 • 随地球引力而转的大气层叫大气圈。大气圈的最外层的界限是很难确切划分的，但大气也不能认为是无限的。在地球场内受引力而旋转的气层高度可达10¸000Km。有的学者就以10¸000Km作为大气圈的最外层。一般情况下认为，从地球表面到1¸000~1¸400Km的气层作为大气圈的厚度，超出1¸400Km以外气体非常稀薄，就是宇宙空间了。　　 • 大气圈中的空气分布是不均匀的，海平面上的空气最稠密。在近地层的大气层里，气体的密度随高度的上升而迅速的变稀。但是在400~1¸400Km大气层里空气是渐渐变稀薄的。大气圈的总质量约为6000万亿吨，约为地球质量的百万分之一。

5. A. 大气的构造： • 根据大气圈中大气组成状况及大气在垂直高度上的温度变化，划分大气圈层的结构如下：

7. B．大气层的特点： • 对流层：１）相对于整个大气圈厚度而言很薄，按最厚处计，占总厚度的６－9%,其质量占总质量的75%。在这一层中除了有纯净的干空气以外，还含有一定量的水蒸气，适度的湿度度对人和动植物的生存起到重要的作用。 • ２）一般情况下，温度自地表面向高空递减，0.65℃/上升100米。 • 在对流层中，由于太阳的辐射以及下垫面特性和大气环流的影响，使得在该层中出现极其复杂的自然现象，有时形成易于扩散的气象特征，有时形成对生态系统产生危害的逆温气象条件，雨、雪、霜、雾、雷电等自然现象也都出现在这一层。 • ３）大气有较强的对流运动，大气污染也主要发生在这一层，特别是在靠近地面1-2Km的近地层更易造成污染。近地层大气污染物的扩散能力主要取决于当时的气象条件。 • ４）温度、湿度等各气象要素水平分布不均匀。

8. 平流层：１）在这一层里气体的温度先随高度上升有缓慢的增加[在30-35Km处，T=-55℃]，平流层：１）在这一层里气体的温度先随高度上升有缓慢的增加[在30-35Km处，T=-55℃]， • 然后上升（气温）较快。这是因为在该层中的臭氧强烈吸收太阳紫外线所致。 • ２）几乎不存在水蒸汽和尘埃，一般处于平流运动。 • ３）大气很干燥，没有云、雨等现象，是飞机理想的飞行区域。 • 中间层：气温随高度增加迅速降低，有强烈的垂直对流运动。 • 电离层：气温随高度增加迅速上升，空气处于高度电离状态，发电报是靠这层反射回来。 • 散逸层：气体温度很低，气体粒子能克服地球引力而逸向星际空间。星际空间内每m3空间有数十个离子存在。 • 研究重点：对流层，平流层

9. 2.大气组成 • 大气的定义: • 大气（空气）从自然科学角度来看，空气和大气常常作为同义词，二者没有实质性的差别。按国际标准化组织（ISO）给大气和空气下的定义：大气是指地球环境周围所有空气的总和。环境空气是指暴露在人群、植物、动物和建筑物之外的室外空气。但在研究近地层的空气污染规律及对空气质量进行评价时，为便于说明问题，有时两个名词分别使用。 一般对于居住在室内或特指某个地方（如车间、厂区等）供动植物生存的气体习惯上称为空气。在大气物理、大气气象、自然地理以及环境科学研究中，常常是以大区域或全球性的气流作为研究对象，因此，就常用大气一词。

10. 大 气 的 组 成 • 大气是一个多种气体的混合物，由混合气体、水气和悬浮微粒组成，可分为： • 恒定组分：O2(20.95%)、N2(78.09%)、氩（0.93%）、惰性气体。上述组分的比例在地球表面上任何地方几乎是可以看作不变的。 • 表1-1，P1干洁空气的组成。 • 可变组分：CO2、水蒸汽、O3这些组分在大气中的含量是随季节、气象的变化以及人们的生产、生活活动的影响而发生变化。 • 不定组分: • 第一环境问题引起的：由自然界的火山爆发、森林火灾、海啸、地震等暂时性灾难所引起的。污染物有尘埃、S、H2S、SOx 、NOx等。 • 第二环境问题引起的。

11. §1-2 大气污染 • 1.大气污染的含义： • 国家标准组织定义（ISO）定义： • 指自然界中局部的职能变化和人类的生产和生活活动改变大气圈中某些原有成分和向大气中排放有毒害物质，以致使大气质量恶化，影响原来有利的生态平衡体系，严重威胁着人体健康和正常工农业生产，以及对建筑物和设备财产等的损坏.

12. 2.大气污染源的分类 • 有四种分类法 • 按污染源存在形式：固定污染源、移动污染源； • 按污染源排放方式：高架源、面源、线源； • 按污染源排放时间：连续源、间断源、瞬时源； • 按污染源产生类型：工业污染源、家庭炉灶、汽车排气。 • 进行大气质量评价适宜用第一种分法，研究扩散适宜用第二种分法，分析污染物排放时间规律适宜用第三种分法，解决污染物，控制污染物适宜用第四种分法。

13. 3．一次污染物和二次污染物 • 一次污染物：指直接从各类污染源排出的物质。 • 可分为：非反应物质，其性质较稳定；反应性物质，性质不稳定，在大气中常与某些其它物质产生化学反应或作为催化剂促进其它污染物产生化学反应。 • 二次污染物：反应性的二次污染物与大气中的其它组分反应形成的物质。如二次污染物硫酸烟雾（又称硫酸气溶胶）形成过程。 • 往往二次污染物比一次污染物的危害大得多。 往往二次污染物比一次污染物的危害大得多。 往往二次污染物比一次污染物的危害大得多。

14. 4．主要大气污染物 • 按其存在状态可概括为气溶胶状污染物和气态状污染物。 • （1）气溶胶状污染物 • （2）气态状污染物

15. (1)气溶胶状污染物 • 分类：气溶胶中 0.1—1μm 微粒 • 烟 0.1—1μm 降尘（>10μm） • 尘 10—100μm 飘尘（<10μm） • 雾 1—10μm TSP <100μm 的颗粒 • 危害：①引起呼吸道疾病；②致癌作用；③造成烟雾事件（硫酸等，SO2之所以在大气中造成危害是由于大气中微尘带有一些Mn2+、Fe2+等催化剂使

16. （2）气态状污染物 • 常见的有：CO、NOx、HC化合物、SOx、微粒、光化学烟雾等 • 粉尘（钢铁厂、冶炼厂、水泥厂、建筑材料厂等）； • 硫化物（民用炉、热点站、金属冶炼、硫酸厂）； • 氮化物（硝酸厂、氮肥厂、炸药厂）； • 氧化物（CO、CO2）； • 卤化物（氟化物、氯化物、制碱厂）； • 有机物质的污染。

17. 1）CO 占总污染量的30% • 主要来源：汽车排气占50% • 危害：与血红蛋白结合危害人体，排量多会使空气中O2量降低。

18. 2）NOx、NO、NO2 • 本身含氮变成游离氮原子和氧作用（燃料NO） • 来源：①石化燃料的燃烧 • 高温下，大气中的氮和氧结合（热解NO） • NOx生成量与燃烧温度有关 • ②各种工业过程（硝酸厂、氮肥厂、炸药厂等） • 危害：①光化学烟雾的主要成分； • ②对动植物体有强的腐蚀性。 • 3）碳氢化合物（HC） • 来源：燃料燃烧不完全排放HC化合物，汽车尾气中有10%HC化合物。美国70年 • 统计，在总HC尾气中，汽车排气占48%。 • 危害：光化学烟雾的主要成分。

19. 4）硫氧化物 • 来源：①燃料燃烧； • ②有色金属冶炼； • ③民用燃烧炉灶。 • SO2浓度：3.5%以上 高浓度烟气 • 3.5%以下 低浓度烟气 • 危害：①产生酸雨；②腐蚀生物的机体；③产生化学烟雾。 • 硫酸烟雾的代表事件：伦敦烟雾事件

20. 6）其他有害物质（石棉、铍、汞） • 7）光化学烟雾 • 光化学烟雾早在1946年最早在洛杉矶发现，故又叫“洛杉矶烟雾”。这种烟雾经常发生在夏季和早秋季节，每次事件给人造成很大的灾难。 • 大气中的一次污染物如汽车、工厂等排放的燃烧生成物和未燃烧物质经过太阳光的照射，各种污染物之间发生反应形成二次污染物——烟雾，被称为光化学烟雾。

21. §1~3 大气污染的危害 • 大气污染物侵入人体途径：①表面接触；②食入含有大气污染物的食物；③吸入被污染的空气。 • 危害： • ①人体健康危害 • ②对植物的危害：叶萎缩、枯烂、吸入到果实中。 • ③局部气候的影响 • ④对金属制品、油漆、涂料、建筑、古物等的危害（重庆 长江大桥的桥梁） • ⑤对臭氧层的破坏

22. §1~4 大气污染与气象的关系 • 大气污染可看作是污染源所排放出的污染物和对污染物起着扩散稀释作用的大气，以及承受污染的物体三者相互关联所产生的一种效应。一个地区的大气污染情况是与该地区的污染源所排放出的污染物总量有关的。这个总量是不因气象条件的影响而发生变化的。但是，排放出的污染物的浓度在时空分布上却是受到气象条件的控制。由于气象条件的不同，污染物作用于承受者的污染程度也就不一样。近几十年来，世界上发生了多次大气污染事件，每次污染事件都是在一定地形和一定气象条件下发生的。

23. §1-5．大气污染防治途径 • 一.要搞好大气污染的防治，必须掌握大气环境污染的特征。 • （1）我国大气环境的特征： • 普遍受到尘、SO2为主的烟煤型污染； • 在大城市或特大城市要注意NOX的污染来源：主要是汽车； • 酸雨； • 局部地区的污染：如氧化物：包头、抚顺、昆明等；铅：沈阳、广州、长春、上海等。

24. （2）大气污染的特征： • 污染物微量（百万分之一计算），浓度用ppm. mg/m3计算； • 污染物量变化（风经常影响其浓度）； • 污染物质变化（如NOX和有机物在光的作用下会产生O3、甲醛（PAN）3等。

25. 二. 大气污染防治技术 • （1）颗粒状污染物 • 除尘净化技术，包括： • 重力沉降； • 旋风除尘； • 袋式除尘； • 过滤法； • 湿式除尘； • 静电除尘等。

26. （2）气态污染物的净化 • 吸收法； • 吸附法； • 催化氧化； • 催化还原； • 生物净化； • 电子束照射； • 燃烧法； • 冷凝法； • 膜分离技术等。

27. 三．大气污染的控制途径 • 控制污染源，改革工艺，合理的工业布局 • 优化、改善能源结构 • 积极采用清洁生产工艺 • 控制污染源之后的排放的污染物，应用各种各样的治理技术 • 可持续发展，走综合防治的途径， • 综合防治的含义：从全局出发，综合考虑生产生活等方面的诸因素，围绕经济社会发展目标，运用多科学、多途径、多种手段进行防治，达到经济效益和环境效益的统一。

28. 综合防治的基本原则 • 1）防与治相结合，以防为主。 • 2）回收资源与净化处理相结合，以回收资源为主 • 3）企业治理与区域治理相结合 • 4）人工净化与自然净化相结合

29. §1-6 大气环境质量控制标准 • 大气环境质量标准按其用途分为：大气环境质量标准、大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准及大气污染警报标准等。按其适用范围分为国家标准、地方标准和行业标准。 • 大气环境质量标准 • 大气污染物排放标准

30. 石家庄市污染现状及防治对策 • 1.市区大气环境的基本情况 • 2001年数据: 石家庄市二类区大气环境TSP.SO2.NOX达标天数百分率分别为30%.59%.98%. 三类区大气环境TSP.SO2.NOX达标天数百分率分别为66%.79%.94%. • 2.影响市区大气环境质量的因素 • 自然因素 • 人为因素

31. 自 然 因 素 • 1.大区域环境对市区空气质量的影响 • 2.市区周边环境对市区空气质量的影响 • 3.气候因素对空气质量的影响 • 逆温天气频率高 • 气候干旱少雨

32. 人 为 因 素 • 1.热岛效应 • 2.燃煤带来的污染 • 3.燃烧设施及污染物排放情况 • 4.靠燃煤供应能源的企业与居民区.生产区.商业区的分布混杂 • 5.能源结构不合理 • 6.机动车尾气排放 • 7.城市环境基础设施欠账较多 • 8.城市生活对空气质量的影响

33. 三.大气污染综合防治对策 • 1.加强城市环境管理 • 2.改变市区生态环境 • 3.加强建筑工地管理 • 4.治理工业污染源 • 5.治理机动车尾气 • 6.采取切实有效措施,综合防治扬尘污染 • 7.产业结构和能源结构调整 • 8.加强宣传教育,全民动员,共同推动大气污染防治工作