大气污染与控制工程.

大气污染与控制工程环境科学与工程学院胡辉杨家宽Tel:027-87792207,87542224；E-mail:[e-mail];[e-mail]环境工程导论内容一、大气与大气污染二、空气质量标准、大气污染物及危害三、大气污染气象学及大气污染模型四、颗粒污染物及除尘工艺五、VOCs及净化工艺六、SOx及脱硫工艺七、NOx及脱氮工艺一、大气与大气污染按照国际标准化组织（ISO）对大气和空气的定义：大气（atmosphere）：是指环绕地球的全部空气的总和（theentiremassofairwhichsurroundstheEarth）。环境空气（ambientair）：是指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气（outdoorairtowhichpeople，plants，animalsandstructuresareexposed）大气与空气环境空气的重要性和特性环境空气的重要性一个成年人每天呼吸大约两万次，吸入的空气量大约10～15m3（13.6kg），约食物重量的10倍（食物1.5kg、水2kg）。环境空气是一种资源，而且是一种可更新的资源。环境空气的性质：环境空气是一种混合气体，平均分子量为28.966，标准状态下的密度为1.293kg/m3。大气污染大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。大气污染的一般过程Emission:SourcesMeasurementControlEffectson:HumanhealthMaterialsGlobalclimateAtmosphere:TransportDilutionModificationPollutantremovalbyNaturalmechanism源头排放大气扩散危害受体自然消除亟待解决的大气污染问题臭氧层破坏温室效应酸雨汽车尾气污染大气污染的特点(1)气量大，浓度低。因此对物的测定和治理带来困难。(2)非稳态。由于大气的运动，如风的影响以及产生漩涡而扩散，随着时间、空间、气象条件的变化而变化的。(3)二次污染物。由于太阳光的照射，使进入大气中的某些污染物质产生光化学反应，生成。总之，大气中污染物及污染物存在的状态是多变的，因此对掌握大气污染的防治规律带来许多困难。大气污染的发展国外：18世纪末→20世纪中；“煤烟型污染”20世纪50年代以后：“石油型污染”国内：“煤烟型污染”几类典型的大气污染①煤烟型（或还原型）污染主要污染源是燃煤。主要污染物是SO2、NOx、CO和微粒物质，它们遇上低温、高湿的阴天，且风速很小并伴有逆温存在的情况时，一次污染物扩散受阻，易在低空聚积，生成还原型烟雾。几类典型的大气污染②石油型（或交通型或氧化型）污染污染源主要是机动车（汽油车和柴油车）和机动船。主要污染物是CO、NOX和HC。在相对湿度较低的夏季睛天，交通污染严重的地区可能会出现典型的二次污染——光化学烟雾。它对人体、动植物、材料均会产生破坏作用，并且严重影响大气能见度。光化学烟雾实例几类典型的大气污染③VOCs污染可挥发性有机物（volatileoganiccompounds),简称VOCs，是指室温下饱和蒸汽压大于133.132kPa、常压下沸点50-260℃以内的有机化合物，包括烃类、卤代烃、芳香烃、多环芳香烃等。来源：固定源和移动源几类典型的大气污染④臭味污染根据发臭基团的不同可以将恶臭污染物分为以下几个类别：第一类，含硫化合物，即硫化氢、硫醇、硫醚和二硫化碳等；第二类，含氮化合物，即氨、三甲胺和尿素等；第三类，不饱和脂肪酸及烃类。一)气溶胶状态污染物1.粉尘是指悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用可发生沉降，但在一定的时间内能保持悬浮状态。2.烟尘是燃料和其它物质燃烧的产物。3.雾是气体中液滴悬浮体的总称。大气污染物种类大气污染物种类二)气体状态污染物1.一次污染物：从污染源直接排入空气中的原始污染物；2.二次污染物：一次污染物进入空气后，经过一系列化学或光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。表气体状态大气污染物种类SO3、H2SO4及硫酸盐NO2、HNO3及硝酸盐无醛、酮、过氧乙酰硝酸酯、O3无SO2、H2SNO、NH3CO、CO2C1~C10化合物HF、HCI含硫化合物含氮化合物碳氧化合物碳氢化合物卤素化合物二次污染物一次污染物污染物大气污染源类型1．按人们的社会活动功能分类①生活污染源②工业污染源③交通污染源2．按污染源的几何形态分类①点污染源②面污染源③线污染源大气污染危害1.颗粒物对人体健康的影响飘尘对人体的危害作用(PM10,PM2.5)2.气体状态污染物对人体健康的影响①具有很强的刺激性的SO2气体②NOX的毒性③O3的刺激性作用④挥发性有机化合物(VOCs)中的有毒有害3.对城市环境中的植物、器物和材料的损失4.能见度降低几类典型的大气污染1、酸雨与酸沉降指pH5.6的酸性降雨。现在泛指酸性物质以湿沉降或干沉降的形式从大气转移到地面上。酸沉降的研究始于酸雨研究。酸雨已成为当今世界上最严重的区域性环境问题之一。直接引起酸沉降的主要物质是人为和天然排放的SOX（SO2和SO3）和NOX（NO和NO2），其天然源一般是全球分布的，而人为排放的SOX和NOX则具有地区性分布的特点。干燥的洁净大气中CO2的体积分数为3.30×10-4，其溶于纯水并达到平衡状态时,水(溶液)的pH值约为5.6,因此就应将洁净大气中CO2溶解且达到平衡状态时降水的pH值视为酸雨的本底pH值。pH=5.6上限的由来酸雨形成机制酸雨对植物的危害损害植物酶的功能组织；影响植物新陈代谢的功能；破坏原生质的完整性和细胞膜。此外，还会损害根系生长及其功能；减弱输送作用与导致生物产量减少。《城西的那棵老熔树》摄影福建省三明市梅列区检察院刑保兴1997年4月2001年4月酸雨的越界迁移与全球化问题酸沉降的迁移导致全球化环境问题01020304050607080损失/亿元农作物森林人体健康SO2控制区酸雨控制区两控区外酸雨的经济损失评估90年代，我国酸性降雨中硫酸根与硝酸根摩尔比大约为6.4:1，硫酸根的原生物主要是SO2；硫酸根、铵和钙离子浓度远高于欧美，硝酸根浓度低于欧美；因此，我国的酸雨是硫酸型。目前，我国酸性降雨中硫酸根与硝酸根摩尔比大约为4:1酸雨成分2001年度二氧化硫浓度区域分布2001年度全国降水pH值分布全国降水pH年均值等值线分布图我国酸性降雨中硫酸根与硝酸根摩尔比大约为6.4:1，硫酸根的原生物主要是SO2；硫酸根、铵和钙离子浓度远高于欧美，硝酸根浓度低于欧美；因此，我国的酸雨是硫酸型。我国酸雨严重的原因1）能源结构水电70-90%其它30-10%其它其它23.8燃煤76.2%燃煤50.4%其它49.6%燃煤26%其它74%燃煤32.9%其它67.1%我国的能源结构（90年统计）美国1950年能源结构美国1970年能源结构摩洛哥、挪威能源结构日本1955年能源结构燃煤16.7%其它83.3%日本1975年能源结构一些国家能源结构比较我国酸雨严重的原因2）煤炭特点：中国煤炭中灰分、含硫量较高。大部分煤炭灰分在25-28%左右含硫量变化范围较大：0.1%-10%;1995年全国商品煤含硫量平均值为1.13%1983-1991年二氧化硫排放量与煤炭消耗量的相关系数达0.96几类典型的大气污染2、沙尘暴沙尘暴是一种风与沙相互作用的灾害性天气现象，它的形成与地球温室效应、厄尔尼诺现象、森林锐减、植被破坏、物种灭绝、气候异常等因素有着不可分割的关系。沙尘暴作为一种高强度风沙灾害，并不是在所有有风的地方都能发生，只有那些气候干旱、植被稀疏的地区，才有可能发生沙尘暴。风沙风沙北京的风沙沙尘暴沙尘暴2007年2月28日凌晨1时55分左右，新疆一列火车在吐鲁番境内遭遇特大沙尘暴，列车被狂风吹翻，目前至少有4人死亡。沙尘暴甘肃乍得二、空气质量标准、大气污染物及危害四大类主要大气污染物颗粒污染物（Particulates）易挥发有机废气（VOCs)硫氧化物（SOx）氮氧化物（NOx）环境空气质量控制标准的种类和作用环境空气质量控制标准按用途分：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大气污染预警预报标准按其适用范围分国家标准地方标准行业标准环境空气质量标准环境空气（Ambientair）质量标准是以保障人体健康和一定的生态环境为目标，而对大气环境中各种污染物的允许含量所作的限制规定。是最基本的大气环境标准，是进行大气环境科学管理，制定大气污染防治规划和大气污染物排放标准的依据，是环境管理部门的执法依据。大气环境污染物排放标准大气污染物排放标准是为实现大气环境质量标准，对污染源排入大气的污染物允许含量的限制规定。是控制大气污染源的污染物排放量和选择设计净化装置的重要依据，也是环境管理部门的执法依据。大气污染物排放标准可分为国家标准、地方标准和行业标准。大气污染控制技术标准是根据污染物排放标准引申出来的辅助标准，如燃料、原料使用标准，净化装置选用标准，排气囱高度标准及卫生防护距离标准等。是为保证达到污染物排放标准而从某一方面做出的具体技术规定，目的是使生产、设计和管理人员容易掌握和执行。警报标准大气污染警报标准是为保护大气环境不致恶化，或根据大气污染发展趋势预防发生污染事故而规定的空气中污染物含量的极限值。超过这一限值就应警报，以便采取必要的预防措施，尽量减少对人们的危害。中华人民共和国国家标准环境空气质量标准AmbientairqualitystandardGB3095－1996(代替GB3095－82)国家环境保护局1996-01-18批准1996-10-01实施主题内容与适用范围本标准规定了环境空气质量功能区划分、标准分级、污染物项目、取值时间及浓度限值，采样与分析方法及数据统计的有效性规定。本标准适用于全国范围的环境空气质量评价。环境空气质量功能区的分类和标准分级环境空气质量功能区分类一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。三类区为特定工业区。环境空气质量标准分级（环境空气质量标准分为三级）一类区执行一级标准二类区执行二级标准三类区执行三级标准各项污染物的浓度限值注：①适用于城市地区；②适用于牧业区和以牧业为主的半农半牧区，蚕桑区；③适用于农业和林业区。空气污染指数分级浓度限值空气污染指数污染物浓度/mg·Nm-3APIPM10(日均值)SO2(日均值)NO2(日均值)CO(日均值)O3(日均值)500.0500.0500.08050.1201000.1500.1500.120100.2002000.3500.8000.280600.4003000.4201.6000.565900.8004000.5002.1000.7501201.0005000.6002.6200.9401501.200空气污染指数范围及相应的空气质量类别空气污染指数API空气质量状况对健康的影响建议采取的措施0～50优可正常活动51～100良101～150轻微污染易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状心脏病和呼吸系统疾病患者应减少体力消耗和户外活动151~200轻度污染201～250中度污染心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群中普遍出现症状老年人和心脏病、肺病患者应在停留在室内，并减少体力活动251~300中度重污染300重污染健康人运动耐受力降低，有明显强烈症状，提前出现某些疾病老年人和病人应当留在室内，避免体力消耗，一般人群应避免户外活动如何计算API？空气污染指数污染物浓度（mg/mN3）APIPM10（日均值）SO2（日均值）NO2（日均值）CO（小时均值）O3（小时均值）500.0500.0500.080