大气污染与控制技术(一)

大气处理工程运行管理技术王晓晨Tel:15013036997QQ:443095488Email:[e-mail]成绩=平时成绩+卷面成绩平时成绩（100%）=提问（20%）+考勤（30%）+作业（50%）使用教材：大气污染控制技术与技能实训主编王继斌大连理工大学出版社可参考教材：大气污染控制工程（第二版）主编郝吉明马广大高等教育出版社大家对这门课了解有多少呢？课程内容第一章——大气污染与综合防治第二章——大气污染控制技术基础第三章——颗粒污染物控制技术与设备第四章——气态污染物的净化技术第五章——大气污染物控制系统的整合、运行与维护第六章——主要工业行业废气治理第七章——典型大气污染物控制技术技能实训第一章——大气污染与综合防治大气与大气污染大气污染源和大气污染物大气环境质量控制标准大气污染综合防治1.1大气与大气污染洁净大气对生命来说是至关重要的。一个成年人每天呼吸约2万次，呼入的空气量大约10～15m3，约为吃入食物重量的10倍。生命的新陈代谢一时一刻也离不开空气，人5周不吃饭，5天不喝水尚能生存，而5分钟不呼吸就会死亡。大气为地球生命的繁衍、人类的发展，提供了理想的环境。我们离不开大气，如同鱼儿离不开水。中华人民共和国环境保护标准对大气的定义：大气指包围地球表层的空气，有一定比例的氮、氧、二氧化碳、水蒸气以及其他微量气体、液体和固体杂质、微粒等组成的混合物什么是大气，什么是空气？两者的区别？•大气的组成气体名称体积分数（%）气体名称体积分数（%）氮78.08甲烷1.7×10-4氧20.95氪1.0×10-4氩0.93二氧化氮0.02×10-4二氧化碳0.032氢0.58×10-4氖18×10-3氙0.08×10-4氦5.2×10-4臭氧1.0×10-6注：*自然状态下，大气有多种混合气体、水汽和杂质组成。除去水汽和杂质的空气称为干洁空气干洁空气*的气体组成（%）•大气的垂直结构1602002402803200102030405060708090100N2、O+2、O、NO+、O2、eN2、O2、O＋、NO＋N2、O2、O3、(NH4)2SO4中间层顶平流层顶暖层(电离层)中间层平流层高度/km温度/K对流层对流层顶N2、O2、H2O、Ar、CO2各大气圈的特点是什么？近地面海拔每升高100m气温降低约0.6摄氏度1、对流层温度分布特点是下部气温高，上部气温低，随高度增加而降低，高度每增加l00m，气温约下降0.6℃。大气易形成强烈的对流运动对流层的厚度随纬度不同而略有差异，它的厚度是从赤道向两极减小的平均厚度约为12km，集中了占大气总质量75％的空气和几乎全部的水蒸气量，是天气变化最复杂的层次。对流层中气象条件复杂，既有形成污染物易于扩散的条件，又会出现污染物。2、平流层对流层层顶之上12~55km处的大气为平流层。存在臭氧层（22－25km）温度变化（界限约35km）：同温层（气温-550C左右）、逆温层平流层内气流主要平流运动为主。进入平流层中的污染物，由于在大气层中扩散速度缓慢，污染物在此层停留时间较长有时可达数年之久。极少出现云、雨、风暴天气。大气的透明度好，尘埃很少，气流也稳定。（3）中间层平流层顶55-85km高处的大气为中间层。无臭氧组分，气温随高度的增加而迅速降低(大气的最低温度）.大气对流运动强烈。（4）暖层（中间层顶到约800km）该层的下部基本上是由分子氮所组成，而上部是由原子氧所组成气温的分布是随高度的增加而迅速增加空气十分稀薄，分子和原子可获得很高的动能空气处于高度电离状态,具有导电性，能反射无线电波（5）散逸层•大气稀薄，气温高。•靠近暖层的外层是原子氦层，其上部是原子氢层•空气粒子可以摆脱地球引力而散逸•气象要素表示大气状态的气象要素主要包括：气温气压湿度风云能见度1．气温天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温。F华氏温度，K热力学温度，℃摄氏温度5(32)9CF15.273CK3259CF2．气压单位：mb（毫巴）大气的压强1atm＝101325Pa＝1013.25mb=760mmHg静力学方程:gzP3．气湿绝对湿度－1m3湿空气中含有的水汽质量相对湿度－空气的绝对湿度与同温度下饱和湿度的百分比含湿量－湿空气中1kg干空气包含的水汽质量水汽体积分数－水汽在湿空气中所占的体积分数露点－同气压下空气达到饱和状态时的温度4．风向和风速水平方向的空气运动叫做风（垂直方向－升降气流）风的来向叫风向（16个方位圆周等分）风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离302.3Fuu－风速(km/h)F－风力等级（0～12级）4．风向和风速风玫瑰图5．云大气中水汽的凝结现象叫做云（使气温随高度变化小）云量:天空被云遮蔽的成数（我国10分，国外8分）云高:云底距地面底高度低云（2000m以下）中云（2000-6000m）高云（6000m以上）云状:卷云（线）,积云（块）,层云（面),雨层云(无定形）云高云（6000m以上）中云（2000-6000m）低云（2千米以下）6．能见度正常视力的人，在天空背景下能看清的水平距离级别（0~9级，相应距离为50～50000米）•大气污染及分类大气污染通常系指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利，或危害了环境。根据大气污染原因和大气污染物组成，大气污染分为煤烟型污染、石油型污染、混合型污染、特殊型污染四大类根据大气污染范围可以分为局部地区大气污染、区域性大气污染、广域性大气污染、全球性大气污染四大类大气污染的危害世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说：“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。”大气污染的危害主要包括以下五个方面：1、对人体健康的危害2、对植物的影响和危害3、对器物和材料的危害4、对大气能见度的危害5、对气候的影响1.对人体健康的影响CO对人体健康的影响CO（10-6）对人体健康的影响5－10对呼吸道患者有影响30人滞留8h，视力及神经机能出现障碍40人滞留8h，出现气喘1201h接触，中毒，血液中CO—Hb10%2502h接触，头疼，血液中CO—Hb*=40%5002h接触，剧烈心痛，眼花，虚脱300030min即死亡Hb*血红蛋白NO2对人体健康的影响NO2（10-6）对人体健康的影响1闻到臭味5闻到强臭味10—1510min眼、鼻受到刺激501min内人呼吸困难803min感到胸痛、恶心100—150在30—60min内死亡250很快死亡臭氧对人体健康的影响注：部分人群接触臭氧后肺功能下降Figure1.IndividualResponsetoOzoneExposure(afterKulle,etal,Am.Rev.)-50510152025300.10.150.20.25OzoneConcentration(ppm)%ReductioninFEV1突发性严重大气污染事故1952年12月伦敦烟雾事件中死亡人数与大气中烟尘和二氧化硫浓度的相关性2.对植物的伤害3.对器物和材料的影响大气污染可使建筑物、桥梁、文物古迹和暴露在空气中的金属制品及皮革、纺织等物品发生性质的变化，造成直接和间接的经济损失。4.对大气能见度的影响对大气能见度或清晰度有影响的污染物，一般应是气溶胶粒子、能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或有色气体，包括：总悬浮颗粒物（TSP）SO2和其它气态含硫化合物，在大气中以较大反应速率生成硫酸盐和硫酸气溶胶粒子NO和NO2，在大气中反应生成硝酸盐和硝酸气溶胶粒子光化学烟雾，反应生成亚微米的气溶胶粒子危害①遮挡阳光，降低气温，或形成冷凝核心，使云雾和雨水增多，以致影响气候；②使可见度降低，交通不便，航空与汽车事故增加；③可见度差，照明耗电增加，燃料消耗随之增多，因此空气污染也更严重．形成恶性循环；④燃煤时生成的SOx，再加上微粒的作用，对呼吸系统的危害特别大；⑤用四乙基铅作汽油的防爆剂时，排入空气中的铅有97％为直径小于0.5微米的微粒，分布很广，危害很大。5.对气候的影响CO2的排放引起的温室效应SO2、NOx排放产生的酸雨较低大气层中悬浮颗粒形成水蒸气的“凝结核”，凝结核可能导致的降水的增加或减少导致太阳辐射强度的降低我国大气污染的特点我国大气污染的特点主要是由能源结构决定的，属于煤烟型污染目前大部分城市仍以煤烟型污染为主，少数城市属于煤烟型与汽车尾气污染并重，且北方重于南方粉尘、烟尘、SO2、NOx和CO等主要污染物大约占污染物排放量的70%，而燃煤排放的污染物占整个燃料燃烧排放的96%粉尘和烟尘污染是全国性的和全年性的SO2污染主要发生在燃烧高硫煤地区和北方城市的冬季取暖季酸雨污染主要集中在南方(一)酸雨概念：指pH值小于5.6的天然降水（湿沉降）和干沉降。形成原因：排放大量的SO2和NOX，包括自然排放和人为排放。人为排放为主。酸雨的分布：欧洲、北美、中国•大气污染的危害酸雨分布中国已是仅次于欧洲和北美的第三大酸雨区2005年全国降水酸度分布江苏省13个地区降水酸雨发生率（1）对水生生态系统的影响（2）导致土壤酸化（3）腐蚀建筑物及名胜古迹酸雨的危害受酸雨破坏的树林全球变暖原因：温室效应的加剧温室效应：太阳发出的短波辐射透过大气层到达地面，使地表温度上升，发出长波辐射，大气中的温室气体对短波吸收很弱，而对长波辐射吸收很强。因此地表从太阳辐射获得的热量相对多，而散失到大气层以外的热量相对少，地球表面的温度得以维持，这就是大气的温室效应。温室气体：二氧化碳、CFC11、CFC12、甲烷、氧化亚氮一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、四氯化碳、19世纪初，大气中CO2浓度为270ppm；1988年上升到350ppm；原因：首先，人口的剧增，人类消耗的矿物燃料迅速增加燃烧产生的CO2释放进入大气层，使大气中CO2浓度增加；其次，森林、植被的减少，使全球总的光合作用减小，从而增加了CO2在大气中的积累。二氧化碳（CO2）夏威夷甲烷（CH4）单个CH4分子的红外辐射吸收能力超过CO2。CH4对温室效应的影响是CO2的21倍。1、海平面上升：低地被淹，海岸被冲蚀，排洪不畅，土地盐渍化，海水倒灌等。2、对动植物的影响：一些地区某些物种将会消失，而有些则从气候变暖中得到益处。3、对农业的影响：世界粮食生产的稳定性和分布状况的改变，农产品贸易模式的变化。全球变暖可能产生的影响未来海平面变化的预测预测者预测年份上升量（cm）世界气象组织（WMO）202520~140Mercer2030500日本环境厅203026~165Bloom2030100欧洲共同体21世纪20~165Barth&Titus202513~55联合国环境规划署（UNEP）21世纪末65减缓全球变暖的对策主要是控制CO21、排放控制对策：控制化石燃料消耗，以抑制CO2的排放；2、固定化对策：使已生成的CO2变为其他物质，以防止其向大气中排放；3、适应对策：在已发生全球变暖的情况下，采取相适应的对策以使其影响降低到最小程度。（三）臭氧层破坏太阳光组成：红外光50%；可见光40%；紫外光10%；其余部分1%；400280315100紫外线分段及其影响分段范围到达地面比率对人的影响UVA315-40098%生活紫外线（黑斑）UVB280-3152%户外紫外线（红斑）促进VD的形成UVC280≈0%紫外灭菌灯（253.7nm）皮肤癌（长时间接触）臭氧层吸收的主要是大部分中波UV-B和全部的短波UV-C臭氧层破坏发展过程1.英国科学家法尔曼发现自1977年起每年早春南极上空的总臭氧在这一时期会减弱30%。2.近几年臭氧洞的深度和面积仍在继续扩展，1998年臭氧洞的持续时间超过了100天（最长记录），而且臭氧洞的面积也在扩大，几乎可以相当于3个澳大利亚=2300万平方公里。3.青藏高原、北极上空也存在一个相对周围地区浓度较低的区域。4.我国北