第六章-大气污染及其防治---副本

2020/3/211大气是环境的重要组成要素，是维持一切生命活动的必需因子。它的质量好坏，对整个生态体系和人体健康有着直接的影响。进几年来，大气污染已日趋严重，它是十分迫切的环境问题之一。第六章大气污染及其防治2020/3/2124-1概述一、大气的组成1．空气与大气空气：对于室内或特指某个场所供呼吸用的大气：大区域全球性气流为研究对象2．大气圈的结构（图6-1）3．大气组成恒定组分:N2、O2、Ar可变组分:CO2、H2O不定组分:H2S、SOx、NOx2020/3/213大气圈结构•对流层•平流层•中间层•暖层•散逸层大气的组成•干洁空气•水气•悬浮微粒2020/3/214二、大气的重要性1．人类生存的要素2．助燃3．保护生物阻止红外线辐射,地球温度变化幅度小;阻止紫外线辐射,地面辐射少,减少皮肤癌的发生.4．反射电磁波---传播消息2020/3/215三、空气污染的概念GB6919-86：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，称为空气污染。原因：人类活动-----自然过程必要条件：足够的浓度和时间污染源：污染物排放三个要素和过程大气状态：大气运动作用受体：对受体的影响2020/3/216概述大气污染大气污染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。大气污染物大气污染物种类很多，已经产生危害并受到人们注意的污染物大致有一百多种。其中主要的有粉尘、硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、碳氢化合物等六、七种。4-2大气污染源及主要污染物发生机制（一）按污染物形成过程分为1、原生污染物由污染源直接排出的，如SO2、CO2、CO等2、二次污染物指不稳定的原生污染物与空气中原有成分发生反应,或在污染物和污染物之间相互发生反应,而生成的新的污染物,如NO2、HNO3是NO被氧化而生成的污染物。（二）按污染物的化组成及性质1、颗粒污染物、气态污染物2、含硫化合物：SO2、SO3、H2S3、含氮化合物：NO2、NH3、NO、N2O4、碳氢化合物：烃5、碳氧化合物：CO、CO26、卤素化合物：HCl、HF、SiF4、F2、三、主要大气污染物的来源（一）污染源：指污染物的发生源1、按污染源存在形式：固定污染源移动污染源2、按污染物的排放方式：点源线源面源3、按污染物的排放空间：高架源地面源4、按污染物的排放时间：连续源间断源瞬时源5、按污染物发生类型：工业污染源生活污染源农业固定污染源交通污染源6、按污染物的来源和组成状况•煤炭型：煤炭型污染的代表性污染物是由煤炭燃烧时放出的烟气、粉尘、SO2、等构成的一次污染物，以及由这些污染物质发生化学反应而产生的硫酸、硫酸盐类气溶胶等二次污染物。•石油型：主要污染物来自汽车排放、石油冶炼及石油化工厂的排放，其中主要包括NO2、烯烃、链烷、醇、碳基等碳氢化合物，以及它们在大气中形成的O3，各种自由基及其反应生成的一系列中间产物与最终产物。•混合型：包括煤炭燃料排放的污染物，以及石油燃烧排放的各种污染物等。•特殊型：指由工厂排出特有的污染物，而造成的污染常限于局部范围之内。例如，生产磷肥造成的氟污染；氯碱工厂周围形成的氯气污染等。2020/3/2111一、大气污染物的来源、形成过程生活污染源燃料燃烧工业污染源工业生产过程交通污染源交通运输农业污染源农业生产过程二、大气主要污染物1.颗粒污染物(TotalSuspendedParticle,简称TSP)粉尘雾尘、尘粒煤尘、烟尘2.气态污染物SOx(H2S)：以SO2数量最多,危害最大.NOx(NH3)：种类较多.COx：主要燃烧和呼吸释放.CH：主要指有机废气,如烃、醇、酮、酯、胺等.卤素化合物：主要是含氯化合物及含氟化合物.2020/3/21123．二次污染物(secondarypollutants)一次污染物：SO2+煤尘.湿度大,气温低，浓度可达4.5mg/m3伦敦型烟雾二次污染物：硫酸雾和硫酸盐气溶胶洛杉矶型烟雾(photochemicalsmog)：NOx+CH+h特征：白色或淡棕色烟雾，大气能见度降低，具有特殊气味，刺激眼睛和喉粘膜，使呼吸困难。一般发生在温度较高的夏季晴天，峰值出现在中午或刚过中午，夜间消失。机理：①排放大量烃类和氮氧化物；②光照条件下，形成过氧化物；③形成光化学烟雾；④污染质消失，污染终止。工业型烟雾：NOx+CH+h+重金属颗粒+酸雾.四日市和兰州市2020/3/2113伦敦烟雾事件2020/3/2114洛杉叽光化学烟雾2020/3/21152020/3/2116三、大气污染物的转归1．自净2．转移3．污染物转化成二次污染物2020/3/21174-3大气污染的危害一、大气污染侵入人体的主要渠道呼吸道(为主)消化道(食物)体表接触侵入(皮肤接触)二、主要危害1．对人体健康的危害诱发癌症急慢性中毒2020/3/21182．对动植物的危害3．对材料的损害4．对气候的影响补充：CO2年增长率：2.39ppm/y正常值：316ppm目前：330减产影响农作物生长，造成破坏绿化，使植物枯死臭氧层破坏）酸雨（6.5pH粉尘的阳伞效应的温室效应2CO2020/3/2119大气污染对植物和材料的危害2020/3/2120三、全球大气环境问题温室效应：据估计，如果气温上升1℃，海平面要升高10厘米，而全球3/4的大城市和占40%的人口都集中在离海岸不过60千米以内的地区。摘自《光明日报》2004-11-12（1）刘东生院士文章臭氧层破坏酸雨蔓延2020/3/21214-4影响大气污染物扩散的因素一、气象因素风：气压不同的空气流动.1．动力因子气态污染物浓度=(污物排量/平均风速)湍流：2．热力因子1)大气温度层结：地球表面上方大气T随h而变的情况.气温垂直递减率定义：垂直于地球表面方向上每升高100m气温的变化值.取值：在对流层=0.65oC/100m风的摆性风的阵性2020/3/21220正常层(对流层)hT原因：大气直接吸收太阳辐射能造成的增温没有地面辐射造成的增温显著,即地面是大气的主要增温热源.由于地层大气中含有吸收地面辐射能较强的水蒸气和固体颗粒物,在大气中分布是愈往上愈少.=0等温层0逆温层2020/3/2123气温干绝热递减率(dryadiabaticlapserate)意义：干空气团或未饱和的湿空气团绝热上升(膨胀,T)或者下降(压缩,T),单位高度(100m)温度的变化.取值：mCmCd100/1010098.002020/3/21242)大气稳定度大气稳定度与气温干绝热递减率有密切关系,大气垂直运动的增强或者减弱取决于(/d)：d：处于稳定状态,上下运动,外力消失,即回原处。属于逆温区,污物不宜扩散稀释.d:处于不稳定状态,上下运动,仍有升降,易于扩散稀释.=d:中性状态,上下运动,推那停那.例如：某一个气团处于200m高空,温度为12C，=0.5C/100m，d=1C/100m若气团上升至300m,温度为11C,则要下降至200m处.若气团下降至100m,温度为13C,则要上升至200m处.2020/3/2125大气稳定度判断图1011121314T/℃300地面100200H/mm1005.0℃1d℃/100m12℃12.5℃11.5℃300地面100200H/mm1005.1℃1d℃/100m12℃13.5℃10.5℃1011121314T/℃300地面100200H/mm1001℃1d℃/100m12℃13℃11℃1011121314T/℃300地面100200H/mm1001℃1d℃/100m12℃1011121314T/℃2020/3/2126二、地理因素1．动力效应：主要是地形、地物的机械作用改变了气流的运动.地形：主要是谷地、盆地,由于四周群山屏障,减小风速,阻止空气流动,易造成逆温.地物：主要指城市各类建筑物(尤指高层)阻碍局部地区气流运行,降低风速,在建筑物背风区形成小范围的涡流,不利于污染物扩散.日落后先冷冷空气热空气2020/3/21272．热力效应由于下垫面性质不同,使得受热、散热不均匀,引起温度场和风场的变化.例如由于下垫面性质的差异,使地表热力状况不均匀受热,形成局部气流,对大气污染物的扩散有着明显的影响.三、其他因素1．污染物排放的几何形状和排放方式不同面状排放连续排放(危害最大)地面排放2．污染源的污染物浓度[源强/源高]源高：烟囱高度源强：排放速率2020/3/21284-5大气污染物的综合防治与技术一、我国大气污染现状及综合防治意义（一）大气污染现状（二）大气污染综合防治的意义1、人类、动植物与大气环境2、大气是资源3、大气污染已造成明显的危害2020/3/2129（三）、大气污染综合防治原则1．控制大气污染源，防止或减少污染物的排放2．减少污染物的排放与净化治理相结合，合理利用大气自净能力与人为措施相结合改革能源结构；提高煤炭品质；对燃料进行处理；改进燃烧装置和燃烧技术；采用无害工艺；开源节流综合利用；加强管理；改进汽车排气装置3．治理排放的主要污染物，分散治理与集中控制相结合4．污染的法制宣传与管理，技术措施与管理措施相结合2020/3/2130（四）、综合防治的对策与措施•加强城镇规划，搞好环境功能分区•减少污染排放，实施全过程控制•节约能源•污染源治理•合理利用大气的自净能力，增加烟窗高度•绿化•加强管理2020/3/2131二、治理技术简介•烟尘治理技术1、防尘规划与管理2、通风技术3、防护罩技术4、除尘技术•气态污染治理技术1、二氧化硫净化技术2、烟气（尾气）脱氮技术3、氟化物的治理技术2020/3/2132三、消烟除尘技术即颗粒污染物的治理技术：废气中将颗粒物分离出来并加以捕集、回收的过程称为除尘。实现上述过程的设备装置称为除尘器。2020/3/2133（一）．除尘装置的技术性能指标烟尘浓度的表示方法烟尘的个数浓度：颗粒物的个数/单位气体体积烟尘的质量浓度：g/m3除尘装置的处理量含义：单位时间内所能处理烟气量的大小.单位：m3/hm3/s除尘装置的效率除尘效率：除下的烟尘量/含尘烟气总量除尘效果：未除烟尘量/含尘烟气总量除尘装置的压力损失(压力降)烟气经除尘装置所消耗的能量,(Pa;mmH2O)2020/3/2134G：烟尘流量,g/s清净气体C：含尘浓度,g/m3G2、C2、Q2Q：单位时间的烟尘量,m3/s含尘气体G1、C1、Q1除尘效率：除尘效果：多级除尘效率：捕集尘粒G3、C3、Q3%10013GG1%100%10013112GGGGG））（（总211112020/3/2135（二）．除尘设备分类简介（表4-4、表4-5）机械式除尘器按机制分类过滤式除尘器湿式除尘器静电除尘器湿式除尘器按除尘过程中是否用水或其他液体分类干式除尘器高效除尘器除尘效率高低分类中效除尘器低效除尘器附：各种除尘装置实用性能比较2020/3/21362020/3/21372020/3/2138（三）除尘原理1、机械式除尘器：通过质量力的作用达到除尘目的的装置.（1）重力沉降除尘器原理：利用粉尘与气体的密度不同，使含尘气体中的尘粒依靠自身的重力从气流中自然沉降下来，达到净化的目的。特点：捕集粒径较大的尘粒，对50um的尘粒除尘效果好，因此除尘效率低，只能作为初级除尘手段。（2）惯性除尘器原理：利用粉尘与气体在运动中的惯性力不同，使粉尘从气流中分离出来的方法。特点：适用于非粘性、非纤维性粉尘的去除。效率低，约为50-70%，只能捕集10-20um的粗粒，只能用于多级除尘中一级除尘。2020/3/21392、过滤式除尘器原理：使含尘气体通过多孔滤料，把气体中的尘粒截留下来，使气体得到净化的方法