3-1大气污染及其控制技术3 环境工程导论.ppt

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1、第第3 3章章 大气污染及其控制技术大气污染及其控制技术1 1 大气概述大气概述2 大气污染大气污染3 影响污染物在大气中扩散的气象因素影响污染物在大气中扩散的气象因素4 大气污染物控制技术大气污染物控制技术1大气层的边界？高度大气层的边界？高度？物理现象出现的最高高度：极物理现象出现的最高高度：极光，光，1200km大气密度与星际气体密度接近大气密度与星际气体密度接近的高度：的高度：20003000km受地球引力而随地球旋转的大受地球引力而随地球旋转的大气层的高度：气层的高度：10000km地球23.1.1 大气环境结构大气环境结构对流层：对流层：是大气圈的最低是大气圈的最低一层，厚度随纬度

2、和季节一层，厚度随纬度和季节而变化，平均为而变化，平均为12km。整个大气圈的质量约有整个大气圈的质量约有8095来自这一层。主来自这一层。主要特征：要特征：1)一般情况下，温度随高一般情况下，温度随高度增加而递减，垂直降温度增加而递减，垂直降温率率0.65/100m。2)大气对流运动强烈，云、大气对流运动强烈，云、雾、雨、雪等主要天气现雾、雨、雪等主要天气现象都发生在这一层。象都发生在这一层。3)受地面状况和人为活动受地面状况和人为活动影响最为显著，大气的温影响最为显著，大气的温度、湿度等气象要素水平度、湿度等气象要素水平分布差异大，从而形成不分布差异大，从而形成不同的大气环境和产生各种同的

3、大气环境和产生各种大气污染现象。大气污染现象。33.1.1 大气环境结构大气环境结构平流层：平流层：从对流层顶到从对流层顶到50km左右这一层称为平左右这一层称为平流层。主要特征是：流层。主要特征是：1)温度先随高度增加而缓温度先随高度增加而缓慢升高，从慢升高，从3035km起，起，温度随高度增加升温迅速温度随高度增加升温迅速2)大气多为平流运动，整大气多为平流运动，整个大气层比较平稳。个大气层比较平稳。3)水汽和尘埃的含量很少，水汽和尘埃的含量很少，云也很少。在对流层顶以云也很少。在对流层顶以上上O3开始增加，至开始增加，至2225km附近臭氧浓度达附近臭氧浓度达极大值，然后减少，到极大值，

4、然后减少，到50km处处O3就极微了，因就极微了，因此主要的此主要的O3带带臭氧层包臭氧层包含在平流层内。含在平流层内。43.1.1 大气环境结构大气环境结构中间层：中间层：自自50km85km左右这一层称为中间层。左右这一层称为中间层。中间层的温度随高度迅速中间层的温度随高度迅速降低。顶界温度下降至约降低。顶界温度下降至约-100附近时，再次出现附近时，再次出现空气的对流运动。空气的对流运动。电离层：电离层：从中间层顶至从中间层顶至800km高度这一层称为电高度这一层称为电离层。此层的温度随高度离层。此层的温度随高度迅速升高，大气处于高度迅速升高，大气处于高度电离状态，具有反射无线电离状态，

5、具有反射无线电波的能力，故有电离层电波的能力，故有电离层之称。之称。散逸层：散逸层：高度高度800km以上的大以上的大气层。大气向星际空间的过渡气层。大气向星际空间的过渡地带。空气极其稀薄，气温很地带。空气极其稀薄，气温很高，并随高度增加而继续升高。高，并随高度增加而继续升高。地球引力作用很小，空气质点地球引力作用很小，空气质点经常散逸至星际空间。经常散逸至星际空间。53.1.2 大气组成大气组成自然状态下的大气由干燥清洁的空气、水蒸气和自然状态下的大气由干燥清洁的空气、水蒸气和悬浮微粒三部分组成。悬浮微粒三部分组成。在在85km以下的低层大气中，干洁空气的组成基本以下的低层大气中，干洁空气的

6、组成基本上是不变的。上是不变的。主要成分是主要成分是N2、O2和和Ar，体积分数分别为，体积分数分别为78.09、20.95、0.93，三者合计为，三者合计为99.97以上。以上。其他还有少量的其他还有少量的CO2、H2、He、Ne、Kr、O3等，等，总和不超过总和不超过0.03。6第第3 3章章 大气污染及其控制技术大气污染及其控制技术1 1 大气概述大气概述2 大气污染大气污染3 影响污染物在大气中扩散的气象因素影响污染物在大气中扩散的气象因素4 大气污染物控制技术大气污染物控制技术73.2.1 大气污染的含义大气污染的含义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是指由于人类活动

7、和自然过程引起某种进入大气层的污染物的含量超过环境所能允许的进入大气层的污染物的含量超过环境所能允许的极限，使大气质量恶化，从而危害生物的生活环极限，使大气质量恶化，从而危害生物的生活环境，影响人类健康，给正常的工农业生产带来不境，影响人类健康，给正常的工农业生产带来不良后果的现象。良后果的现象。根据大气污染影响所及的范围可分为四类：局部根据大气污染影响所及的范围可分为四类：局部性污染、地区性污染、广域性污染和全球性污染性污染、地区性污染、广域性污染和全球性污染根据能源性质和大气污染物的组成和反应，可将根据能源性质和大气污染物的组成和反应，可将大气污染划分为煤炭型、石油型、混合型和特殊大气污染

8、划分为煤炭型、石油型、混合型和特殊型污染。型污染。根据污染物的化学性质及其存在的大气环境状况，根据污染物的化学性质及其存在的大气环境状况，可将大气污染划分为还原型和氧化型污染。可将大气污染划分为还原型和氧化型污染。8造成大气污染的原因：造成大气污染的原因：一是人类活动，人类在从事生产和生活过程中，一是人类活动，人类在从事生产和生活过程中，要向大气排放各种污染物。要向大气排放各种污染物。二是自然过程，如火山爆发、森林火灾、岩石风二是自然过程，如火山爆发、森林火灾、岩石风化等也会向大气释放各种污染物质。化等也会向大气释放各种污染物质。大气污染的形成过程由三个部分组成：污染源，大气污染的形成过程由三

9、个部分组成：污染源，大气运动，接受者。大气运动，接受者。由污染源排放污染物进人大气中，经过混合、扩由污染源排放污染物进人大气中，经过混合、扩散、化学转化等一系列大气运动过程，最后到达散、化学转化等一系列大气运动过程，最后到达接受者，对接受者施加作用。缺少任何一个环节，接受者，对接受者施加作用。缺少任何一个环节，就构不成空气污染。就构不成空气污染。93.2.2 大气污染源大气污染源大气污染源分为自然源和人工源两大类。大气污染源分为自然源和人工源两大类。自然源是指火山喷发、森林火灾、土壤风自然源是指火山喷发、森林火灾、土壤风化等自然原因产生的沙尘、二氧化硫、一化等自然原因产生的沙尘、二氧化硫、一氧

10、化碳等。氧化碳等。人工源是指任何向大气排放一次污染物的人工源是指任何向大气排放一次污染物的工厂、设备、车辆或行为等。工厂、设备、车辆或行为等。人为造成大气污染的污染源较多，根据不人为造成大气污染的污染源较多，根据不同的研究目的以及污染源的特点，人工源同的研究目的以及污染源的特点，人工源又可分为不同的类型。又可分为不同的类型。10人工源的分类人工源的分类113.1.3 大气污染物大气污染物人类活动排出的污染物扩散到室外空气中人类活动排出的污染物扩散到室外空气中称为大气污染物。称为大气污染物。这些物质是那些能在大气中传播的天然的这些物质是那些能在大气中传播的天然的或人造的元素或化合物。这些物质在化

11、学或人造的元素或化合物。这些物质在化学性质上可以是有毒的也可以是无毒的，关性质上可以是有毒的也可以是无毒的，关键是能够引起可以测量的有害影响。键是能够引起可以测量的有害影响。大气污染物，尤其是城市大气污染物，主大气污染物，尤其是城市大气污染物，主要有要有PM、SO2、CO、CO2、NOx、O3及及CmHn和一些有毒重金属等。和一些有毒重金属等。123.2.4 大气污染物的物理状态大气污染物的物理状态大气污染物以气体形式和气溶胶形式存在，其中大气污染物以气体形式和气溶胶形式存在，其中气体形式约占气体形式约占90(CV)，气溶胶形式约占，气溶胶形式约占10(CV)。气体形式污染物气体形式污染物气体

12、形式污染物是指在常温常压下以气体形式分气体形式污染物是指在常温常压下以气体形式分散在大气中的污染物质。亦包括某些在常温常压散在大气中的污染物质。亦包括某些在常温常压下是液体或固体的，但由于它们的沸点或熔点低，下是液体或固体的，但由于它们的沸点或熔点低，挥发性大，因而能以蒸汽态挥发到空气中的物质。挥发性大，因而能以蒸汽态挥发到空气中的物质。常见的气态污染物有：常见的气态污染物有：CO、SOx、NOx、Cl2、HCl、HF、O3等。它们的运动速度较快，扩散快、等。它们的运动速度较快，扩散快、易受气流影响。易受气流影响。13气溶胶形式污染物气溶胶形式污染物任何固态或液态物质当以小的颗粒物形式分散在任

13、何固态或液态物质当以小的颗粒物形式分散在气流或大气中时都叫做气溶胶。气流或大气中时都叫做气溶胶。气溶胶颗粒的粒度范围大体在气溶胶颗粒的粒度范围大体在0.0002500 m m 之之间。由于其粒度大小不同，所以这些气溶胶颗粒间。由于其粒度大小不同，所以这些气溶胶颗粒的化学和物理性质有很大的差异。的化学和物理性质有很大的差异。粒径在粒径在10 m m以上，受重力作用很快沉降到地面上以上，受重力作用很快沉降到地面上的称为的称为降尘降尘。粒径在粒径在10 m m以下，能长期飘浮在大气中的气溶胶以下，能长期飘浮在大气中的气溶胶粒子叫粒子叫飘尘飘尘。也称为可吸入颗粒物，。也称为可吸入颗粒物，PM10。气溶

14、胶按其形成的方式方法不同又可分为：分散气溶胶按其形成的方式方法不同又可分为：分散性气溶胶、凝聚性气溶胶以及化学反应性气溶胶。性气溶胶、凝聚性气溶胶以及化学反应性气溶胶。我们常见的雾、烟、粉尘和烟雾，就是不同形式我们常见的雾、烟、粉尘和烟雾，就是不同形式的气溶胶。的气溶胶。143.2.5 大气污染物的类别大气污染物的类别大气中的污染物可分为一次污染物和二次污染物两类。大气中的污染物可分为一次污染物和二次污染物两类。大气一次污染物大气一次污染物直接从各类污染源排出进入大气的各种物质，如气体、蒸直接从各类污染源排出进入大气的各种物质，如气体、蒸汽及尘埃。汽及尘埃。常见的有常见的有HC、CO、NOx、

15、SOx和和PM等。等。一次污染物又可以分为反应性污染物和非反应性污染物两一次污染物又可以分为反应性污染物和非反应性污染物两类。类。1)反应性污染物的性质不稳定，在大气中常与某些物质产反应性污染物的性质不稳定，在大气中常与某些物质产生化学反应，或作为催化剂促进其他污染物发生化学反应。生化学反应，或作为催化剂促进其他污染物发生化学反应。2)非反应性污染物的性质较为稳定，它不发生化学反应，非反应性污染物的性质较为稳定，它不发生化学反应，或反应速度很缓慢。或反应速度很缓慢。15 一次污染物在大气中的物理作用或化学反应可分为以下几一次污染物在大气中的物理作用或化学反应可分为以下几种：种：1）气体污染物之

16、间的化学反应）气体污染物之间的化学反应(可在有催化剂或无催化可在有催化剂或无催化剂作用下发生剂作用下发生)。常温下，有催化剂存在时，。常温下，有催化剂存在时，H2S和和SO2气气体污染物之间的反应是其中的一例：体污染物之间的反应是其中的一例：2H2S+SO23S+2H2O 2)空气中颗粒状污染物对气体污染物的吸附作用，或颗粒空气中颗粒状污染物对气体污染物的吸附作用，或颗粒状污染物表面上的化学物质与气体污染物之间的化学反应。状污染物表面上的化学物质与气体污染物之间的化学反应。例如尘粒中的某些金属氧化物与例如尘粒中的某些金属氧化物与SO2直接反应，生成硫酸直接反应，生成硫酸盐：盐：4MgO十十4S

17、O23MgSO4十十MgS3)气体污染物在气溶胶中的溶解作用。气体污染物在气溶胶中的溶解作用。4)气体污染物在太阳光作用下的光化学反应。气体污染物在太阳光作用下的光化学反应。大气一次污染物大气一次污染物16大气二次污染物大气二次污染物大气二次污染物由进入大气的一次污染物互相作用或与大大气二次污染物由进入大气的一次污染物互相作用或与大气正常组分经过一系列的化学反应生成的，以及在太阳辐气正常组分经过一系列的化学反应生成的，以及在太阳辐射线的参与下引发光化学反应而产生的新的污染物。射线的参与下引发光化学反应而产生的新的污染物。常见的有臭氧、过氧化乙酰硝酸酯常见的有臭氧、过氧化乙酰硝酸酯(PAN)、硫

18、酸及硫酸盐、硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶，以及一些活性中间产物，气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶，以及一些活性中间产物，如过氧化氢基如过氧化氢基(HO2)、羟基、羟基(OH)、过氧化氮基、过氧化氮基(NO3)和氧原子和氧原子(O)等。等。例如二次污染物硫酸烟雾例如二次污染物硫酸烟雾(又称硫酸气溶胶又称硫酸气溶胶)就是通过下述就是通过下述变化过程而形成的：变化过程而形成的：SO2在干燥空气中，其浓度达在干燥空气中，其浓度达2285mg/m3时，人还可以忍时，人还可以忍受。但在形成硫酸气溶胶后，其浓度仅受。但在形成硫酸气溶胶后，其浓度仅2.28mg/m3人即不人即不可忍受，因此大气中的二次污染

19、物对环境的危害很大。可忍受，因此大气中的二次污染物对环境的危害很大。173.2.6 大气污染物简介大气污染物简介PM空气中分散的液态或固态物质，其粒度在分子级，即直径空气中分散的液态或固态物质，其粒度在分子级，即直径约约0.0002500 m之间。颗粒污染物可分为以下几类：之间。颗粒污染物可分为以下几类：1)尘粒。一般是指尘粒。一般是指d75 m的颗粒物。这类颗粒物由于粒的颗粒物。这类颗粒物由于粒径较大，在气体分散介质中具有一定的沉降速度，因而易径较大，在气体分散介质中具有一定的沉降速度，因而易于沉降到地面。于沉降到地面。2)粉尘。一般是指粉尘。一般是指d10 m，可沉降到地面。，可沉降到地面

20、。飘尘：粒径小于飘尘：粒径小于d10 m，不易沉降，长期飘浮。，不易沉降，长期飘浮。PM10，PM2.5，PM13)烟尘。烟尘一般是指粒径小于烟尘。烟尘一般是指粒径小于1 m的固体颗粒。它包括的固体颗粒。它包括了因升华、焙烧、氧化等过程所形成的烟气，也包括了燃了因升华、焙烧、氧化等过程所形成的烟气，也包括了燃料不完全燃烧所造成的黑烟以及由于蒸汽的凝结所造成的料不完全燃烧所造成的黑烟以及由于蒸汽的凝结所造成的烟雾。烟雾。184)雾尘。雾尘是小液体微粒悬浮于大气中的悬浮雾尘。雾尘是小液体微粒悬浮于大气中的悬浮物总称，其粒子粒径小于物总称，其粒子粒径小于100 m m。这种小液体粒。这种小液体粒子一

21、般是由于蒸汽的凝结、液体的喷雾、雾化以子一般是由于蒸汽的凝结、液体的喷雾、雾化以及化学反应过程中形成的。及化学反应过程中形成的。5)煤尘。煤尘一般是指粒径大约在煤尘。煤尘一般是指粒径大约在120 m m的粉尘。的粉尘。例如煤在燃烧过程中未被完全燃烧的粉尘，大、例如煤在燃烧过程中未被完全燃烧的粉尘，大、中型煤码头的煤扬尘以及露天煤矿、燃煤电站煤中型煤码头的煤扬尘以及露天煤矿、燃煤电站煤场的煤扬尘等。场的煤扬尘等。所有的颗粒污染物约有所有的颗粒污染物约有90来自天然源，人为源来自天然源，人为源主要与燃烧、工业生产过程以及由于建筑活动而主要与燃烧、工业生产过程以及由于建筑活动而引起的地面干扰有关。引

22、起的地面干扰有关。其中最重要的是粉尘污染物。粉尘的危害，不仅其中最重要的是粉尘污染物。粉尘的危害，不仅取决于它的暴露含量，还在很大程度上取决于它取决于它的暴露含量，还在很大程度上取决于它的组成成分、理化性质、粒径和生物活性等。的组成成分、理化性质、粒径和生物活性等。19粉尘的成分和理化性质是对人体危害的主要因素。粉尘的成分和理化性质是对人体危害的主要因素。有毒的金属粉尘和非金属粉尘进入人体后，会引起中毒以有毒的金属粉尘和非金属粉尘进入人体后，会引起中毒以至死亡。例如，吸入铬尘能引起鼻中溃疡和穿孔，肺癌发至死亡。例如，吸入铬尘能引起鼻中溃疡和穿孔，肺癌发病率增加。病率增加。无毒性粉尘对人体也有危

23、害。例如吸人含有游离二氧化硅无毒性粉尘对人体也有危害。例如吸人含有游离二氧化硅的粉尘后，在肺内沉积，能引起纤维性病变，使肺组织逐的粉尘后，在肺内沉积，能引起纤维性病变，使肺组织逐渐硬化，严重损害呼吸功能，发生渐硬化，严重损害呼吸功能，发生“矽肺矽肺”病。病。粉尘的粒径大小是危害人体健康的另一重要因素，它主要粉尘的粒径大小是危害人体健康的另一重要因素，它主要表现在两个方面：表现在两个方面：1)粒径越小，越不易沉降，长时间飘浮在大气中容易被吸粒径越小，越不易沉降，长时间飘浮在大气中容易被吸人体内，且容易深入肺部。人体内，且容易深入肺部。2)粒径越小，粉尘比表面积越大，物理、化学活性越高，粒径越小，

24、粉尘比表面积越大，物理、化学活性越高，加剧了生理效应的发生与发展。此外，尘粒的表面可以吸加剧了生理效应的发生与发展。此外，尘粒的表面可以吸附空气中的各种有害气体以及其他的污染物，而成为它们附空气中的各种有害气体以及其他的污染物，而成为它们的载体，从而促进大气中的各种化学反应，形成二次污染的载体，从而促进大气中的各种化学反应，形成二次污染物。物。20硫氧化合物硫氧化合物SOx主要是指主要是指SO2和和SO3。硫以多种形式进入大气，特别作为。硫以多种形式进入大气，特别作为SO2和和H2S气体进入大气，但也有以亚硫酸、硫酸以及硫气体进入大气，但也有以亚硫酸、硫酸以及硫酸盐微粒形式进人大气的。酸盐微粒

25、形式进人大气的。整个大气中的硫约有三分之二来自天然源，其中以细菌活整个大气中的硫约有三分之二来自天然源，其中以细菌活动产生的动产生的H2S最为重要。大气中的最为重要。大气中的H2S是不稳定的硫化物，是不稳定的硫化物，在有颗粒物存在下，可迅速地被氧化成在有颗粒物存在下，可迅速地被氧化成SO2。人类活动释放到大气中的硫以人类活动释放到大气中的硫以SO2最为重要，其主要由含最为重要，其主要由含S燃料在燃烧过程中作为废气被排出的。冶炼厂和石油精燃料在燃烧过程中作为废气被排出的。冶炼厂和石油精炼厂也可以排出大量的炼厂也可以排出大量的SO2。SO2是一种无色的中等强度刺激性气体。在低浓度下，主是一种无色的

26、中等强度刺激性气体。在低浓度下，主要影响呼吸道。含量较高时，造成支气管炎、哮喘病，严要影响呼吸道。含量较高时，造成支气管炎、哮喘病，严重的可以引起肺气肿，甚至死亡。重的可以引起肺气肿，甚至死亡。当人体吸入由当人体吸入由SO2氧化形成的氧化形成的SO3和硫酸烟雾时，即使其和硫酸烟雾时，即使其浓度只相当于浓度只相当于SO2的的1/10，其刺激和危害将更加显著。，其刺激和危害将更加显著。21氮氧化合物氮氧化合物NOxNOx种类很多，它是种类很多，它是NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等的总称。造成大气污染的等的总称。造成大气污染的NOx主要是主要是NO、NO2。天然排放的天然排放的N

27、Ox起因于土壤和海洋中有机物的分解。人为起因于土壤和海洋中有机物的分解。人为的的NOx大部分来源于矿物燃料的燃烧过程，也有来自生产大部分来源于矿物燃料的燃烧过程，也有来自生产或使用硝酸的工厂排放的尾气等。或使用硝酸的工厂排放的尾气等。NO是无色、无刺激、不活泼的气体，在阳光照射下，并是无色、无刺激、不活泼的气体，在阳光照射下，并有碳氢化合物存在时，能迅速地氧化为有碳氢化合物存在时，能迅速地氧化为NO2。而。而NO2在阳在阳光照射下，又会分解成光照射下，又会分解成NO和和O2。所以大气中。所以大气中NO、NO2 以以及及N2O、N2O3、N2O4、N2O5 等自成一个循环系统，而统等自成一个循环

28、系统，而统称为称为NOx。NO2是红棕色气体，对呼吸器官有强烈刺激，能引起急性是红棕色气体，对呼吸器官有强烈刺激，能引起急性哮喘病。在大气环境中，哮喘病。在大气环境中，NO2除与碳氢化合物反应生成光除与碳氢化合物反应生成光化学烟雾外，同时也能与化学烟雾外，同时也能与SO2、CO等污染物并存，在这种等污染物并存，在这种情况下将加剧情况下将加剧NO2的危害性。的危害性。22碳氧化物碳氧化物大气中的碳氧化物主要是大气中的碳氧化物主要是CO和和CO2。CO是大气的主要污染物之一，是一种无色、无臭、有毒是大气的主要污染物之一，是一种无色、无臭、有毒的气体。的气体。CO是某些过程包括含碳物质不完全燃烧的产

29、物。天然源是某些过程包括含碳物质不完全燃烧的产物。天然源相对比较少，主要的人为源为内燃机。相对比较少，主要的人为源为内燃机。CO是一种特别稳是一种特别稳定的气体，它可以氧化成定的气体，它可以氧化成CO2或被海洋所吸收。土壤由于或被海洋所吸收。土壤由于土壤微生物的活动很可能成为土壤微生物的活动很可能成为CO主要的天然源。主要的天然源。CO2一般不作为污染物来考虑，因为它是生命过程中的一一般不作为污染物来考虑，因为它是生命过程中的一种基本物质。种基本物质。燃料燃烧产生燃料燃烧产生CO2。植物和动物是。植物和动物是CO2的天然源，它们在的天然源，它们在消耗碳水化合物以后呼出消耗碳水化合物以后呼出CO

30、2。植物和海洋是。植物和海洋是CO2的天然的天然汇。但是现今它们的消耗量已经无法和人为产生的汇。但是现今它们的消耗量已经无法和人为产生的CO2增增加速率相平衡，因此全球加速率相平衡，因此全球CO2含量一直在增加。含量一直在增加。23碳氢化合物碳氢化合物CmHn大气中的大气中的CmHn 通常是指通常是指C1C8可挥发性的所有碳氢化合可挥发性的所有碳氢化合物。物。自然界中的碳氢化合物，主要是由生物的分解作用产生的。自然界中的碳氢化合物，主要是由生物的分解作用产生的。人为的碳氢化合物的来源有二，即不完全燃烧和有机化合人为的碳氢化合物的来源有二，即不完全燃烧和有机化合物的蒸发。物的蒸发。城市空气中的碳

31、氢化合物能生成有害的光化学烟雾。经证城市空气中的碳氢化合物能生成有害的光化学烟雾。经证明，在上午明，在上午6：009：00的的3h内排出质量浓度达内排出质量浓度达0.174 mg/m3的碳氢化合物的碳氢化合物(CH4除外除外)，经，经24h后就能产生光化后就能产生光化学氧化剂，其质量浓度在学氧化剂，其质量浓度在1h内可保持内可保持0.058mg/m3，从而，从而引起危害。引起危害。24臭氧臭氧有特殊的臭味，是已知的仅次于氟有特殊的臭味，是已知的仅次于氟(F2)的最强氧的最强氧化剂。化剂。O3的质量浓度在的质量浓度在0.214mg/m3时，呼吸时，呼吸2h将使肺将使肺活量减少活量减少20；质量浓

32、度在；质量浓度在0.623mg/m3时，对鼻时，对鼻子和脑部有刺激；质量浓度达子和脑部有刺激；质量浓度达14.29mg/m3时，时，呼吸呼吸12h后，眼和呼吸器官发干，有急性烧灼感，后，眼和呼吸器官发干，有急性烧灼感，头痛，中枢神经发生障碍，时间再长，思维还会头痛，中枢神经发生障碍，时间再长，思维还会紊乱。紊乱。25多环芳烃多环芳烃PAH系指多环结构的碳氢化合物，其种类很多，如笓、蒽、菲、系指多环结构的碳氢化合物，其种类很多，如笓、蒽、菲、萤蒽、苯并蒽、苯并萤蒽、苯并蒽、苯并b萤蒽及苯并萤蒽及苯并a笓等。这类物质大笓等。这类物质大多数有致癌作用，其中苯并多数有致癌作用，其中苯并a笓是国际上公认

33、的致癌能笓是国际上公认的致癌能力很强的物质，并作为计量大气力很强的物质，并作为计量大气PAH污染的依据。污染的依据。城市大气中的苯并城市大气中的苯并a笓主要来自煤、油等燃料的不完全笓主要来自煤、油等燃料的不完全燃烧，以及机动车的排气。燃烧，以及机动车的排气。大气中的苯并大气中的苯并a笓主要通过呼吸道侵入肺部，并引起肺笓主要通过呼吸道侵入肺部，并引起肺癌。癌。实测数据说明，肺癌与大气污染、苯并实测数据说明，肺癌与大气污染、苯并a笓含量的相关笓含量的相关性是显著的，从世界范围来看，城市肺癌死亡率约比农村性是显著的，从世界范围来看，城市肺癌死亡率约比农村高高2倍，有的城市高达倍，有的城市高达9倍。倍

34、。263.2.7 大气污染物的危害大气污染物的危害大气对人体的影响大气对人体的影响急性影响急性影响大气污染物对人体的急性影响是以急性中毒形式表现出来，有时大气污染物对人体的急性影响是以急性中毒形式表现出来，有时是使那些患有呼吸系统疾病和心脏病的患者的病情恶化，进而加是使那些患有呼吸系统疾病和心脏病的患者的病情恶化，进而加速这些患者死亡的间接影响。速这些患者死亡的间接影响。形成空气污染事故，就会产生急性影响，其主要特征形成空气污染事故，就会产生急性影响，其主要特征1）逆温层和低风速，使空气处于停滞状态；）逆温层和低风速，使空气处于停滞状态；2）烟、）烟、SO2及其他污染物浓度增大引起咳嗽、眼疼及

35、其他疾病；及其他污染物浓度增大引起咳嗽、眼疼及其他疾病；3）污染水平达到高峰时死亡率增大；）污染水平达到高峰时死亡率增大；4）年岁越大，死亡率越高；）年岁越大，死亡率越高；5）各种年岁的死亡人数均增加；）各种年岁的死亡人数均增加；6）死亡多由于呼吸系统和心脏疾病引起的；）死亡多由于呼吸系统和心脏疾病引起的；7）多种污染物的结合，使各种疾病增加；）多种污染物的结合，使各种疾病增加；8）事故持续）事故持续57d。273.2.7 大气污染物的危害大气污染物的危害大气对人体的影响大气对人体的影响慢性影响慢性影响大气污染物对人体的慢性影响主要指以二氧化硫和飘尘为指标的大气污染物对人体的慢性影响主要指以二

36、氧化硫和飘尘为指标的大气污染，它们与慢性呼吸道疾病有密切关系，患病率随大气污大气污染，它们与慢性呼吸道疾病有密切关系，患病率随大气污染程度增大而增加。染程度增大而增加。由空气污染引起的急性死亡是显而易见的，但低水平污染对健康由空气污染引起的急性死亡是显而易见的，但低水平污染对健康的持续慢性影响则很难得到精确的结论。对于这种情况，一般采的持续慢性影响则很难得到精确的结论。对于这种情况，一般采用流行病学和毒理学的方法进行分析研究。用流行病学和毒理学的方法进行分析研究。流行病学方法由于因素复杂，不能证明直接的因果关系。例如流行病学方法由于因素复杂，不能证明直接的因果关系。例如“洛杉矶光化学烟雾洛杉矶

37、光化学烟雾”事故多发生在高度污染和天气较热的季节，事故多发生在高度污染和天气较热的季节，死亡率的增加可能是由于每一个单独因素分别在起作用，也可能死亡率的增加可能是由于每一个单独因素分别在起作用，也可能是由于二者相结合发生协同作用进而产生的影响。是由于二者相结合发生协同作用进而产生的影响。毒理学方法是在实验室中控制一定条件下进行的。此法能取得结毒理学方法是在实验室中控制一定条件下进行的。此法能取得结论性的因果关系，但与实际情况可能有出入，使结论不能完全适论性的因果关系，但与实际情况可能有出入，使结论不能完全适用。用。这两种方法是互相补充的。这两种方法是互相补充的。28大气污染对植物的影响大气污染

38、对植物的影响在高浓度污染物影响下产生急性危害，使植物叶表面产生在高浓度污染物影响下产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑，或者直接使植物叶片枯萎脱落。伤斑，或者直接使植物叶片枯萎脱落。在低浓度污染物长期影响下产生慢性危害，使植物叶片退在低浓度污染物长期影响下产生慢性危害，使植物叶片退绿，或产生所谓不可见危害，即植物外表不出现受害症状，绿，或产生所谓不可见危害，即植物外表不出现受害症状，但生理机能受到影响，造成植物生长减弱，降低对病虫害但生理机能受到影响，造成植物生长减弱，降低对病虫害的抵抗能力。的抵抗能力。有时候大气污染对植物的危害，往往是两种以上气体污染有时候大气污染对植物的危害，往往是两种以上

39、气体污染物造成的。两种或多种污染物所造成的危害称复合危害。物造成的。两种或多种污染物所造成的危害称复合危害。某些污染物共同作用时，有所谓增效或协同作用。某些污染物共同作用时，有所谓增效或协同作用。29大气污染对器物的损害大气污染对器物的损害大气污染物对器物的损害包括玷污性损害和化学损害两个大气污染物对器物的损害包括玷污性损害和化学损害两个方面：方面：1)玷污性损害玷污性损害是尘、烟等粒子落在器物表面造成的，有的可以通过清扫冲洗除是尘、烟等粒子落在器物表面造成的，有的可以通过清扫冲洗除去，有的很难除去。去，有的很难除去。2)化学性损害化学性损害是由于污染物的化学作用，使器物腐蚀变质。如二氧化硫及

40、其生是由于污染物的化学作用，使器物腐蚀变质。如二氧化硫及其生成的酸雾、酸滴等，能使金属表面产生严重的腐蚀，使纸品、纺成的酸雾、酸滴等，能使金属表面产生严重的腐蚀，使纸品、纺织品、皮革制品等腐蚀破碎，使金属涂料变质，降低其保护效能织品、皮革制品等腐蚀破碎，使金属涂料变质，降低其保护效能等。等。大气污染对全球大气环境的影响大气污染对全球大气环境的影响大气污染对全球大气环境的影响目前已明显表现在三个方大气污染对全球大气环境的影响目前已明显表现在三个方面：臭氧层破坏、酸雨及全球变暖。这些问题如不及时控面：臭氧层破坏、酸雨及全球变暖。这些问题如不及时控制，将对整个地球造成灾难性的危害。制，将对整个地球造

41、成灾难性的危害。30第第3 3章章 大气污染及其控制技术大气污染及其控制技术1 1 大气概述大气概述2 大气污染大气污染3 影响污染物在大气中扩散的气象因素影响污染物在大气中扩散的气象因素4 大气污染物控制技术大气污染物控制技术313.3.1 风对大气污染物扩散的影响风对大气污染物扩散的影响风是空气的水平运动风是空气的水平运动。风对大气污染扩散的影响。风对大气污染扩散的影响包括风向和风速两个方面：包括风向和风速两个方面：1)风向风向影响着污染物的影响着污染物的扩散方向扩散方向，决定着污染物，决定着污染物排放以后所遵循的排放以后所遵循的路径路径。2)风速风速常用风压表示，在气象服务中，常用风力常

42、用风压表示，在气象服务中，常用风力等级表示风速大小。风速大小不仅决定着污染物等级表示风速大小。风速大小不仅决定着污染物的的扩散和稀释的速度扩散和稀释的速度，还影响着污染物，还影响着污染物输送距离输送距离。最大的污染潜势经常出现在风力微弱的时候，因最大的污染潜势经常出现在风力微弱的时候，因为风速小，水平输送和湍流扩散都很微弱，有利为风速小，水平输送和湍流扩散都很微弱，有利于污染物的积累，浓度上升。于污染物的积累，浓度上升。323.3.1 风对大气污染物扩散的影响风对大气污染物扩散的影响通常采用风向频率和污染系数来表示风向通常采用风向频率和污染系数来表示风向和风速对空气污染物扩散的影响：和风速对空

43、气污染物扩散的影响：1)风向频率是指某方向的风占全年各风向总风向频率是指某方向的风占全年各风向总和的百分率。和的百分率。2)污染系数表示风向、风速联合作用对空气污染系数表示风向、风速联合作用对空气污染物的扩散影响。污染物的扩散影响。污染系数污染系数=风向频率风向频率/该风向的平均风速该风向的平均风速显然，不同方向的污染系数不尽相同，某显然，不同方向的污染系数不尽相同，某方向污染系数的大小正好表示该方向空气方向污染系数的大小正好表示该方向空气污染的轻重不同。污染的轻重不同。333.3.2 湍流对大气污染物扩散的影响湍流对大气污染物扩散的影响大气中各种不同尺度的湍涡的无规则运动造成了流体各部大气中

44、各种不同尺度的湍涡的无规则运动造成了流体各部分之间的强烈混合。此时，只要是在流场中存在或出现某分之间的强烈混合。此时，只要是在流场中存在或出现某种属性的不均匀性，就会因湍流的混合和交换作用将这种种属性的不均匀性，就会因湍流的混合和交换作用将这种属性从它的高值区向低值区传输，进行再分布。属性从它的高值区向低值区传输，进行再分布。同样，当污染物从排放源进入大气时，就在流场中造成了同样，当污染物从排放源进入大气时，就在流场中造成了污染物质分布的不均匀，形成浓度梯度。污染物质分布的不均匀，形成浓度梯度。污染物除了随气流做整体的飘移以外，由于湍流混合作用，污染物除了随气流做整体的飘移以外，由于湍流混合作

45、用，还不断将周围的清洁空气卷入污染的烟气，同时将烟气带还不断将周围的清洁空气卷入污染的烟气，同时将烟气带到周围的空气中。到周围的空气中。湍流混合和交换的结果，造成污染物质从高浓度区向低浓湍流混合和交换的结果，造成污染物质从高浓度区向低浓度区的输送，使它们逐渐被分散、稀释，这样的过程称为度区的输送，使它们逐渐被分散、稀释，这样的过程称为湍流扩散过程。湍流扩散过程。在低空这种湍流扩散比分子扩散速率要大几个数量级。只在低空这种湍流扩散比分子扩散速率要大几个数量级。只有到了有到了120km高度以上，分子扩散才变成占优势的因素。高度以上，分子扩散才变成占优势的因素。343.3.3 温度层结对大气污染物扩

46、散的影响温度层结对大气污染物扩散的影响温度层结温度层结是指大气温度随高度而变化的情况，即大气温度是指大气温度随高度而变化的情况，即大气温度的垂直分布，它决定着大气的稳定度。而大气的稳定度又的垂直分布，它决定着大气的稳定度。而大气的稳定度又影响湍流强度。因而温度层结与大气污染状况密切相关。影响湍流强度。因而温度层结与大气污染状况密切相关。气温垂直变化的趋势常用气温垂直变化的趋势常用气温垂直递减率气温垂直递减率来表示。它是来表示。它是指在垂直方向上每升高指在垂直方向上每升高100m气温的下降值。气温的下降值。标准大气，在对流层下层的标准大气，在对流层下层的=0.30.4 /100m；中层；中层=0

47、.50.6 /100m；上层；上层=0.650.75 /100m。整个。整个对流层内平均值为对流层内平均值为0.65 /100m。由于近地层气象和地形条件的复杂性，因此，气温垂直递由于近地层气象和地形条件的复杂性，因此，气温垂直递减率是随时随地变化的。减率是随时随地变化的。当当0时，气温随高度增加而下降，空气形成时，气温随高度增加而下降，空气形成上下对流上下对流，随之湍流发展，对随之湍流发展，对污染物扩散有利污染物扩散有利，越大，对流越快，越大，对流越快，污染物扩散越快污染物扩散越快。当当=0时，温度随高度不变，形成时，温度随高度不变，形成等温层等温层，空气没有垂直，空气没有垂直运动，大气较稳

48、定，运动，大气较稳定，不利不利于污染物的扩散和稀释。于污染物的扩散和稀释。当当0时，大气层的温度分布与标准大气情况下气温分时，大气层的温度分布与标准大气情况下气温分布相反，形成布相反，形成“逆温层逆温层”，由于气温随高度增加而增加，由于气温随高度增加而增加，空气的对流和湍流运动将被抑制，空气的对流和湍流运动将被抑制，污染物极难扩散污染物极难扩散。353.3.4 逆温层的形成及其对扩散的影响逆温层的形成及其对扩散的影响当当气温垂直递减率小于零时气温垂直递减率小于零时，大气层的温度分布与标准情，大气层的温度分布与标准情况下气温分布相反，称为况下气温分布相反，称为逆温逆温。1)辐射逆温辐射逆温例如在

49、经过一个寒冷而晴朗的夜晚后，次日早晨地表就会例如在经过一个寒冷而晴朗的夜晚后，次日早晨地表就会出现逆温现象。这是因为在夜里地表将热量辐射到空间后出现逆温现象。这是因为在夜里地表将热量辐射到空间后变冷了。如果当时有云，则有些能量可借云层反射回地面，变冷了。如果当时有云，则有些能量可借云层反射回地面，使地表温度不至于降得太多。但如晴朗无云，则地表会迅使地表温度不至于降得太多。但如晴朗无云，则地表会迅速冷下来，紧接着使地面的空气也变冷了，以致其温度低速冷下来，紧接着使地面的空气也变冷了，以致其温度低于其上部空气的温度，从而产生逆温现象。只有到了白天，于其上部空气的温度，从而产生逆温现象。只有到了白天

50、，太阳晒热地表后，逆温现象才能消失。太阳晒热地表后，逆温现象才能消失。2)下沉逆温下沉逆温指由于空气的下沉压缩增温作用而形成的逆温。一般出现指由于空气的下沉压缩增温作用而形成的逆温。一般出现在高气压区里，范围广，厚度大。在副热带，反气旋在高气压区里，范围广，厚度大。在副热带，反气旋(即即高气压高气压)是半永久性的，大范围的下沉逆温对广大地区的是半永久性的，大范围的下沉逆温对广大地区的近地层混合层形成一个非常严密的盖子，使地面污染物浓近地层混合层形成一个非常严密的盖子，使地面污染物浓度增大。度增大。363)地形逆温地形逆温这种逆温是由于局部地区的地形造成的。例如，盆地和谷这种逆温是由于局部地区的