大气污染及其控制技术课件.pptx

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1、1大气是指包围在地球表面并随地球旋转的大气是指包围在地球表面并随地球旋转的空气层，也称大气圈。可分为：空气层，也称大气圈。可分为：对流层对流层 平流层平流层 中间层中间层 电离层电离层 散逸层散逸层4.1.1 大气环境结构大气环境结构2对流层：对流层：是大气圈的最低一是大气圈的最低一层，厚度随纬度和季节而变层，厚度随纬度和季节而变化，平均为化，平均为12km。整个大气。整个大气圈的质量约有圈的质量约有8095来自来自这一层。主要特征：这一层。主要特征：1)一般情况下，温度随高度增一般情况下，温度随高度增加而递减，垂直降温率加而递减，垂直降温率0.65/100m。2)大气对流运动强烈，云、雾、大

2、气对流运动强烈，云、雾、雨、雪等主要天气现象都发雨、雪等主要天气现象都发生在这一层。生在这一层。3)受地面状况和人为活动影响受地面状况和人为活动影响最为显著，大气的温度、湿最为显著，大气的温度、湿度等气象要素水平分布差异度等气象要素水平分布差异大，从而形成不同的大气环大，从而形成不同的大气环境和产生各种大气污染现象。境和产生各种大气污染现象。3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)温度先随高度升高缓慢温度先随高度升高缓慢升高，从升高，从3035km起，温起，温度随高度增加升温迅速。度随高度增加升温迅速。2)大气多

3、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，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带包含在平流带包含在平流层内。层内。4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

4、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，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。54.1.2 大

5、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。64.1.3 环境空气质量标准环境空气质量标准环境空气质量标准：规定了环境空气质量功能区环境空气质量标准

6、：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。限值，采样与分析方法及数据统计的有效性规定。2012年年2月，国务院发布空气质量新标准，增加了月，国务院发布空气质量新标准，增加了PM2.5值监测。值监测。7本次修订的主要内容：本次修订的主要内容：调整了环境空气功能区分类，将三类区并入二类区；调整了环境空气功能区分类，将三类区并入二类区；增设了颗粒物（粒径小于等于增设了颗粒物（粒径小于等于2.5 m）浓度限值和臭氧）浓度限值和臭氧8 小时平均浓度限值；小时平均浓度限值；调整了颗粒物（粒径小于

7、等于调整了颗粒物（粒径小于等于10 m）、二氧化氮、铅和）、二氧化氮、铅和苯并苯并a芘等的浓度限值；芘等的浓度限值；调整了数据统计的有效性规定，将有效数据要求由调整了数据统计的有效性规定，将有效数据要求由50%-75%提高至提高至75%90%；更新了二氧化硫、二氧化氮、臭氧、颗粒物等的分析方法更新了二氧化硫、二氧化氮、臭氧、颗粒物等的分析方法标准，增加自动监测分析方法。标准，增加自动监测分析方法。8第第4 4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

8、物控制技术94.2.1 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极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境，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良后果影响人类健康，给正常的工农业生产带来不良后果的现象。的现象。根据大气污染影响所及的范围可分为四类：根据大气污染影响所及的范围可分为四类：局部性污染局部性污染 地区性污染地区性污染 广域性污染广域性污染 全球性污染全球性污染10根据能源性质和

9、大气污染物的组成和反应将大气根据能源性质和大气污染物的组成和反应将大气污染划分为：污染划分为：煤炭型、石油型、混合型和特殊煤炭型、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将大气污染划分为：还原型和氧化型污染。将大气污染划分为：还原型和氧化型污染。11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

10、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。124.2.2 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、

11、土壤风化等自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、一氧化碳等。然原因产生的沙尘、二氧化硫、一氧化碳等。人工源是指任何向大气排放一次污染物的工厂、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。设备、车辆或行为等。人为造成大气污染的污染源较多，根据不同的研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，人工源又可分为不同究目的以及污染源的特点，人工源又可分为不同的类型。的类型。13人工源的分类人工源的分类144.2.3 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称为大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。

12、气污染物。这些物质是那些能在大气中传播的天然的或人造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。在化学性质上可以是有毒的也的元素或化合物。在化学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可以是无毒的，关键是能够引起可以测量的有害影响。影响。大气污染物，尤其是城市大气污染物，主要有大气污染物，尤其是城市大气污染物，主要有PM、SO2、CO、CO2、NOx、O3及及CmHn和一些有和一些有毒重金属等。毒重金属等。154.2.4 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

13、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。常见的气态污染物有：散在大气中的污染物质。常见的气态污染物有：CO、NOx、Cl2、HCl、HF、O3等。它们的运动等。它们的运动速度较快，扩散快、易受气流影响。速度较快，扩散快、易受气流影响。16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气流或任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称为气溶胶。大气中时都称为气溶胶。气溶胶颗粒的粒度范围大体在气

14、溶胶颗粒的粒度范围大体在0.0002500 m m 之间。由之间。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。性质有很大的差异。我们常见的雾、烟、粉尘和烟雾，就是不同形式的气溶我们常见的雾、烟、粉尘和烟雾，就是不同形式的气溶胶。胶。174.2.5 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

15、的有常见的有HC、CO、NO、SO2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。18 一次污染物在大气中的物理作用或化学反应可分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

16、：为以下几种：1）气体污染物之间的化学反应）气体污染物之间的化学反应(可在有催化剂或可在有催化剂或无催化剂作用下发生无催化剂作用下发生)。常温下，有催化剂存在时，。常温下，有催化剂存在时，H2S和和SO2气体污染物之间的反应是其中的一例：气体污染物之间的反应是其中的一例：2H2S+SO23S+2H2O 大气一次污染物大气一次污染物192)空气中颗粒状污染物对气体污染物的吸附作用，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。例如尘粒中的某些金属氧化物之间的化学反应。例如尘粒中的某些金属氧化物与与SO

17、2直接反应，生成硫酸盐：直接反应，生成硫酸盐：4MgO十十4SO23MgSO4十十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。20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，以及在太阳辐射线的参与下引发光化学反应的，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。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

18、氧、过氧化乙酰硝酸酯(PAN)、硫酸及、硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶，以及一些硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶，以及一些活性中间产物，如过氧化氢基活性中间产物，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。21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)就是通过就是通过下面变化过程而形成的：下面变化过程而形成的：生成物生成物(H2SO4)m(H2O)n气溶胶，继续吸附大量的气溶胶，继续吸附大量的SO2、SO3和和H2SO4H2O，长成较大的粒子，这些小微粒，长成较大的粒子，这些小微粒分散在空气

19、中，即形成硫酸气溶胶。分散在空气中，即形成硫酸气溶胶。SO2在干燥空气中，其质量浓度达在干燥空气中，其质量浓度达2285mg/m3时，人时，人还可以忍受。但形成硫酸气溶胶后，其质量浓度仅还可以忍受。但形成硫酸气溶胶后，其质量浓度仅2.28mg/m3人即不可忍受，因此大气中的二次污染物人即不可忍受，因此大气中的二次污染物对环境危害很大。对环境危害很大。224.2.6 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，直径约空气中分散的液态或固态物质，直径约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

20、粒物。这类颗粒物由的颗粒物。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，于粒径较大，在气体分散介质中具有一定的沉降速度，因而易于沉降到地面。因而易于沉降到地面。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。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。3)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。的固体颗粒。234)雾尘。雾尘是小液体微粒悬浮于大气中的悬浮物总雾尘。雾尘是小液体微粒悬浮于大气中的悬浮物总称，其粒子粒径小于称，其粒子粒径小于100 m m。这种小液体粒子一般是。这种小液体粒

21、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。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、中型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的煤扬尘等。煤码头的煤扬尘以及露天煤矿的煤扬尘等。其中最重要的是粉尘污染物。粉尘的危害，不仅取决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的组成成于它的暴露含量，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。分

22、、理化性质、粒径和生物活性等。24硫化合物硫化合物SOx、H2S主要是指主要是指SO2和和SO3。硫以多种形式进入大气，特别。硫以多种形式进入大气，特别作为作为SO2和和H2S气体进入大气，但也有以亚硫酸、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。酸以及硫酸盐微粒形式进人大气的。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，其主要最为重要，其主要由含由含S燃料在燃烧过程中作为废气被排出的。冶炼厂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和石油精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，是

23、一种无色的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、哮喘主要影响呼吸道。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。病，严重的可以引起肺气肿，甚至死亡。25氮氧化物氮氧化物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。人为的人为的NOx大部分来源于矿物燃料的燃烧过程，也有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。来自生产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

24、光照射下，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，能迅速地氧化为并有碳氢化合物存在时，能迅速地氧化为NO2。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除与碳氢化合物反应生成光化学烟雾外，同时也能与成光化学烟雾外，同时也能与SO2、CO等污染物并存，等污染物并存，在这种情况下将加剧在这种情况下将加剧NO2的危害性。的危害性。26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

25、、是大气的主要污染物之一，是一种无色、无臭、有毒的气体。有毒的气体。CO是某些过程包括含碳物质不完全燃烧的产物。天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。然源相对比较少，主要的人为源为内燃机。CO是一是一种特别稳定的气体，它可以氧化成种特别稳定的气体，它可以氧化成CO2或被海洋所吸或被海洋所吸收。收。燃料燃烧产生燃料燃烧产生CO2。植物和海洋是。植物和海洋是CO2的天然源。但的天然源。但是现今它们的消耗量已经无法和人为产生的是现今它们的消耗量已经无法和人为产生的CO2增加增加速率相平衡，因此全球速率相平衡，因此全球CO2含量一直在增加。含量一直在增加。2

26、7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可挥发性的所有可挥发性的所有碳氢化合物。碳氢化合物。自然界中的碳氢化合物，主要是由生物的分解作自然界中的碳氢化合物，主要是由生物的分解作用产生的。用产生的。人为的碳氢化合物的来源有二，即不完全的燃烧人为的碳氢化合物的来源有二，即不完全的燃烧和有机化合物的蒸发。和有机化合物的蒸发。28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)的最强氧化剂。的最强氧化剂。O3的质量浓度在的质量浓度在0.214mg/m3时，呼吸时，呼吸2h将使肺活量将使肺活量减少减少20；质量浓度在；质量浓度在0.62

27、3mg/m3时，对鼻子和脑时，对鼻子和脑部有刺激；质量浓度达部有刺激；质量浓度达14.29mg/m3时，呼吸时，呼吸12h后，眼和呼吸器官发干，有急性烧灼感，头痛，中枢后，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，思维还会紊乱。神经发生障碍，时间再长，思维还会紊乱。29多环芳烃多环芳烃PAH指多环结构的碳氢化合物，其种类很多，如笓、蒽、菲、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。这类物质大多笓等。这类物质大多数有致癌作用，其中苯并数有致癌作用，其中苯并a笓是国际上公认的致癌能力很笓是国际上公认的

28、致癌能力很强的物质，并作为计量大气强的物质，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、油等燃料的不完全燃笓主要来自煤、油等燃料的不完全燃烧，以及机动车的排气。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，并引起肺癌。笓主要通过呼吸道侵入肺部，并引起肺癌。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笓含量的相关性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高是显著的，从世界范围来看，城市肺癌死亡率约比农村高2倍，有的城市高达倍，有的城市高达9倍。倍。30第第4 4章章 大气污

29、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314.3.1 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。风对大气污染扩散的影响风是空气的水平运动。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)风向影响着污染物的扩散方向，决定着污染物风向影响着污染物的扩散方向，决定着污染物排放以后所遵循的路径。排放以后所遵循的路径。2)风速常用风压表示，在气象服务中，常用风力风速常用风压表示，在气象服务中，常用风力等级等

30、级(分为十三级分为十三级)表示风速大小。风速大小决定着表示风速大小。风速大小决定着污染物的扩散和稀释的速度，以及污染物输送距污染物的扩散和稀释的速度，以及污染物输送距离。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。32通常采用通常采用风向频率风向频率和和污染系数污染系数来表示风向和风速来表示风向和风速对空气污染物扩散的影响。对空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和的风向频率：是指某方向的风

31、占全年各风向总和的百分率。百分率。2)污染系数：风向、风速联合作用对空气污染物的污染系数：风向、风速联合作用对空气污染物的扩散影响。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，某方向污显然，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污染的轻重不染系数的大小正好表示该方向空气污染的轻重不同。同。334.3.2 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湍流：大气成无规则的杂乱无章的运动。大气湍流：大气成无规则的杂乱无章的运动。大气中各种不同尺度的湍涡的无规则运动造成了大气中各种不同尺度的湍

32、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种属性的不均匀性，就会因湍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属性从它的高值区向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。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。中造成了污染物质分布的不均匀，形成浓度梯度。34污染物除了随气流做整体的飘移以外，由于湍流污染物除了随气流做整体的飘移以外，由于湍流混合作用，还不断将周

33、围的清洁空气卷入污染的混合作用，还不断将周围的清洁空气卷入污染的烟气，同时将烟气带到周围的空气中。烟气，同时将烟气带到周围的空气中。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，区向低浓度区的输送，使它们逐渐被分散、稀释，这样的过程称为湍流扩散过程。这样的过程称为湍流扩散过程。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。只有到了量级。只有到了120km高度以上，分子扩散才变高度以上，分子扩散才变成占优势的因素。成占优势的因素。354.3.3 温度层结对大气污染物扩散的

34、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。而大气的稳定度又影响湍流强度。因而温度层结与大气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。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。来表示。它是指在垂直方向上每升高它是指在垂直方向上每升高100m气温的变化值。气温的变化值。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=0.50

35、.6 /100m；上层；上层=0.650.75 /100m。整个对流层内平均值为。整个对流层内平均值为0.65 /100m。36 由于近地层气象和地形条件的复杂性，因此，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。气温垂直递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，空气形成上上下对流下对流，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，污染物扩散越快越大，对流越快，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，空气没有垂直运动，大气较稳定，没

36、有垂直运动，大气较稳定，不利不利于污染物的扩于污染物的扩散和稀释。散和稀释。当当0时，大气层的温度分布与标准大气情况下时，大气层的温度分布与标准大气情况下气温分布相反，形成气温分布相反，形成“逆温层逆温层”，由于气温随高，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，度增加而增加，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。374.3.4 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由于气象条件不同，当由于气象条件不同，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况下气温分布相反，称大气层的温度分布与标准情况下气温分布相反，称为

37、为逆温逆温。1)辐射逆温辐射逆温例如：在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变出现逆温现象。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，使冷了。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，则地表会迅速冷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，以致其温度低于其上下来，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，太

38、阳晒部空气的温度，从而产生逆温现象。只有到了白天，太阳晒热地表后，逆温现象才能消失。热地表后，逆温现象才能消失。382)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，般出现在高气压区里，范围广，厚度大。在副热带，反气旋反气旋(即高气压即高气压)是半永久性的，大范围的下沉逆是半永久性的，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，使地面污染物浓度增大。盖子，使地面污染物浓度增大。3)平流逆温平流逆温当暖空气流到冷的下垫面上，使近地

39、面空气因接触当暖空气流到冷的下垫面上，使近地面空气因接触冷却作用而形成的逆温。平流逆温的强弱，主要取冷却作用而形成的逆温。平流逆温的强弱，主要取决于暖空气和冷地面的温差，温差越大，逆温越强。决于暖空气和冷地面的温差，温差越大，逆温越强。冬季当海洋上的较暖空气流到大陆上时，就出现强冬季当海洋上的较暖空气流到大陆上时，就出现强的平流逆温。它的厚度不大、水平范围较广。的平流逆温。它的厚度不大、水平范围较广。394)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，这种逆温是由于局部地区的地形造成的。例如，盆地和谷地的逆温，山脉背风侧的逆温，都属于盆地和谷地的逆温，山脉背风侧的逆温，都属于地形

40、逆温。地形逆温。冬天在山脉背风侧，由于辐射冷却形成一个寒冷冬天在山脉背风侧，由于辐射冷却形成一个寒冷的气团，气团紧靠山脉堆积成一个冷空气塘，越的气团，气团紧靠山脉堆积成一个冷空气塘，越过山脉下降的暖空气在这个停滞的冷空气池的顶过山脉下降的暖空气在这个停滞的冷空气池的顶部展开，对向上扩散来说，形成一顶几乎不能透部展开，对向上扩散来说，形成一顶几乎不能透过的帽子。过的帽子。405）锋面逆温）锋面逆温大气中冷暖空气团相遇形成的一个倾斜的过渡层大气中冷暖空气团相遇形成的一个倾斜的过渡层称为锋面，较暖空气总是位于较冷空气之上而形成称为锋面，较暖空气总是位于较冷空气之上而形成的逆温。的逆温。一般锋面都在移

41、动，因此在空气污染考虑中不是很一般锋面都在移动，因此在空气污染考虑中不是很重要。但是移动缓慢的暖锋重要。但是移动缓慢的暖锋(暖气团推动锋面向冷暖气团推动锋面向冷气团一侧移动的锋气团一侧移动的锋)就可能发生污染问题。因为暖就可能发生污染问题。因为暖锋坡度小，暖空气接近地面。锋坡度小，暖空气接近地面。41 由于逆温层能阻碍空气上升运动的发展，使空由于逆温层能阻碍空气上升运动的发展，使空气中的杂质、尘埃聚集在逆温层的底部，往往使低气中的杂质、尘埃聚集在逆温层的底部，往往使低层大气能见度变差、污染物积聚、空气质量下降。层大气能见度变差、污染物积聚、空气质量下降。城市和工业区的上空，逆温层的形成可以加剧

42、城市和工业区的上空，逆温层的形成可以加剧大气污染，使有毒物质不易扩散，造成很大危害。大气污染，使有毒物质不易扩散，造成很大危害。逆温强度越大，厚度越厚，维持时间越长，污逆温强度越大，厚度越厚，维持时间越长，污染物越不易扩散和稀释，造成的危害也越大。染物越不易扩散和稀释，造成的危害也越大。造成一个地区高浓度大气污染的逆温，往往是造成一个地区高浓度大气污染的逆温，往往是好几种逆温结合在一起。但最受注意的是辐射逆温、好几种逆温结合在一起。但最受注意的是辐射逆温、下沉逆温和地形逆温。下沉逆温和地形逆温。42世界上一些严重的大气污染事件多与逆温存在有世界上一些严重的大气污染事件多与逆温存在有关。关。如美

43、国洛杉矾的光化学烟雾的发生除了它的盆地地形如美国洛杉矾的光化学烟雾的发生除了它的盆地地形以外，还与它的特定地理位置经常有强的逆温有关。以外，还与它的特定地理位置经常有强的逆温有关。洛杉矾处于副热带纬度的美国西海岸，位于北太平洋洛杉矾处于副热带纬度的美国西海岸，位于北太平洋副热带高压东侧，强烈的下沉作用，一年差不多有副热带高压东侧，强烈的下沉作用，一年差不多有300d左右会出现下沉逆温，加上沿岸又有冷洋流经过，左右会出现下沉逆温，加上沿岸又有冷洋流经过，流经其上的空气由于受冷洋流的影响，低层接触冷却，流经其上的空气由于受冷洋流的影响，低层接触冷却，所以气层特别稳定，这就是为什么洛杉矾多严重烟雾所

44、以气层特别稳定，这就是为什么洛杉矾多严重烟雾的一个很重要的气象原因。的一个很重要的气象原因。434.3.5 大气稳定度与烟型大气稳定度与烟型大气温度层结不同，烟囱排出的烟羽大概大气温度层结不同，烟囱排出的烟羽大概有五种类型烟流型。有五种类型烟流型。44(1)波浪型波浪型(翻卷型翻卷型)这种情况出现在不稳定条件下。此时流场中较这种情况出现在不稳定条件下。此时流场中较大尺度的湍涡活动相当活跃，扩散十分迅速，大尺度的湍涡活动相当活跃，扩散十分迅速，于是可见浓烟滚滚，在污染源附近浓度较大，于是可见浓烟滚滚，在污染源附近浓度较大，但能很快扩散。但能很快扩散。这种情况多见于晴天中午前后。夏季晴天出现这种情

45、况多见于晴天中午前后。夏季晴天出现时间更长更典型。时间更长更典型。45(2)扇形扇形(平展型平展型)这种情形出现在稳定条件下。此时，湍流受到抑制，这种情形出现在稳定条件下。此时，湍流受到抑制，特别是铅直湍流交换十分微弱，烟流在铅直方向的特别是铅直湍流交换十分微弱，烟流在铅直方向的伸展很小，像扁平的飘带伸向远方。烟流在水平方伸展很小，像扁平的飘带伸向远方。烟流在水平方向是缓慢弯曲偏转的，从长时间来看，会造成有效向是缓慢弯曲偏转的，从长时间来看，会造成有效的侧向扩散。的侧向扩散。46(3)锥型锥型这种情况出现在近中性条件下。此时，湍流强度比这种情况出现在近中性条件下。此时，湍流强度比平展型大，但比

46、不稳定时要小。这种扩散一般是烈平展型大，但比不稳定时要小。这种扩散一般是烈风和云天的特征。风和云天的特征。47(4)屋背型屋背型(上升型上升型)温度层结与漫烟型相反，逆温层处在烟囱高度以温度层结与漫烟型相反，逆温层处在烟囱高度以下，烟囱高度以上不稳定，因而烟云主要向上扩下，烟囱高度以上不稳定，因而烟云主要向上扩散，使地面层比较清洁。散，使地面层比较清洁。这种烟羽一般出现在日落后一个短时间内。日落这种烟羽一般出现在日落后一个短时间内。日落后地面辐射降温，并自下而上逐渐形成逆温，在后地面辐射降温，并自下而上逐渐形成逆温，在烟囱高度以上仍保持递减状态，所以烟云不向下烟囱高度以上仍保持递减状态，所以烟

47、云不向下方扩散。方扩散。48(5)熏烟型熏烟型(黑蒸型黑蒸型)日出以后，由于地面增温，低层空气被加热，其结果自下而日出以后，由于地面增温，低层空气被加热，其结果自下而上地逐渐破坏了于夜间形成的逆温。但此时气温的垂直分布上地逐渐破坏了于夜间形成的逆温。但此时气温的垂直分布虽然下部已变成递减，而上部仍保持着逆温状态，便出现了虽然下部已变成递减，而上部仍保持着逆温状态，便出现了这种烟型。这种烟型。此时一般风力较弱，由于烟气不能向上方扩散，只能向下方此时一般风力较弱，由于烟气不能向上方扩散，只能向下方扩散，因此导致地面浓度上升，往往形成近地面污染危害。扩散，因此导致地面浓度上升，往往形成近地面污染危害

48、。49第第4 4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504.4.1 大气污染防治技术大气污染防治技术一、实施大气污染防治的两个方面一、实施大气污染防治的两个方面1.运用法律的手段限制和控制污染物排放数量和运用法律的手段限制和控制污染物排放数量和扩散影响范围。扩散影响范围。2.运用技术手段运用技术手段(包括各种人为的技术途径和技术包括各种人为的技术途径和技术措施措施)减少或防止污染物的排放，治理排出的污减少或防止污染物的排放，治理排出的

49、污染物，合理利用环境的自净能力，从而达到保染物，合理利用环境的自净能力，从而达到保护环境的目的。护环境的目的。51二、控制大气污染的基本原则和措施二、控制大气污染的基本原则和措施 控制大气污染应以合理利用资源为基点，以控制大气污染应以合理利用资源为基点，以预防预防为主、防治结合、标本兼治为主、防治结合、标本兼治为原则。为原则。（1）改善能源结构）改善能源结构一个城市若将煤燃料大部分改成油燃料和气燃料一个城市若将煤燃料大部分改成油燃料和气燃料后，大气环境质量会显著改善。后，大气环境质量会显著改善。开发利用太阳能、地热能、风能、水能、生物能、开发利用太阳能、地热能、风能、水能、生物能、核能等较洁净

50、的能源来代替燃煤，可使大气中的核能等较洁净的能源来代替燃煤，可使大气中的粉尘降低。这是一种根本性控制和防治大气污染粉尘降低。这是一种根本性控制和防治大气污染的方法，对改善城市大气环境质量、节约能源、的方法，对改善城市大气环境质量、节约能源、方便人民生活等方面都有重大意义。方便人民生活等方面都有重大意义。52（2）对燃料进行预处理）对燃料进行预处理原煤经过洗选、筛分、成型及添加脱硫剂等加工原煤经过洗选、筛分、成型及添加脱硫剂等加工处理，不仅可大大降低含硫量，减少二氧化硫的处理，不仅可大大降低含硫量，减少二氧化硫的排放量，而且有可观的经济效益。排放量，而且有可观的经济效益。民用固硫型煤与燃用原煤相