《大气污染控制工程》教案.docx

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1、- 1 -一、大气的组成1.大气与空气第一章概论第一节大气与大气污染大气(atmosphere)：指围绕地球的全部空气的总和(The entire mass of air which surrounds the Earth)环境空气(ambient air)：指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气Outdoor air to which people,plants,animals and structures are exposed。从自然科学角度来看，两者并没有实质性的差异。但在环境科学中，为了便于说明问题，有时两个名词分别使用，一般对于室内和特指某个地方车间，厂区等，供给植物生存的

2、气体，习惯上称为空气，对这类场所的空气污染用空气污染一词， 并规定相应的质量标准和评价方法。而对大区域或全球性的气流，常用大气以词， 同时对区域性的空气污染称为大气污染，并有相应的质量标准和评价方法。大气污 染把握工程的争论内容和范围，根本上都是环境空气的污染与防治，而且更侧重于 和人类关系最亲热的近地层空气。据争论，成年人平均每天需 1 公斤粮食和 2 公斤水，而对空气的需求则大的多， 每天约 13.6 公斤合 10m3，不仅如此，假设三者同时断绝供给，则引起死亡的首先是空气。2.大气的组成大气是由多种气混合组成、按其成分可以概括为三局部：枯燥清洁的空气，水蒸汽和各种杂质。干洁空气的主要成分

3、是氮、氧、氩和二氧化碳气体，其含量占全部干洁空气的 99.996(体积)；氖、氦、氪、甲烷等次要成分只占 0.004左右，如表11 所示2。由于空气的垂直运动、水平运动以及分子集中，使不同高度、不同地区的大气得以交换和混合。因而大气的组成比例直到 90 一 100km 的高度还根本保持不变。也就是说，在人类常常活动的范围内，任何地方干洁空气的物理性质是根本一样的。大气中的水蒸气含量平均不到 0.5，而且随着时间、地点、气象条件等不同而有较大变化。其变化范围可达0.014。大气中的水汽含量虽然很少但却导致 了各种简洁的天气现象：云、雾、雨、雪、霜、露等。这些现象不仅引起大气中湿 度的变化，而且还

4、引起热量的转化。同时，水气又具有很强的吸取长波辐射的力气， 对地面的保温起着重要的作用。二、大气污染含有上述恒定组分和可变组分的空气，我们认为是干净的空气，而大气中不定组分来源有二：一是自然界的火山爆发、森林火灾、海啸、地震等自然灾难。二是 人类的生产生活活动。因此而形成的污染物有尘埃、硫、硫化氢，硫氧化物，氮氧 化物，盐类及恶臭气体等，这些不定组分的最主要来源也就是大气污染得主要根源。大气污染的定义可概括如下：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，到达了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、安康和人们的福利，甚至危害了生态 环境，这种现象就是大气污染。三、全球性大气

5、污染问题1. 温室效应大气中的二氧化碳和其他微量气体如甲烷、一氧化二氮、臭氧、氟氯碳CFCs、水蒸气等，可以使太阳短波辐射几乎无衰减的通过，但却可以吸取地表的长波辐射， 由此引起全球气温上升的现象，称为温室效应。上述那些气体，称为温室气体。二 氧化碳是最重要的温室气体。2. 臭氧层破坏大气中臭氧含量仅占一亿分之一，主要集中在平流层中，称为臭氧层。导致臭氧层破坏的主要缘由：氟氯碳、氮氧化物等物质向大气排放逐年增多。3. 酸雨pH 小于 5.6 的雨、雪或其他形式的大气降水如雾、露、霜称为酸雨。形成缘由：化石燃料和汽车尾气排放的硫氧化物和氮氧化物，在大气中形成硫酸和硝酸，又以雨、雪、雾等形式返回地

6、面，形成“酸沉降”。其次节大气污染物及其来源大气污染物指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人和环境产生有害影响的那些物质。大气污染物的种类很多，按其存在状态可概括为：气溶胶状态污染物，气体状态污染物。1. 气溶胶状态污染物在大气污染中，气溶胶系指固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体。从大气污染把握的角度，依据气溶胶的来源和物理性质可将其分为如下几种：(1) 粉尘(dust)：粉尘系指悬浮于气体介质中的小固体粒子，能因重力作用发生沉降，但在某一殴时间内能保持悬浮状态。它通常是由于固体物质的裂开、研磨、分级、输送等机械过程或土壤、岩石的风化等自然过程形成的。粒子的外形往往是不规章的。粒子

7、的尺寸范围，一般为1200m 左右。(2) 烟fume:一般指由冶金过程形成的固体颗粒的气溶胶。它是由熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物。在生成过程中总是伴有诸如氧化之类的化学反响。烟的粒子尺寸很小，一般为 0.011m 左右。(3) 飞灰(fly ash)：指燃料燃烧产生的烟气排出的分散得较细的灰分。(4)黑烟(smoke)：指由燃料燃烧产生的能见气溶胶。(5)雾(fog)：指气体中液滴悬浮体的总称。总悬浮颗粒物(TSP):指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径100m 的颗粒物。可吸入颗粒物(PM10):指悬浮在空气中，空气动力学当量直径 10m 的颗粒物。2. 气体状态污染物以分子状态存

8、在，简称气态污染物。总体上可分为五大类：以SO2 为主的硫氧化物，以NO、NO2 为主的氮氧化物，碳氧化物，有机化合物及卤素化合物。对于气态污染物、又可分为一次污染物和二次污染物。一次污染物是指直接从 污染源排到大气中的原始污染物质；二次污染物是指由一次污染物与大气中已有组 分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反响而生成的与一次污染物性质 不同的污染物质。在大气污染中日前受到普遍重祝的一次污染物主要有硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物以及碳氢化物等。受到普遍重视的二次污染物主要是硫酸烟雾(Sulfurous smog)和光化学烟雾 (Photochemical smog)。3. 气态污染物的

9、来源和特征(1) 硫氧化物：主要为 SO2,它是目前大气污染物中数量较大、影响范围广的一种气态污染物。来源：化石燃料的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等热过程。(2) 氮氧化物：氮和氧的化台物有 N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5，总起来用氮氧化物(NOX)表示。其中污染大气的主要是 NO、NO2。NO 毒性不太大，但进人大气后可被缓慢地氧化成NO2，当大气中有 O3 等强氧化剂存在时，或在催化剂作用下，其氧化速度会加快。NO2 的毒性约为 NO 的 5 倍。当 NO2 参与大气中的光化学反响，形成光化学烟雾后，其毒性更强。来源：人类活动产生的NOX，主要来自各种护窑、机动

10、车和柴油机的排气，其次是化工生产中的硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属外表处理等过程。(3) 碳氧化物:CO 和 CO2 是各种大气污染物中发生量最大的一类污染物。来源： 它主要来自燃料燃烧和机动车排气。(4) 有机化合物：挥发性有机化合物VOC，是光化学氧化剂 O3 和过氧乙酰硝酸酯(PAN)的主要奉献者，也是温室效应的奉献者之一。来源：主要来自燃料燃烧和机动车排气，以及石油炼制和有机化工生产。(5) 硫酸烟雾：是大气中的 SO2 等硫化物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反响而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。(6) 光化学烟雾：光化学烟雾是在阳光照耀下，

11、大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反响而生成的蓝色烟雾(有时带些紫色或黄褐色)。其主要成分有臭氧、过氧乙酰基硝酸酯、酮类和醛类等。光化学烟雾的刺激性和危害要比一次活染物猛烈得多。二、大气污染物的来源和发生量依据对主要大气污染物的分类统计分析，其主要来源可溉括为三大方面： (1) 燃料燃烧；(2)工业生产过程；(3)交通运输。前两类污染源统称为固定源，交通运输工具(机动车火车、飞机等)则称为流淌源。中国的大气污染仍以煤烟型为主，主要污染物是SO2 和烟尘。三、大气污染概况1. 国外大气污染概况各兴盛的工业国家的大气污染，大致可分为三个阶段：第一阶段：从 18 世纪末到 20

12、 世纪中，大气污染状况随着工业的进展而进展， 主要污染物是烟尘，SO2 等。是燃煤引起的所谓煤烟型”污染。其次阶段：在 20 世纪 50 至 60 年月，由于工业高速进展，汽车数量倍增，使2X能源消耗特别是石油消耗剧增，进展成为所谓“石油型”污染。飘尘尤其是重金属、SO 、NO 、CO 和 HC 等大气污染物普遍存在，造成了厂域的复合污染。著名世界的英国伦敦烟雾、日本四日市气喘病、美国洛衫矶烟雾等一系列大气污染典型大事， 皆发生在这一年月中。第三阶段：自70 年月以来，各国花费了大量人力、物力和财力经过严格把握，综合治理取得了显著成效，环境质量明显改善。但是，由于汽车数量不断增加，NOX， H

13、C 和光化学烟雾等的污染仍是较严峻的。2 我国大气污染概况2我国的大气污染状况是世界上较严峻的国家之一。我国的主要大气污染物是烟尘和 SO ，说明煤烟型污染是我国城市大气污染的一般问题；我国北方城市大气污染程度比南方城市严峻，冬季比夏季严峻。我国大气中NOX 和含重金属的烟尘也普遍存在，兰州和金山等地曾消灭国光化学烟雾。此外，我国的酸雨污染也比较严峻与世界上酸雨污染最严峻的欧美国家相差无几，其中最严峻的是重庆和贵阳地 区。此外，还有北京市区的CO、包头的氟、沈阳的铅等皆严峻超标。我国大气中的SO2 污染也是严峻的。第三节大气污染的影响主要大气污染物的危害如下：1.粉尘(0.01100m)：人们

14、的呼吸系统能有效地清楚直径大于 3m 的颗粒，直径小于 3m 的颗粒可直达肺部，对人类安康威逼最大。直径小于 0.01m 的颗粒，和气体分子接近， 不简洁在肺中停留。大气中粉尘的危害作用可简洁归纳如下：(1) 遮挡阳光，使气温降低，或形成冷凝核心，使云雾和雨水增多，以致影响气候。(阳伞效应)。(2) 使能见度降低，交通不便，航空与汽车事故增多。(3) 某些飘尘如石棉、多环芳烃为致癌物，某些重金属微粒对人体也有很强的毒害作用如：汽油中的防爆剂四乙基铅，排入大气后分布很广，毒害作用很大，铅中毒的病症是脑神经麻木和慢性肾病，严峻时死亡。2. 硫氧化物(SO2、SO3，主要是SO2)主要危害有：（1）

15、 SO2 能刺激人的呼吸系统，引起和加重呼吸系统和心血管疾病，如气管炎，肺癌等，严峻时死亡。（2） SO2 可使植物中毒，损伤植物的叶子，降低作物产量。（3） 能形成酸雨，硫酸烟雾，与粉尘反响生成硫酸盐粉尘，对人类和各种构造的材料造成很大危害。3. 氮氧化物代表氮的各种氧化物，以NO 和 NO2 为主。NO 可与血红蛋白结合，降低血液的输氧力气，当 NO 的浓度到达 2500ppm 时，可使人死亡。NO 在空气中还可缓慢的转化为NO2。NO 的危害如下：（1） 毁坏棉花、尼龙等织物，破坏染料，使其退色，并腐蚀青铜材料。（2） 损坏植物。（3） 引起急性呼吸疾病。（4） 能发生光化学烟雾，对人类

16、和动植物产生更大的危害。4. 一氧化碳一般空气中的一氧化碳水平对植物及有关的微生物无害，但对人体有害，由于它能与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，降低血液的输氧力气，引起缺氧中毒。5. 光化学氧化剂及光化学烟雾氧化剂、臭氧、过氧乙酰硝酸酯、过氧苯酰硝酸酯和其他能使碘化钾的碘离子氧化的痕量物质，都称为光化学氧化剂。光化学烟雾的危害如下：（1） 刺激眼睛。（2） 臭氧引起的胸部压缩，刺激粘膜，头痛、咳嗽，疲乏等病症。（3） 引起哮喘，毁坏植物。（4） 臭氧能损坏有机物质如：橡胶、棉布、尼龙和聚酰等。第四节大气污染综合防治大气污染把握是一项综合性很强的技术影响大气环境质量的因素很多，所以在建设前必需进展

17、全面环境规划，实行区域性综合防治措施。大气污染的综合防治，实质上就是对多种大气污染把握技术方案的技术可行 性、经济合理性、实施可能性和区域适应性等作最优化选择和评价，从而得出最优的把握技术方案和工程措施，到达整个区域的大气环境质量把握标准。在借鉴国内外阅历教训的根底上，结合我国实际，对把握大气污染的综合防治措施作一综述。1. 全面规划、合理布局区域环境规划是区域的经济和社会进呈现划的重要组成部分。它一是解决区域的经济进展和环境保护之间的冲突；二是对已造成的环境污染和环境问题，提出改善和把握污染的最优化方案。因此做好城市和大工业区的环境规划设计工作，实行区域性综合防治措施，是把握环境污染(包括大

18、气污染)的一个重要途径。现在我国及各工业国家都规定，在兴建大中型工业企业时，要先作环境影响评价提出环境质量评价报告书论证该地区是否能建厂应实行的环境保护措施以及建厂后对将来环境可能造成的影响。2. 严格环境治理完整的环境治理体制是由环境立法、环境监测机构和环境保护治理机构二局部组成的。我国的环境治理体制正在逐步建立和完善。1979 年公布了中华人民兵和国环境保护法，以及各种环境保护方面的条例、规定和标准。与此同时，从中心到地方以至各工业企业也逐步建立了相应的环境保护治理机构 及环境监测中心、站、点为环境法的实施和严格环境治理供给了保证。3 把握大气污染的技术措施(1) 改革生产工艺，承受清洁工艺。(2)实施可持续进展的能源战略。(3)建立综合性工业基地。4 教制环境污染的经济政策(1) 保证必要的环境保护设施的投资。(2) 实行“污染者和使用者支付原则”，可承受：建立市场税收制度收费制度财政手段责任制度5. 绿化造林6. 安装废气净扮装置第五节环境空气质量把握标准环境空气质量把握标准按其用途可分为： 环境空气质量标准大气污染物排放标准大气污染物技术标准大气污染警报标准按使用范围可分为： 国家标准地方标准行业标准因环境监测中有具体阐述，故本节不作具体讲解。