大氣污染控制工程(全)郝吉明.ppt

大氣污染控制工程 教材及參考書籍 教材 蔣文舉 寧平主編 大氣污染控制工程 高等教育出版社 2006年11月第1版參考書籍 1 姜安璽等編著 空氣污染控制 化學(xué)工業(yè)出版社 2003年6月第1版2 郝吉明 馬廣大主編 大氣污染控制工程 高等教育出版社 2002 83 郭靜 阮宜綸主編 大氣污染控制工程 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2001 54 相關(guān)資料 如環(huán)保部網(wǎng)站 雜志 其他圖書資料 第一章概論 一 地球大氣層 一 大氣組成表干潔空氣的組成 二 大氣結(jié)構(gòu) 有何特點 有何特點 二 大氣污染有關(guān)的概念大氣污染的概念 ISO定義 指由于人類活動或自然過程使得某些物質(zhì)進入大氣中 呈現(xiàn)出足夠的濃度 達(dá)到了足夠的時間 并因此而危害了人類的舒適 健康和福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)象 大氣污染物 指由于人類活動和自然過程產(chǎn)生的并且對人或環(huán)境有害的物質(zhì) 大氣污染物 顆粒污染物 氣態(tài)污染物 三 大氣污染現(xiàn)狀 1978 2007年間主要大氣污染物的變化趨勢 2010年環(huán)境空氣總體狀況2010年 全國廢氣中二氧化硫排放量2185 1萬噸 比上年減少1 3 其中 工業(yè)二氧化硫排放量1864 4萬噸 占二氧化硫排放總量的85 3 生活二氧化硫排放量320 7萬噸 占二氧化硫排放總量的14 7 煙塵排放量829 1萬噸 其中 工業(yè)煙塵排放量603 2萬噸 占煙塵排放總量的72 8 生活煙塵排放量225 9萬噸 占煙塵排放總量的27 2 工業(yè)粉塵排放量448 7萬噸 工業(yè)燃料燃燒二氧化硫排放達(dá)標(biāo)率和工業(yè)生產(chǎn)工藝二氧化硫排放達(dá)標(biāo)率分別為93 1 和89 8 一 廢氣及廢氣中主要污染物排放情況 1 煤炭及燃料油使用情況2010年 全國環(huán)境統(tǒng)計的煤炭消費總量35 6億噸 比上年增加13 3 工業(yè)煤炭消費量33 8億噸 比上年增加14 5 其中 工業(yè)煤耗中燃料煤消費量為24 1億噸 原料煤消費量為9 7億噸 生活煤炭消費量1 8億噸 比上年減少5 7 工業(yè) 不含車船用 燃料油消費量2087萬噸 比上年增加3 5 其中 重油1159萬噸 柴油885萬噸 2 二氧化硫排放情況2010年 全國工業(yè)廢氣排放量519168億立方米 標(biāo)態(tài) 比上年增加19 1 全國二氧化硫排放量為2185 1萬噸 比上年減少1 3 其中 工業(yè)二氧化硫排放量為1864 4萬噸 基本與上年持平 占全國二氧化硫排放量的85 3 生活二氧化硫排放量320 7萬噸 比上年減少7 9 占全國二氧化硫排放量的14 7 十一五 期間 全國廢氣中二氧化硫排放總量 工業(yè)廢氣中二氧化硫排放量和生活廢氣中二氧化硫排放量均呈現(xiàn)逐年下降趨勢 2010年全國二氧化硫排放總量較2005年下降了14 3 超額完成了 十一五 總量減排任務(wù) 圖全國二氧化硫排放量年際變化 2001 2010 3 氮氧化物排放情況2010年 氮氧化物排放量為1852 4萬噸 比上年增加9 4 其中 工業(yè)氮氧化物排放量為1465 6萬噸 比上年增加14 1 占全國氮氧化物排放量的79 1 生活氮氧化物排放量為386 8萬噸 比上年減少5 2 占全國氮氧化物排放量的20 9 其中交通源氮氧化物排放量為290 6萬噸 占全國氮氧化物排放量的15 7 圖全國氮氧化物排放量年際變化 2006 2010 4 煙塵及工業(yè)粉塵排放情況2010年 煙塵排放量為829 1萬噸 比上年減少2 1 其中 工業(yè)煙塵排放量為603 2萬噸 基本與上年持平 占全國煙塵排放量的72 8 生活煙塵排放量為225 9萬噸 比上年減少7 2 占全國煙塵排放量的27 2 2010年 工業(yè)粉塵排放量為448 7萬噸 比上年減少14 3 圖全國煙塵和工業(yè)粉塵排放量年際變化 二 各地區(qū)廢氣中主要污染物排放情況 1 二氧化硫排放情況2010年 二氧化硫排放量超過100萬噸的省份依次為山東 內(nèi)蒙古 河南 山西 河北 貴州 四川 廣東 江蘇和遼寧 10個省份的二氧化硫排放量占全國排放量的55 6 工業(yè)二氧化硫排放量最大的是山東 占全國工業(yè)二氧化硫排放量的7 4 生活二氧化硫排放量最大的是貴州 占全國生活二氧化硫排放量的15 9 2 氮氧化物排放情況氮氧化物排放量超過100萬噸的省份依次為山東 廣東 內(nèi)蒙古 江蘇 河南和河北 6個省份氮氧化物排放量占全國氮氧化物排放量的41 0 工業(yè)和生活氮氧化物排放量最大的分別是山東和廣東 分別占全國工業(yè)和生活氮氧化物排放量的8 0 和12 0 圖各地區(qū)氮氧化物排放情況 3 煙塵排放情況煙塵排放量超過50萬噸的省份依次為內(nèi)蒙古 遼寧 山西 河南和河北 5個省份煙塵排放量占全國煙塵排放量的35 6 工業(yè)和生活煙塵排放量最大的分別是內(nèi)蒙古和遼寧 分別占全國工業(yè)和生活煙塵排放量的7 9 和10 4 圖2010年各地區(qū)煙塵排放情況 4 工業(yè)粉塵排放情況工業(yè)粉塵排放量超過30萬噸的省份依次為湖南 山西 河北和廣西 4個省份工業(yè)粉塵排放量占全國工業(yè)粉塵排放量的31 2 圖2010年各地區(qū)工業(yè)粉塵排放情況 三 工業(yè)行業(yè)廢氣中主要污染物排放情況 1 二氧化硫排放情況2010年 二氧化硫排放量排行前三名的行業(yè)依次為 電力熱力的生產(chǎn)及供應(yīng)業(yè) 黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè) 非金屬礦物制品業(yè) 3類行業(yè)共排放二氧化硫1245 1萬噸 占統(tǒng)計工業(yè)行業(yè)二氧化硫排放量的73 0 與上年相比 3類行業(yè)中 黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè) 非金屬礦物制品業(yè)的二氧化硫污染貢獻(xiàn)率有所升高 電力熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)略有下降 近幾年黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)的污染貢獻(xiàn)率持續(xù)升高 2 氮氧化物排放情況2010年 氮氧化物排放量位于排名前3位的行業(yè)依次為電力熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè) 非金屬礦物制品業(yè) 黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè) 3類行業(yè)占統(tǒng)計行業(yè)氮氧化物排放量的83 5 其中電力熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)占65 1 圖工業(yè)行業(yè)SO2和NOX排放情況 3 煙塵排放情況2010年 煙塵排放量位于排名前3位的行業(yè)依次為電力熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè) 非金屬礦物制品業(yè) 黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè) 與上年相同 3類行業(yè)占統(tǒng)計行業(yè)煙塵排放量的65 9 其中電力熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)占36 2 4 工業(yè)粉塵排放情況2010年 工業(yè)粉塵排放量位于排名前2位的行業(yè)依次為非金屬礦物制品業(yè) 黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè) 兩個行業(yè)占統(tǒng)計行業(yè)工業(yè)粉塵排放量的79 7 其中 非金屬礦物制品業(yè)占56 8 黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)占22 9 圖工業(yè)行業(yè)煙塵和粉塵排放情況 四 火電廠二氧化硫排放情況2010年 納入重點調(diào)查統(tǒng)計范圍的電力企業(yè)2386家 其中 獨立火電廠1642家 自備電廠744家 獨立火電廠共消耗燃料煤16 6億噸 占全國工業(yè)煤炭消耗量的49 2 二氧化硫排放量為835萬噸 比上年減少4 8 占全國工業(yè)二氧化硫排放量的44 8 獨立火電廠二氧化硫排放量大于50萬噸的省份依次為山東 山西 內(nèi)蒙古 河南和江蘇 占全國獨立火電廠二氧化硫排放量的37 3 獨立火電廠共安裝了3266套脫硫設(shè)施 比上年增加134套 去除二氧化硫1900萬噸 比上年增加35 0 二氧化硫去除率達(dá)到69 5 比上年升高7 9個百分點 圖2010年各地區(qū)獨立火電廠二氧化硫排放情況 但我國的大氣污染形勢仍然比較嚴(yán)峻 一 我國大氣污染嚴(yán)重的原因 1 直接燃煤是我國大氣污染嚴(yán)重的根本原因 2 能源浪費嚴(yán)重 燃燒方式落后 加重了大氣污染 3 交通污染源集中于城市 也是大氣污染的原因之一 4 城市布局 工業(yè)布局的不夠合理 也是大氣污染的原因之一 二 我國大氣污染的特點 1 我國的主要大氣污染物是降塵的總懸浮微粒 其次是SO2 說明是以粉塵和SO2為代表的煤煙型污染 2 我國北方城市大氣污染水平高于南方 尤以冬季為甚 冬季高于夏季 早晚高于中午 是大氣污染的時空分布特點 為什么 3 產(chǎn)煤區(qū)污染嚴(yán)重 尤以高硫煤區(qū)為甚 是大氣污染的區(qū)域性問題 四 大氣污染共同特點 一 不可見性 污染物成分測定較困難 二 廣泛性 危害的長期性 控制的復(fù)雜性 三 無國界性 五 大氣污染的危害 一 對人的危害 CO對人體健康的影響 NO2對人體健康的影響 顆粒物對人體健康的危害 突發(fā)性嚴(yán)重大氣污染事故 注 圖為1952年12月倫敦?zé)熿F事件中死亡人數(shù)與大氣中煙塵和二氧化硫濃度的相關(guān)性 二 大氣污染對植物的危害 注 二氧化氮濃度和暴露時間與植物死亡 葉器官損傷和新陳代謝或生長影響之間的關(guān)系 三 大氣污染對材料和器物的危害 注 平均二氧化硫濃度和不同暴露時間與低碳鋼的腐蝕之間的關(guān)系 1963 1964年9月 在芝加哥的七個地點進行的實驗 Source AirandWasteManagementAssociation MajorGreenhouseGases 四 大氣污染對氣候的危害 大氣中二氧化碳含量的變化 全球平均氣溫的變化 全球碳循環(huán) 單位 109tC 全球變暖產(chǎn)生的影響 五 臭氧層破壞 1979 1986年TOMS測得的總臭氧全球平均值 注 Dobson單位 將0 C 標(biāo)準(zhǔn)海平面壓力下 10 5m厚的臭氧定義為一個Dobson單位 六 對大氣能見度的影響 對大氣能見度或清晰度有影響的污染物 一般應(yīng)是氣溶膠粒子 能通過大氣反應(yīng)生成氣溶膠粒子的氣體或有色氣體 包括 總懸浮顆粒物 TSP SO2和其它氣態(tài)含硫化合物 在大氣中以較大反應(yīng)速率生成硫酸鹽和硫酸氣溶膠粒子 NO和NO2 在大氣中反應(yīng)生成硝酸鹽和硝酸氣溶膠粒子 光化學(xué)煙霧 反應(yīng)生成亞微米的氣溶膠粒子 能見度與自然景觀USEPA在1999年宣布 將在未來幾十年內(nèi)致力于提高國家公園和曠野地區(qū)的空氣質(zhì)量 例 美國大煙霧山國家公園 北卡羅萊納州 照片 晴天 霧天 六 大氣污染的防治 一 主要大氣污染物的防治技術(shù)1 大氣顆粒物的控制 1 改變?nèi)剂系臉?gòu)成 改進燃燒方式 提高燃料利用率 以減少顆粒物的排放 2 安裝除塵裝置 在顆粒物排放到大氣環(huán)境之前 將其除掉 以減輕對大氣的污染 2 SO2的污染控制 1 燃料脫硫 2 煙氣脫硫 石灰 石灰石洗滌法 氨法 吸附法3 NOX的污染控制 1 改進燃燒技術(shù)減少NOx的產(chǎn)生 2 煙氣中去除NOx 4 汽車尾氣的污染控制第一 最根本和最終的途徑 改變汽車的動力 如開發(fā)電動汽車及代用燃料汽車 此途徑使汽車根本不產(chǎn)生或只產(chǎn)生很少的污染氣體 第二 改善現(xiàn)有的汽車動力裝置和燃油質(zhì)量 采用設(shè)計優(yōu)良的發(fā)動機 改善燃燒室結(jié)構(gòu) 采用新材料 提高燃油質(zhì)量等都能使汽車排氣污染減少 第三 目前廣泛采用的適用于大量在用車和新車的凈化技術(shù) 采用一些先進的機外凈化技術(shù)對汽車產(chǎn)生的廢氣進行凈化以減少污染 機外凈化技術(shù)就是在汽車的排氣系統(tǒng)中安裝各種凈化裝置 采用物理的 化學(xué)的方法減少排氣中的污染物 可分為催化器 熱反應(yīng)器和過濾收集器等兩類 前者多用于汽油機汽車 后者多用于柴油機汽車 針對汽車尾氣控制的措施與行動 全國機動車尾氣排放執(zhí)行國 標(biāo)準(zhǔn) 為貫徹 中華人民共和國大氣污染防治法 控制機動車排放污染 2008年7月1日 全國正式實施 輕型汽車污染物排放限值及測量方法 中國 階段 GB18352 3 2005 第三階段限值 簡稱 國三標(biāo)準(zhǔn) 北京市2008年3月1日起執(zhí)行機動車國 排放標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)北京市 十一五 環(huán)境規(guī)劃和舉辦奧運會對空氣質(zhì)量的要求 北京市從2008年3月1日起 分兩個階段實施相當(dāng)于歐 標(biāo)準(zhǔn)的國 標(biāo)準(zhǔn) 二 大氣污染的綜合防治1 全面規(guī)劃 合理布局2 建立嚴(yán)格的環(huán)境管理方法和制度3 控制大氣污染的技術(shù)途徑 注 中國正在不斷提高能源使用的效率 但還未達(dá)到美國的水平 1980 1995年數(shù)據(jù) 控制大氣污染的技術(shù)措施 清潔生產(chǎn) 清潔的生產(chǎn)過程和清潔的產(chǎn)品可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略改善能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)和布局 提高清潔能源和優(yōu)質(zhì)能源比例提高能源利用效率和節(jié)約能源推廣少污染的煤炭開采技術(shù)和清潔煤技術(shù)積極開發(fā)利用新能源和可再生能源建立綜合性工業(yè)基地 各企業(yè)間相互利用原材料和廢棄物 減少污染物排放總量 4 控制環(huán)境污染的經(jīng)濟政策 必要的環(huán)境保護投資環(huán)保投資占國民生產(chǎn)總值 GNP 的比例 發(fā)展中國家為0 5 1 發(fā)達(dá)國家為1 2 我國目前比例為1 3 1 7 有望達(dá)到達(dá)到發(fā)達(dá)國家的水平 實行 污染者和使用者支付原則 可采用的經(jīng)濟手段 建立市場 排污許可證制度等 稅收手段 污染稅 資源稅等 收費制度 排污費等 財政手段 生態(tài)環(huán)境基金等 責(zé)任制度 賠償損失和罰款等 生態(tài)環(huán)境基金 山西省政府于2007年通過并公布了 山西省煤炭可持續(xù)發(fā)展基金征收管理辦法 從2007年4月1日起 在山西省行政區(qū)域內(nèi)從事原煤開采的單位和個人 都要繳納煤炭可持續(xù)發(fā)展基金 據(jù)估算 每年可征收100億元左右 煤炭可持續(xù)發(fā)展基金將主要用于解決企業(yè)難以解決的跨區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理 支持資源型城市 地區(qū) 轉(zhuǎn)型和重點接替產(chǎn)業(yè)發(fā)展 解決因采煤引起的相關(guān)社會問題 5 綠化造林6 安裝廢氣凈化裝置 七 大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī) 一 大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)1 大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 1 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB3095 2012 2012年2月29日經(jīng)國家環(huán)保部發(fā)布 同時代替GB3095 1996及2000年發(fā)布了 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 的修改單 新標(biāo)準(zhǔn)將環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)分為二類 一類區(qū) 為自然保護區(qū) 風(fēng)景名勝區(qū)和其它需要特殊保護的地區(qū) 二類區(qū) 為城鎮(zhèn)規(guī)劃中的確定的居住區(qū) 商業(yè)交通居民混合區(qū) 文化區(qū) 一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū) 為特定工業(yè)區(qū) 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為二級 一類區(qū)執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn) 二類區(qū)執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn) 下表列出了相關(guān)污染物的濃度限值 表各項污染物的濃度限值 續(xù)表 各項污染物的濃度限值 續(xù)表 各項污染物的濃度限值 注 黃色標(biāo)注部分指標(biāo)由環(huán)境保護部或省級人民政府根據(jù)實際情況確定具體實施方式 其他指標(biāo)在全國范圍內(nèi)實施 本標(biāo)準(zhǔn)2016年1月在全國范圍內(nèi)實施 關(guān)于實施 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB3095 2012 的通知 環(huán)境保護部文件環(huán)發(fā) 2012 11號 一 充分認(rèn)識實施 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 的重要意義實施 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 是新時期加強大氣環(huán)境治理的客觀需求 隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展 以煤炭為主的能源消耗大幅攀升 機動車保有量急劇增加 經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)氮氧化物 NOx 和揮發(fā)性有機物 VOCs 排放量顯著增長 臭氧 O3 和細(xì)顆粒物 PM2 5 污染加劇 在可吸入顆粒物 PM10 和總懸浮顆粒物 TSP 污染還未全面解決的情況下 京津冀 長江三角洲 珠江三角洲等區(qū)域PM2 5和O3污染加重 灰霾現(xiàn)象頻繁發(fā)生 能見度降低 迫切需要實施新的 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 增加污染物監(jiān)測項目 加嚴(yán)部分污染物限值 以客觀反映我國環(huán)境空氣質(zhì)量狀況 推動大氣污染防治 實施 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 是完善環(huán)境質(zhì)量評價體系的重要內(nèi)容 健全環(huán)境質(zhì)量評價體系 建立科學(xué)合理的環(huán)境評價指標(biāo) 使評價結(jié)果與人民群眾切身感受相一致 逐步與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌 是探索環(huán)保新道路的重要任務(wù) 實施 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 是落實 國務(wù)院關(guān)于加強環(huán)境保護重點工作的意見 關(guān)于推進大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導(dǎo)意見 以及 重金屬污染綜合防治 十二五 規(guī)劃 中關(guān)于完善空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及其評價體系 加強大氣污染治理 改善環(huán)境空氣質(zhì)量的工作要求 實施 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 是滿足公眾需求和提高政府公信力的必然要求 與新標(biāo)準(zhǔn)同步實施的 環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù) AQI 技術(shù)規(guī)定 試行 增加了環(huán)境質(zhì)量評價的污染物因子 可以更好地表征我國環(huán)境空氣質(zhì)量狀況 反映當(dāng)前復(fù)合型大氣污染形勢 調(diào)整了指數(shù)分級分類表述方式 完善了空氣質(zhì)量指數(shù)發(fā)布方式 有利于提高環(huán)境空氣質(zhì)量評價工作的科學(xué)水平 更好地為公眾提供健康指引 努力消除公眾主觀感觀與監(jiān)測評價結(jié)果不完全一致的現(xiàn)象 二 分期實施新修訂的 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 我國不同地區(qū)的空氣污染特征 經(jīng)濟發(fā)展水平和環(huán)境管理要求差異較大 新增指標(biāo)監(jiān)測需要開展儀器設(shè)備安裝 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制 專業(yè)人員培訓(xùn)等一系列準(zhǔn)備工作 為確保各地有儀器 有人員 有資金 做到測得出 測得準(zhǔn) 說得清 確保按期實施新修訂的 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)提出如下要求 一 分期實施新標(biāo)準(zhǔn)的時間要求2012年 京津冀 長三角 珠三角等重點區(qū)域以及直轄市和省會城市 2013年 113個環(huán)境保護重點城市和國家環(huán)保模范城市 2015年 所有地級以上城市 2016年1月1日 全國實施新標(biāo)準(zhǔn) 二 鼓勵各省 自治區(qū) 直轄市人民政府根據(jù)實際情況和當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護的需要 在上述規(guī)定的時間要求之前實施新標(biāo)準(zhǔn) 三 經(jīng)濟技術(shù)基礎(chǔ)較好且復(fù)合型大氣污染比較突出的地區(qū) 如京津冀 長三角 珠三角等重點區(qū)域 要做到率先實施環(huán)境空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn) 率先使監(jiān)測結(jié)果與人民群眾感受相一致 率先爭取早日和國際接軌 三 大力推進大氣污染防治 不斷改善環(huán)境空氣質(zhì)量當(dāng)前 我國大氣污染形勢十分嚴(yán)峻 突出表現(xiàn)在大氣污染物排放量大 大氣環(huán)境污染物濃度高 區(qū)域性大氣復(fù)合型污染嚴(yán)重 實施環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 開展監(jiān)測和公布數(shù)據(jù)只是解決大氣環(huán)境問題的第一步 必須大力推進大氣污染防治 采取切實措施改善空氣質(zhì)量 近期 環(huán)保部門應(yīng)積極聯(lián)合有關(guān)部門 重點做好以下工作 一 開展科學(xué)研究 制定達(dá)標(biāo)規(guī)劃 在抓緊開展監(jiān)測與信息發(fā)布的基礎(chǔ)上 組織力量盡快開展達(dá)標(biāo)減排相關(guān)科研 摸清規(guī)律 明確排放清單和控制對策 針對空氣質(zhì)量改善途徑和階段目標(biāo)以及相應(yīng)的控制工程技術(shù)進行科學(xué) 系統(tǒng) 深入地研究 探索建立轄區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量預(yù)報系統(tǒng) 逐步形成風(fēng)險信息研判和預(yù)警能力 進一步增強大氣污染防治科技支撐 未達(dá)到環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的大氣污染防治重點城市 要制定達(dá)標(biāo)規(guī)劃報上級部門批準(zhǔn)實施 二 提高環(huán)境準(zhǔn)入門檻 嚴(yán)把新建項目準(zhǔn)入關(guān) 嚴(yán)格控制 兩高一資 項目和產(chǎn)能過剩行業(yè)的過快增長及產(chǎn)品出口 加強區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃環(huán)境影響評價 嚴(yán)格控制鋼鐵 水泥 平板玻璃 傳統(tǒng)煤化工 多晶硅 電解鋁 造船等產(chǎn)能過剩行業(yè)擴大產(chǎn)能項目建設(shè) 三 深入開展重點區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控 在京津冀 長三角 珠三角等重點區(qū)域?qū)嵤┐髿馕廴痉乐我?guī)劃 加大產(chǎn)業(yè)調(diào)整力度 加快淘汰落后產(chǎn)能 積極推廣清潔能源 開展煤炭消費總量控制試點 實施多污染物協(xié)同控制 制定并實施更加嚴(yán)格的火電 鋼鐵 石化等重點行業(yè)大氣污染物排放限值 大力削減二氧化硫 氮氧化物 顆粒物和揮發(fā)性有機物排放總量 四 切實加強機動車污染防治 采取激勵與約束并舉的經(jīng)濟調(diào)節(jié)手段 加快推進車用燃油品質(zhì)與機動車排放標(biāo)準(zhǔn)實施進度同步 提升車用燃油清潔化水平 全面落實第四階段機動車排放標(biāo)準(zhǔn) 鼓勵重點地區(qū)提前實施第五階段排放標(biāo)準(zhǔn) 全面推行機動車環(huán)保標(biāo)志管理 加快淘汰 黃標(biāo)車 到2015年基本淘汰2005年以前注冊運營的 黃標(biāo)車 加強機動車環(huán)保監(jiān)管能力建設(shè) 強化在用車環(huán)保檢驗機構(gòu)監(jiān)管 全面提高機動車排放控制水平 五 建立健全極端不利氣象條件下大氣污染監(jiān)測報告和預(yù)警體系 地級以上城市環(huán)保部門要按照 環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù) AQI 技術(shù)規(guī)定 試行 開展環(huán)境空氣監(jiān)測結(jié)果日報和實時報工作 為公眾提供健康指引 引導(dǎo)當(dāng)?shù)鼐用窈侠戆才懦鲂泻蜕?結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況 研究制定大氣污染防治預(yù)警應(yīng)急預(yù)案 構(gòu)建區(qū)域應(yīng)急體系 出現(xiàn)重污染天氣時及時啟動應(yīng)急機制 實行重點排放源限產(chǎn)限排 建筑工地停止土方作業(yè) 機動車限行等應(yīng)急措施 向公眾提出防護措施建議 2 其它環(huán)境標(biāo)準(zhǔn) 如 工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) TJ36 93等 平時作業(yè) 請大家查閱資料 比較新舊大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別 并談?wù)勀銓Υ说目捶?2 大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn) 1996年4月12日經(jīng)國家環(huán)保局批準(zhǔn) 大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn) GB16297 1996于1997年1月1日實施 同時取消工業(yè)三廢排放試行標(biāo)準(zhǔn)GBJ4 73中的廢氣部分及十個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 包括合成洗滌劑火炸藥 雷汞 硫酸 船舶 鋼鐵 輕金屬 重有色金屬 瀝青及普鈣等行業(yè) 2 制定地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的方法 GB T13201 91 3 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB13233 2003 工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB9078 1996 煉焦?fàn)t大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB16171 1996 水泥廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB4915 1996 惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB14554 93 各類機動車執(zhí)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) 等 思考 對某個企業(yè)如同時存在綜合排放標(biāo)準(zhǔn) 地方污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時 該執(zhí)行哪一類標(biāo)準(zhǔn) 4 空氣質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn) AQI AirQualityIndex的英文縮寫 是空氣質(zhì)量指數(shù) 其計算公式如下 基本計算式 設(shè)I為某污染物的空氣質(zhì)量指數(shù) C為該污染物的濃度 則 式中 C大與C小 在AQI分級限值表中最貼近C值的兩個值 C大為大于C的限值 C小為小于C的限值 I大與I小 在API分級限值表中最貼近I值的兩個值 I大為大于I的值 I小為小于I的值 公式中四個參數(shù)取值見 環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù) AQI 技術(shù)規(guī)定 試行 中的表1 全市AQI的計算步驟a求某污染物每一測點的日均值式中 Ci為測點逐時污染物濃度 n為測點的日測試次數(shù)b求某一污染物全市的日均值c將各污染物的市日均值分別代入AQI基本計算式計算所得值 便是每項污染物的AQI分指數(shù) d選取AQI分指數(shù)最大值為全市AQI 全市主要污染物的選取AQI max I1 I2 Ii In 各種污染物的污染分指數(shù)都計算出以后 取最大者為該區(qū)域或城市的空氣質(zhì)量指數(shù)AQI 當(dāng)AQI 50該指數(shù)對應(yīng)的污染物為首要污染物 當(dāng)AQI 100則該項污染物即為該區(qū)域或城市空氣中的超標(biāo)污染物 計算舉例 假定某地區(qū)的PM10日均值為0 215mg m3 SO2日均值為0 105mg m3 NO2日均值為0 080mg m3 則其質(zhì)量指數(shù)的計算如下 解 按照空氣污染指數(shù)表 PM10實測濃度0 215mg m3介于0 150mg m3和0 250mg m3之間 按照此濃度范圍內(nèi)質(zhì)量指數(shù)與污染物的線性關(guān)系進行計算 即此處濃度限值C2 0 150mg m3 C3 0 250mg m3 而相應(yīng)的分指數(shù)值I2 100 I3 150 則PM10的污染分指數(shù)為 I 150 100 0 250 0 150 0 215 0 150 100 132 5這樣 PM10的分指數(shù)I 132 5 其它污染物的分指數(shù)分別為I 77 5 SO2 I 100 NO2 取污染指數(shù)最大者報告該地區(qū)的空氣污染指數(shù) API max 132 5 77 5 100 132超標(biāo)污染物為PM10 表空氣污染指數(shù)范圍及相應(yīng)的空氣質(zhì)量類別 中度污染 中度污染 重度污染 嚴(yán)重污染 200 300 極少數(shù)易感人群應(yīng)該減少戶外活動 易感人群應(yīng)該減少長時間戶外活動 易感人群應(yīng)避免長時間戶外活動 易感人群應(yīng)停止戶外活動 一般人群減少戶外活動 易感人群應(yīng)留在內(nèi) 一般人群避免戶外活動 空氣質(zhì)量日報舉例 空氣質(zhì)量日報舉例 1 大氣環(huán)境基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn) 如名詞標(biāo)準(zhǔn) 方法標(biāo)準(zhǔn) 采樣分析標(biāo)準(zhǔn) 樣品標(biāo)準(zhǔn) 監(jiān)測樣品標(biāo)準(zhǔn) 2 大氣污染控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 如原料 燃料使用標(biāo)準(zhǔn) 凈化裝置選用標(biāo)準(zhǔn) 排氣筒高度標(biāo)準(zhǔn)等 3 環(huán)保產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 它們是為保證前述標(biāo)準(zhǔn)的實施而作出的具體技術(shù)規(guī)定 目的是使生產(chǎn) 設(shè)計管理 監(jiān)督人員容易掌握和執(zhí)行 3 環(huán)境技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 二 法規(guī) 中華人民共和國大氣污染防治法 現(xiàn)有的大氣污染防治法是對1987年通過的大氣污染防治法進行修訂而來的 從2000年9月1日開始執(zhí)行 新法的作用表現(xiàn)在以下幾方面 強化了酸雨和二氧化硫污染控制推動了煤炭的清潔利用加快了淘汰嚴(yán)重污染大氣的落后工藝和設(shè)備的步伐開始停止生產(chǎn)和使用無鉛汽油法規(guī)實施后 一些地區(qū)依法強化環(huán)境管理 大氣環(huán)境質(zhì)量確實得到了改善 但未能有效地遏制大氣環(huán)境質(zhì)量的惡化 大氣污染形勢仍然十分嚴(yán)峻 大多數(shù)城市還處于比較嚴(yán)重的污染程度 缺少推動煤炭清潔利用的法律措施 燃煤污染仍然沒有得到有效遏制 大中城市機動車排氣污染正在迅速增加 大多數(shù)城市揚塵污染突出 大氣污染物排放總量居高不下 缺少有效的法律措施 現(xiàn)行法律的法律責(zé)任部分內(nèi)容偏少 力度不夠 小結(jié) 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 排放標(biāo)準(zhǔn) 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)的相互關(guān)系 平時作業(yè) 假定某地區(qū)的PM10日均值為0 215mg m3 SO2日均值為0 105mg m3 NO2日均值為0 080mg m3 試計算該地區(qū)的空氣質(zhì)量指數(shù) AQI 具體取值見 環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù) AQI 技術(shù)規(guī)定 試行 中的表1 第二章大氣物理化學(xué)基礎(chǔ) 一 大氣污染物擴散與氣象的關(guān)系 一 地球大氣特征1 大氣的組成 1 恒定組分 指干凈大氣的組分 H2O CO2除外 2 可變組分 CO2和H2O 3 不定組分 指大氣中的污染物質(zhì) 2 大氣的結(jié)構(gòu)及作用 1 結(jié)構(gòu) 前面已介紹 2 作用 A 大氣是生命活動不可缺少的物質(zhì) 大氣中的氮和氧等元素是生物體的支柱 每人每天平均吸入15Kg的空氣 B 大氣通過紫外線照射和雷電火花合成有機物 C 保護地球一切生命的安全 減弱隕石和紫外線的損傷 D 保護地球表面的熱量 調(diào)節(jié)氣候 E 大氣是某些環(huán)境物質(zhì)運移的載體 二 氣象要素1 風(fēng)與風(fēng)向 1 風(fēng) 指大氣的水平運動 2 風(fēng)向 指風(fēng)的來向 風(fēng)向可用8個方位或16個方位表示 也可用角度表示 以正北方向為零度 將圓角分為360 順時針旋轉(zhuǎn) 例如風(fēng)從北方吹來稱為北風(fēng) N 或稱風(fēng)向為0 東南方吹來的風(fēng)稱東南風(fēng) SE 或稱風(fēng)向135 主導(dǎo)風(fēng)向 風(fēng)向是經(jīng)常變化的 不同地區(qū)在一年中都有經(jīng)常出現(xiàn)的風(fēng)向 即主導(dǎo)風(fēng)向 風(fēng)向頻率 表示某風(fēng)向出現(xiàn)的次數(shù)占全年各方向風(fēng)向出現(xiàn)總次數(shù)的百分比 風(fēng)向決定了污染物的擴散方向 3 風(fēng)速 指單位時間內(nèi)空氣在水平方向運動的距離 單位用m s或km s表示 風(fēng)速是一個矢量 具有大小和方向 在大氣邊界層 指地面向上1000m的大氣層 中 磨擦力隨高度的增加而減小 當(dāng)氣壓梯度力不隨高度變化時 風(fēng)速隨距地面高度增加而增大 風(fēng)向與等壓線的交角隨高度增加而減小 通常大氣中的污染物濃度與風(fēng)速成反比 風(fēng)速增加一倍 下風(fēng)向濃度將減少一半 風(fēng)向 風(fēng)速可用風(fēng)玫瑰圖來表示 2 氣溫與氣壓 1 氣溫 這里指地面氣溫 一般是指距地面1 5m高處在百葉箱中觀測到的空氣溫度 常用的氣溫單位為攝氏溫度 熱力學(xué)溫度 K 和華氏溫度 F 三者之間的換算公式如下 T K t 273 15 t 5 9 t F 32 氣溫與大氣污染的關(guān)系 近地層大氣的溫度是不斷變化的 近地層大氣溫度的垂直分布決定了大氣的穩(wěn)定程度 以至影響大氣污染物的擴散和稀釋 因此氣溫的垂直分布與大氣污染程度密切相關(guān) 2 氣壓 單位面積上承受的大氣柱的重力 即大氣的壓強 大氣層中不同的地方氣壓不同而產(chǎn)生壓力差 從而引起空氣的運動 氣壓的單位有 大氣壓 帕 毫巴 毫米汞柱 它們之間的關(guān)系如下1atm 101325Pa 1013 25mbar 760mmHg 3 大氣濕度 表示大氣中水汽含量和潮濕程度的重要物理量 它與天氣變化密切相關(guān) 大氣濕度的常用表示方法有以下幾種 1 絕對濕度 單位體積空氣中所含的水汽質(zhì)量 單位 g m3 2 水汽壓力 空氣中所含水汽的分壓力 與氣壓用相同單位mmHg或Pa 注意 通常氣溫條件下水汽壓的值與絕對濕度的值相差不大 因此實際工作中常以水汽壓來代替絕對濕度 3 相對濕度 大氣中水汽壓與同一溫度下的飽和水汽壓之比 用百分?jǐn)?shù)表示 4 露點 氣壓不變的情況下 降低氣溫使其達(dá)到飽和時的那個溫度稱為露點 根據(jù)氣溫與露點之差可以判斷空氣的飽和程度 即相對濕度的大小 差值越大 相對濕度越小 反之亦然 4 云與輻射 1 云 大氣中水汽的凝結(jié)現(xiàn)象叫做云 使氣溫隨高度變化小 云量 天空被云遮蔽的成數(shù) 我國10分 國外8分 它分為 總云量 指所有云遮蔽天空的成數(shù) 無論其層次高低 低云量 指低云簇中的云遮蔽的成數(shù) 云高 云底距地面底高度 它分為 低云 2000m以下 中云 2000 6000m 高云 6000m以上 云狀 卷云 線 積云 塊 層云 面 雨層云 無定形 幾種高度的云 高云 6000m以上 中云 2000 6000m 低云 2000m以下 2 輻射 物質(zhì)以電磁波形式放射能量 3 云和輻射的關(guān)系 云對輻射起屏障作用 它能阻擋白天的太陽輻射 也阻擋地面向上的輻射 總的效果是減少垂直溫度梯度 減弱的程度視云量的多少而定 陰天 溫度層結(jié)的晝夜變化幾乎消失 大氣接近中性狀態(tài) 同理 溫度層結(jié)也隨季節(jié)變化 例如 夏季遞減強度大 頻率高 大氣不穩(wěn)定 冬季 逆溫強度大 頻率高 大氣多出現(xiàn)穩(wěn)定態(tài) 由此可見 輻射和云對大氣穩(wěn)定度可產(chǎn)生重要影響 從而影響到大氣污染物的擴散稀釋 二 影響大氣污染物擴散能力的主要因素 大氣的運動變化主要是由大氣中熱能的交換引起的 熱能主要來自于太陽 熱能的交換使得大氣的溫度有升有降 空氣的運動和氣壓系統(tǒng)的變化活動 使地球上海陸之間 南北之間 地面和高空之間的能量和物質(zhì)不斷交換 生成復(fù)雜的氣象變化和氣候變化 影響大氣污染物擴散的主要因素有兩方面 一是氣象的動力因素 二是熱力因素 一 影響大氣污染物擴散的動力因素1 風(fēng) 對大氣污染物質(zhì)的作用是 1 輸送作用 2 稀釋作用2 湍流 指大氣中存在著不同于主流方向各種尺度的次生運動或稱為旋渦運動 1 影響大氣湍流的因子 大氣垂直穩(wěn)定度 該因子形成的大氣湍流稱為熱力湍流 近地面的風(fēng)速 下墊面的粗糙情況等機械因素 該因子形成的湍流稱為機械湍流 2 對大氣污染物的作用 混合稀釋 風(fēng)和湍流對大氣污染的影響 風(fēng)和湍流是決定污染物在大氣中的擴散狀態(tài)的最直接和最本質(zhì)的因子 是決定污染物擴散的決定因素 凡有利于增大風(fēng)速 增強湍流的氣象條件 都有利于污染物的稀釋擴散 否則將會使污染嚴(yán)重 二 影響大氣污染物擴散的熱力因素?zé)崃σ蛩刂饕复髿獾臏囟葘咏Y(jié)和大氣穩(wěn)定度 溫度層結(jié) 指地球表面上方的大氣溫度隨高度的變化情況 即在垂直方向上的氣溫分布 氣溫的垂直分布決定著大氣的穩(wěn)定度 而大氣穩(wěn)定度又影響著湍流的強度 因而溫度層結(jié)與大氣污染程度有著緊密的關(guān)系 1 大氣邊界層的溫度場 1 氣溫垂直遞減率 為了描述氣溫垂直分布的特點 經(jīng)常利用氣溫垂直遞減率這個概念 它指氣溫隨高度的升高而降低的快慢 用每上升單位高度 100米 的降低值 即氣溫垂直遞減率 T Z來表示 氣溫垂直遞減率 有三種情況 氣溫隨高度的增加而降低 此時 0 氣溫隨高度的升高而增加時 0 氣溫隨高度的升高不變時 0 2 絕熱變化和干絕熱遞減率 絕熱變化 空氣與外界無熱量交換 由于外界壓力的變化 使其被壓縮或向外膨脹時所引起的溫度變化 稱為氣溫的絕熱變化 在絕熱過程中 空氣內(nèi)能的變化是由于外力壓縮它 對它做功 或由空氣以膨脹的形式反抗外力做功的結(jié)果 當(dāng)空氣上升時 由于周圍氣壓的降低 使空氣膨脹而降溫 相反空氣下降時 由于氣壓的增加 使空氣被壓縮而增溫 氣溫干絕熱遞減率 干空氣絕熱上升單位距離時的溫度降低值 又稱為干空氣的絕熱垂直遞減率 表示成 d dTi dZ式中 Ti為干空氣團的溫度 注 干絕熱遞增減率為一近似常數(shù) 其值大約為1 100m思考 氣溫垂直遞減率和氣溫干絕熱遞減率有何區(qū)別 2 大氣穩(wěn)定度 1 大氣穩(wěn)定度的含義 指在垂直方向上大氣穩(wěn)定的程度 即大氣是否易于發(fā)生對流 與 和 d有關(guān) 2 大氣穩(wěn)定度的分類 不穩(wěn)定平衡中性平衡穩(wěn)定平衡 d d d d d d 不穩(wěn)定平衡 中性平衡 穩(wěn)定平衡 0 3 大氣穩(wěn)定度的判定 定性 當(dāng) d 時 大氣是不穩(wěn)定的 當(dāng) d 時 大氣是中性平衡狀態(tài) 當(dāng) d 時 大氣是穩(wěn)定的 4 在大氣污染預(yù)測模型中 將大氣穩(wěn)定度細(xì)分為A B C D E F六個級別 分別代表極不穩(wěn)定 不穩(wěn)定 弱不穩(wěn)定 中性 弱穩(wěn)定和穩(wěn)定 按以下方式確定大氣穩(wěn)定度的類型 具體步驟如下 計算太陽傾角計算太陽高度角由云量和太陽高度角查表14 3查出輻射等級數(shù)由輻射等級數(shù)和地面風(fēng)速查表14 4得到穩(wěn)定度等級 帕斯奎爾法 見教材P288 289 后面將進一步介紹 三 幾種氣象狀況對大氣污染物擴散的影響 1 逆溫的概念 指大氣的溫度隨著高度升高而增加的現(xiàn)象 發(fā)生逆溫的大氣層稱作逆溫層 在逆溫條件下 0 d 大氣處于穩(wěn)定狀態(tài) 嚴(yán)重影響了污染物的垂直擴散 易造成大氣污染 2 逆溫的類型 根據(jù)逆溫發(fā)生的原因可分為5類 輻射逆溫 接地逆溫 經(jīng)常發(fā)生在無風(fēng)或小風(fēng)少云的夜晚 由于強烈的有效輻射使地面和近地面大氣層強烈冷卻降溫 而上層空氣降溫較慢 上暖下冷的逆溫現(xiàn)象 下圖是輻射逆溫的生消過程 地形逆溫 是由于局部地區(qū)的地形而形成的逆溫 主要是在盆地和谷地中 日落后山坡散熱較快 使冷空氣沿斜坡下滑 把谷底的熱空氣抬升而形成上部氣溫比下部氣溫高的逆溫 下沉逆溫 沉降性逆溫 在高壓控制區(qū) 高空存在著大規(guī)模的下沉氣流 由于下沉氣流施熱增溫作用 致使下沉運動的終止高度出現(xiàn)了逆溫 多見于副熱帶反氣旋區(qū) 特點是范圍大 不連接地面而出現(xiàn)在某一高度上 所以又稱作上部逆溫 鋒面逆溫 是由于冷暖兩種氣團相遇 暖氣團位于冷氣團之上而形成的 下圖是其形成的示意圖 平流逆溫 主要發(fā)生在冬季中緯度沿海地區(qū) 由于海陸存在溫差 當(dāng)海上暖空氣流到陸地上空時 便形成了平流逆溫 由于逆溫時的大氣狀態(tài)十分惡劣 因此在逆溫層內(nèi)大氣的垂直運動受阻 處于逆溫層內(nèi)的煙塵等污染物和水汽凝結(jié)物因不易擴散而大量積累 使能見度變壞 空氣質(zhì)量惡化 嚴(yán)重時甚至發(fā)生污染事件 3 煙流形狀 大氣污染狀況與大氣穩(wěn)定度的關(guān)系 教材P72 大氣污染狀況與大氣穩(wěn)定度有密切的關(guān)系 下面以一高架源連續(xù)排放煙云為例來說明大氣穩(wěn)定度對大氣污染物的影響 高架源排放的煙云有5種類型 1 翻卷型 波浪形 出現(xiàn)于大氣不穩(wěn)定狀態(tài)下 0 d的情況下 溫度隨高度的增加而降低 煙云在上下左右方向上擺動很大 擴散速度較快 煙云呈劇烈翻卷 由于擴散速度較快 靠近污染源地區(qū)污染物落地濃度較高 在較遠(yuǎn)的下風(fēng)處污染較輕 該種煙云多發(fā)生在晴朗的中午 2 錐形煙流 外形類似一個橢圓錐 當(dāng)煙流離開排放口一定距離后 云軸基本保持水平 煙流比翻卷形規(guī)則 大氣處于中性或弱穩(wěn)定 0 d 擴散速度及落地濃度均比翻卷形低 污染物運輸較遠(yuǎn) 該種煙流多出現(xiàn)在陰天或多云天以及冬季夜晚 3 扇形煙流 其擴散在垂直方向受到抑制 在水平方向擴散成扇形 大氣處于穩(wěn)定狀態(tài) 0 d 出現(xiàn)逆溫層 污染物可以傳送到很遠(yuǎn)的下風(fēng)向 4 屋脊型煙流 其下側(cè)邊緣清晰 呈平直狀 上部出現(xiàn)湍流擴散 煙囪出口上方大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài) 0 d 下方大氣則處于穩(wěn)定狀態(tài) 0 d 煙氣中污染物不向下方擴散而只向上方擴散 對地面污染較小 該種煙型多出現(xiàn)在日落前后 5 熏煙型 煙流的上側(cè)邊緣清晰 呈平直狀 煙流的下部有較強的湍流擴散 煙上方有逆溫層 煙氣上升到一定程度后受到逆溫層的控制 煙囪出口上方大氣穩(wěn)定 0 d 下方大氣不穩(wěn)定 d 這種情況下煙云就好象被蓋子蓋住一樣 只能向下部 象煙熏一樣直撲地面 在污染源附近的污染物濃度較高 地面污染嚴(yán)重 這是在大氣污染預(yù)測里備受關(guān)注的極端氣象條件 3 氣壓分布與大氣污染 1 低壓控制區(qū)特點 空氣有上升運動 云天較多 通常風(fēng)速也較大與大氣污染的關(guān)系 大氣多為中性或不穩(wěn)定狀態(tài) 有利于污染物的稀釋擴散 2 強高壓控制區(qū) 特點 天氣晴朗 風(fēng)速較小 由于大范圍內(nèi)空氣的下沉運動 在幾百米到一二千米的上空形成下沉逆溫 與大氣污染的關(guān)系 阻擋著污染物向上湍流擴散 若高壓大氣系統(tǒng)是靜止的或移動很慢的微風(fēng)天氣 又連續(xù)幾天出現(xiàn)逆溫時 由于大氣對污染物的擴散稀釋能力大大下降 將會出現(xiàn)所謂的空氣 停滯 現(xiàn)象 這時即使處在正常情況下不足以造成大氣污染的污染源 也可能出現(xiàn)大范圍的污染危害 如再處于不利的地形條件 就會出現(xiàn)嚴(yán)重的污染情況 如世界聞名的倫敦?zé)熿F事件就是在這樣的條件下發(fā)生的 4 霧與逆溫 霧和逆溫與大氣污染的關(guān)系 一是有利于一次污染物的積累 二是促進二次污染物的形成 時間分布特點 霧并伴隨出現(xiàn)的逆溫所導(dǎo)致的空氣污染以冬季最為嚴(yán)重 秋末初春次之 夏季最輕 例1 1948年10月底 美國多諾拉這個擁有1 4萬人的工業(yè)小鎮(zhèn) 由于大霧和逆溫的出現(xiàn) 空氣中SO2和金屬粉塵等迅速堆集 造成了6000人患病 17人死亡 例2 1930年2月 比利時馬斯河谷地區(qū)出現(xiàn)大霧和逆溫 致使當(dāng)?shù)毓S排放的大量污染物沉積 導(dǎo)致幾千居民發(fā)病 死亡60余人 5 局部氣流 地形和地貌的差異 加上日照時間的變化 地表熱力性質(zhì)的不均勻性 造成局部熱力環(huán)流 其水平范圍一般在幾至幾十公里 局部氣流對當(dāng)?shù)氐拇髿馕廴居酗@著的影響 常見的有 1 城市熱島效應(yīng) Hotislandeffect 熱島效應(yīng)形成的原因 城市上空污染物具有保溫作用 增加了大氣的逆輻射 城市建筑物和道路的建材改變了地表熱交換和大氣的動力學(xué)特性 更易大量吸收熱輻射 城市大量高層建筑減低風(fēng)速 使熱量水平輸送相對困難 城市居民生產(chǎn) 生活形成豐富的熱源 熱島環(huán)流的形成和危害 形成條件 1 城市熱島效應(yīng)應(yīng)在幾百米以上有一穩(wěn)定層所覆蓋 而在穩(wěn)定層以下形成城市混合層 混合層使該層內(nèi)的垂直濃度趨于均勻 2 熱島效應(yīng)使農(nóng)村的冷空氣向城市輻合而上升 與大氣污染的關(guān)系 1 該環(huán)流的水平輻射流場使接近地面的污染物向城市聚集 加重了城市的污染 2 其輻合上升氣流使高煙囪的煙上升 輸往遠(yuǎn)處 又可減少對城市的污染 影響熱島效應(yīng)的因素 局部地區(qū)氣象 如云量 風(fēng)速 6m s時 等 季節(jié) 主要在夏季 地形 建筑形態(tài)以及城市規(guī)模 性質(zhì) 例子 東京在2000年夏天超過30攝氏度的日數(shù)為67天 有41個熱得夜不能寐的夜晚 而10年前只有23天難以入眠 急救車出動次數(shù)也從1985年的100次增加到628次 2000年死于熱浪的人數(shù)達(dá)207人 2 山谷風(fēng) 3 海陸風(fēng) 谷風(fēng) 山風(fēng) 山風(fēng) 三 大氣污染化學(xué) 大氣污染化學(xué)的概念 它是研究大氣的組成 各種成分的性質(zhì) 來源和發(fā)生于大氣中的化學(xué)現(xiàn)象 化學(xué)過程及其規(guī)律的學(xué)科 是大氣科學(xué)的一個分支 大氣污染化學(xué)的興起 1 工業(yè)革命后使用煤作燃料發(fā)生由煤煙引起的煤煙污染事件 2 二戰(zhàn)以后 又大量使用石油作燃料 出現(xiàn)了光化學(xué)污染問題 3 核爆炸把放射性塵埃拋射到平流層 造成全球性放射性污染 4 超音速飛機在平流層飛行 排出大量的氮氧化物等 對臭氧層有破壞作用 這些促進了大氣污染化學(xué)的興起 20世紀(jì)60年代以后 當(dāng)出現(xiàn)了光化學(xué)煙霧 臭氧層破壞 酸雨等一系列環(huán)境問題時 人們進一步關(guān)注大氣污染化學(xué)的研究 一 降水與大氣污染 降水與大氣污染的關(guān)系 大氣降水對去除大氣污染物有重要作用 一般降水前后空氣中氣溶膠或氣態(tài)物質(zhì)可以減少2 3或更多 因此研究降水的成分 降水量 降水的變化 降水的地區(qū)差異 有助于探明大氣污染狀況 為大氣污染防治提供重要依據(jù) 1 云 霧對大氣污染物的作用 1 云霧的形成 云霧是懸浮在大氣中的水汽凝結(jié)物 可以清除大氣中的氣溶膠顆粒和氣態(tài)污染物 云的形成首先是由凝結(jié)核活化過程開始 即云霧化學(xué)過程首先從氣溶膠粒子的云霧內(nèi)清除過程開始 此過程首先溶解氣溶膠物質(zhì) 大氣氣溶膠的可溶物質(zhì)主要是海鹽 硫酸和硝酸及其硫酸鹽和硝酸鹽 2 云霧中的化學(xué)反應(yīng) 云霧滴能吸收大氣中的微量組分并在其中發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 其反應(yīng)過程如下 CO2 H2OH2CO3H2CO3H HCO3 HCO3 H CO32 NH3 H2O NH4 OH NH4 OHNH4 OH 氣體進入水溶液后發(fā)生水解可能繼續(xù)發(fā)生下列反應(yīng) SO2 O3SO3 O2SO3 H2OH2SO4H2SO42H SO42 SO42 2O3SO42 3O2HSO32 O3H SO42 O2HSO3 H2O2H SO42 H2OSO2 H2O Mn2 O32H SO42 O2 Mn2 氣體成分的去向 1 SOX的去向 絕大部分以SO42 的形式存在 HSO32 只存在于酸性溶液中 2 痕量組分的去向 大氣中還有一些痕量組分OH HNO2 H2S HC HBr以及有機化學(xué)成分等 它們多少也會被云霧滴吸收 但是當(dāng)云霧消散后 吸收 吸附的污染物及其反應(yīng)生成物仍可進入大氣中 2 影響大氣降水中的化學(xué)成分的因素 大氣降水中的化學(xué)成分與其所處地區(qū) 季節(jié)有很大的關(guān)系 1 海陸的差異 海洋來的氣團含鹽量高 Cl Na 較多 硫酸鹽粒子含量較少 內(nèi)陸氣團一般含HCO32 SO42 Ca2 較多 因此沿海地區(qū)的降水中所含的Cl Na 較內(nèi)陸地區(qū)高 熱帶氣團中的NH4 HNO3含量較極地氣團高 2 城市之間的差異 不同的城市之間自然 人為活動和周圍地區(qū)的污染物的長距離輸送不同 降水云下的氣溶膠濃度及化學(xué)成分很大程度上代表當(dāng)?shù)匚廴疚飦碓捶植继攸c和地形氣候特點 城市地區(qū)觀測的地面降水化學(xué)成分及其濃度與當(dāng)?shù)匚廴緺顩r有密切的關(guān)系 降水過程本身是大氣污染物的重要清除過程 多雨地區(qū)大氣中污染物濃度要比干燥地區(qū)低得多 3 不同季節(jié)之間的差異 由于不同季節(jié)受不同氣團的影響 降水中的化學(xué)成分也有一定的變化 一般降水的含鹽量冬季低于夏季 例子 我國華北和西北地區(qū) 夏季降水含鹽量在40mg L以上 冬季降水含鹽量為15 30mg L 3 降水的pH值 影響降水pH值的因素 1 地理環(huán)境和季節(jié)的變化 沿海一帶pH值較低 與海濱污泥排出大量的硫化氫以及燃燒放出的硫氧化物 氮氧化物有關(guān) 內(nèi)陸地區(qū)pH值高是由于含鈣土泥散布在空氣中 土壤中又排出較多的氨氣 使雨水中的Ca2 NH4 增多 導(dǎo)致中和作用的結(jié)果 2 陰陽離子的數(shù)量 如HCO32 SO42 NO3 Cl 等會引起pH值下降 NH4 Ca2 Mg2 Na 等可引起pH值上升 人們生活生產(chǎn)中排至大氣中的SO2轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩?使雨中H 濃度增加 導(dǎo)致雨水呈強酸性反應(yīng) 形成酸雨降落 二 酸雨化學(xué) 1 酸雨的概念 指空氣污染造成的酸性廢水 從廣義上講 酸雨是指pH值小于5 6的雨 雪 霧 雹等大氣降水和其它酸性沉降物 通常認(rèn)為大氣降水與二氧化碳?xì)怏w平衡時的酸度 pH 5 6 為降水天然酸度 并將其作為判斷是否酸化的標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)降水的pH值低于5 6時 降水即為酸雨 酸雨中含有多種無機酸或有機酸 其中絕大部分是硫酸和硝酸 2 酸雨的形成 一般認(rèn)為酸雨主要是由人為排放的硫氧化物和氮氧化物等酸性氣體轉(zhuǎn)化而形成的 三 臭氧破壞化學(xué) 科學(xué)家們認(rèn)為 臭氧減少是由于人類活動向大氣中排入氯氟烴 CFCs 和含溴鹵化烷烴哈龍 Halons 等引起的 自然條件如低溫 背景氣溶膠等為臭氧損耗提供適宜的場所 人為活動排放的物質(zhì)進入平流層 大大加強了臭氧的清除過程 改變了多少個世紀(jì)以來形成的臭氧動態(tài)平衡 導(dǎo)致臭氧不斷損耗 臭氧的損耗機理如下 Cl O3 ClO O2 Br O3 BrO O2ClO O Cl O2 BrO O Br O2凈結(jié)果 O3 O 2O2 四 大氣污染擴散模式 大氣污染擴散的基本問題是研究湍流與煙流傳播和物質(zhì)濃度衰減關(guān)系問題 目前廣泛應(yīng)用的理論有三種 1 梯度輸送理論 它是菲克用理論類比建立起來的理論 菲克認(rèn)為分子擴散規(guī)律和傅里葉提出的熱傳導(dǎo)規(guī)律類似 這個理論的中心思想是在單位時間內(nèi)物質(zhì)經(jīng)過單位面積輸送的通量與濃度梯度成正比 2 湍流統(tǒng)計理論 泰勒首先用統(tǒng)計學(xué)的方法去研究湍流擴散問題 該理論的中心是闡述擴散粒子關(guān)于時間和空間的概率分布 以便求出擴散粒子的濃度的空間分布和隨時間的變化 高斯在大量實測資料分析的基礎(chǔ)上 應(yīng)用湍流統(tǒng)計理論得到了正態(tài)分布假設(shè)下的擴散模式 即通常所說的高斯模式 它是目前應(yīng)用最廣的模式 3 相似理論 這是在量綱分析的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的理論 利用這些理論進行研究時 常采用數(shù)值分析法 現(xiàn)場研究法和實驗室模擬研究法三種方法 理論和方法的應(yīng)用截然不可分 應(yīng)將它們很好地結(jié)合在一起 得出與實際大氣污染擴散模式相符合的計算模式 一 點源擴散模式 實際處理的大氣污染物排放源有點源 線源 面源和體源幾種形式 其中點源是最簡單也是最常見的一種污染源形式 1 坐標(biāo)系 大量的觀測事實表明 從點源排放的大氣污染物在開闊平坦的地形條件下以煙流形式擴散 并處在湍流隨機運動中 其濃度分布通常符合在平均煙流軸兩側(cè)是正態(tài)分布 即高斯分布的規(guī)律 高斯模型的坐標(biāo)系如下圖所示 注 原點O為排放點或高架源排放點在地面的投影 X軸的正方向為平均風(fēng)