噪聲與振動(dòng)控制之環(huán)境工程講訴

1、大氣污染大氣污染防治第二部分、大氣環(huán)境第五章、大氣污染5.1、大氣的組成 地球上的大氣是環(huán)境的重要組成要素，并參與地球表面的各種過程，是維持一切生命所必須。大氣的質(zhì)量好壞，對整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康有直接的影響。大氣的污染及防治是目前重要環(huán)境問題之一。在大氣地理、大氣氣象和自然地理的研究中，大氣是指大區(qū)域或全球的氣流或氣體。1、什么是大氣？2、大氣的成分恒定可變的不定的惰性氣體氮（78.09%）氧（20.95%）氬（0.93%）氖氦氪氙氡等二氧化碳（0.020.04）%水蒸氣（4以下）%純凈空氣1來源于火山噴發(fā)、森林火災(zāi)、海嘯、地震等暫時(shí)性的災(zāi)難引起的。主要的成分有：塵埃、硫、硫化氫、硫氧化物、

2、氮氧化物、鹽類及惡臭氣體。2人類的社會活動(dòng)。如：煤煙、塵、硫氧化物、氨氧化物等，這是最主要的不定成分來源5.2、大氣的污染形成和污染源 自然界中局部的質(zhì)能變化和人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)，改變大氣圈中某些原有成分和向大氣中排放有毒物質(zhì)，使大氣質(zhì)量惡化，影響原來有利的生態(tài)平衡體系，嚴(yán)重威脅著人體健康和正常工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以及對建筑物和設(shè)備財(cái)產(chǎn)等構(gòu)成損壞，即為大氣污染。1、大氣污染的定義 2.污染的形成 1） 原于人對能源的利用， 2）14世紀(jì)，燃煤的煙成為主要的問題， 3）18世紀(jì)，工業(yè)用燃料3.污染源的種類： 1）按污染源存在的形式 2）按污染源排放的方式 3）按排放時(shí)間 4）按污染物產(chǎn)生的類型 1）按

3、污染源存在的形式 2）按污染源排放的方式 3）按排放時(shí)間 4）按污染物產(chǎn)生的類型1高架源2面源3線源1連續(xù)2間斷3瞬間1固定污染源2移動(dòng)污染源1工業(yè)污染源2家庭3汽車排氣4農(nóng)業(yè)4.空氣中的污染物1）重要的空氣污染物（5種）：碳?xì)浠衔镆谎趸嫉趸锪蜓趸镂⒘Ｒ淮挝廴疚锖投挝廴疚?）一次污染物一次污染物是指從各類污染源排出的物質(zhì)一次污染物反應(yīng)性污染物非反應(yīng)性污染物在大氣中長與某些其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，或成為催化劑性質(zhì)穩(wěn)定不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，或反應(yīng)速度很慢一次污染物在大氣中的物理作用或化學(xué)反應(yīng)：1氣體污染物之間的化學(xué)反應(yīng)。如：OHSSOSH222232 催化劑2空氣中粒狀污染物對氣體污染物的吸附作用

4、，或粒狀污染物表面上的化學(xué)物質(zhì)與氣體污染物之間的化學(xué)反應(yīng)。如：MgSMgSOSOMgO 423443氣體污染物在其溶膠中的溶解作用。4氣體污染物在太陽光作用下的光化學(xué)反應(yīng)。3）二次污染物 一次污染物的各種化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果生成的一些列新的污染物為二次污染物。常見的二次污染物：臭氧、過氧化乙酰硝酸酯、硫酸及硫酸鹽氣溶膠、硝酸及硝酸氣溶膠、過氧化氫等。在干燥的空氣中，二氧化硫的含量達(dá)800ppm時(shí)，人們是可以忍受的。但在形成硫酸氣溶膠后，其含量僅0.8ppm人即不可忍受。4)大氣污染物主要污染物的性質(zhì)、來源和危害1一氧化碳 來源：汽車排放，不完全燃燒 空氣中的一氧化碳可以轉(zhuǎn)化成二氧化碳，既有自凈的能力

5、，但機(jī)理目前尚不完全了解2氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮來源于礦物燃料的燃燒過程，也有來自生產(chǎn)或使用硝酸工廠的排放，氮肥廠或冶煉廠等3碳?xì)浠衔镏饕獊碓从谏锏姆纸庾饔?。危害：能?dǎo)致生成有害的光化學(xué)煙霧4硫氧化物硫氧化物的主要來源于礦物燃料的燃燒危害：生成硫酸氣溶膠 酸雨 腐蝕性 引起各種疾病5微粒微粒是指空氣中分散的液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)，也稱氣溶膠，包括：塵、煙、霧和碳煙等 塵：大于1um的固體微粒 煙：小于1um的固體微粒 霧：液體微粒，直徑可達(dá)100um 碳煙：極細(xì)，可集成一串 大于10um的塵埃中的顆粒物質(zhì)成為降塵，可以沉降于地面，10um以下的為飄沉。6其他有害物質(zhì)石棉、汞和鈹?shù)?光化學(xué)

6、煙霧 光化學(xué)煙霧，最早1964年出現(xiàn)在美國洛杉磯，其是由HC和NOX在陽光照射作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成刺激性物質(zhì)，在一天內(nèi)成分濃度不斷發(fā)生變化。危害：1遮擋陽光，使氣溫降低，或形成冷凝核心，使云霧和雨水增多，以至影響氣候。 2使可見度降低。3燃煤時(shí)生成的SOX，在加上微粒，對人體危害特別大。 4可見度差，增加燃料消耗。5用四乙鉛做汽油防爆劑，排入空氣中的鉛，危害大 1刺激眼睛2臭氧會引起胸部壓縮、刺激粘膜、頭痛、咳嗽等癥狀。3臭氧能損害有機(jī)物，如橡膠、棉布、尼龍等。4引起哮喘及引起植物毀壞5.3、大氣中污染的影響因素光化學(xué)煙霧的危害： 在早上8點(diǎn)鐘左右HC和NO2的濃度最高，經(jīng)過2-3小時(shí)的陽

7、光照射下后，臭氧和醛類的濃度出現(xiàn)最高值，到了晚上，這些污染物的濃度下降。一、影響大氣污染的因素主要有以下幾種：1、污染物的性質(zhì)及成分 排入大氣的污染物通常由各種氣體和固體顆粒物體組成，它們的性質(zhì)是由它們的化學(xué)成分決定的。不同的化學(xué)成分在大氣中造成的化學(xué)反應(yīng)和清除過程不同。直徑大小不同的固體顆粒在大氣中的沉降速度及清除過程不同，因而對濃度分布的影響也不同。1污染物的性質(zhì)及成分2污染物的幾何形狀和排放方式3地理因素4氣象條件2、污染物的幾何形狀和排放方式一）地形和地物的影響： 地面是一個(gè)凹凸不平的曲面，會影響氣流方向和風(fēng)速； 山脈的阻滯作用，對風(fēng)速影響很大，尤其是山谷盆地； 城市中的高層建筑、體形

8、大的建筑物，能造成氣流在小范圍內(nèi)產(chǎn)生渦流，阻礙氣流的運(yùn)動(dòng)，降低了近地層風(fēng)速梯度，并使風(fēng)向擺動(dòng)大。一般規(guī)律是建筑物背風(fēng)區(qū)風(fēng)速下降，在局部地區(qū)產(chǎn)生渦流，不利于氣體擴(kuò)散。二）山谷風(fēng)：冷暖谷風(fēng)山谷風(fēng)谷風(fēng)山風(fēng)冷暖山風(fēng)3、地理因素三）海陸風(fēng)：海風(fēng)陸風(fēng)海陸風(fēng)海風(fēng)陸風(fēng)四）城市熱島環(huán)流：A 城市熱島環(huán)流：1）城市人口密集、工業(yè)集中，使得能耗水平高2）城市的覆蓋物（如建筑、水泥路面等）熱容量大，白天吸收太陽輻射熱，夜間放熱緩慢，使低層空氣變暖；是指由城鄉(xiāng)溫度差引起的局地風(fēng)。B 產(chǎn)生城鄉(xiāng)溫度差異的主要因素是：由于城市市區(qū)凈熱量吸入比周圍鄉(xiāng)村多，故平均氣溫比周圍鄉(xiāng)村高（特別是夜間），于是形成了所謂城市熱島。城鄉(xiāng)年平均

9、溫差一般為0.41.5度，有時(shí)可達(dá)68度，其差值與城市的大小、性質(zhì)、當(dāng)?shù)貧夂驐l件及緯度有關(guān)。由于城市溫度經(jīng)常比農(nóng)村高（特別是夜間），氣壓比鄉(xiāng)村低，所以形成一種從周圍農(nóng)村吹向城市城區(qū)的特殊的局地風(fēng)，稱為城市熱島環(huán)流或城市風(fēng)3）城市上空籠罩著一層煙霧和二氧化碳，使地面有效輻射減弱C 環(huán)流成因二、大氣邊界層的溫度場4、氣象條件:（一）氣溫垂直遞減梯度1對流層內(nèi)溫度變化隨高度的增加溫度逐漸下降1）大氣中的溫度場2）大氣的水平流動(dòng)和湍流2地面溫度高的原因1）地面是大氣的主要和直接熱源2）水汽和固體雜質(zhì)的分布從低空向高空減少，他們吸收地面輻射能力很強(qiáng)3氣溫垂直遞減率氣溫隨高度的變化，稱為氣溫垂直遞減率d干

10、空氣塊或未飽和的濕空氣塊在絕熱條件下每升高單位高度（通常取用單位高度為100）所造成的溫度下降數(shù)值，稱為干絕熱遞減率 ，以 表示：ddzdTid 4溫度層結(jié)氣溫沿垂直高度的分布，稱為氣溫沿高度分布曲線或溫度層結(jié)曲線，簡稱溫度層結(jié)大氣溫度層結(jié)的4種類型：1）氣溫隨高度增加而遞減，稱為正常分布層結(jié)或遞減層結(jié)0 2）氣溫直減率等于或近似等于干絕熱直減率。d 3）氣溫不隨高度變化，稱為中性層結(jié)。0 4）氣溫隨高度的增加而增加，稱為逆溫。0 氣溫高度1234(二)逆溫1、逆溫層一般將氣溫隨高度增加而增加的大氣層稱為逆溫層或阻擋層注意：當(dāng)發(fā)生等溫或逆溫時(shí)，大氣是穩(wěn)定的，大大阻礙了氣流的運(yùn)動(dòng)，不利于污染物的

11、擴(kuò)散。2、逆溫生成的原因成因輻射逆溫下沉逆溫平流逆溫鋒面逆溫湍流逆溫1)輻射逆溫1)輻射逆溫輻射逆溫是指在晴空無云(或少云)的夜間,當(dāng)風(fēng)速較小(3)時(shí),地面因強(qiáng)烈的有效輻射而很快冷卻,近地面冷卻最為強(qiáng)烈,較高的氣層冷卻較慢,因而形成了自地面開始逐漸向上發(fā)展的逆溫層。ZZZT(a)T(b)T(c)ZT(d)ZT(e)輻射逆溫的生成過程a下午遞減溫度層結(jié)b日落1小時(shí)逆溫開始生成的情況c黎明時(shí)達(dá)到最強(qiáng)d日出后逆溫逐漸消失e上午10點(diǎn)中左右逆溫層完全消失輻射逆溫在陸地上常年可見,但以冬季最強(qiáng)。輻射逆溫層的厚度可達(dá)200300m，有時(shí)可達(dá)400m左右。2)下沉逆溫： 下沉逆溫有稱壓縮逆溫。當(dāng)高壓區(qū)內(nèi)某一

12、層空氣發(fā)生強(qiáng)度較大的氣團(tuán)下沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，?？墒乖瓉砭哂蟹€(wěn)定層結(jié)的空氣層壓縮成逆溫層結(jié)。hABCDABCDh下沉逆溫3)平流逆溫：由暖空氣平流到冷地表面上形成的逆溫稱為平流逆溫4)湍流逆溫：低層空氣湍流混合形成的逆溫稱為湍流逆溫ATBZd湍流混合dABTZ湍流混合5）鋒面逆溫 在對流層中的冷空氣團(tuán)與暖空氣團(tuán)相遇時(shí)，暖空氣團(tuán)因其密度小就會爬到冷空氣上面去，形成一個(gè)傾斜的過渡區(qū)，稱為鋒面。在鋒面上，如果冷暖空氣的溫差較大，即可以出現(xiàn)逆溫。鋒面逆溫僅在冷空氣一邊。(三)不同溫度層結(jié)下的煙型1翻卷型(波浪型)2錐型3平展型4爬升型5漫煙型三、大氣水平運(yùn)動(dòng)和湍流（一）大氣的水平運(yùn)動(dòng)1、作用于大氣上的力：1）水

13、平氣壓梯度力2）地球偏向力3）慣性離心力4）摩擦力2、近地層風(fēng)速廓線 平均風(fēng)速隨高度變化的曲線稱為風(fēng)速廓線，風(fēng)速廓線的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為風(fēng)速廓線模式。1）中性層結(jié)條件下的風(fēng)速廓線模式：0lnzzKuu 2）非中性層結(jié)條件下的風(fēng)速廓線模式：mzzuu)(11 （二）大氣的湍流運(yùn)動(dòng) 大氣的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)稱為大氣湍流。風(fēng)速的脈動(dòng)和風(fēng)向的擺動(dòng)就是湍流的作用1垂直方向上的溫度分布分布不均引起的熱力湍流2垂直方向風(fēng)速分布不均勻及地面粗糙度引起的機(jī)械湍流5.4 大氣污染控制一、控制空氣污染的途徑二、移動(dòng)源污染物控制三、固定源微粒污染物的控制四、硫氧化物和氮氧化物的控制從以下方面進(jìn)行介紹：一、控制空氣污染的途徑1、合

14、理的工業(yè)布局2、區(qū)域采暖，集中供熱3、高煙囪排煙4、改變?nèi)剂蠘?gòu)成5、進(jìn)行技術(shù)革新，改善燃燒過程6、改革生產(chǎn)工藝7、開發(fā)新能源8、減少機(jī)動(dòng)車輛的廢氣污染二、移動(dòng)源污染物控制1、內(nèi)燃機(jī)的改造1）調(diào)節(jié)燃料與空氣的配比2）延遲點(diǎn)火，可減少氮氧化物含量，降低壓縮比也能減少氮氧化物和HC的排出量，但此時(shí)燃料利用不經(jīng)濟(jì)。3）曲柄箱裝上通風(fēng)系統(tǒng)，使排出的氣體返回引擎中燃燒利用。4）用小罐活性炭吸附其揮發(fā)的燃料，待再點(diǎn)火時(shí)，由新鮮空氣沖洗并帶入燃燒室中。2、尾部排氣系統(tǒng)的改進(jìn)1）采用較濃的燃料與空氣配比，并另設(shè)一熱反應(yīng)器，使尾氣能保溫足夠時(shí)間，以便與新鮮空氣繼續(xù)燃燒。2）增設(shè)接觸轉(zhuǎn)化器，使HC與CO氧化成水和二

15、氧化碳。3）使部分尾氣返回燃燒，使燃燒室溫度降低，減少氮氧化物的排出量，同時(shí)由于燃料與空氣的配比不變，因此HC和CO也不會增多 。3、改換燃料改造燃料性能和試制新型燃料4、研制新式發(fā)動(dòng)機(jī)三、固定源微粒污染物的控制微粒排量絕大部分是來自固定源，其控制方法有：（1）改變污染源的特性，使微粒產(chǎn)量減少。如改用天然氣代替煤作燃料；以原子能代替火力發(fā)電；以衛(wèi)生填埋代替垃圾焚燒等（2）應(yīng)用控制裝置將微粒除凈后再進(jìn)行排放。方法的選用與考慮容積效率、微粒特性、凈化要求、許可的壓力降和費(fèi)用等因素。常見的幾種方法如下：1.沉降室當(dāng)含塵的氣體進(jìn)入沉降室后，氣體流速降低，微粒大于40的主粒便借重力沉降。此法常用作初級除塵。2.離心或旋風(fēng)分離器 對直徑大于40um的微粒，收塵率大于95%；而對于直徑小于8um的微粒收塵率在50%以下。3.洗滌器對直徑為2-3um的微塵，收塵率可達(dá)96%4.靜電除塵氣對直徑小于1um的微塵，仍有顯著除塵效果5.織物袋濾室 對直徑小于1um的微塵，凈化率可達(dá)100%，同時(shí)可有效地除去0.01的微粒。但價(jià)格高。四、硫氧化物和氮氧化物1.硫氧化物的控制1）改用含硫低的燃料，特別是在濃霧時(shí)期2）少燒煤或不燒煤而改用其它能源，如原子能或水力等3）加高煙囪，加強(qiáng)空氣的稀釋