環(huán)境工程基礎20096

1、第三章 大氣污染控制技術3.1 大氣污染的一般概念3.2 大氣污染氣象學基礎3.3 空氣除塵技術3.4 可溶性氣體污染物去除技術13.1 大氣污染的一般概念3.1.1 大氣污染及其分類3.1.2 大氣污染的對環(huán)境的影響3.1.3 我國大氣污染概況3.1.4 大氣污染控制及環(huán)境標準3.2 大氣污染氣象學基礎3.2.1 大氣圈結構與氣象要素3.2.2 大氣的熱力過程3.2.3 大氣的運動和風23.1.1 大氣污染及其分類1. 大氣污染的定義大氣污染指大氣中某種物質的濃度超過正常水平，造成可測的對人體、動物、植被和材料的影響的大氣狀況。大氣污染指大氣中某種不良成分達到一定的濃度，造成有害的影響的大氣

2、狀況。這種成分可能對人體健康、植被、器物或者全球環(huán)境以及通過渾濁的空氣或不愉快的氣味對環(huán)境美學造成負面的影響。如果大氣中的物質達到一定濃度，并持續(xù)足夠的時間，以致對公眾健康、動物、植物、材料、大氣特性或環(huán)境美學產(chǎn)生可測量的不利影響，這就是大氣污染。 32. 排放源分類人為因素交通發(fā)電工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)與民用燃燒其他自然因素地理因素：火山天氣因素: 日照微生物作用: 腐爛 植被因素其他4亞洲的典型空氣污染源：發(fā)電、工業(yè)、交通、民用燃料、植物燃燒等53. 形成類型分類： 一次大氣污染物:直接以原始形態(tài)排放入大氣中并達到足夠的排放量從而造成健康威脅的污染物一次大氣污染物來源污染物來源一氧化碳燃料的不完全燃

3、燒，吸煙碳氫化合物燃料的不完全燃燒，吸煙懸浮顆粒物燃料燃燒, 農(nóng)業(yè)生產(chǎn), 工業(yè)廢物, 建筑揚沉二氧化硫化石燃料使用, 冶金氮氧化物燃料燃燒63.形成類型分類：二次大氣污染二次大氣污染物指大氣中的一次污染物通過化學反應生成的化學物質。光化學煙霧是大氣中氮氧化物和碳氫化合物在紫外線照射下反應生成的多種污染物的混合物。光化學煙霧最具危害的兩種物質是臭氧(O3)和過氧乙酰硝酸酯(PAN)。7光化學煙霧形成過程*8光化學煙霧對比照片9細顆粒物對人體健康和大氣環(huán)境質量造成的危害要遠比粗顆粒物大形成氣溶膠，長期懸浮在空氣中細顆粒物本身可能是有毒、有害物質細顆粒物易成為其它污染物的運載體和反應體細顆粒物污染可

4、導致低能見度顯著降低4. 污染物性狀分類：細顆粒物污染10碳氫氣體污染物一氧化碳污染物二氧化硫氮氧化物臭氧層破壞氣體溫室氣體4. 污染物性狀分類：氣態(tài)污染物114. 污染物性狀分類：酸沉降酸沉降是指某一平面上具有致酸潛勢的物質的積累。致酸物質是自然和人為活動的過程中產(chǎn)生的。致酸物質按存在形態(tài)分為干和濕兩種。12自然源、電廠以及內燃機等排放出的污染物在大氣中發(fā)生化學反應產(chǎn)生導致酸沉降的化學物質。13酸雨的危害水的低pH值使得魚的骨骼畸形生長，最終導致死亡引起樹木的大量不正常死亡嚴重腐蝕建筑物14中國酸雨的分布變化主要位于長江以南153.1.2 大氣污染對環(huán)境的影響1. 對人體健康的影響CO對人體

5、健康的影響CO（10-6）對人體健康的影響510 對呼吸道患者有影響30 人滯留8h，視力及神經(jīng)機能出現(xiàn)障礙40 人滯留8h，出現(xiàn)氣喘1201h接觸，中毒，血液中COHb10%2502h接觸，頭疼，血液中COHb=40%5002h接觸，劇烈心痛，眼花，虛脫3000 30min即死亡16NO2對人體健康的影響NO2（10-6）對人體健康的影響1 聞到臭味5 聞到強臭味1015 10min眼、鼻受到刺激50 1min內人呼吸困難80 3min感到胸痛、惡心100150 在3060min內死亡250 很快死亡17臭氧對人體健康的影響注：部分人群接觸臭氧后肺功能下降18突發(fā)性嚴重大氣污染事故1952年

6、12月倫敦煙霧事件中死亡人數(shù)與大氣中煙塵和二氧化硫濃度的相關性192. 對植物的傷害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系暴露時間，h0.10.11.0101001000NO2濃度，ppmNO2濃度，mg/m3暴露時間，d203. 對器物和材料的影響平均二氧化硫濃度和不同暴露時間對低碳鋼的腐蝕作用關系Mean SO2 concentration，ppmWeight loss per 100g panel，g214. 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，一般應是氣溶膠粒子、能通過大氣反應生成氣溶膠粒子的氣體或有色氣體，包括：總懸浮顆粒物（TS

7、P）SO2和其它氣態(tài)含硫化合物，在大氣中以較大反應速率生成硫酸鹽和硫酸氣溶膠粒子NO和NO2，在大氣中反應生成硝酸鹽和硝酸氣溶膠粒子光化學煙霧，反應生成亞微米氣溶膠粒子223.1.3 我國大氣污染概況 1.污染現(xiàn)狀1999年全國重點城市主要大氣污染物分布232002年中國城市空氣質量狀況不同空氣質量狀況下的人口比例全國城市空氣質量分級比例24不同規(guī)模城市空氣污染程度（2002年） 空氣質量達標 SO2超標 顆粒物超標25經(jīng)濟水平和污染狀況的綜合比較TSP concentrations in selected cities in various years from 1990 to 1995 a

8、nd national GNP per capita Annual TSP concentration(g/m3)262. 控制大氣污染的技術措施清潔生產(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)略改善能源供應結構和布局，提高清潔能源和優(yōu)質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和清潔煤技術積極開發(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273. 控制污染的經(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)達國家為1%2我國目前比例為0.7%0.8，希望能達到1.5實行“污染者和

9、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）責任制度（賠償損失和罰款等）284. 能源利用狀況改善注：中國正在不斷提高能源使用的效率，但還未達到美國的水平（1980-1995年數(shù)據(jù)）294. 主要污染物排放強度降低注：近年來GDP持續(xù)增長，主要污染物排放卻有所下降來源：中國統(tǒng)計年鑒，中國環(huán)境狀況公報30 排放源源頭控制 大氣 受體 受體人類 動物 植物 其他反映自然反饋法律途徑 排放源 大氣 受體污染物擴散、混合、反應與空氣傳輸3.1.4 大氣污染控制及環(huán)境標準1.空氣污染及控制系統(tǒng)312.大氣污染控

10、制的研究內容 空氣污染源污染物在大氣中的物理、化學行為污染物對受體的影響污染控制技術控制大氣污染的法律法規(guī) 323. 中華人民共和國大氣污染防治法1987年9月5日由第六屆全國人大常委會第22次會議通過，1988年6月1日起執(zhí)行1995年8月29日，第八屆全國人大常委會第15次會議對該法進行了修訂2000年對該法再次修訂331995年8月29日修改后的大氣污染防治法，在控制大氣污染，改善大氣環(huán)境質量方面起到了積極的作用：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重污染大氣的落后工藝和設備的步伐開始生產(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)境質量確實得到了改

11、善 34但未能有效地遏制大氣環(huán)境質量的惡化： 大氣污染形勢仍然十分嚴峻，大多數(shù)城市還處于比較嚴重的污染程度；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)行法律的法律責任部分內容偏少，力度不夠。 352000年第二次修訂的指導思想面對現(xiàn)實，對我國以煤為主的能源結構短期難以改變的現(xiàn)狀以及經(jīng)濟條件給予了充分考慮；針對要害，主要是針對燃煤、機動車、揚塵等造成的大氣污染；抓住重點，主要是抓住重點城市、重點區(qū)域；在禁止超標排放、按排污量收費，以及總量控制和排污許可證方面取得了重大

12、突破；強化法律責任，加強執(zhí)法監(jiān)督。365. 大氣環(huán)境質量標準體系環(huán)境質量標準 GB30951996環(huán)境空氣質量標準綜合排放標準 GB162971996大氣污染物綜合排放標準37行業(yè)排放標準GWPB 31999鍋爐大氣污染物排放標準GB49151996水泥廠大氣污染物排放標準GB90781996工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準GB161711996煉焦爐大氣污染物排放標準GB132231996火電廠大氣污染物排放標準GB1455493 惡臭污染物排放標準GWPB 11999輕型汽車污染物排放標準 GB14761.293車用汽油機排氣污染物排放標準GB14761.593汽油車怠速污染物排放標準GB147

13、61.693柴油車自由加速煙度排放標準GB14761.793汽車柴油機全負荷煙度排放標準GB1462193 摩托車排氣污染物排放標準GWPB 52000飲食業(yè)油煙排放標準38GB546891 鍋爐煙塵測試方法GB1164289 輕型汽車排氣污染物測試方法GB/T1476293車用汽油機排氣污染物試驗方法GB/T1476393汽油車燃油蒸發(fā)污染物的測量 收集法GB1134089 汽車曲軸箱排放物測量方法GB/T384593汽油車排氣污染物的測量怠速法GB/T384693柴油車自由加速煙度的測量GB384783 汽油柴油機全負荷煙度測量法GB/T546693摩托車排氣污染物的測量 怠速法GB/T1

14、462293摩托車排氣污染物的測量 工況法標準檢測方法39環(huán)境空氣質量標準Ambient air quality standard主題內容與適用范圍本標準規(guī)定了環(huán)境空氣質量功能區(qū)劃分、標準分級、污染物項目、取值時間及濃度限值，采樣與分析方法及數(shù)據(jù)統(tǒng)計的有效性規(guī)定。本標準適用于全國范圍的環(huán)境空氣質量評價。 40各項污染物的濃度限值注：適用于城市地區(qū)；適用于牧業(yè)區(qū)和以牧業(yè)為主的半農(nóng)半牧區(qū)，蠶桑區(qū)；適用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)區(qū)。污染物名稱取值時間濃度限值濃度單位一級標準二級標準三級標準二氧化硫SO2年平均日平均1小時平均0.020.050.150.060.150.500.100.250.70mg/m3 (標準

15、狀態(tài))總懸浮顆粒物TSP年平均日平均0.080.120.200.300.300.50mg/m3 (標準狀態(tài))可吸入顆粒物PM10年平均日平均0.040.050.100.150.150.25mg/m3(標準狀態(tài))二氧化氮NO2年平均日平均1小時平均0.040.080.120.080.120.240.080.120.24mg/m3 (標準狀態(tài))一氧化碳CO日平均1小時平均4.0010.004.0010.006.0020.00mg/m3 (標準狀態(tài))臭氧O31小時平均0.160.200.20mg/m3 (標準狀態(tài))鉛Pb季平均年平均1.501.00g/m3 (標準狀態(tài))苯并a芘BaP日平均0.01g

16、/m3 (標準狀態(tài))氟化物F日平均1小時平均720g/m3 (標準狀態(tài))月平均植物生長季平均1.81.23.02.0g/(dm2d)413.2 大氣污染氣象學基礎3.2.1 大氣圈結構與氣象要素42臭氧層 大氣圈的結構。大氣層可以分為對流層（最貼近地面、密度最大的一層）、平流層（較高的、氣體組成相同但密度較小的氣層）以及電離層（由已電離的氣體組成）電離層平流層大氣圈垂直結構對流層4344大氣圈垂直結構對流層（10km左右）集中了大氣質量的3/4和全部的水蒸氣，主要天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這一層溫度隨高度的增加而降低，每升高100m平均降溫0.650C強烈對流作用溫度和濕度的水平分布不均大氣邊界層對流層

17、下層12km，地面阻滯和摩擦 作用明顯自由大氣大氣邊界層以上，地面摩擦可以忽略 近地層地面上50100m，熱量和動量的常通量層45大氣圈垂直結構平流層（對流層頂5055km）同溫層對流層頂3540km，氣溫-550C左右同溫層以上，氣溫隨高度增加而增加集中了大部分臭氧沒有對流運動，污染物停留時間很長中間層（平流層頂85km）氣溫隨高度升高而迅速降低對流運動強烈46大氣圈垂直結構暖層（中間層頂800km）氣溫隨高度升高而增高氣體分子高度電離電離層散逸層（暖層以上）氣溫很高，空氣稀薄空氣粒子可以擺脫地球引力而散逸大氣壓力總是隨高度的升高而降低均質大氣層8085km以下，成分基本不變47主要氣象要素

18、1氣溫 天氣預報中：1.5m高、百葉箱內氣溫。 2氣壓單位：mb（毫巴） 大氣的壓強1atm101326Pa1013.26mb=760mmHg48主要氣象要素3氣濕絕對濕度1m3濕空氣中含有的水汽質量相對濕度空氣的絕對濕度與同溫度下飽和空氣的絕對濕度的百分比含濕量濕空氣中1kg干空氣包含的水汽質量水汽體積分數(shù)水汽在濕空氣中所占的體積分數(shù)露點同氣壓下空氣達到飽和狀態(tài)時的溫度49主要氣象要素4風向和風速 水平方向的空氣運動叫做風（垂直方向升降氣流） 風的來向叫風向（16個方位圓周等分） 風速：單位時間內空氣在水平方向上運動距離（2或10min平均） (km/h) F風力級（012級） 50主要氣象要素5云 大氣中水汽的凝結現(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） 云高:云底距地面底高度 低云（2500m以下） 中云（25005000m） 高云（5000m以上） 云狀:卷云（線）,積云（塊）,層云（面),雨層云(無定形） 51主要氣象要素6能見度 正常視力的人，在天空背景