環(huán)境保護(hù)概論8課件

1、環(huán)境保護(hù)概論上官鐵梁山西大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院2014.4第八章 大氣污染及其防治空氣概念在環(huán)境保護(hù)中，對(duì)特定場(chǎng)所或區(qū)域，供人和動(dòng)植物生存的氣體稱為“空氣”；而以大區(qū)域或全球性的氣流為研究對(duì)象時(shí)，則采用“大氣”一詞。自然地理學(xué)把受地心引力而隨地球旋轉(zhuǎn)的大氣稱為大氣圈，厚度大約有10000km。由于大氣圈層與宇宙空間很難確切劃分，在大氣物理學(xué)和污染氣象學(xué)研究中，常把大氣圈層上界定為1200-1400km。1400km以外，氣體已非常稀薄，就是宇宙空間了。大氣圈中的空氣分布是不均勻的。海平面上的空氣密度最大，近地面的空氣密度隨高度上升而減小。在地球表面上空400-1400km的大氣層，空氣是逐漸變稀薄

2、的。地球表面的大氣溫度不僅隨緯度、季節(jié)變化，而且隨高度變化。大氣質(zhì)量的90%集中在30km以下的范圍內(nèi)，高度100km以上大氣的質(zhì)量?jī)H占大氣圖質(zhì)量的1%。 世界氣象組織（WMO）根據(jù)大氣溫度的垂直分布特點(diǎn)，并考慮大氣垂直運(yùn)動(dòng)等情況，將大氣分為5層：對(duì)流層平流層中間層暖層散逸層大氣組成大氣( atmosphere)是多種氣體的混合物，其組成包括：恒定組分：氮、氧、氬 可變組分：二氧化碳、水蒸氣 不定的組分：埃、硫、硫化氫、硫氧化物、氮氧化物、鹽類及惡臭氣體大氣污染的來(lái)源及分類大氣污染(air pollution)是指由于人類活動(dòng)或自然過(guò)程，使得某些物質(zhì)進(jìn)入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，并持續(xù)足夠的時(shí)

3、間，因此而危害了人體的舒適、健康和福利，甚至危害了生態(tài)環(huán)境。大氣污染的來(lái)源：人為源和自然源人為源交通運(yùn)輸電站工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)和生活燃料燃燒固體廢棄物燃燒按照污染范圍，大氣污染大致可分為：局部地區(qū)污染：局限于小范圍的大氣污染，如煙囪排氣；地區(qū)性污染：涉及到一個(gè)地區(qū)的大氣污染，如工業(yè)區(qū)及其附近地區(qū)受到污染或整個(gè)城市受到污染；廣域污染：涉及到比一個(gè)地區(qū)或大城市更廣泛地區(qū)的大氣污染；全球性污染：涉及到全球范圍的大氣污染，目前主要表現(xiàn)在溫室效應(yīng)、酸雨和臭氧層破壞三個(gè)方面 。2、大氣污染的分類按照存在形態(tài)分為：顆粒污染物和氣態(tài)污染物根據(jù)粒徑大小，顆粒污染物分為：飄塵和降塵按照成因，氣態(tài)污染物分為：一次大氣污染

4、物和二次大氣污染物 一次大氣污染物：直接從污染源排放進(jìn)入大氣中并達(dá)到足夠的排放量原始污染物。 二次大氣污染物：由于一次污染物與大氣中已有組分或幾種一次污染物之間經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而生成的與一次污染物性質(zhì)不同的新污染物。受到普遍重視的一次污染物主要有硫氧化物(SO。)、氮氧化物NOx、碳氧化物(CO、C02)及有機(jī)染物(ClClo化合物)等；二次污染物主要有硫酸煙霧(sulfurous smog)和光化學(xué)煙(photochemical smog)。3、大氣污染物的分類 大氣污染的危害及環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)大氣污染的危害對(duì)人體的危害 對(duì)植物的危害對(duì)器物和材料的危害對(duì)大氣能見(jiàn)度的影響 對(duì)氣候的影

5、響 主要污染物(1) 硫氧化物SOx (sulfur oxide)是硫的氧化物的總稱，包括二氧化硫、三氧化硫；三氧化二硫、一氧化硫等。其中S02是目前大氣污染物中數(shù)量較大、影響范圍也較廣的一類氣態(tài)污染物。硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨或酸沉降的主要前體物。(2)氮氧化物NOx (nitrogen oxide) 是氮的氧化物的總稱，包括氧化亞氮、一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮等，其中污染大氣的主要是NO和N02。(3)碳氧化物COx(carbon oxide) 主要是一氧化碳和二氧化碳。大氣中的碳氧化物主要來(lái)自煤炭和石油的燃燒，在空氣不充足的情況下燃燒，就會(huì)產(chǎn)生一氧化碳。CO是一種窒息性氣體，It

6、鍋爐工業(yè)用煤燃燒約產(chǎn)生1.4kg一氧化碳；It居民取暖用煤燃燒約產(chǎn)生20kg以上的一氧化碳；一輛行駛中的汽車，每小時(shí)約產(chǎn)生11. 5kg的一氧化碳。二氧化碳雖然不是有毒物質(zhì)，但大氣中含量過(guò)高就會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)，有可能造成全球性災(zāi)難。 (4)碳?xì)浠衔颒C (hydrocarbon) 屬于有機(jī)化合物中最簡(jiǎn)單的一類，僅由碳?xì)鋬煞N元素組成，又稱為烴。碳?xì)浠衔镏邪喾N烴類化合物，進(jìn)入人體后會(huì)使人體產(chǎn)生慢性中毒。碳?xì)浠衔锖偷趸镌陉?yáng)光照射下會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，生成光化學(xué)煙霧，其主要來(lái)源為汽車尾氣、工業(yè)。 (5)硫酸煙霧(sulfurous smog) 指大氣中的SO2等硫氧化物，在相對(duì)濕度比較高，氣

7、溫比較低并有顆粒氣溶膠存在時(shí)而發(fā)生一系列化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而生成的硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠。硫酸煙霧引起的刺激作用和生理反應(yīng)等危害要比S02氣體大得多。 ； (6)光化學(xué)煙霧(photochemical smog) 在陽(yáng)光照射下，大氣中的氮氧化物、碳?xì)浠衔锖脱趸瘎┲g發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)而生成的藍(lán)色煙霧（有時(shí)帶些紫色或黃褐色），其主要成分有臭氧、PAN（過(guò)氧乙酰硝酸酯）、酮類和醛類等，其危害比一次污染物大得多。大氣圈三、氣象條件與大氣污染的關(guān)系污染物從排放到對(duì)人體和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的影響過(guò)程中，要經(jīng)歷復(fù)雜的大氣過(guò)程：遷移、擴(kuò)散、沉降、化學(xué)反應(yīng)。由于氣象條件的不同，大氣擴(kuò)散稀釋能力相差很大，因此，即

8、使是同一污染源排出的污染物，對(duì)人體和生態(tài)系統(tǒng)造成的危害程度也不同。歷史上有名的重大環(huán)境公害事件，往往是在不利的氣象條件下發(fā)生的。氣象條件與大氣污染的關(guān)系1、風(fēng)水平方向的空氣運(yùn)動(dòng)稱為風(fēng)。風(fēng)的來(lái)向叫風(fēng)向。單位時(shí)間內(nèi)空氣在水平方向上的運(yùn)動(dòng)距離是風(fēng)速。風(fēng)對(duì)污染物起著輸送的作用，污染區(qū)總是出現(xiàn)在污染源的下風(fēng)向；污染物在大氣中的濃度與污染物的排放總量成正比，而與平均風(fēng)速成反比，若風(fēng)速增加一倍，則在下風(fēng)向污染物的濃度將減少一半。 湍流 風(fēng)速有大有小，具有陣發(fā)性，并在主導(dǎo)風(fēng)向上還出現(xiàn)上下左右無(wú)規(guī)則的陣發(fā)性攪動(dòng)，這種無(wú)規(guī)則陣發(fā)性攪動(dòng)的氣流稱為大氣湍流。大氣污染物的擴(kuò)散，主要靠大氣湍流的作用。如果設(shè)想大氣是做很有

9、規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，只有分子擴(kuò)散，那么，從污染源排出的煙云就近乎是一條粗細(xì)變化不大的帶子。然而，實(shí)際情況并非如此，因?yàn)闊熢葡蛳嘛L(fēng)向漂移時(shí)，除本身的分子擴(kuò)散外，還受大氣湍流作用，從而使得煙團(tuán)周界逐漸擴(kuò)張。大氣穩(wěn)定度 波浪型（不穩(wěn)）錐型（中性或弱穩(wěn)）扇型（逆溫）爬升型（下穩(wěn)，上不穩(wěn)）漫煙型（上逆、下不穩(wěn)） 顆粒污染物控制方法從含塵氣流中除去顆粒污染物的技術(shù)叫除塵技術(shù)，所用的裝置叫除塵器。1、評(píng)價(jià)凈化裝置性能的指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)處理氣體流量?jī)艋蕢毫p失經(jīng)濟(jì)指標(biāo)設(shè)備費(fèi)運(yùn)行費(fèi)占地面積主要?dú)鈶B(tài)污染物治理技術(shù) （一）常見(jiàn)氣態(tài)污染物治理方法 用于氣態(tài)污染物處理的技術(shù)有吸收法、吸附法、冷凝法、催化轉(zhuǎn)化法、直接燃燒法、膜分

10、離法以及生物法等。其中，吸收法和吸附法是應(yīng)用最多的兩種氣態(tài)污染物的去除方法。 吸收是利用氣體在液體中溶解度不同的這一現(xiàn)象，以分離和凈化氣體混合物的一種技術(shù)，例如從工業(yè)廢氣中去除二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOr)、硫化氫(H2S)以及氟化氫(HF)等有害氣體。 吸附是一種固體表面現(xiàn)象。它是利用多孔性固體吸附劑處理氣態(tài)污染物，使其中的一種或幾種組分在分子引力或化學(xué)鍵力的作用下，被吸附在固體表面，從而達(dá)到分離的目的。常用的固體吸附劑有骨炭、硅膠、礬土、沸石、焦炭和活性炭等，其中應(yīng)用最為廣泛的是活性炭?；钚蕴繉?duì)廣譜污染物具有吸附功能，除CO. SO2. NOr、H2S外，還對(duì)苯、甲苯、：甲苯、乙醇

11、、乙醚、煤油、汽油、苯乙烯、氯乙烯等物質(zhì)都有吸附功能。去除煙氣中氮氧化物的技術(shù)對(duì)冷卻后煙氣進(jìn)行處理，以降低NOx的排放量，通稱為煙氣脫硝。 煙氣脫硝比較難：原因之一是煙氣量大，濃度低（體積分?jǐn)?shù)為2.010-41.010-3）。在未處理的煙氣中，與SO2相比，可能只有SO2濃度的1/51/3。原因之二是NOx的總量相對(duì)較大，如果用吸收或吸附過(guò)程脫硝，必須考慮廢物最終處置的難度和費(fèi)用。 選擇性催化還原法 （p110） 選擇性非催化還原法（p111）機(jī)動(dòng)車污染的控制 機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)排出的物質(zhì)主要包括：完全燃燒的產(chǎn)物(CO2、H2O、N2)；不完全燃燒的產(chǎn)物CO、HC和炭黑顆粒等；燃料添加劑的燃燒生成物

12、（鉛化合物顆粒）；，燃料中硫的燃燒產(chǎn)物SO2以及高溫燃燒時(shí)生成的NOx等；從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設(shè)備稱為除塵裝置 濕式除塵裝置 干式除塵裝置 按分離原理分類 ：重力除塵裝置（機(jī)械式除塵裝置） 慣性力除塵裝置（機(jī)械式除塵裝置）離心力除塵裝置（機(jī)械式除塵裝置）洗滌式除塵裝置過(guò)濾式除塵裝置電除塵裝置聲波除塵裝置 2、除塵器分類評(píng)價(jià)除塵器性能的技術(shù)指標(biāo) 除塵裝置的技術(shù)指標(biāo)主要有處理能力、除塵效率和壓力損失。 (1)處理能力 指除塵裝置在單位時(shí)間內(nèi)所能處理的含塵氣體的流量，一般用體積流量表示。實(shí)際運(yùn)行的除塵裝置由于漏氣等原因，進(jìn)出口氣體流量往往并不相等，因此用進(jìn)口流量和出口流量的平均值表示處

13、理能力。 (2)除塵效率即被捕集的粉塵量與進(jìn)入裝置的粉塵量之比。除塵效率是衡量除塵器清除氣流中粉塵的能力的指標(biāo)，根據(jù)總捕集效率，除塵器可分為低效除塵器(so%80%)、中效除塵器(80%95%)、高效除塵器（95%以上）。習(xí)慣上一般把重力沉降室、慣性除塵器列為低效除塵器，中效除塵器通常指顆粒層除塵器、低能濕式除塵器等；電除塵器、袋式除塵器及文丘里除塵器則屬于高效除塵器范疇。 (3)除塵器阻力 它表示氣流通過(guò)除塵器時(shí)的壓力損失。阻力大，用于風(fēng)機(jī)的電能也大，因而阻力也是除塵設(shè)備的耗能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的一個(gè)指標(biāo)。根據(jù)除塵器的阻力，可分為低阻除塵器(500Pa)，如重力沉降室、電除塵器等；中阻除塵器(500

14、2000Pa)，如旋風(fēng)除塵器塵器、袋式除塵器、低能濕式除塵器等；高阻除塵器(200020000Pa)，如高能文丘里除塵器。主要?dú)鈶B(tài)污染物治理技術(shù) （一）常見(jiàn)氣態(tài)污染物治理方法 用于氣態(tài)污染物處理的技術(shù)有吸收法、吸附法、冷凝法、催化轉(zhuǎn)化法、直接燃燒法、膜分離法以及生物法等。其中，吸收法和吸附法是應(yīng)用最多的兩種氣態(tài)污染物的去除方法。 吸收是利用氣體在液體中溶解度不同的這一現(xiàn)象，以分離和凈化氣體混合物的一種技術(shù)，例如從工業(yè)廢氣中去除二氧化硫(S02)、氮氧化物(NOr)、硫化氫(Hzs)以及氟化氫(HF)等有害氣體。 吸附是一種固體表面現(xiàn)象。它是利用多孔性固體吸附劑處理氣態(tài)污染物，使其中的一種或幾種

15、組分在分子引力或化學(xué)鍵力的作用下，被吸附在固體表面，從而達(dá)到分離的目的。常用的固體吸附劑有骨炭、硅膠、礬土、沸石、焦炭和活性炭等，其中應(yīng)用最為廣泛的是活性炭?；钚蕴繉?duì)廣譜污染物具有吸附功能，除CO. S02. NOr、H2S外，還對(duì)苯、甲苯、：甲苯、乙醇、乙醚、煤油、汽油、苯乙烯、氯乙烯等物質(zhì)都有吸附功能。1.選用的除塵器必須滿足排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放濃度 2.粉塵的物理性質(zhì)對(duì)除塵器性能具有較大的影響3.氣體的含塵濃度：氣體的含塵濃度較高時(shí)，在靜電除塵器或袋式除塵器前應(yīng)設(shè)置低阻力的初凈化設(shè)備，去除粗大塵粒。4.選擇除塵器時(shí)，必須同時(shí)考慮捕集粉塵的處理問(wèn)題高溫、高濕氣體不宜采用袋式除塵器煙氣中同時(shí)含有SO2、NOx等氣態(tài)污染物，可以考慮采用濕式除塵器，但是必須注意腐蝕問(wèn)題。5.氣體溫度和其它性質(zhì)也是選擇除塵設(shè)備時(shí)必須考慮的因素。3、除塵器的合理選擇除塵器的選擇六、大氣污染綜合防治1、大氣污染綜合防治的含義 大氣污染綜合防治是防與治的結(jié)合，是為了達(dá)到區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量控制目標(biāo)，對(duì)多種大氣污染控制方案的技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、區(qū)域適應(yīng)性和實(shí)施可行性等進(jìn)行最優(yōu)化選擇和評(píng)價(jià)，從而得出最優(yōu)控制技術(shù)方案和工程措施。2