環(huán)保-大氣污染及其防治

第四章大氣污染及其防治4-1概述一、大氣的組成

1．空氣與大氣

空氣：對于室內或特指某個場所供呼吸用的大氣：大區(qū)域全球性氣流為研究對象

2．大氣圈的結構（圖4-1）

3．大氣組成

恒定組分:N2、O2、Ar

可變組分:CO2、H2O

不定組分:H2S、SOx、NOx

2/5/202312/5/20232二、大氣的重要性

1．人類生存的要素

2．助燃

3．保護生物阻止紅外線輻射,地球溫度變化幅度小;

阻止紫外線輻射,地面輻射少,減少皮膚癌的發(fā)生.4．反射電磁波---傳播消息2/5/20233三、空氣污染的概念

GB6919-86：由于人類活動和自然過程引起某種物質進入大氣中,呈現(xiàn)出足夠的濃度,達到足夠的時間,并因此而危害了人體的舒適\健康和福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)象，稱為空氣污染。

原因：人類活動-----自然過程必要條件：足夠的濃度和時間

污染源：污染物排放三個要素和過程

大氣狀態(tài)：大氣運動作用受體：對受體的影響2/5/202344-2大氣污染源及主要污染物發(fā)生機制一、大氣污染源

生活污染源工業(yè)污染源交通污染源農業(yè)污染源2/5/20235二、大氣主要污染物

1.顆粒污染物(TotalSuspendedParticle,簡稱TSP)

粉塵霧塵塵粒煤塵煙塵

2.氣態(tài)污染物

SOx(H2S)：以SO2數(shù)量最多,危害最大.NOx(NH3)：種類較多.

COx：主要燃燒和呼吸釋放.CH：主要指有機廢氣,如烴、醇、酮、酯、胺等.

鹵素化合物：主要是含氯化合物及含氟化合物.2/5/202363．二次污染物(secondarypollutants)

一次污染物：SO2+煤塵.濕度大,氣溫低，濃度可達4.5mg/m3倫敦型煙霧

二次污染物：硫酸霧和硫酸鹽氣溶膠洛杉磯型煙霧(photochemicalsmog)：NOx+CH+h

特征：白色或淡棕色煙霧，大氣能見度降低，具有特殊氣味，刺激眼睛和喉粘膜，使呼吸困難。一般發(fā)生在溫度較高的夏季晴天，峰值出現(xiàn)在中午或剛過中午，夜間消失。機理：①排放大量烴類和氮氧化物；②光照條件下，形成過氧化物；

③形成光化學煙霧；④污染質消失，污染終止。

工業(yè)型煙霧：NOx+CH+h+重金屬顆粒+酸霧.

四日市和蘭州市2/5/20237倫敦煙霧事件2/5/20238洛杉嘰光化學煙霧2/5/202392/5/202310三、大氣污染物的轉歸

1．自凈2．轉移3．污染物轉化成二次污染物

2/5/2023114-3大氣污染的危害一、大氣污染侵入人體的主要渠道

呼吸道(為主)

消化道(食物)

體表接觸侵入(皮膚接觸)二、主要危害

1．

對人體健康的危害

2/5/202312

2．對動植物的危害

3．對材料的損害4．對氣候的影響補充：CO2年增長率：2.39ppm/y

正常值：316ppm

目前：3302/5/202313大氣污染對植物和材料的危害2/5/202314三、全球大氣環(huán)境問題

溫室效應：據(jù)估計，如果氣溫上升1℃，海平面要升高10厘米，而全球3/4的大城市和占40%的人口都集中在離海岸不過60千米以內的地區(qū)。

摘自《光明日報》2004-11-12（1）劉東生院士文章

臭氧層破壞酸雨蔓延2/5/2023154-4影響大氣污染物擴散的因素一、氣象因素

風：氣壓不同的空氣流動.1．動力因子氣態(tài)污染物濃度=(污物排量/平均風速)

湍流：

2．熱力因子

1)大氣溫度層結：地球表面上方大氣T隨h而變的情況.

氣溫垂直遞減率

定義：垂直于地球表面方向上每升高100m氣溫的變化值.

取值：在對流層=0.65oC/100m

2/5/202316

>0

正常層(對流層)hT

原因：大氣直接吸收太陽輻射能造成的增溫沒有地面輻射造成的增溫顯著,即地面是大氣的主要增溫熱源.由于地層大氣中含有吸收地面輻射能較強的水蒸氣和固體顆粒物,在大氣中分布是愈往上愈少.

=0

等溫層<0

逆溫層2/5/202317氣溫干絕熱遞減率(dryadiabaticlapserate)

意義：干空氣團或未飽和的濕空氣團絕熱上升(膨脹,T)或者下降(壓縮,T),單位高度(100m)

溫度的變化.

取值：2/5/202318

2)大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度與氣溫干絕熱遞減率有密切關系,大氣垂直運動的增強或者減弱取決于(/d)：

<d

：處于穩(wěn)定狀態(tài),上下運動,外力消失,即回原處。屬于逆溫區(qū),污物不宜擴散稀釋.

>d:處于不穩(wěn)定狀態(tài),上下運動,仍有升降,易于擴散稀釋.=d:中性狀態(tài),上下運動,推那停那.例如：某一個氣團處于200m高空,溫度為12C，=0.5C/100m，d=1C/100m

若氣團上升至300m,溫度為11C,則要下降至200m處.

若氣團下降至100m,溫度為13C,則要上升至200m處.2/5/202319大氣穩(wěn)定度判斷圖2/5/202320二、地理因素

1．動力效應：主要是地形、地物的機械作用改變了氣流的運動.

地形：主要是谷地、盆地,由于四周群山屏障,減小風速,阻止空氣流動,易造成逆溫.

地物：主要指城市各類建筑物(尤指高層)阻礙局部地區(qū)氣流運行,降低風速,在建筑物背風區(qū)形成小范圍的渦流,不利于污染物擴散.

日落后先冷

2/5/202321

2．熱力效應

由于下墊面性質不同,使得受熱、散熱不均勻,引起溫度場和風場的變化.

例如由于下墊面性質的差異,使地表熱力狀況不均勻受熱,形成局部氣流,對大氣污染物的擴散有著明顯的影響.三、其他因素

1．污染物排放的幾何形狀和排放方式不同面狀排放連續(xù)排放(危害最大)

地面排放

2．污染源的

污染物濃度[源強/源高]2/5/2023224-5大氣污染物的綜合防治與技術一、綜合防治原則

1．控制大氣污染源

2．防止或減少污染物的排放改革能源結構；提高煤炭品質；對燃料進行處理；改進燃燒裝置和燃燒技術；采用無害工藝；開源節(jié)流綜合利用；加強管理；改進汽車排氣裝置

3．治理排放的主要污染物

4．污染的法制宣傳與管理

2/5/202323二、消煙除塵技術

1．除塵裝置的技術性能指標

煙塵濃度的表示方法煙塵的個數(shù)濃度：顆粒物的個數(shù)/單位氣體體積煙塵的質量濃度：g/m3

除塵裝置的處理量

含義：單位時間內所能處理煙氣量的大小.

單位：m3/hm3/s

除塵裝置的效率

除塵效率：除下的煙塵量/含塵煙氣總量除塵效果：未除煙塵量/含塵煙氣總量

除塵裝置的壓力損失(壓力降)

煙氣經除塵裝置所消耗的能量,(Pa;mmH2O)2/5/202324

G：煙塵流量,g/s清凈氣體

C：含塵濃度,g/m3G2、C2、Q2Q：單位時間的煙塵量,m3/s

含塵氣體

G1、C1、Q1除塵效率：除塵效果：多級除塵效率：

捕集塵粒

G3、C3、Q3

2/5/202325

2．除塵設備簡介（表4-4、表4-5）

機械式除塵器按機制分類過濾式除塵器濕式除塵器靜電除塵器濕式除塵器是否用液體分類干式除塵器高效除塵器除塵效率高低分類中效除塵器低效除塵器附：各種除塵裝置實用性能比較2/5/2023262/5/2023272/5/202328三、排煙脫硫

氣態(tài)酸性氧化物(同堿、鹽反應)1．原理SO2

中間價態(tài)溶于水

2．方法

1）干法

優(yōu)點：排煙溫度高,易擴散.

缺點：效率低,設備龐大.活性炭吸附法

催化氧化法2/5/202329

2）濕法

優(yōu)點：方法簡單,流程短,建設費用省缺點：溫度低,濕度大,煙氣上升高度低,難擴散.氨法：2NH3.H2O+SO2(NH4)2SO3+H2O(工藝成熟,簡單操作方便,重點掌握)

回收(NH4)2SO4：(NH4)2SO3+(1/2)O2(NH4)2SO4

回收石膏：

(NH4)2SO4+Ca(OH)2CaSO4.2H2O+2NH3

回收硫磺：(NH4)2SO32NH3+SO2+H2OSO2+H2S3S+2H2O2/5/202330鈣法

Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2OCaSO3+SO2+H2OCa(HSO3)2回收石膏：CaSO3+(1/2)O2+2H2OCaSO4.2H2OCa(HSO3)2+NO+H2OCaSO4.2H2O+(1/2)N22Ca(HSO3)2+NO2+2H2O2CaSO4.2H2O+(1/2)N2+2SO2(此法同時除去NOx)

堿法(鈉法)NaOH鎂法

MgxMnOy

和MgO

Grillo法MgxMnOy副產物H2SO4濃度可達98%.Chemical法(MgO)2/5/202331四、排煙脫硝（氮）

NOx為氣態(tài)酸性氧化物

1．原理中間價態(tài),有氧化還原性,氧化性為主

NO難溶于水,常需變成NO22．方法堿液吸收NaOH、Na2CO3、NH3水

NO+NO2+2MOH2MNO3+H2O吸收法

2MOH+2NO2

MNO2+MNO3+H