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(duì)于室內(nèi)或特指某個(gè)場(chǎng)所供呼吸用的大氣：大區(qū)域全球性氣流為研究對(duì)象

2．大氣圈的結(jié)構(gòu)（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(hù)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(dòng)和自然過(guò)程引起某種物質(zhì)進(jìn)入大氣中,呈現(xiàn)出足夠的濃度,達(dá)到足夠的時(shí)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(dòng)-----自然過(guò)程必要條件：足夠的濃度和時(shí)間

污染源：污染物排放三個(gè)要素和過(guò)程

大氣狀態(tài)：大氣運(yùn)動(dòng)作用受體：對(duì)受體的影響2/5/202344-2大氣污染源及主要污染物發(fā)生機(jī)制一、大氣污染源

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

1.顆粒污染物(TotalSuspendedParticle,簡(jiǎn)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(jī)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(dá)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(jiàn)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(guò)中午，夜間消失。機(jī)理：①排放大量烴類和氮氧化物；②光照條件下，形成過(guò)氧化物；

③形成光化學(xué)煙霧；④污染質(zhì)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?zé)熿F事件2/5/20238洛杉嘰光化學(xué)煙霧2/5/202392/5/202310三、大氣污染物的轉(zhuǎn)歸

1．自凈2．轉(zhuǎn)移3．污染物轉(zhuǎn)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(duì)人體健康的危害

2/5/202312

2．對(duì)動(dòng)植物的危害

3．對(duì)材料的損害4．對(duì)氣候的影響補(bǔ)充：CO2年增長(zhǎng)率：2.39ppm/y

正常值：316ppm

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

溫室效應(yīng)：據(jù)估計(jì)，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(guò)60千米以內(nèi)的地區(qū)。

摘自《光明日?qǐng)?bào)》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(kuò)散的因素一、氣象因素

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

湍流：

2．熱力因子

1)大氣溫度層結(jié)：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(duì)流層=0.65oC/100m

2/5/202316

>0

正常層(對(duì)流層)hT

原因：大氣直接吸收太陽(yáng)輻射能造成的增溫沒(méi)有地面輻射造成的增溫顯著,即地面是大氣的主要增溫?zé)嵩?由于地層大氣中含有吸收地面輻射能較強(qiáng)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(tuán)或未飽和的濕空氣團(tuán)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(guān)系,大氣垂直運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng)或者減弱取決于(/d)：

<d

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

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

若氣團(tuán)上升至300m,溫度為11C,則要下降至200m處.

若氣團(tuán)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(dòng)力效應(yīng)：主要是地形、地物的機(jī)械作用改變了氣流的運(yùn)動(dòng).

地形：主要是谷地、盆地,由于四周群山屏障,減小風(fēng)速,阻止空氣流動(dòng),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(yùn)行,降低風(fēng)速,在建筑物背風(fēng)區(qū)形成小范圍的渦流,不利于污染物擴(kuò)散.

日落后先冷

2/5/202321

2．熱力效應(yīng)

由于下墊面性質(zhì)不同,使得受熱、散熱不均勻,引起溫度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)的變化.

例如由于下墊面性質(zhì)的差異,使地表熱力狀況不均勻受熱,形成局部氣流,對(duì)大氣污染物的擴(kuò)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(qiáng)/源高]2/5/2023224-5大氣污染物的綜合防治與技術(shù)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(jié)構(gòu)；提高煤炭品質(zhì)；對(duì)燃料進(jìn)行處理；改進(jìn)燃燒裝置和燃燒技術(shù)；采用無(wú)害工藝；開(kāi)源節(jié)流綜合利用；加強(qiáng)管理；改進(jìn)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(shù)

1．除塵裝置的技術(shù)性能指標(biāo)

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

除塵裝置的處理量

含義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)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(jīng)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：?jiǎn)挝粫r(shí)間的煙塵量,m3/s

含塵氣體

G1、C1、Q1除塵效率：除塵效果：多級(jí)除塵效率：

捕集塵粒

G3、C3、Q3

2/5/202325

2．除塵設(shè)備簡(jiǎn)介（表4-4、表4-5）

機(jī)械式除塵器按機(jī)制分類過(guò)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(shí)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(yīng))1．原理SO2

中間價(jià)態(tài)溶于水

2．方法

1）干法

優(yōu)點(diǎn)：排煙溫度高,易擴(kuò)散.

缺點(diǎn)：效率低,設(shè)備龐大.活性炭吸附法

催化氧化法2/5/202329

2）濕法

優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單,流程短,建設(shè)費(fèi)用省缺點(diǎn)：溫度低,濕度大,煙氣上升高度低,難擴(kuò)散.氨法：2NH3.H2O+SO2(NH4)2SO3+H2O(工藝成熟,簡(jiǎn)單操作方便,重點(diǎn)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(shí)除去NOx)

堿法(鈉法)NaOH鎂法

MgxMnOy

和MgO

Grillo法MgxMnOy副產(chǎn)物H2SO4濃度可達(dá)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(jià)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