大氣污染控制工程第1章緒論

大氣污染控制工程第一章概論我國電力情況萬千瓦中國發(fā)電裝機容量現(xiàn)狀及預測火電占裝機容量的百分數(shù)火力發(fā)電中，絕大部分為煤電，燃煤發(fā)電產業(yè)在國民經濟和社會發(fā)展中的地位十分重要。煤燃燒產生污染物質氮氧化物硫氧化物粉塵痕量有害元素（如汞）等90%的二氧化硫67%的氮氧化物70%的粉塵煤煙型污染是中國大氣污染的主要特征。

燃煤主要內容：大氣與大氣污染大氣污染物及其來源大氣污染的影響大氣污染綜合防治環(huán)境空氣質量控制標準第一節(jié)大氣與大氣污染（一）一、大氣的組成1大氣與空氣大氣是指環(huán)繞地球的全部空氣的總和。環(huán)境空氣是指人類、植物、動物和建筑物暴露于其中的室外空氣。大氣與大氣污染（二）2大氣的組成干燥清潔的空氣水蒸氣各種雜質：由自然過程和人類活動排到大氣中的各種懸浮顆粒和氣態(tài)物質形成。雜質中有很多是引起大氣污染的物質。二、大氣污染的定義大氣污染指由于人類活動或自然過程使得某些物質進入大氣中，呈現(xiàn)足夠的濃度，達到了足夠的時間，并因而危害了人體的舒適、健康和人們的福利，甚至危害了生態(tài)環(huán)境。

空氣污染系統(tǒng)（AirPollutionSystems）

大氣污染的范圍局部地區(qū)污染：小范圍地區(qū)性污染：一個地區(qū)廣域污染：更廣泛的地區(qū)全球性污染：全球范圍（國際性）三、全球性大氣污染問題溫室效應臭氧層破壞酸雨我們的地球最近幾十年來，地球日益變暖。地球為什么會變暖？是由于人類大量使用能源而放出的熱量使地球變暖的嗎？我們的地球人類一年使用的全部能源為80億t石油，相當于331016kJ的熱量如果把這些熱量全部用于加熱海洋，僅僅可以使海水溫度上升610-5℃，即加熱1萬年，海水溫度也只上升到1℃。地球變暖的原因到底是什么？人類使用能源一天所放出的熱量＝0.11016kJ；地球一天從太陽獲得的熱量＝15001016kJ。地球變暖的原因到底是什么？太陽射向地球的光約1/3被云層、冰粒和空氣分子反射回去；約25％穿過大氣層時暫時被大氣吸收起到增溫作用，但以后又返回到太空；其余的大約37％則被地球表面吸收。這些被吸收的太陽輻射能大部分在晚間又重新發(fā)射到天空。地球變暖的原因到底是什么？如果這部分熱量遇到了阻礙，不能全部被反射出去，地球表面的溫度就會升高。溫室效應普朗克定律溫室氣體CO2不吸收短波，只吸收長波，于是，地球表面吸收的太陽輻射就散不出去，從而使地表溫度升高，地球變暖。像CO2這類會使地球變暖的氣體就稱為溫室氣體，溫室氣體還包括水蒸氣、N2O、甲烷、氟利昂等。溫室效應的定義是大氣中的二氧化碳和其他微量氣體可以使太陽等短波輻射幾乎無衰減的通過，但卻可以吸收地表的長波輻射，由此引起全球氣溫升高的現(xiàn)象。重要的溫室氣體

GasContributiontoglobalwarming(％)CO257CFCS25CH412N2O6

主要溫室氣體的含量與來源CO2與全球變暖/10-6/oC年份年份Sealevelrise/mYear臭氧層的破壞大氣臭氧層僅占以一億分之一，主要集中在離地面20~25km的平流層。根據衛(wèi)星和地面觀測網的資料，臭氧空洞的面積已經達到2千500萬km2。近幾十年來，由于人類大量使用含氯、氟等元素的化學合成物質作為制冷劑，導致臭氧空洞的出現(xiàn)和不斷擴大。臭氧層吸收紫外線的反應臭氧分子吸收紫外線分解為一個氧氣分子和一個氧原子：氧氣分子可以吸收紫外線分解為兩個氧原子：氧氣分子和氧原子也可以合并生成臭氧分子，以便吸收更多的紫外線：上述反應過程吸收了99％的來自于太陽的紫外線。臭氧空洞的產生氯氟烴釋放到大氣中，再上升到高空時，會分解出氯原子。自由的氯原子遇上臭氧分子后，會奪走臭氧分子O3中的一個氧原子，使之變成為普通的氧分子O2。每一個氯原子可以把上萬個臭氧分子變成普通氧分子。實驗數(shù)據顯示，平均每一個氯原子可以消滅1萬個臭氧分子，其威力驚人。臭氧空洞的產生其結果是高空中由臭氧分子組成的臭氧層就被大大損耗，導致了臭氧層變薄，甚至出現(xiàn)臭氧空洞。臭氧空洞——人類的威脅根據調查顯示，自1978年開始的10年內，全球各緯度平流層的臭氧含量降低約1.2%至10%不等，南極上空則是臭氧被破壞最嚴重的區(qū)域，甚至在春季期間更會出現(xiàn)所謂的“臭氧空洞”。臭氧空洞——人類的威脅何謂酸雨簡單地說，酸雨就是酸性的雨。被大氣中存在的酸性氣體污染,pH小于5.65的雨叫酸雨。pH小于5.65的雪叫酸雪。在高空或高山(如峨眉山)上彌漫的霧,pH小于5.65時叫酸霧。酸雨的形成現(xiàn)代工業(yè)、農業(yè)和交通排放更大量，種類更多的污染物(包括酸堿性物質),且與塵埃一起升到高空，與天上的水蒸氣相遇，就會形成硫酸或硝酸液滴，使雨水酸化。化石燃料燃燒和汽車尾氣排放的SO2和NOx是造成酸雨的主要禍首。酸雨污染來源造成雨水酸化之污染物很多，其污染來源大致可分為兩類：一類為自然物質，另一類為人為物質。前者如火山爆發(fā)噴出的大量硫化物及懸浮固體物，自然水域表面釋放的硫化氫，動植物分解產生的有機酸，土壤微生物及海藻釋放的硫化氫、二甲基硫及氮化物等，都會使雨水的pH降至5.0左右。酸雨污染來源后者則為工業(yè)化后，燃料的大量使用，燃燒過程中產生CO、HCl、SO2、NOx及懸浮固體物，排放至大氣環(huán)境中，經光化學反應生成硫酸、硝酸等酸性物質使得雨水的pH降低，形成酸雨。濕沉降干沉降自然來源人為來源酸化污染物酸雨污染來源酸雨的危害導致森林成片死亡，因為酸雨會損壞植物葉面和根部。使湖泊酸化，湖中魚蝦絕跡。破壞農田的土壤成分，使農作物減產甚至死亡。造成地下水酸化，引起對人體的危害。腐蝕建筑物和工業(yè)設備，造成重大的經濟損失。對露天文物起腐蝕作用，加速文物資源的破壞甚至毀滅。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酸雨對樹木和土壤的影響酸雨對建筑的影響中國酸雨的分布變化主要位于長江以南

pH<5.6

pH<7.0

pH>7.0

N/ATaiwan

Acidraindistributionin80’s

pH>7.0pH<7.0pH<5.6

pH<5.0pH<4.5pH<4.0

Acidraindistributioninmiddle90’s

第二節(jié)大氣污染物及其來源大氣污染物是指由于人類活動或自然過程排入大氣的并對人和環(huán)境產生有害影響的那些物質。分為氣溶膠狀態(tài)污染物和氣體狀態(tài)污染物氣溶膠狀態(tài)污染物氣溶膠是由氣體介質和懸浮在其中的分散粒子所組成的系統(tǒng)。氣溶膠系指沉降速度可以忽略的小固體粒子、液體粒子或它們在氣體介質中的懸浮體系。氣溶膠狀態(tài)污染物分類：粉塵（dust）煙（fume）飛灰（flyash）黑煙（smoke）霾（haze）大氣中懸浮的大量微小塵粒使空氣混濁，能見度降低到10km以下的天氣現(xiàn)象。霧（fog）氣體中液滴懸浮體的總稱。能見度小于1km的小水滴懸浮體。Gettingtothecriticalnucleusofaerosolformation.Science,2010Directobservationsofatmosphericaerosolnucleation.Science,2013霾與霧的差別相對濕度：霧主要是以水汽為主，霧的相對濕度一般在90%以上，而霾在80%以下。相對濕度介于80-90%之間時的大氣混濁視野模糊導致的能見度惡化是霾和霧的混合物共同造成的，但其主要成分是霾。顏色：從辨別顏色來講，純潔的霧應該是白色或者是灰色的；霾有點發(fā)黃的顏色。霾霧塵粒大小的分類總懸浮顆粒物（TSP）：D≤100μm可吸入顆粒物（PM10）：D≤10μm，又稱為可吸入顆粒物或飄塵。PM-Particulatematter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導致低能見度顯著降低PM2.5：D≤2.5μm，也稱為可入肺顆粒物。它的直徑還不到人的頭發(fā)絲粗細的1/20。細微顆粒物污染Reference:

A.VanDonkelaar,etal..EnvironHealthPerspectives.

June2010;

118(6):847–855.Globalsatellite-derivedPM2.5averagedover2001–2006.WHO年均標準PM2.5濃度每增加103μg/m3時，居民全部死因的超額死亡風險會增加2.29%，滯后時間在1-2天。心腦血管疾病增加的超額死亡風險更高，為3.08%。

Weihuang,etal..AmericanJournal

ofEpidemiology.June2012,175(12)

.中國部分省市PM2.5年均濃度時間走勢圖（2001-2010）PM2.5排放問題已引發(fā)高度關注北京南京杭州我國部分城市PM2.5來源針對PM2.5的環(huán)保政策相繼推出2011年9月，火電廠大氣污染物排放標準(GB13223-2011)發(fā)布。2011年11月，環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定重量法（HJ618-2011）開始實施。2011年12月，國務院以國發(fā)[2011]42號印發(fā)《國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》。平均時間一級二級年平均153524小時平均3575單位：μg/m32012年3月，環(huán)境空氣質量標準（GB3095-2012）發(fā)布，首次增加PM2.5監(jiān)測指標。氣體狀態(tài)污染物以分子狀態(tài)存在的污染物，簡稱氣態(tài)污染物。分類1含硫化合物含氮化合物碳氧化物有機化合物鹵素化合物分類2一次污染物：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。二次污染物：一次污染物+大氣的物質通過反應生成。氣態(tài)污染物來源:污染物來源硫氧化物化石燃料燃燒，硫化物礦石焙燒氮氧化物主要為化石燃料燃燒，約占83%COCO2化石燃料的不完全燃燒，汽車排氣，吸煙有機化合物機動車和燃料燃燒排氣，石油和化工生產硫酸煙霧光化學煙霧硫氧化物或氮氧化物等經過化學或光學反應生成。光化學煙霧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(peroxyacetylnitrates,PAN)。光化學煙霧的刺激性和危害性比一次污染物強烈的多。光化學煙霧實例大氣污染物排放源自然污染源：自然原因向環(huán)境釋放污染物的地點。自然過程地質：如溫泉、火山、海洋氣象：如閃電動物群：如反芻動物，白蟻植被等等大氣污染物排放源人為污染源：人類生活活動和生產活動形成的污染源。人類活動

交通運輸電力生產工業(yè)過程工業(yè)和家庭的燃料燃燒廢物焚燒SourcesofairbornepollutioninAsiaaremany:powergeneration,industry,traffic,homecooking,andbiomassburningSource:DavidStreets.EnergyUse,Emissions,andAirPollutioninAsia人類污染源空間分布點源：污染物集中于一點或相當與一點的小范圍排放源面源：在相當大的面積范圍內有許多個污染物排放源社會活動功能生活污染源工程污染源交通運輸污染源人類污染源大氣污染物的分類統(tǒng)計分析燃料燃燒工業(yè)生產交通運輸我國空氣質量狀況全國1/5的城市空氣污染嚴重。2006年43.4%城市空氣質量不達標。達到或優(yōu)于二級(達標)56.6%三級34.9%劣三級8.5%機動車排氣中主要污染物排放情況2012年不同類型的污染物比例2012年，全國機動車排放一氧化碳3471.7萬噸，碳氫化合物438.2萬噸，氮氧化物640.0萬噸，顆粒物62.1萬噸。第三節(jié)大氣污染的影響對人體健康的影響進入途徑表面接觸食入含污染物的食物和水吸入被污染的空氣（最重要）對植物的傷害對器物和材料的影響對大氣能見度和氣候的影響1.對人體健康的影響顆粒物硫氧化物一氧化碳氮氧化物光化學氧化劑有機化合物顆粒物顆粒物的濃度和時間。粒徑大小，粒徑越小，危害越大。粒徑越小，越不易沉積，長時間漂浮在大氣中容易被吸入體內，且容易深入肺部。粒徑越小，粉塵比表面積越大，物理、化學活性越高。成為其他有害物質的載體。2012年工業(yè)行業(yè)煙（粉）塵排放情況硫氧化物大氣中的二氧化硫會刺激人們的呼吸道，減弱呼吸功能，并導致呼吸道抵抗力下降，誘發(fā)呼吸道的各種炎癥，危害人體健康。由二氧化硫產生的硫酸煙霧危害更強。2012年工業(yè)行業(yè)二氧化硫排放情況突發(fā)性嚴重大氣污染事故1952年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一氧化碳CO對人體健康的影響CO（10-6）對人體健康的影響5～10對呼吸道患者有影響30人滯留8h，視力及神經機能出現(xiàn)障礙40人滯留8h，出現(xiàn)氣喘1201h接觸，中毒，血液中CO—Hb>10%2502h接觸，頭疼，血液中CO—Hb=40%5002h接觸，劇烈心痛，眼花，虛脫300030min即死亡氮氧化物NO：易和血液中的血色素結合，其危害是CO的100倍；

NO2：有惡臭、0.1ppm即可聞到，3.5ppm持續(xù)一小時，對人有害，尤其是肺部，毒性大于SO2。也可形成酸雨；N2O：在高空可破壞臭氧層?？僧a生光化學煙霧、致癌、傷害眼睛和呼吸系統(tǒng)。1952年美國洛杉機光化學煙霧，一夜之間蔬菜變黃6.5萬公頃森林受損。2012年工業(yè)行業(yè)氮氧化物排放情況NO2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10～1510min眼、鼻受到刺激501min內人呼吸困難803min感到胸痛、惡心100～150在30～60min內死亡250很快死亡四、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（TSP）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，反應生成亞微米的氣溶膠粒子能見度定義氣象學定義：在指定方向上僅能用肉眼看見和辨認的最大距離在白天能看見地平線上直指天空的一個顯著的深色物體在夜間，能看見一個已知的、最好未經聚焦的中等強度的光源 能見度與自然景觀

USEPA在1999年宣布，將在未來幾十年內致力于提高國家公園和曠野地區(qū)的空氣質量

例：美國大煙霧山國家公園（北卡羅萊納州）照片

晴天 霧天校園俯瞰全國環(huán)境統(tǒng)計煤炭、燃料油消耗量

單位：萬噸

項目年度煤炭消耗量燃料油消費量（不含車船用）合計工業(yè)生活合計

燃料煤原料煤重油柴油20011422179123430571204122646203438720021528129726436524190242773204349520031724301107284262419078262421413432004195611125972500261961327342295365200522616414362760796217413447241238320062504521620896798720376266620495712007285377187815786421892032072613557200829766319986280307193282335185047520093146872101408508119466201615854062010356368240534974651836920871159885增長率（%）13.314.514.6-5.73.5-26.9118.0全國二氧化硫排放量年際變化全國氮氧化物排放量年際變化全國煙塵和工業(yè)粉塵排放量年際變化第四節(jié)大氣污染綜合防治1.能源利用情況注：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）3.控制大氣污染的技術措施清潔生產：清潔的生產過程和清潔的產品可持續(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對SO2、NOx、Hg、粉塵實施總量控制第五節(jié)環(huán)境空氣質量控制標準1.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年對該法再次修訂立法宗旨：為防治大氣污染，保護和改善生活環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，保障人體健康，促進經濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。

3.中華人民共和國國家標準

環(huán)境空氣質量標準

GB3095－1996

國家環(huán)境保護局1996-01-18批準 1996-10-01實施

2000年1月6日國家環(huán)?？偩中抻啿⒓慈掌饘嵤?/p>

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。

環(huán)境空氣質量功能區(qū)的分類和標準分級環(huán)境空氣質量功能區(qū)分類一類區(qū)為自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)和其它需要特殊保護的地區(qū)。二類區(qū)為城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農村地區(qū)。三類區(qū)為特定工業(yè)區(qū)。環(huán)境空氣質量標準分級（環(huán)境空氣質量標準分為三級）一類區(qū)執(zhí)行一級標準二類區(qū)執(zhí)行二級標準三類區(qū)執(zhí)行三級標準各項污染物的濃度限值注：①適用于城市地區(qū)；②適用于牧業(yè)區(qū)和以牧業(yè)為主的半農半牧區(qū)，蠶桑區(qū)；③適用于農業(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0.02

0.05

0.150.06

0.15

0.500.10

0.25

0.70mg/m3

(標準狀態(tài))總懸浮顆粒物TSP年平均

日平均0.08

0.120.20

0.300.30

0.50mg/m3

(標準