大氣圈及大氣污染

第二章大氣圈及大氣污染2.1大氣圈

（一）大氣圈的分層

大氣圈就是指包圍著整個地球的。大氣圈的厚度為1000公里。大氣圈的總質(zhì)量估計為5.2×1015噸。大氣質(zhì)量在垂直方向的分布是極不均勻的。大氣質(zhì)量其中的50％集中在離地面5km以下；75％集中在10km以下，90％集中在30km以下。12.1大氣圈目前世界各國普遍采用的大氣圈分層是1962年世界氣象組織（WMO）執(zhí)行委員會正式通過國際大地測量和地球物理聯(lián)合會（IUGG）所建議的分層系統(tǒng)，即根據(jù)大氣溫度隨高度垂直變化的特征，將大氣分為對流層、平流層、中間層、熱成層和逸散層。

2地球大氣分層32.1大氣圈1、對流層是大氣圈的最低一層，其平均厚度約為12km。日常生活中的雨、雪、云、霧、雹、霜、雷、電等主要的天氣現(xiàn)象與過程都發(fā)生在對流層。通常所指的大氣污染就是對此層而言。對流層的質(zhì)量占整個大氣質(zhì)量的3/4。42.1大氣圈2、平流層從對流層頂以上到大約50km左右的高度叫平流層，也叫同溫層。平流層的下部有一很明顯的穩(wěn)定層，溫度不隨高度變化或變化很小，近似等溫。這主要是由于地表輻射影響的減少和氧及臭氧對太陽輻射吸收加熱，使大氣溫度隨高度增加而上升。這種溫度結(jié)構(gòu)抑制了大氣垂直運動的發(fā)展，大氣只有水平方向的運動。52.1大氣圈3、中間層平流層頂以上到大約80km的一層大氣叫作中間層。在這一層中溫度隨高度增加而下降。在中間層頂，氣溫達到極低值，是大氣中最冷的一層。62.1大氣圈4.熱成層在中間層頂之上的大氣層稱為熱成層，也稱作暖層或電離層。在熱成層中大氣溫度隨高度增加而急劇上升。離地表大約1000km的大氣白天溫度可達1250—1750K。72.1大氣圈

5、逸散層在熱成層之上的大氣層稱為逸散層，也稱外大氣層；它是大氣圈的最外層，大約在800km以上。在外層，大氣極為稀薄，地心引力微弱，大氣質(zhì)點之間很難相互碰撞。有些運動速度較快的大氣質(zhì)點有可能完全擺脫地球引力而進入宇宙空間去。

82.1大氣圈（二）大氣圈的組成地球大氣的成分除主要氣體氮和氧外，還有氬和二氧化碳，上述四種氣體占大氣圈總體積的99.99％。此外還有氖，氦、氪、氙、氫、甲烷、一氧化二氮、一氧化碳、臭氧、水汽、二氧化硫、硫化氫、氨、氣溶膠等微量氣體。92.1大氣圈在組成地球大氣的多種氣體中，氮、氧、氬、氖、氦、氪、甲烷、氫、氙等是大氣中的穩(wěn)定組分，這一組分的比例，從地球表面至90公里的高度范圍內(nèi)都是穩(wěn)定的。二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、臭氧、水汽等是地球大氣中的不穩(wěn)定組分。10地球大氣組成112.2大氣污染2.2大氣污染（一）大氣污染

國際標準化組織（ISO）定義:“大氣污染通常是指由于人類活動或自然過程引起某些物質(zhì)進入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達到足夠的時間，并因此危害了人體的健康和環(huán)境的現(xiàn)象”。大氣污染由污染源、大氣圈和受污染者組成。研究大氣污染在于：查明污染物來源，并研究其控制方法。

12（二）大氣污染源按污染源存在的形式劃分為：（1）固定污染源如工廠的排煙與排氣。（2）移動污染源如汽車、機車等。按污染源排放方式劃分為：（1）高架源如污染物通過煙囪排放。（2）面源如采礦工作面排出的氣體。（3）線源如汽車、機車行駛排出氣體。2.2大氣污染132.2大氣污染

按污染物排放時間劃分為

（1）連續(xù)源污染物連續(xù)排放。

（2）間斷源污染物時斷時續(xù)的排放。

（3）瞬時源污染物短暫的排放。142.2大氣污染按大氣污染物產(chǎn)生的類型劃分：（1）由城市中居民燃燒化石燃料做飯取暖排出的煤煙所造成的大氣污染。（2）由工礦企業(yè)排放出的污染物造成的大氣污染，污染物主要是煤粉塵、二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物。（3）汽車、飛機和火車等各類交通工具所排放出來的廢氣造成的大氣污染。152.2大氣污染大氣污染源小結(jié)：

大氣污染源有兩種:天然源與人為源。

天然源是自然界自行向大氣環(huán)境排放物資的場所。人為源是人類的生產(chǎn)活動和生活活動所形成的污染源。一般而言，大氣污染主要是人類活動對環(huán)境排放的物質(zhì)超過了環(huán)境系統(tǒng)本身的凈化能力所造成的，其主要來源是人為源。162.2大氣污染（三）大氣污染物大氣污染物系由于人類活動或自然過程排入大氣，對人和環(huán)境產(chǎn)生有害影響的物資。大氣污染物的種類很多，按其來源可分為一次污染物和二次污染物。一次污染物系直接由污染源排放的污染物。而在大氣中一次污染物之間或一次污染物與大氣的正常組分之間發(fā)生化學(xué)作用的污染物，常稱為二次污染物。172.2大氣污染1、大氣顆粒物

大氣顆粒物指除氣體之外的所有包含在大氣中的物質(zhì)，包括所有各種各樣的固體或液體氣溶膠。其中有固體的煙塵、灰塵、煙霧，以及液體的云霧和霧滴。大氣顆粒物粒徑的分布大到200微米，小到0.1微米。

182.2大氣污染大氣顆粒物通常表示為總懸浮顆粒物(TSP)，其中包括飄塵和降塵。總懸浮顆粒物：用標準大容量顆粒采樣器(流量在1.1至1.7m3/min)在24h所收集到的顆粒物，常用顆粒物的總質(zhì)量表示。總懸浮顆粒物的粒徑基本在100微米以內(nèi)，是大氣質(zhì)量評價重要污染指標。192.2大氣污染飄塵：大氣中長期漂浮的懸浮物。粒徑主要是小于10微米。能被人直接吸入呼吸道內(nèi)造成危害并在大氣中長期懸浮，是最關(guān)注的對象之一。降塵：大氣中由于自身的重力迅速沉降下來的懸浮物。在總懸浮顆粒物中直徑大于10微米的粒子。

202.2大氣污染2、硫氧化合物由污染源排放的最主要的硫氧化物是二氧化硫，它是大氣污染的主要指標。大部分來自煤和石油的燃燒、石油煉制、有色金屬冶煉和硫酸制備等。212.2大氣污染3.氮氧化合物造成大氣污染的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮，它們大部分來自礦物燃料燃燒過程，也有生產(chǎn)或使用硝酸的工廠排放的尾氣。氮氧化物濃度高的氣體呈棕黃色，人們稱為“黃龍”。在空氣中，一氧化氮可以轉(zhuǎn)化為二氧化氮，但氧化速度很小，排入大氣中二氧化氮來自燃燒過程。222.2大氣污染4、碳的氧化物大氣中碳的氧化物主要有二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳是空氣中正常組成成分，一氧化碳是大氣中普遍排放量極大的污染物。

CO是大氣污染物中散布最廣的一種,其全球排放量可能超過所有其他主要氣體污染物的總排放量。主要來自燃料的燃燒和加工、汽車排氣。232.2大氣污染

CO是無色無味的有毒氣體。CO和血中血紅蛋白的親和力是氧的210倍,它們結(jié)合后生成碳氧血紅蛋白(HbCO),將嚴重阻礙血液輸氧,引起缺氧,發(fā)生中毒。當人體暴露在600至700mL/m3的CO環(huán)境中,1小時后出現(xiàn)頭痛、耳鳴和嘔吐癥狀,當人體暴露在1500mL/m3的CO環(huán)境中,1小時就有生命危險。242.2大氣污染5、有機物質(zhì)和放射性氣體

醛類、酮類和苯及同系物等隨呼吸吸入人體內(nèi)成為肺癌的致病因子，有著強烈的致突變性。室內(nèi)空氣質(zhì)量有待提高，據(jù)統(tǒng)計68%人體疾病與室內(nèi)污染有關(guān)。建筑涂料每年引起急性中毒400余起，1.5萬余人中毒,，死亡約350人/年。252.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化1、大氣層的光化學(xué)特性

大氣的光化學(xué)特性又稱光化學(xué)反應(yīng)或光化作用，是指大氣中的污染物質(zhì)在可見光或紫外線的照射下而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。主要是受陽光的照射，污染物吸收光子而使該物質(zhì)分子處于某個電子激發(fā)態(tài)，而引起與其它物質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。26

光化學(xué)反應(yīng)可引起化合、分解、電離、氧化還原等過程。主要可分為兩類：一類是光合作用，如綠色植物使二氧化碳和水在日光照射下，借植物葉綠素的幫助，吸收光能，合成碳水化合物。另一類是光分解作用，如高層大氣中分子氧吸收紫外線分解為原子氧；染料在空氣中的褪色，膠片的感光作用等。光化學(xué)反應(yīng)是由物質(zhì)的分子吸收光子后所引發(fā)的反應(yīng)。分子吸收光子后，內(nèi)部的電子發(fā)生能級躍遷，形成不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，然后進一步發(fā)生離解或其它反應(yīng)。2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化27

一般的光化學(xué)過程如下：

（1）引發(fā)反應(yīng)產(chǎn)生激發(fā)態(tài)分子（A*）

A（分子）+hv→A*

（2）A*離解產(chǎn)生新物質(zhì)（C1，C2…）

A*→C1+C2+…

（3）A*與其它分子（B）反應(yīng)產(chǎn)生新物質(zhì)（D1，D2…）

A*+B→D1+D2+…

2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化28（4）A*失去能量回到基態(tài)而發(fā)光（熒光或磷光）

A*→A+hv

（5）A*與其它化學(xué)惰性分子（M）碰撞而失去活性

A*+M→A+M′

2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化29反應(yīng)（1）是引發(fā)反應(yīng)，是分子或原子吸收光子形成激發(fā)態(tài)A*的反應(yīng)。引發(fā)反應(yīng)（1）所吸收的光子能量需與分子或原子的電子能級差的能量相適應(yīng)。物質(zhì)分子的電子能級差值較大，只有遠紫外光、紫外光和可見光中高能部分才能使價電子激發(fā)到高能態(tài)。即波長小于700nm才有可能引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)。2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化30反應(yīng)（2）和（3）是激發(fā)態(tài)分子引起的兩種化學(xué)反應(yīng)形式，其中反應(yīng)（2）于大氣中光化學(xué)反應(yīng)中最重要的一種，激發(fā)分子離解為兩個以上的分子、原子或自由基，使大氣中的污染物發(fā)生了轉(zhuǎn)化或遷移。反應(yīng)（4）和（5）是激發(fā)態(tài)分子失去能量的兩種形式，結(jié)果是回到原來的狀態(tài)。2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化312、硫氧化合物在大氣中的化學(xué)轉(zhuǎn)化大氣中的硫氧化合物包括H2S、二氧化硫、三氧化硫等，其中三氧化硫很容易溶解于水形成硫酸，在與顆粒物作用生成硫酸鹽氣溶膠。一般情況下SO2不容易直接被O2所氧化，需要將SO2先行激活（光化學(xué)的激發(fā)態(tài)）或者需要氧化性更強的氧化劑來對之進行氧化。2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化322、SO2的氣相氧化底層大氣中SO2的吸光過程是變成激發(fā)態(tài)SO2分子，而不是造成SO2的直接離解。SO2+hv(340-400nm)→3SO2(三重態(tài)，電子自旋，平行，能態(tài)低)SO2+hv(290-340nm)→1SO2(單重態(tài)，電子自旋，反向，能態(tài)高)2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化33但單重態(tài)的激發(fā)態(tài)SO2分子很不穩(wěn)定，立即可以通過放出磷光轉(zhuǎn)變?yōu)槿貞B(tài)或基態(tài)。

1SO2+M→3SO2+M

1SO2+M→SO2+M

1SO2→SO2+hv

SO2在大氣中轉(zhuǎn)化的最終結(jié)果是形成硫酸——酸雨。

2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化343、氮氧化合物在大氣中的化學(xué)轉(zhuǎn)化

NO2：由于人類的排放，大氣中二氧化氮的數(shù)量也在逐漸增多，它不但是一種污染氣體，而且在大氣中比較活潑，可參與許多化學(xué)反應(yīng)。特別是在城市上空，它是重要的吸光物質(zhì)，在底層大氣中能夠吸收全部來自太陽的紫外線和部分可見光。

鍵能：E0=300.5KJ/mol，對應(yīng)能夠使其斷裂的光子波長為420nm。2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化35一般認為波長小于420nm以下的光能夠引起NO2分子的光解：NO2+hv(<420nm)→NO2*→NO+OO+O2→O3O3+NO→NO2+O2其是對流層大氣中的臭氧污染物的來源。

2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化364、光化學(xué)煙霧

只要大氣中存在三個條件：強烈的太陽光+碳氫化合物+氮氧化合物時，就會由光化學(xué)反應(yīng)引發(fā)一系列的化學(xué)過程，產(chǎn)生一些氧化性很強的物質(zhì)，如臭氧、PAN，HNO3，H2O2等二次污染物，這種由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學(xué)煙霧，因最早在1940年的美國洛杉磯首先發(fā)現(xiàn)，因此又稱為洛杉磯煙霧。2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化37

引發(fā)反應(yīng)主要是NO2光解：NO2+hv(<430nm)→NO+O

k1(NO轉(zhuǎn)化為NO2的引發(fā)反應(yīng))O+O2+M→O3

k2O3+NO→NO2+O2

k32.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化38碳氫化合物（烴類）的氧化能夠得到大量活性自由基，對活性自由基的引發(fā)反應(yīng)主要由于醛類和NO2光解：NO2+hv→NO+O(自由基發(fā)生的引發(fā)反應(yīng))RCHO+hv→RCO+H(自由基發(fā)生的引發(fā)反應(yīng))RH+O→R+HO(自由基增殖反應(yīng))RH+HO→R+H2O(自由基增殖反應(yīng))2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化39R+O2→RO2(自由基增殖反應(yīng))H+O2→HO2(自由基增殖反應(yīng))RCO+O2→RC(O)OO(自由基增殖反應(yīng))大量的活性自由基(HO2

RO2

)使NO轉(zhuǎn)化為NO2NO+HO2→NO2+HONO+RO2→NO2+RO

(RO+O2→HO2+RCHO)

NO+RC(O)OO→NO2+RC(O)O2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化40光化學(xué)煙霧反應(yīng)終止的條件：NO，HC等消耗殆盡，O3、NO2、PAN、HNO3等最終形成。NO2+HO→HNO3NO2+RC(O)OO→RC(O)OONO2(PAN)O+O2+M→O3RC(O)OONO2→RC(O)OO+NO22.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化41光化學(xué)煙霧的防治對策（1）改進技術(shù)：汽車尾氣是氮氧化物和碳氫化合物的主要來源，改進技術(shù)控制汽車尾氣排放是防止光化學(xué)煙霧的有效措施。。（2）改善能源結(jié)構(gòu)。使用替代能源，盡量減少使用化石燃料。（3）加強監(jiān)督管理。當氧化劑濃度達到0.5ppm時達到警戒水平，氧化劑濃度達到1.0ppm時達到危害健康水平，氧化劑濃度達到1.5ppm時達到嚴重危害健康水平。2.3大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化42第二章大氣污染控制與防治大氣污染物的主要來源是人類的活動?？刂七@些污染物的方法，第一是對大氣污染源進行控制；第二是凈化已被污染空氣。墨西哥城大氣污染現(xiàn)狀43第二章大氣污染控制與防治控制大氣污染的綜合措施1、嚴格環(huán)境管理實行有利于控制環(huán)境污染的經(jīng)濟政策；2、合理布局工業(yè)；3、選擇有利于污染物擴散的排放方式；4、區(qū)域集中供暖、供熱；5、改變?nèi)剂蠘?gòu)成；6、綠化造林442.3.1顆粒污染物的控制3.1顆粒污染物的控制從廢氣中將顆粒污染物分離出來并加以捕集、回收的過程稱為除塵，實現(xiàn)上述過程的裝備稱為除塵器。(一)除塵技術(shù)原理及設(shè)備根據(jù)除塵技術(shù)原理，可以概括為機械力除塵、過濾除塵、靜電除塵和濕式除塵四種類型，其中前三種可統(tǒng)稱為干式除塵。451、機械力除塵

機械力除塵是借助質(zhì)量力的作用達到除塵目的的方法，相應(yīng)的除塵裝置稱為機械式除塵器。質(zhì)量力包括重力、慣性力和離心力,主要除塵器形式為重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器等。2.3.1顆粒污染物的控制46(1)重力沉降

它是利用顆粒污染物與氣體密度不同，使顆粒污染物在重力作用下自然沉降下來，與氣體分離的過程。重力沉降室結(jié)構(gòu)簡單，造價低，壓力損失小，便于維護，且可以處理高溫氣體。主要缺點是只能捕集粒徑較大的顆粒物，效率低，只能作為初級除塵手段，主要用于高效除塵裝置的前級除塵器。2.3.1顆粒污染物的控制47重力沉降室實際上是一個斷面較大的空室，含塵氣體由斷面較小的風(fēng)管進入沉降室后，氣流速度大大降低，塵粒便在重力作用下沉降下來。提高沉降室除塵效率的主要途徑為降低沉降室內(nèi)的氣流速度，增加沉降室長度或降低沉降室高度。在實際應(yīng)用中往往采取降低沉降室高度的辦法。2.3.1顆粒污染物的控制48

重力沉降室示意圖2.3.1顆粒污染物的控制492.3.1顆粒污染物的控制(2)慣性除塵

它是利用顆粒污染物與氣體在運動中慣性力不同，使顆粒污染物從氣體中分離出來的過程。通常是使氣流直接沖擊在擋板上，氣流方向發(fā)生急劇改變，氣流中的顆粒物慣性較大，不能隨氣流急劇轉(zhuǎn)彎,便從氣流中分離出來。50常見的慣性沉降室結(jié)構(gòu)示意圖2.3.1顆粒污染物的控制51(3)離心除塵是利用旋轉(zhuǎn)的氣流所產(chǎn)生的離心力，將顆粒污染物從氣體中分離處理的過程。它也稱為旋風(fēng)除塵器，具有結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小操作維修方便、壓力損失中等、可用各種材料制造、能用于高溫或高壓及腐蝕性氣體的優(yōu)點。一般用來捕集5至15微米以上地顆粒物，除塵效率可達80%左右，是機械式除塵器中效率最高的。主要缺點是對5微米以下的細小顆粒物去除效果不理想。2.3.1顆粒污染物的控制52旋風(fēng)除塵器設(shè)備與原理圖2.3.1顆粒污染物的控制532、過濾除塵過濾除塵是使氣流通過多孔濾料，將氣流中顆粒污染物截留下來，使氣體得到凈化的過程。袋濾除塵是利用棉、毛或人造纖維等加工的濾布捕集顆粒污染物的方法，主要通過篩分、慣性碰撞、擴散、靜電等作用機制，依靠濾料表面來捕集顆粒污染物，屬于外部過濾。除塵效率高，一般可達99%以上，適應(yīng)極強，使用溫度應(yīng)低于300℃。2.3.1顆粒污染物的控制54袋式除塵器示意圖553、靜電除塵利用高壓電場產(chǎn)生的靜電力(庫侖力)的作用從氣流中分離懸浮粒子(塵粒或液滴)的一種方法。靜電除塵主要通過粒子荷電、沉降和清除三個階段實現(xiàn)顆粒污染物與氣流的分離。靜電除塵常用的設(shè)備為電除塵器，工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的是單區(qū)電除塵器，即使粒子帶電的電離作用與帶電粒子的集塵作用在同一電場中進行。2.3.1顆粒污染物的控制56電除塵工作原理的三過程：懸浮粒子荷電，帶電粒子在電場內(nèi)遷移和捕集，將捕集物從集塵表面上清除。高壓直流電暈是使粒子荷電的最有效辦法，電暈過程發(fā)生于活化的高壓電極和接地極之間，電極之間的空間內(nèi)形成高濃度的氣體離子，含塵氣流通過這個空間時，塵粒因碰撞俘獲氣體離子而導(dǎo)致荷電。荷電粒子的捕集是使其通過延續(xù)的電暈電場或光滑的不放電的電極之間的純靜電場而實現(xiàn)的。2.3.1顆粒污染物的控制57靜電除塵器示意圖58靜電除塵器除塵效果圖594、濕式除塵

它也稱為洗滌除塵。該方法是用液體洗滌含塵氣流，使塵粒與液膜、液滴或氣泡碰撞而被吸附，凝聚變大，塵粒隨液體排出，氣體得到凈化。由于洗滌液對多種氣態(tài)污染物具有吸收作用，因此它能凈化氣體中的固體顆粒物，又能同時脫除氣體中的氣態(tài)有害物質(zhì)，某些洗滌器也可以單獨充當吸收器使用。2.3.1顆粒污染物的控制60濕式除塵主要通過慣性碰撞、擴散、凝聚、粘附等作用來捕獲塵粒。濕式除塵常用的有噴淋塔、填料塔、泡沫塔、臥式旋風(fēng)水膜除塵器、中心噴霧旋風(fēng)除塵器、水浴式除塵器、射流洗滌除塵器、文丘里洗滌除塵器等。濕式除塵器結(jié)構(gòu)簡單、造價低、除塵效率高，在處理高溫、易燃、易爆氣體時安全性好。不足是用水量大，易產(chǎn)生腐蝕性液體，產(chǎn)生的廢液或泥漿進行處理，并可能造成二次污染。2.3.1顆粒污染物的控制61（1）泡沫除塵器泡沫除塵器簡稱泡沫塔。在泡沫塔中液體與氣體相互作用并形成大量的泡沫，使氣液之間有很大的接觸面積，盡可能地增強氣液兩相的湍流程度，最終使得顆粒物被泡沫塔所吸收?？煞譃橐缌魇胶土芙凳絻煞N。在圓筒型溢流式泡沫塔內(nèi)，設(shè)有一塊和多塊多孔篩板，洗滌液加到頂層塔板上，并保持一定的原始液層，多余液體沿水平方向橫流過塔板后進入溢流管。待凈化的氣體從塔的下部導(dǎo)入，均勻穿過塔板上的小孔而分散于液體中，鼓泡而出時產(chǎn)生大量泡沫。2.3.1顆粒污染物的控制62泡沫塔除塵設(shè)備的原理圖（a）重力噴霧式（b）中心噴霧旋風(fēng)式63泡沫除塵塔一般示意圖2.3.1顆粒污染物的控制64（2）文丘里洗滌器文丘里洗滌器是一種高效濕式洗滌器，常用在高溫?zé)煔饨禍睾统龎m上，由收縮管、喉管和擴散管組成。含塵氣體由進氣管進入收縮管后，流速逐漸增大，氣流的壓力能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，在喉管入口處，氣速達到最大，一般為50-180m/s。洗滌液（一般為水）通過沿喉管周邊均勻分布的噴嘴進入，液滴被高速氣流霧化和加速，充分的霧化是實現(xiàn)高效除塵的基本條件。2.3.1顆粒污染物的控制651、微細顆粒以與氣流相同的速度進入喉管；2、在喉管處，水或液體由于氣流作用被逐漸加速并迅速的霧化，由于呈霧狀的液體與顆粒物之間的慣性碰撞，實現(xiàn)微細顆粒被水或液體捕集。3、在旋風(fēng)除塵器部分被捕集的微細顆粒由于質(zhì)量增加，離心力增大，從旋風(fēng)除塵器的下部分離，清潔空氣從上部分離。文丘里洗滌器除塵示意圖2.3.1顆粒污染物的控制66不同除塵技術(shù)除塵效率表技術(shù)名稱重力沉降除塵技術(shù)吸附與吸收除塵技術(shù)電收塵技術(shù)技術(shù)機理重力原理吸附、吸收原理電場原理典型裝置沉降室旋流除塵器布袋除塵器過濾除塵器吸收洗滌塔靜電除塵器除塵效率90％或以下95％以上98％以上廣泛應(yīng)用領(lǐng)域小型設(shè)備、低煙氣量的粉塵處理工業(yè)生產(chǎn)（如水泥、醫(yī)藥）、有害粉塵的處理大型燃煤設(shè)備

其它工業(yè)設(shè)備2.3.1顆粒污染物的控制673.2氣態(tài)污染物的控制技術(shù)1、吸收：氣體吸收是溶質(zhì)從氣相傳遞到液相的相際間傳質(zhì)過程，對于吸收機理以雙膜理論模型的應(yīng)用較廣。2、吸附：氣體吸附是用多孔固體吸附劑將氣體混合物中一種或數(shù)種組分被濃集于固體表面，而與其他組分分離的過程。2.3.2氣態(tài)污染物的控制技術(shù)68被吸附到固體表面的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)，附著吸附質(zhì)的物質(zhì)稱為吸附劑。吸附過程能夠有效脫除一般方法難于分離的低濃度有害物質(zhì)，具有凈化效率高、可回收有用組分、設(shè)備簡單、易實現(xiàn)自動化控制等優(yōu)點，其缺點是吸附容量小、設(shè)備體積大。吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。2.3.2氣態(tài)污染物的控制技術(shù)69物理吸附的特征有：1、吸附質(zhì)和吸附劑間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；2、吸附過程極快，參與吸附的各相間常常瞬間達到平衡；3、吸附為放熱反應(yīng)；4，吸附劑與吸附質(zhì)間的吸附力不強?；瘜W(xué)吸附的特征有：1、吸附有很強的選擇性；2、吸附速率較慢，達到吸附平衡需相當長的時間；3、升高溫度可提高吸附速率。2.3.2氣態(tài)污染物的控制技術(shù)701.吸收法當氣液兩相接觸時，利用氣體中的不同組分在同一液體中的溶解度不同，可使氣體中的一種或數(shù)種溶解度大的組分進入到液相中，使氣相中各組分相對濃度發(fā)生改變，氣體即可得到分離凈化，這個過程稱為吸收。吸收法使含有害物質(zhì)的廢氣與適當?shù)囊后w接觸，從而廢氣中的有害物質(zhì)被吸收到液體中，氣體得到凈化的過程。2.3.2氣態(tài)污染物的控制技術(shù)71用來吸收氣體中有害成分的液體叫吸收劑，被吸收的組分稱為吸收質(zhì)，而吸收了吸收質(zhì)后的液體叫吸收液。常用的吸收劑包括:適用于去除溶于水的有害氣體，如氯化氫、氨、二氧化硫、氟化氫等；適用于酸性氣體如二氧化硫、氮氧化物、硫化氫等的去除有燒堿溶液、石灰乳、氨水等堿液;適用于堿性氣體如氨的去除有硫酸、鹽酸等酸液；碳酸丙稀酯、冷甲醇等有機溶劑，可有效去除廢氣中的二氧化碳、硫化氫等。2.3.2氣態(tài)污染物的控制技術(shù)722.吸附法由于固體表面上存在未平衡和未飽和的分子力或化學(xué)鍵力，因此當其與氣體接觸時，就能吸引氣體分子，使其濃集在固體表面并保持其上，這種現(xiàn)象稱為吸附。吸附法是利用固體表面的這種性質(zhì)，使廢氣與大表面多孔性固體物資接觸，將廢氣中的有害組分吸附在固體表面上，達到凈化的目的的過程。具有吸附作用的固體物質(zhì)稱為吸附劑，被吸附的氣體組分稱為吸附質(zhì)。2.3.2氣態(tài)污染物的控制技術(shù)73吸附過程是一個可逆過程，在吸附質(zhì)被吸附的同時，部分已被吸附的吸附質(zhì)分子因分子熱運動而脫離固體表面回到氣相中，這種現(xiàn)象稱為脫附。當吸附速度與脫附速度相同時，達到了吸附平衡，吸附劑失去了吸附能力。一般當吸附進行到一定程度時，須采用一定方法使吸附質(zhì)從吸附劑上解脫下來，謂之吸附劑的再生。吸附法處理氣態(tài)污染物應(yīng)包括吸附與吸附劑再生的過程。2.3.2氣態(tài)污染物的控制技術(shù)74吸附柱吸附氣體的工作圖753.催化轉(zhuǎn)化法催化轉(zhuǎn)化法利用催化劑的催化作用，使氣態(tài)污染物通過催化劑床層，轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)或易于處理和回收利用的物質(zhì)的方法。

催化劑一般由多種物資組成的復(fù)雜體系，主要包括:活性組分，是催化劑對某一反應(yīng)是否具有加速作用的關(guān)鍵組分；載體，是分散、負載活性組分的支撐物，能加大催化劑反應(yīng)表面并改善催化劑的使用性能；助催化劑，是改善催化劑活性及熱穩(wěn)定性的添加劑。2.3.2氣態(tài)污染物的控制技術(shù)76第二章礦山大氣污染防治一、礦山大氣污染

礦山大氣污染主要是指礦山粉塵和排放出來的有害氣體，這里主要介紹礦山粉塵的防治。

礦山粉塵屬于生產(chǎn)性粉塵。生產(chǎn)性粉塵是指物質(zhì)經(jīng)過機械作用或化學(xué)作用生產(chǎn)的粉塵。礦山粉塵是在礦山生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的。其中懸浮于空氣中的粉塵稱為浮塵，已沉降的粉塵稱為降塵，游離二氧化硅含量大于5%的稱為矽塵。

77第二章礦山大氣污染防治

礦塵對人體健康和生產(chǎn)危害極大，塵肺病，如矽肺病、煤肺病等是礦山生產(chǎn)衛(wèi)生的最大威脅，必須十分重視。作業(yè)場所粉塵濃度，對塵肺病的發(fā)生和發(fā)展起著決定性的作用，《金屬非金屬地下礦山安全規(guī)程》要求，人風(fēng)井巷和采掘工作面的風(fēng)源含塵量不得超過0.5mg／m3。

78礦山大氣粉塵現(xiàn)狀及防治第二章礦山大氣污染防治79第二章礦山大氣污染防治（一）礦山粉塵性質(zhì)

包括：礦塵中游離二氧化硅的含量、礦塵的粒度、礦塵的分散度、礦塵濃度、礦塵的濕潤性、沉降速度、荷電性等。

80第二章礦山大氣污染防治1、礦塵中游離二氧化硅的含量游離二氧化硅的含量是礦山作業(yè)人員患矽肺病的主要因素。其主要成分是以石英以及由石英變質(zhì)而成的燧石、白石英等。金屬礦山粉塵含量一般較高，多為30%—70%。81第二章礦山大氣污染防治2、礦塵的粒度礦塵粒度以礦粒直接來衡量，單位為微米。一般將其分為可見塵粒（粒徑大于10微米）、顯微塵粒（0.25—10微米）、超顯微塵粒（小于0.25微米）。礦粒越細，在空中停留時間越長，進入人體的機會越大，引起矽肺病的粉塵粒徑多為1—3微米。82第二章礦山大氣污染防治3、礦塵的分散度礦塵的分散度是指礦塵整體組成中各種粒度的塵粒所占質(zhì)量或數(shù)量的百分比。若小顆粒占百分比大，則分散度高；反之則分散度低。礦塵分散度越高，越容易進入人體，危害也越大。

83第二章礦山大氣污染防治4、礦塵濃度礦塵濃度是表示礦塵量大小的參數(shù)之一。一般用兩種指標來衡量。（1）每立方米空氣中所含浮塵的毫克數(shù)，測定方法為質(zhì)量法。

（2）每立方厘米空氣中所含粉塵的粒數(shù)，測定方法為計數(shù)法。84第二章礦山大氣污染防治5、礦塵的濕潤性礦塵被水潤濕后能很快沉降下來。根據(jù)礦塵與水的潤濕的難易程度分為親水性和疏水性的。礦塵的潤濕性隨著氣壓的增加和它與水的接觸時間增加而增加，隨著塵粒的變小和溫度上升而下降。

85第二章礦山大氣污染防治6、礦塵的荷電性

礦塵的荷電性通常是指懸浮于空氣中的塵粒往往帶有電荷的性質(zhì)。電荷的產(chǎn)生是由于碰撞、摩擦、電暈放電等所致。礦塵荷電以后，相互之間容易吸引，較易沉降；另一方面也更容易沉積在人體的支氣管和肺泡內(nèi)。

86第二章礦山大氣污染防治（二）礦山粉塵的產(chǎn)生礦山生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，如鑿巖、爆破、裝運、破碎磨礦等都會產(chǎn)生大量的粉塵。其中鑿巖作業(yè)產(chǎn)塵是連續(xù)的，而且地點分散、時間長、細塵多。爆破作業(yè)是短時間集中產(chǎn)生大量的粉塵。裝運作業(yè)產(chǎn)生的粉塵主要是已沉降的粉塵重新飛揚所致。87第二章礦山大氣污染防治（三）礦山綜合防塵技術(shù)

多年來，我國礦山因地制宜，取得了良好的防塵效果。基本內(nèi)容可概括為八個字：風(fēng)、水、密、護、革、管、教、查。即通風(fēng)除塵；濕式作業(yè)；密閉塵源與凈化；個體防護；改革工藝與設(shè)備的產(chǎn)塵量；科學(xué)管理；加強宣傳教育；定期測定檢查。