大氣污染控制工程 1.2專業(yè)課教材

1.2大氣污染源和大氣污染物1.2.1大氣污染源及分類大氣污染源：通常指向大氣中排放出各種污染物的生活或生產(chǎn)過程、設(shè)備、場所等，也稱人為污染源。地球上分自然過程排放源和人類活動排放源。在大氣污染防治中，主要研究和控制的對象是人為污染源。人類活動排放源主要有：①燃料燃燒；②工業(yè)生產(chǎn)過程；③交通運輸，又稱為流動源；④農(nóng)業(yè)施用化肥、農(nóng)藥。1.按污染源存在的形式劃分(1)固定污染源；(2)移動污染源。2.按污染物排放的方式劃分(1)高架源。污染物通過垂直高度>15m的排氣筒排放，是排放量比較大的污染源。(2)面源。由多個垂直高度＜15m的排氣筒集合起來而構(gòu)成的區(qū)域性污染源。(3)線源。移動污染源，汽車在街道上行駛造成的線狀污染。3.按污染物排放的時間劃分(1)連續(xù)源。污染物由排放源連續(xù)排放，如造紙廠排放制槳蒸煮廢氣的排氣筒。(2)間歇源。排放源間歇排放污染物，如取暖鍋爐的煙囪。(3)瞬時源。排放時間短暫，如工廠的事故排放。

4.按污染物產(chǎn)生的類型劃分工業(yè)污染源；生活污染源；交通污染源。污染源的劃分方法1.2.2大氣污染物

大氣污染物（ISO）：指由于人類活動或自然過程排入大氣的并對人或環(huán)境產(chǎn)生有害影響的物質(zhì)。根據(jù)存在狀態(tài)分：氣溶膠態(tài)污染物和氣態(tài)污染物。1.氣溶膠狀態(tài)污染物氣溶膠（環(huán)境科學(xué)定義）：沉降速度可以忽略的固體粒子、液體粒子或固體和液體粒子在氣體介質(zhì)中的懸浮體。一次氣溶膠：指從排放源排出的微粒，如從煙囪排出的煙粒、風(fēng)刮起的灰塵以及海水濺起的浪花等；二次氣溶膠：指從排放源排放的氣體，經(jīng)過某些大氣化學(xué)過程所形成的微粒，如鍋爐排放出的H2S和SO2氣體，經(jīng)過大氣氧化過程，最終轉(zhuǎn)化為硫酸鹽微粒。從大氣污染控制角度，主要分為：1）粉塵懸浮于氣體介質(zhì)中的細(xì)小固體粒子。形成：固體物質(zhì)在破碎、分級、研磨等機(jī)械過程或土壤、巖石風(fēng)化等自然過程中。粉塵粒徑一般在l—200μm之間。降塵:>10μm的粒子，靠重力能在較短時間內(nèi)沉降到地面；飄塵:<10μm的粒子長期在大氣中飄浮。2）飛灰系指由燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣帶走的灰分中分散的較細(xì)的粒子。灰分系含碳物質(zhì)燃燒后殘留的固體殘渣，如粉煤灰。3）煙由冶金過程形成的固體粒子的氣溶膠。生產(chǎn)過程中總是伴有各類化學(xué)反應(yīng)，其熔融物質(zhì)揮發(fā)后生成的氣態(tài)物質(zhì)冷凝時生成各種煙塵。煙的粒徑為0.01—1μm。4）霧一般泛指小液體粒子的懸浮體，粒徑范圍在200μm以下。由于蒸汽的凝結(jié)、液體霧化及化學(xué)反應(yīng)等過程形成，如水霧、酸霧、堿霧、油霧等。5）總懸浮微粒（TSP）大氣中粒徑小于100μm的所有固體顆粒。2．氣態(tài)污染物一次污染物：從污染源直接排出的原始?xì)鈶B(tài)污染物；二次污染物：由一次污染物與大氣中原有成分，或幾種一次污染物之間，經(jīng)過一系列化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而生成與一次污染物性質(zhì)不同的新污染物。如：硫酸煙霧和光化學(xué)煙霧。1）硫氧化物（SOx）主要是SO2和SO3，燃煤和石油產(chǎn)生。1t煤中含硫5—50kg，1t石油中含硫5—30kg。危害：腐蝕性較強(qiáng)；損害植物葉片，影響生長；刺激呼吸系統(tǒng)，引起肺氣腫和支氣管炎，致癌作用;形成酸雨，生成二次污染物硫酸氣溶膠危害更大。2）氮氧化物（Nox）主要是NO和NO2，來自礦物燃料燃燒和化工廠及金屬冶煉廠排放的廢氣。危害：NO和血紅蛋白結(jié)合比CO親合力大數(shù)百倍;NO2則具有腐蝕性和刺激作用，能損害農(nóng)作物；引起呼吸道疾?。恍纬晒饣瘜W(xué)煙霧和酸雨的主要因素。3）COx大氣中數(shù)量最大的污染物，約占l／3。CO2是溫室氣體，CO是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物。汽車排放CO量最大。CO與血紅蛋白結(jié)合阻礙其向體內(nèi)供氧。4）光化學(xué)煙霧在陽光照射下大氣中的NOX,CH和氧化劑之間發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)而生成的藍(lán)色煙霧，主要成分有O3,過氧乙?；跛狨?PAN),酮類及酸類等。危害:對人的器官有明顯刺激作用；使植物葉面出現(xiàn)“斑點樣’，壞死病變;含PAN、O3等強(qiáng)氧化劑，使橡膠、塑料老化，涂料、油漆褪色剝落。具有區(qū)域和全球擴(kuò)散性的大氣污染物：SO2、NOx、CO2、氯氟烴化合物、飄塵、汞等重金屬、DDT、六六六等。5）硫酸煙霧硫酸煙霧：大氣中的SO2等硫化物，在有水霧、含有重金屬的飄塵或氮氧化物存大時，發(fā)生一系列化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而生成硫酸鹽或硫酸鹽氣溶膠。硫酸煙霧引起的刺激作用和生理反應(yīng)等危害，要比SO2氣體強(qiáng)烈得多。1952.12.5～8，英國倫敦?zé)熿F事件。惡性污染事件：（1）馬斯河谷事件：1930年12月1日－5日，比利時馬斯河谷的氣溫發(fā)生逆轉(zhuǎn)，工廠排出的有害氣體和煤煙粉塵，在近地大氣層中積聚。3天后，開始有人發(fā)?。灰恢軆?nèi)，60多人死亡，還有許多家畜死亡。這次事件主要是由于幾種有害氣體和煤煙粉塵污染的綜合作用所致，當(dāng)時大氣中的二氧化硫濃度高達(dá)25—100mg/m3。（現(xiàn)國家標(biāo)準(zhǔn)小時平均0.7mg/m3)

（2）多諾拉事件：1948年10月26日－31日，美國賓夕法尼亞州的多諾拉小鎮(zhèn)，大部分地區(qū)持續(xù)有霧，全鎮(zhèn)43%的人口（5911人）相繼發(fā)病，17人死亡。這次事件是由二氧化硫與金屬元素、金屬化合物相互作用所致，當(dāng)時大氣中二氧化硫濃度高達(dá)(0.5－2.0)ppm，并發(fā)現(xiàn)有塵粒。（3）倫敦?zé)熿F事件：

1952年12月5－8日，倫敦天氣異常，這時的風(fēng)速不超過每小時3公里。氣溫也在下降，形成逆溫層，相對濕度達(dá)到82%。在這種無風(fēng)、逆溫和濃霧的氣候條件下，污染物蓄積倫敦上空，使倫敦的空氣充滿了難聞的煤煙味。大氣中塵粒高達(dá)4.46mg/m3，是平時的10倍，二氧化硫高達(dá)3.8mg/m3，是平時的6倍。4天中對于往常死亡人數(shù)4000多人。據(jù)統(tǒng)計，倫敦地區(qū)在煙霧期間共有4703人死亡。除煙霧期間外，在后來的兩個月中還有8000多人相繼病死，尸體解剖分析，大都存在因煙霧引起的呼吸道刺激癥狀。幸存者中有成千上萬人患上支氣管炎，冠心病、肺結(jié)核、心臟病、肺炎、肺癌、流感等各種疾病。（4）洛杉礬光化學(xué)煙霧事件：1936年在洛杉磯開采出石油后，刺激了當(dāng)?shù)仄嚇I(yè)的發(fā)展。由于汽車汽化率低，每天有大量碳?xì)浠衔锱湃舜髿庵?，受太陽光的作用，形成了淺藍(lán)色的光化學(xué)煙霧，使這座本來風(fēng)景優(yōu)美、氣候溫和的濱海城市，成為“美國的霧城”（36年起到50年代）。這種煙霧刺激人的眼、喉、鼻，引發(fā)眼病、喉頭炎和頭痛等癥狀，致使當(dāng)?shù)厮劳雎试龈摺Ｍ瑫r，又使遠(yuǎn)在百里之外的柑桔減產(chǎn)，松樹枯萎。光化學(xué)煙霧實例洛杉磯光化學(xué)煙霧事件（5）四日事件：

據(jù)報道，四日市工業(yè)粉塵和二氧化硫的排放量每年達(dá)13萬噸。大氣中二氧化硫濃度超過標(biāo)準(zhǔn)5-6倍，煙霧層厚達(dá)500米，其中飄浮著多種有害氣體和金屬粉塵。1961年，日本四日市哮喘大流行，原因就是大氣污染，居民長期吸入含有二氧化硫、鉛等物質(zhì)的混合氣體，引發(fā)了哮喘病。

1964年，四日市有連續(xù)3天煙霧不散，哮喘患者開始死亡。到了1967年，一些患者因不堪忍受痛苦而自殺。1972年，確認(rèn)為四日哮喘的患者達(dá)817人，死亡10多人。（6）切爾諾貝利核電站事故（7）印度帕博爾毒氣泄漏事件（8）重慶川東北“12.23”井噴事件2003年12月23日22時，地處重慶市開縣高橋鎮(zhèn)的川東北氣礦一礦井發(fā)生天然氣“井噴”事件，大量硫化氫泄漏，使243條生命撒手人寰，萬余群眾中毒受害。被稱作是新中國成立以來最嚴(yán)重的一起工業(yè)事故。事故直接原因是由于有關(guān)人員對井的特高出氣量估計不足、違章操作以及未能及時發(fā)現(xiàn)溢流征兆并采取挽救措施，而造成有毒物質(zhì)擴(kuò)散，導(dǎo)致大量人員中毒傷亡。重慶川東北“12.23”井噴事件（9）延邊一氧化碳中毒事件2006年2月13日開始，吉林省延邊朝鮮族自治州六個縣（市）出現(xiàn)大范圍一氧化碳中毒事件，人數(shù)達(dá)到277人，其中15人死亡。據(jù)初步調(diào)查顯示，事故的主要原因是由于2月13號開始，延邊地區(qū)天氣異常轉(zhuǎn)暖，形成了230米厚的逆溫層，氣壓偏低，風(fēng)速不到一級，空氣流通不暢，導(dǎo)致當(dāng)?shù)匾恍┚幼≡谄椒繀^(qū)的居民，在燒煤爐取暖時，發(fā)生散發(fā)性一氧化碳中毒。6）持久性有機(jī)污染物（POPS：thePersistentOrganicPollutants）

POPS：指人類合成的能持久存在于環(huán)境中、通過生物食物鏈（網(wǎng)）累積、對人類健康及環(huán)境造成有害影響的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)。2001年5月23日，127個國家簽署《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》。公約控制12類POPS生產(chǎn)、進(jìn)口、出口、處置和使用：8類農(nóng)藥——艾氏劑、氯丹、狄氏劑、DDT、異狄氏劑、七氯、滅蟻靈和毒殺芬；2類工業(yè)化合物——六氯苯及PCBS（電容器的溶劑）；2類工業(yè)副產(chǎn)品——二惡英和呋喃。①POPS的特性●持久性

POPS半衰期較長，半衰期長達(dá)幾十年甚至上百年。研究表明，即使近期停止生產(chǎn)和使用POPS，最早也要在未來第7代人體內(nèi)才不會檢出這些物質(zhì)?！裆锢鄯e性

具有高脂溶性。易溶于脂肪，可通過食物鏈（網(wǎng)）在生物體內(nèi)蓄積并逐級放大，對人類健康造成嚴(yán)重?fù)p害。●遷移性

POPS能從水體或土壤蒸發(fā)進(jìn)入大氣，遇冷重新沉降到地球的其他地方。通過這種“全球蒸餾效應(yīng)”或“蚱蜢跳效應(yīng)”，導(dǎo)致POPS在全球范圍傳播?！裆锒拘?/p>

POPS一旦進(jìn)入環(huán)境，會對人類和動物產(chǎn)生大范圍、長時間的危害，造成人體分泌系統(tǒng)紊亂，生殖和免役系統(tǒng)受到破壞，并誘發(fā)癌癥和神經(jīng)性疾病。研究表明，婦女患乳腺癌有些與多氯聯(lián)苯有關(guān)，近年來調(diào)查人群中男性精子數(shù)量大幅下降與POPS污染有關(guān)。②歷史上的重大POPS污染事件1961—1975年在越南北部美軍噴灑大量含二惡英的脫葉劑，導(dǎo)致動物出現(xiàn)生殖系統(tǒng)異常，居民患者增多，孕婦出現(xiàn)先天性流產(chǎn)。著名的“塞維索化學(xué)污染”。

1976年7月10日意大利摩薩化工公司爆炸，泄露出2公斤二惡英，導(dǎo)致許多孩子面額上出現(xiàn)水皰，多人中毒，700多居民搬遷，幾年后嬰兒畸形增多。C.比利時食品污染事件

1999年5月的比利時布魯塞爾，含高濃度二惡英的油脂被加工成畜禽飼料，導(dǎo)致雞、豬、牛等肉類二惡英含量嚴(yán)重超標(biāo)，引起世界各國消費者恐慌，比利時畜牧業(yè)損失高達(dá)25億歐元。二惡英產(chǎn)生的主要途徑：（1）農(nóng)藥和除草劑生產(chǎn)過程；（2）含氯的芳香族化合物生產(chǎn)過程，造紙廠漂白工藝過程；據(jù)有關(guān)專家調(diào)查，許多含氯化工工藝過程中都會產(chǎn)生二惡英。（3）垃圾焚燒排放的廢氣和飛灰。專家提示：

POPs對肝、腎等臟器和神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等有急性和慢性毒性，具有致癌性、生殖毒性、神經(jīng)毒性、內(nèi)分泌干擾特性等，并且危害會持續(xù)一段時間。

注意生活細(xì)節(jié)，遠(yuǎn)離POPS危害：

①盡量不食用近海魚類，特別是含脂肪量高的魚類；

②控制食用肥肉和乳制品；

③不要用塑料容器加熱食品；

④多食用食物纖維；

⑤合理飲用凈水。

2004年5月17日，國際環(huán)境公約——《關(guān)于持久性有機(jī)污染物（POPs）的斯德哥爾摩公約》在中國正式生效，2006年要全面履約。

全球性的環(huán)境問題眾多，酸雨、溫室效應(yīng)、水體富營養(yǎng)化、森林減少、沙漠?dāng)U大、海洋污染等急待解決！

練習(xí)

1.干潔空氣中N2、O2、Ar和