中科大環(huán)境工程學(xué)教案02大氣污染控制工程

第2頁大氣污染控制工程引言大氣是人類和一切生物賴以生存的必需條件。大氣質(zhì)量的優(yōu)劣，對人體健康和整個生態(tài)系統(tǒng)都有著直接的影響。人類又通過各種生產(chǎn)和生活活動影響和改變著大氣環(huán)境，使其質(zhì)量惡化，甚至造成嚴(yán)重的大氣污染事件。因此，大氣污染已引起人們的極大關(guān)注，研究和控制大氣污染已成為當(dāng)前十分迫切的環(huán)境問題。問題的引入大氣如何被污染，目前現(xiàn)狀怎樣？如何凈化廢氣，借助何種力量？凈化到何種程度？廢氣污染控制的技術(shù)是否有針對性？可有萬能的廢氣處理技術(shù)？廢氣處理技術(shù)有哪幾類？第2篇教學(xué)內(nèi)容：大氣污染的基本知識顆粒污染物控制★氣態(tài)污染物控制★第5章大氣質(zhì)量與大氣污染（2學(xué)時）本章教學(xué)內(nèi)容：大氣的結(jié)構(gòu)與組成，大氣污染物的種類與來源，大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，大氣污染控制的方法概論本章教學(xué)要求：了解大氣的結(jié)構(gòu)與組成，了解大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，掌握大氣污染物的種類與來源；了解我國乃至全球的大氣污染現(xiàn)狀，掌握大氣污染控制的基本原則和基本方法，。本章教學(xué)重點(diǎn)：大氣污染物的分類，大氣污染物處理的基本原則與方法本章習(xí)題:P3492,5,6第一節(jié)概述一、大氣污染1.大氣組成大氣是人類及一切生物賴以生存必不可少的物質(zhì)和基本的環(huán)境要素之一，是自然環(huán)境的重要組成部分。自然環(huán)境中的大氣通常由干燥潔凈的混合氣體、水蒸氣和懸浮微粒三部分組成。除水蒸氣和懸浮顆粒以外的大氣稱為空氣。地面上干燥潔凈的空氣主要由N2、02、Ar和C02四種氣體組成，共占大氣總?cè)莘e的99.996%。其他氣體屬于微量成分，含量不足0.004%。海平面附近的干燥潔凈空氣的組成基本上不變，其物理性質(zhì)基本穩(wěn)定。干燥潔凈空氣的各種成分見表3—1。表3—1干燥潔凈空氣的組成氣體成分體積分?jǐn)?shù)/%氣體成分體積分?jǐn)?shù)/%氮(N2)78.09甲烷(CH4)1.5′10-4氧(02)20.94氪(Kr)1.0′10-4氬(Ar)0.934氫(H2)5.0′10-5二氧化碳(C02)0.032一氧化二氮(N20)5.0′10-5氖(Ne)18′10-4氙(Xe)0.8′10-5氦(He)5.2′10-4臭氧(03)0.25′10-5

大氣中的懸浮微粒是由大氣中的固體和液體顆粒狀物質(zhì)所組成。固體微粒是指因自然現(xiàn)象如大風(fēng)、火山爆發(fā)、森林火災(zāi)、隕石流星燒毀等產(chǎn)生的各種各樣的懸浮物，有塵土、火山灰、煙塵、宇宙塵埃以及飄逸的植物花粉、細(xì)菌等等。液體微粒系指水汽凝結(jié)物，如水滴、云霧和冰晶等。這些細(xì)小的微粒懸浮物能夠影響大氣的能見度，削弱太陽的輻射強(qiáng)度。干燥潔凈大氣中的C02和03的成分，含量雖然甚微，但其物理狀況變化對大氣溫度和對地球上生物的生存起著重要作用。2.大氣污染大氣污染的形成具有一定的條件，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(1S0)對此作出如下定義：“空氣污染，通常是指由于人類活動和自然過程引起某些物質(zhì)進(jìn)入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到了足夠的時間，并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境。”從自然科學(xué)的觀點(diǎn)來看，“空氣”和“大氣”兩詞并無實(shí)質(zhì)性的差別?？諝馕廴?AirP0lluti0n)和大氣污染(Atm0sphericP0lluti0n)常常通用，但在研究近地層空氣污染規(guī)律時，往往根據(jù)研究的范圍加以區(qū)分。有學(xué)者將室外地區(qū)性空氣污染稱為大氣污染，而對室內(nèi)的空氣污染稱為空氣污染；也有人認(rèn)為空氣污染是指小范圍的氣體污染，如室內(nèi)、城市區(qū)域的空氣污染，而大氣污染則指大區(qū)域乃至全球性的空氣污染，如氣象學(xué)、大氣環(huán)境討論涉及的大范圍污染。3.影響大氣污染形成的主要因素大氣污染是一個極其復(fù)雜的氣象、物理和化學(xué)的變化過程，最終能否形成大氣污染，主要取決于污染物在大氣中的濃度和滯留時間。大氣中含有的污染物的濃度愈高，停留時間愈長，污染就愈嚴(yán)重，對污染受體的危害也就越大。污染物質(zhì)在大氣中濃度，取決于排放源的排放總量，這與源強(qiáng)(單位時間污染物的排放量)與排放時間的綜合效應(yīng)有關(guān)。此外，排放物的污染程度，還與地理位置、地形特征、氣象條件、以及排放源高度等因素有關(guān)。二、大氣污染源大氣污染源通常是指造成大氣污染的污染物發(fā)生源，也就是排放有害物質(zhì)或?qū)Υ髿猱a(chǎn)生有害影響的場所、設(shè)備和裝置等。如汽車尾氣排放出N0，為N0的發(fā)生源，因此就將汽車稱為大氣污染源。大氣污染源也可以理解為大氣污染物的來源，如燃料燃燒產(chǎn)生了大氣的污染物，則燃料燃燒為大氣污染源。一般我們所說的大氣污染源，其含意指的是前者。大氣污染物質(zhì)產(chǎn)生于人類活動或自然過程，因此大氣污染源為天然污染源與人工污染源兩類。天然污染源是指自然界向大氣排放有害物質(zhì)的場所，如活動火山向大氣的噴發(fā)等。人工污染源是指人類在從事各種活動中所形成的污染源。天然污染源排放污染物所造成的大氣污染多為暫時的和局部的，人工污染源排放的污染物是造成大氣污染的主要根源。因此，在大氣污染控制工程中，主要的研究對象是人工污染源。從總體大氣污染的來源考慮，通常人工污染源分為四類：生活污染源、工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源和交通污染源。1.生活污染源生活污染源主要是生活中的爐灶、熱水器、采暖鍋爐等。液體燃料和氣體燃料使用中，或煤的質(zhì)量差，灰和硫的含量高，燃燒過程會排放出大量的煙塵和一些有害氣體物質(zhì)。再由于城市居住人口稠密，燃料使用量多，排放的污染物數(shù)量相當(dāng)可觀，危害有時甚至比工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的污染還嚴(yán)重。此外，城市垃圾在焚燒過程中產(chǎn)生的廢氣，以及堆放過程中由于厭氧分解排出二次污染物都將污染大氣。2.工業(yè)污染源工業(yè)污染源是大氣污染的一個重要來源，主要包括工業(yè)用燃料燃燒及工業(yè)生產(chǎn)過程排放的廢氣，對大氣的危害最嚴(yán)重?；鹆Πl(fā)電廠、鋼鐵工業(yè)、石化企業(yè)、建材工業(yè)等各種類型的工礦企業(yè)，在原材料及產(chǎn)品的運(yùn)輸、粉碎以及由各種原料制成成品的過程中，排放出的大量廢氣均含有不同的污染物進(jìn)入大氣中。3.農(nóng)業(yè)污染源農(nóng)業(yè)污染源包括施用某些有機(jī)氯農(nóng)藥和氮肥分解產(chǎn)生的氮氧化物，以及農(nóng)用燃料燃燒的廢氣對大氣的污染。此外，稻田釋放的甲烷，也會對大氣造成污染。4.交通污染源交通污染源是指交通運(yùn)輸工具如汽車、摩托、飛機(jī)、火車及船舶等。大氣污染的各種排放源及其產(chǎn)生的主要污染物見表3－2。表3—2大氣污染源及污染物大氣污染源大氣污染物人工污染源生活污染源生活、取暖用煤爐煙塵、S02、C02、C0垃圾焚燒C0、氮氧化物、C02吸煙C0、丙烯醛、氣溶膠工業(yè)污染源火力發(fā)電廠S02、煙塵、C02、氮氧化物、C0、苯并[a]芘鋼鐵工業(yè)金屬粉塵、氟化氫、C0、碳?xì)浠?、S02有色金屬冶煉廠金屬粉塵、S02、汞蒸氣、C0煉焦廠煙塵、S02、C0、H2S、苯、酚、萘、烴類、氨、苯并[a]芘煉油工業(yè)C0、氮?dú)浠?、煙塵、S02、烴類、苯、酚、H2S石油化工粉塵、惡臭、S02、H2S、氰化物、氮氧化物、氯化物、烴類、氨化肥工業(yè)酸霧、粉塵、氟化硅、S02、氮氧化物、C0、NH3、砷、氯堿廠氯氣、氯化氫、汞蒸氣農(nóng)藥制造酚、氯化氫、H2S、硫醇、砷、汞、氯染料廠S02、氮氧化物、H2S建材工業(yè)（水泥、石棉）粉塵、S02、HS2、C0制革、印染工業(yè)惡臭氣體、氣溶膠核試驗(yàn)、核電站放射性塵埃、廢氣機(jī)械加工廠金屬、粉塵造紙廠煙塵、硫醇、H2S、S02儀器儀表廠氰化物、鉻酸燈泡廠煙塵、汞農(nóng)業(yè)污染源農(nóng)藥有機(jī)氯氮肥氮氧化物交通污染源汽車C0、氮氧化物、烴類、鉛、苯并[a]芘火車S02、粉塵、C0飛機(jī)C0、氮氧化物、醛輪船S02、煙塵、氮氧化物拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械油煙、氮氧化物天然污染源

大風(fēng)、沙塵暴沙土、灰塵火山活動灰塵、巖漿，S02、H2S森林火災(zāi)C02、C0、灰塵森林沼澤生物腐敗沼氣、氨、C02、惡臭海水浪花飛濺鹽粒、C02、水霧的氣溶膠土壤生物作用氮氧化物從表3－2中各污染源排放的污染物可以看出，不同行業(yè)排放的污染物雖然種類不同，但主要污染物的來源具有共性，即來自化石燃料的燃燒。我國的資源特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平?jīng)Q定了以煤為主的能源結(jié)構(gòu)將長期保持，控制煤煙型的大氣污染，將是我國大氣污染防治的主要任務(wù)。目前，我國的機(jī)動車輛雖然不算多，但主要集中在大、中城市，且舊車多，致使排污量也很可觀。隨著我國能源利用結(jié)構(gòu)逐步改變和交通運(yùn)輸?shù)仁聵I(yè)的發(fā)展，液體燃料和氣體燃料產(chǎn)生的污染物也將隨之增加。燃料燃燒的一個特點(diǎn)是排放點(diǎn)相對集中，濃度較高，對局部地區(qū)的大氣污染較嚴(yán)重。三、大氣污染的分類1.大氣污染的類型依據(jù)大氣污染的影響范圍，污染物的種類、性質(zhì)，污染區(qū)域的氣象條件，大氣污染可劃分為不同的分類。根據(jù)大氣污染的影響范圍，通?？蓜澐譃樗姆N類型：（1）局部性大氣污染。由某個污染源如工廠煙囪排放造成的較小范圍的污染。（2）地區(qū)性污染。一些工業(yè)區(qū)及附近地區(qū)或整個城市的大氣污染。（3）廣域性污染。超過行政區(qū)域的廣大地域的大氣污染，如比一個城市更大區(qū)域范圍的酸雨侵害。（4）全球性大氣污染。某些超越國界乃至涉及整個地球大氣層，具有全球性影響的大氣污染，如溫室效應(yīng)、臭氧層破壞等。常規(guī)能源利用中排放的工業(yè)廢氣是引起的大氣污染的主要原因。若按能源性質(zhì)和污染物的種類也可將大氣污染劃分為四種類型：（1）煤煙型。主要由煤炭燃燒時排放的硫氧化物、煙塵，粉塵等造成的污染，以及這些污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成的硫酸及其鹽類所構(gòu)成的氣溶膠而形成的二次污染物。早期(18世紀(jì)末到20世紀(jì)中)的大氣污染和目前仍以煤炭作為主要能源的國家和地區(qū)的大氣污染屬于煤煙型。造成這類污染的污染源主要是工業(yè)企業(yè)廢氣排放，其次是家庭爐灶、取暖設(shè)備的煙氣排放。（2）石油型。在石油開采、冶煉，石化企業(yè)生產(chǎn)，石油制品使用（如汽車）中向大氣排放的氮氧化物、碳氧化物、碳?xì)浠衔锏仍斐傻奈廴?，以及這些污染物經(jīng)過光化學(xué)反應(yīng)形成的光化學(xué)煙霧污染，或在大氣中形成的臭氧、各種自由基及其反應(yīng)生成的一系列中間產(chǎn)物與最終產(chǎn)物所造成的污染。（3）混合型。大氣污染物的排放具有煤煙型和石油型的綜合特征，其污染源包括以煤碳為燃料的污染源，以石油為燃料的污染源，以及從工廠企業(yè)排出各種化學(xué)物質(zhì)的污染源。例如，日本橫濱、川崎等地區(qū)發(fā)生的污染事件就屬于此種污染類型。（4）特殊型。由工廠排放某些特殊的氣態(tài)污染物所造成的局部或有限區(qū)域的污染，其污染特征由所排污染物決定。如核工業(yè)排放的放射性塵埃和廢氣，氯堿廠排放的含氯氣體，以及生產(chǎn)磷肥的工廠排放的特殊含氟氣體所造成的污染。煤炭類和石油類燃料排放的廢氣進(jìn)入大氣，在一定的氣象條件下，引起化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而生成具有強(qiáng)刺激性和毒性的復(fù)雜煙霧，形成二次污染。這種二次污染物形成的大氣污染也可劃分為兩種類型：（1）氧化型大氣污染(汽車尾氣型)。這種類型的污染物主要來源于汽車排氣中一氧化碳、氮氧化物和碳?xì)浠衔?，多發(fā)生在以使用石油為燃料的地區(qū)。在強(qiáng)烈陽光作用下，這些污染物發(fā)生一系列的光化學(xué)反應(yīng)后形成生成臭氧、過氧乙酰硝酸酯類等氧化性二次污染物，強(qiáng)烈刺激人的眼睛、上呼吸道等粘膜。發(fā)生時的氣象條件為，較強(qiáng)烈的陽光照射，氣溫高于23℃以上，濕度低于75%，風(fēng)速小于3m/s，通常發(fā)生在夏、秋季節(jié)的白天，以中午污染最嚴(yán)重。這種光化學(xué)煙霧最初出現(xiàn)在美國洛杉磯市，因此也稱作洛杉磯型或石油型大氣污染。（2）還原型大氣污染(煤炭型)。這種類型的污染物主要來源于煤炭燃燒排氣中的煙塵、二氧化硫和一氧化碳，多發(fā)生于煤炭和石油混合使用的地區(qū)。主要是刺激上呼吸道，老幼病者受害嚴(yán)重。當(dāng)天氣為多云，氣溫低于8℃以下，濕度高于85%，基本無風(fēng)并伴有逆溫存在情況下，一次污染物受阻，容易在低空聚積，生成還原性硫酸煙霧。通常發(fā)生在冬季，以早晨污染最嚴(yán)重。倫敦?zé)熿F事件就屬于這類還原型污染，故還原型大氣污染又稱為倫敦型大氣污染或煤炭型大氣污染。從發(fā)展趨勢來看，由于汽車數(shù)量逐年增加以及燃料的更換，因而氧化型大氣污染有增加的趨勢，應(yīng)當(dāng)引起高度重視。2.我國的大氣概況和特點(diǎn)我國的能源消費(fèi)以煤炭為主，且大部分直接燃燒，大氣污染物主要是S02和煙塵，大氣污染的特征屬于煤煙型。目前，由于我國能源利用方式相對落后、能耗高，利用率低、低空排放，以及城市畸形發(fā)展，人口、經(jīng)濟(jì)、交通過分集中，是世界上大氣污染狀況比較嚴(yán)重的國家之一，城市大氣污染尤為突出。北方城市的污染水平高于南方城市，冬季高于夏季，早晚高于中午。南方城市是S02造成的酸雨和高硫煤地區(qū)的S02污染，北方城市的突出問題是冬季采暖期的煙塵和S02污染，非采暖期由于風(fēng)沙和揚(yáng)塵的作用，大氣中顆粒物濃度也較高。

近幾年，我國通過調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，降低原煤產(chǎn)量和消費(fèi)量，對燃煤爐窯進(jìn)行節(jié)能環(huán)保改造，加大了工業(yè)廢氣的治理力度，取得了一定的成效，使我國主要大氣污染物的排放量有所降低。據(jù)2001年中國環(huán)境狀況公報報道，全國城市空氣質(zhì)量基本穩(wěn)定，城市空氣質(zhì)量滿足國家《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級、三級和劣于三級的城市比例各占三分之一。顆粒物仍是影響我國城市空氣質(zhì)量的主要污染物，64.1%的城市顆粒物年均濃度超過國家《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級。其中101個城市顆粒物年均濃度超過三級，占統(tǒng)計(jì)城市數(shù)的29.2%。顆粒物濃度高的城市主要分布西北，華北等省區(qū)。二氧化硫年均濃度未達(dá)到國家《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級的城市占統(tǒng)計(jì)城市的19.4%。其中超過國家國家《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》三級的城市占統(tǒng)計(jì)城市的9.7%，比2000年降低2個百分點(diǎn)。二氧化硫污染嚴(yán)重的城市主要分布在山西、河北、貴州、重慶及甘肅、陜西、四川、湖南、廣西、內(nèi)蒙古的部分地區(qū)。2001年，341個城市空氣中二氧化氮濃度年均值均達(dá)到國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)。廣州、北京、上海等特大城市，二氧化氮濃度相對較高。雖然自1997年以來，我國煙塵、二氧化硫和工業(yè)粉塵排放總量呈下降趨勢，但排放數(shù)量仍然巨大；另一方面，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，石油消費(fèi)和機(jī)動車輛急劇增加，大、中城市氮氧化物污染的上升趨勢不容忽視。因此，要進(jìn)一步加強(qiáng)大氣污染的控制。第二節(jié)大氣污染物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或環(huán)境產(chǎn)生有害影響的物質(zhì)。隨著經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)的發(fā)展，大氣污染物的名單越來越長。目前已經(jīng)認(rèn)定的約有100種。進(jìn)入大氣的污染物的種類很多，根據(jù)大氣污染物的存在的形態(tài)可分為氣溶膠態(tài)污染物和氣態(tài)污染物兩大類。一、氣溶膠態(tài)污染物氣溶膠是指沉降速度可以忽略的固體或液體顆粒在氣體介質(zhì)中的懸浮體。按氣溶膠產(chǎn)生的來源和存在的相態(tài)，以及物理化學(xué)特性等條件，氣溶膠可以細(xì)分為10多種類型。這里，從大氣污染控制的角度，將氣溶膠態(tài)污染物分為以下三種形式。（1）粉塵(dust)。指分散懸浮于氣體介質(zhì)中的較小固體顆粒，尺寸為1～200μm。粉塵的種類很多，如煤粉、水泥、金屬粉塵、粘土粉塵、石棉等。在國際化標(biāo)準(zhǔn)組織(1S0)的定義中，將粒徑小于75μm的固體顆粒的懸浮體稱為粉塵，而將在空氣或煙道中能傳輸?shù)墓腆w顆粒(在英國指大于75μm的粒子)稱為粗塵(grit)。（2）煙塵。指氣溶膠態(tài)物系中由燃燒、冶金過程形成的細(xì)微顆粒物，通常包括三種類型：①煙炱(fume)，在冶金過程中形成的固體粒子的氣溶膠。它是熔融物質(zhì)的揮發(fā)過程產(chǎn)生的氣態(tài)物質(zhì)的冷凝物，在生成過程中總是伴有諸如氧化之類的化學(xué)反應(yīng)。煙的粒徑非常微小，一般小于1μm。如金屬鋁、鋅、鉛的冶煉過程中，在高溫熔融狀態(tài)下，這些物質(zhì)能夠迅速揮發(fā)，并氧化生成氧化鋁、氧化鋅和氧化鉛等煙塵；②飛灰(flyash)，燃料燃燒中產(chǎn)生的呈懸浮狀的非常分散的細(xì)小灰粒，包括燃料完全燃燒和不完全燃燒后殘留的固體殘?jiān)?，尺寸一般小?0μm，主要在爐窯中產(chǎn)生，尤以粉煤為燃料燃燒時排出的飛灰比較多；③黑煙(sm0ke)，燃燒產(chǎn)生的能見氣溶膠。主要是化石燃料燃燒時，在高溫缺氧條件下，烴類物質(zhì)熱分解生成的碳黑顆粒，粒徑尺寸一般為0.01～1μm。（3）霧(f0g)。大氣中微小液體顆粒懸浮體的總稱，泛指蒸氣凝結(jié)、液體霧化和化學(xué)反應(yīng)而形成的液滴，如水霧、油霧、酸霧、堿霧等，粒徑尺寸小于100μm。在氣象學(xué)中則是指造成能見度小于lkm的小水滴懸浮體。懸浮于大氣中的固態(tài)和液態(tài)氣溶膠態(tài)污染物的粒徑尺寸通常小于500μm，大于100μm的顆粒易于沉降，對大氣造成的危害較小。在大氣污染控制中，對小于100μm的氣溶膠固體顆粒物，又分為①飄塵，粒徑小于l0μm的固體顆粒物，它的粒度小，質(zhì)量輕，不易沉降而能長期飄浮于空氣中；②降塵，粒徑大于l0μm的固體顆粒物，靠重力作用，能在較短時間內(nèi)沉降到地表面上；③總懸浮微粒(TSP)，粒徑小于l00μm的所有固體顆粒物。二、氣態(tài)污染物氣態(tài)污染物在大氣中以分子狀態(tài)形式存在。依據(jù)與污染源的關(guān)系，可將污染物分為一次污染物和二次污染物。主要的一次污染物有：硫化合物、氮化合物、碳氧化合物、碳?xì)浠衔?，以及某些行業(yè)排放的氧化劑如臭氧、氟化物等，二次污染物有光化學(xué)煙霧、硫酸煙霧等。通常，二次污染物對環(huán)境的危害比一次污染物更大。（1）含硫化合物。主要指S02、S03和H2S等，其中S02的來源廣、數(shù)量最大，是影響和破壞全世界范圍大氣質(zhì)量的最主要的氣態(tài)污染物，尤其在燃用高硫煤的地區(qū)。含硫化合物是造成二次污染硫酸煙霧的主要物質(zhì)，并參與了酸雨的形成。（2）含氮化合物。大氣污染物中含氮化合物種類很多，如N0、N02、N20（一氧化二氮）、N203（三氧化二氮），以及NH3(氨)、HCN(氰化物)等，通常用符號N0X表示這些氮氧化物。其中造成大氣污染的N0X主要是N0和N02。N0X主要來源于化石燃料的燃燒，大約83%的N0X是由燃料的燃燒而產(chǎn)生的。（3）碳氧化合物。污染大氣的碳氧化合物主要有兩種物質(zhì)，即C0和C02。C0和C02是各種大氣污染物中排放量最大的污染物之一，既來源于人工污染源，也來源于天然污染源?；剂系娜紵欧攀侵饕娜斯の廴驹?，當(dāng)燃料完全燃燒時形成C02；在缺氧條件下的不完全燃燒則形成C0。全世界C0每年排放量約為2.10×108t，排放量為大氣污染物之首，主要來源于燃料的燃燒和汽車尾氣。雖然C0氧化成C02的速率很慢，但多年來地球上C0的濃度并未持續(xù)增加，始終保持在大氣本底濃度大約為0.1×10-6m3／m3的水平，這表明自然界肯定存在著抑制C0增長的機(jī)制，如土壤微生物的代謝作用和H0自由基的氧化作用能將C0轉(zhuǎn)化為C02。（4）碳?xì)浠?。大氣中的碳?xì)浠衔?HC)通常是指可揮發(fā)的各種有機(jī)烴類化合物，由碳和氫兩種元素組成，如烷烴、烯烴和芳烴等。大氣中的碳?xì)浠衔锎蟛糠謥碜杂谥参锏姆纸?，人工來源主要是石油燃料的不完全燃燒和石油類物質(zhì)的蒸發(fā)，危害在于碳?xì)浠衔锖偷趸衔锏墓餐饔脮纬晒饣瘜W(xué)煙霧。（5）鹵素化合物。對大氣構(gòu)成污染的鹵素化合物，主要是含氯化合物及含氟化合物，如HCl、HF、SiF4等。其來源比較廣泛，鋼鐵工業(yè)、石油化工、農(nóng)藥制造、化肥工業(yè)等工礦企業(yè)的生產(chǎn)過程中都有可能排放鹵素化合物。雖然這些氟氯烴類氣體排放數(shù)量不多，但對局部地區(qū)的植物生長具有很大的傷害；同時，它也是破壞臭氧層的主要成分之一。（6）硫酸煙霧。硫酸煙霧是大氣中的S02等含硫化合物，在有水霧、顆粒氣溶膠、以及氮氧化合物存在時，在一定的氣象條件下，發(fā)生一系列化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而形成的硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠。（7）光化學(xué)煙霧。在陽光紫外線照射下，大氣中的氮氧化物、碳?xì)浠衔锖脱趸瘎┲g發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)而生成的淡藍(lán)色(有時呈紫色或黃褐色)二次污染物，即光化學(xué)煙霧，其主要成分是臭氧、過氧乙?；跛狨?PAN)、醛類及酮類等。光化學(xué)煙霧的危害非常大，如具有特殊的嗆人氣味，刺激眼睛和喉粘膜，造成呼吸困難，使植物葉片變黃甚至枯萎等。

第四節(jié)大氣主要污染物的種類及危害一、煙塵氣溶膠態(tài)污染物包括粉塵、煙塵和霧三大類型，其中，固體粉塵屬于粒徑尺寸較大的顆粒物，易于沉降和控制。霧是大氣中微小液體顆粒懸浮體，其造成局部地區(qū)的大氣污染。而排放量最大、對大氣污染最嚴(yán)重的是燃料燃燒過程中生成的煙塵，這里進(jìn)行重點(diǎn)討論。煙塵的危害：大氣固體顆粒物包括粉塵和煙塵，其大粒徑大于100μm，最小粒徑僅有10－3μm。其中大于10μm的降塵在重力的作用下，能迅速沉降至地面；而小于10μm飄塵能在空氣中長期懸浮并做布朗運(yùn)動，容易進(jìn)入人的呼吸系統(tǒng)。由于飄塵幾乎不能被上呼吸道表面體液截留并隨痰排出，很容易直接進(jìn)入肺部并在肺泡內(nèi)沉積，因此對人體的危害最大，其危害程度取決于固體顆粒物的粒徑、種類、溶解度以及吸附的有害氣體的性質(zhì)等。侵入肺部沒有被溶解的沉積物會被細(xì)胞所吸收，損傷并破壞細(xì)胞，最終侵入肺組織而引起塵肺，如吸入煤灰形成的煤肺，吸入金屬粉塵形成的鐵肺、鋁肺，吸入硅酸鹽粉塵形成矽肺等。如果沉積物被溶解，則會侵入血液，并送至全身，造成血液系統(tǒng)中毒。例如妨礙血紅蛋白生成的鉛煙塵可以引起急性中毒或慢性中毒，其癥狀是精神遲鈍、大腦麻痹、癲癇，甚至死亡。燃燒和金屬冶煉過程，以及汽車排氣產(chǎn)生的煙塵具有很復(fù)雜的的化學(xué)組成，其中有如鎳、鎘、鉻、鈹、釩、鉛、砷等有毒化合物。特別是致癌物質(zhì)苯并[a]芘、苯芘蒽等，通過呼吸道或皮膚進(jìn)入人體，引起肺癌或皮膚癌。

二、硫氧化合物在燃燒系統(tǒng)中，進(jìn)入大氣中的燃燒產(chǎn)物主要以S02形式存在，S03含量很少，即使在非常富氧條件下，也僅占S02的3%左右。但是S03對水的親合作用很強(qiáng)，容易生成硫酸，因此它的濃度相當(dāng)重要。在缺氧條件下，除了S02以外，還有H2S和元素硫等穩(wěn)定產(chǎn)物。在化石燃料的燃燒過程中，硫生成S02的總放熱反應(yīng)可簡單地描述為S+02→S02（3－1）所有含硫燃料火焰中都呈現(xiàn)淡藍(lán)色，這是燃燒中存在著氧原子和S0反應(yīng)形成S02時所發(fā)射的光譜。因此，S0是硫氧化過程中的一種重要的中間產(chǎn)物。硫化合物的危害：二氧化硫是一種無色不可燃的有毒氣體，具有強(qiáng)烈的辛辣、刺激性氣味。通常大氣對流層中S02的平均本底體積分?jǐn)?shù)約為0.2×10－9，當(dāng)空氣中S02的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到（1～5）×10－6時，就會對人體健康產(chǎn)生明顯危害，鼻腔和呼吸道粘膜都會出現(xiàn)刺激感；若體積分?jǐn)?shù)超過10×10－6時，能夠引起支氣管收縮與聲帶痙攣，進(jìn)而還會發(fā)生鼻腔出血、呼吸困難等現(xiàn)象，還會誘發(fā)支氣管炎、肺水腫、肺硬化等疾病，甚至死亡。此外，S02還可增強(qiáng)致癌物苯并[a]芘的致癌作用。值得注意的是，S02、S03與水氣、煙塵等結(jié)合形成硫酸煙霧及硫酸鹽后，造成的生態(tài)環(huán)境污染和危害遠(yuǎn)比單一的S02大得多，其毒性作用可增大3～4倍；若硫酸霧氣溶膠的微粒為重金屬粒子時，其刺激作用比S02的單獨(dú)刺激作用增強(qiáng)10倍，因?yàn)榱蛩犰F氣溶膠微粒能夠侵入肺的深部組織。硫酸煙霧在降水過程中造成土壤和水體酸化，影響植物和水生生物的生長，腐蝕金屬和建筑材料，并對生物有強(qiáng)烈的刺激和傷害作用?？諝庵蠸02濃度和存在時間超過一定值時還會對植物造成傷害。植物在S02的傷害下，其發(fā)育生長受到阻礙，葉脈之間或葉端邊緣出現(xiàn)灰白或黃褐色壞死斑，嚴(yán)重時使葉片組織脫水、焦枯。硫化氫是無色、具有濃厚腐蛋氣味的有毒氣體，易溶于水?？諝庵蠬2S的體積分?jǐn)?shù)為0.04時便有害于人體健康，0.1時就可致人死亡，大氣中允許的硫化氫濃度為0.01g/m3。H2S的刺激性作用能引起眼結(jié)膜炎；如果侵入血液中能與血紅蛋白結(jié)合，生成硫化血紅蛋白而使人缺氧，窒息死亡。

三、氮氧化合物大氣中氮氧化合物(N0x)氣體的種類比硫氧合化物多，包括一氧化氮(N0)、一氧化二氮(N20)、二氧化氮(N02)、三氧化氮(N03)、三氧化二氮(N203)、及五氧化二氮(N205)六種，除了不穩(wěn)定的N03，其余都屬于穩(wěn)定物質(zhì)。人類活動排入大氣的N0x，90%以上是各種燃料的燃燒產(chǎn)物，其中N0與N02是造成大氣污染的主要物質(zhì)。實(shí)踐證明，燃燒設(shè)備排放的N0x中N0一般約占95%，而N02僅占5%左右。但是在有些試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，在含富燃混合氣燃燒所測得的N02濃度要大于預(yù)期估計(jì)值。隨化石燃料種類的不同，燃燒生成的N0x的數(shù)量也隨之變化，通常按獲得同樣的能量計(jì)算，N0x的排放量以氣體燃料最多，液體燃料油居次，而固體燃料煤相對較少。氮氧化合物的危害一氧化氮是一種無色、無刺激的不活潑氣體。而二氧化氮則是棕紅色、有刺激性臭味的氣體。N0和N02都是有毒氣體，其中N02比N0的毒性高4～5倍。N0與血液中血紅蛋白的親合力非常強(qiáng)，生成亞硝基血紅蛋白或亞硝基鐵血紅蛋白，降低血液輸氧能力，引起組織缺氧和中樞神經(jīng)麻痹。一般正常人的N0容許最高體積百分?jǐn)?shù)為25×10－6。N02刺激呼吸系統(tǒng)后會引起急性或慢性中毒，主要表現(xiàn)為對肺的損害，此外還對心、肝、腎及造血組織等均有影響。由于N02不易溶于水，因而能進(jìn)入呼吸道深部組織，溶解成亞硝酸或硝酸后產(chǎn)生刺激和腐蝕作用。若發(fā)生高濃度N02的急性中毒，則會迅速產(chǎn)生肺水腫，甚至導(dǎo)致窒息死亡；慢性中毒引發(fā)的是慢性支氣管炎和肺水腫。與S02相似，N02與氣溶膠顆粒物具有協(xié)同作用。N02與S02和懸浮顆粒物共存時，其對人體的危害遠(yuǎn)大于N02單獨(dú)存在時，而且也大于各自污染物的影響之和。自然環(huán)境中的N02除了與碳?xì)浠锓磻?yīng)形成光化學(xué)煙霧外，還能抑制植物的光合作用，使植物發(fā)育受阻，生長受到損害，并可能是人體致癌的有關(guān)因素。

四、其他污染物（一）一氧化碳C0與血液中血紅蛋白也有較強(qiáng)的親合力，比氧與血紅蛋白的親和力大200～300倍。由呼吸道吸入并進(jìn)入血液的C0與血紅蛋白結(jié)合后，生成碳氧血紅蛋白，降低了血液輸送氧氣的功能。而碳氧血紅蛋白的分解速度非常慢，不到氧合血紅蛋白的萬分之三，這更加劇了血液中的缺氧程度，所以C0中毒會出現(xiàn)各種缺氧的癥狀。當(dāng)血液中碳氧血紅蛋白占總血紅蛋白的百分比濃度濃度為2%～5%時，中樞神經(jīng)受到影響，出現(xiàn)眩暈、頭痛等癥狀，降低人對各種意識(如時間、視覺、亮度等)的運(yùn)動和分辨能力；濃度超過5%，則影響心肺功能，可能引起心血管痙攣；超過10%,會出現(xiàn)昏迷、呼吸困難，甚至導(dǎo)致窒息死亡。（二）碳?xì)浠锾細(xì)淙剂喜煌耆紵褪皖愇镔|(zhì)的蒸發(fā)是大氣中碳?xì)浠锏闹饕獊碓?。汽車發(fā)動機(jī)內(nèi)的不完全燃燒排氣、化油器和油箱蒸發(fā)都會排出碳?xì)浠?。另外工廠企業(yè)如石化工業(yè)、油漆、干洗等都會把碳?xì)浠锱湃氪髿?。碳?xì)浠锱cN02一樣，除了形成光化學(xué)煙霧外，對人體健康也產(chǎn)生危害，是一種主要的致癌物質(zhì)。致癌的碳?xì)浠镆话闶嵌喹h(huán)結(jié)構(gòu)的多環(huán)芳烴類物質(zhì)，如苯并[a]芘、苯并蒽、二苯并蒽等，其中有機(jī)物在燃燒分解過程中產(chǎn)生的焦油狀多環(huán)芳烴苯并芘就是公認(rèn)的強(qiáng)致癌性物質(zhì)。調(diào)查研究表明，經(jīng)常接觸煤焦油、瀝青和某些石油化工溶劑等物質(zhì)的工人，患有皮癌、陰囊癌、喉癌與肺癌的比例相當(dāng)高。城市空氣中苯并[a]芘濃度較高時，患肺癌的死亡率比農(nóng)村高得多，如美、英等國的大城市里肺癌的死亡率約是農(nóng)村的10倍。在一批白鼠皮膚上涂以苯并[a]芘做的致癌試驗(yàn)表明，5個月就有白鼠出現(xiàn)皮膚腫瘤，9個月出現(xiàn)皮膚腫瘤的白鼠數(shù)量達(dá)到40%，12個月高達(dá)80%。（三）碳煙碳煙是汽車尾氣排放中的一種污染物，主要是柴油機(jī)的排氣，其碳煙濃度約為汽油機(jī)碳煙濃度的30～80倍。碳煙也是不完全燃燒的產(chǎn)物，顯然，碳煙的形成條件與C0和碳?xì)浠锏漠a(chǎn)生很相似。碳煙通常分為白煙、藍(lán)煙和黑煙三種類型。白煙出現(xiàn)在寒冷氣候下起動或怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時，由于燃燒室溫度過低、燃料的霧粒，潤滑油的微粒以及水蒸氣等未經(jīng)燃燒就被排出的直徑在1μm以上的白色液珠。藍(lán)煙是柴油機(jī)在低負(fù)荷工作或低溫下運(yùn)轉(zhuǎn)時，燃油或潤滑油在未經(jīng)燃燒，或是部分燃燒，或是處于熱分解狀態(tài)下就被排出的直徑在0.4μm以下的淡藍(lán)色液珠。黑煙通常稱作碳煙，它是柴油機(jī)在高負(fù)荷運(yùn)行時，局部混合氣在高溫缺氧條件下，發(fā)生裂解脫氫反應(yīng)，而形成的以碳為主要成分的直徑約在0.05μm的固態(tài)微小顆粒。白煙和藍(lán)煙都是液態(tài)微粒，由于它們的直徑不同，引起光線的不同折射結(jié)果，因此呈現(xiàn)出不同的顏色。白煙、藍(lán)煙、及黑煙是在柴油機(jī)的低溫起動、低負(fù)荷工作和高負(fù)荷工作的不同過程中出現(xiàn)，整個工作過程中白煙和藍(lán)煙出現(xiàn)的時間是很短暫的。光化學(xué)煙霧汽車排氣和石油提煉等工業(yè)過程中的氮氧化物和碳?xì)浠?，在陽光的?qiáng)烈照射下，發(fā)生一系列的光化學(xué)反應(yīng)，形成二次污染物，如臭氧、醛類、過氧乙酰硝酸酯(PAN)等氧化劑。由這些氮氧化物、碳?xì)浠锛捌涔饣瘜W(xué)反應(yīng)的中間產(chǎn)物、最終產(chǎn)物所組成的特殊混合物形成了光化學(xué)煙霧。第五節(jié)大氣污染的防治途徑一、我國大氣污染治理現(xiàn)狀如前所述，我國的大氣污染現(xiàn)狀主要是由能源結(jié)構(gòu)決定的，以煤為主的我國能源政策在今后的相當(dāng)長的時期內(nèi)不會改變。因此，煤煙型的大氣污染是我國大氣污染的主要特征，煙塵、S02及N0x為主要污染物。隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，能源消耗量還將繼續(xù)增長，因此大氣污染的治理是一項(xiàng)長期持久的重要任務(wù)。近年來，我國采取措施以調(diào)整一些大中城市能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，如逐步減少原煤的使用，增加天然氣、城市煤氣和低硫煤的用量，限制高硫煤的使用等方法，使得1997年以后S02和煙塵的排放總量逐年下降。在國家環(huán)境保護(hù)總局劃定的占國土面積的11.4%的酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)內(nèi)，禁止新建煤層含硫量大于3%的礦井，對于建成的生產(chǎn)煤層含硫量大于3%的礦井，逐步實(shí)行限產(chǎn)或關(guān)停。除以熱定電的熱電廠外，禁止在大中城市城區(qū)及近郊區(qū)新建燃煤火電廠。新建或改造燃煤含硫量大于1%的電廠，必須建設(shè)脫硫設(shè)施。此外，在工業(yè)建設(shè)中嚴(yán)格執(zhí)行“三同時”，控制新的污染源及新建企業(yè)的廢氣排放量，使一批大型骨干工程的廢氣排放達(dá)到了國際同類企業(yè)的先進(jìn)水平。在工業(yè)生產(chǎn)中采取措施，限期治理重點(diǎn)工業(yè)污染源，強(qiáng)化工業(yè)廢氣治理的力度，使日趨嚴(yán)重的大氣污染狀況得到逐步遏制。同時結(jié)合技術(shù)改造，開發(fā)利用一批新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備用于工業(yè)廢氣治理，顯著提高了廢氣治理的效率，并已控制消耗臭氧層物質(zhì)的生產(chǎn)和消費(fèi)的增長勢頭。針對我國量大面廣的S02和顆粒物污染，國家有計(jì)劃地引進(jìn)了一批先進(jìn)的大型煙氣脫硫技術(shù)和裝備，并建設(shè)了一批示范性工程。通過上述一系列有效措施，我國的工業(yè)廢氣的治理已經(jīng)取得了明顯的成果，萬元產(chǎn)值的排污量大幅度下降，一些地區(qū)的大氣污染得到控制或緩解，但仍然存在許多問題，主要有：①除一部分新建和擴(kuò)建企業(yè)達(dá)到20世紀(jì)90年代世界水平外，大部分老企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)落后、設(shè)備簡陋、能源和原料消耗高、廢氣排放量大，治理的難度很大；②資金不足，不能提供足夠的資金用于工業(yè)廢氣治理，有害氣體的處理率低；③許多廢氣治理設(shè)施由于技術(shù)不過關(guān)或企業(yè)不愿使用等原因，開工率和運(yùn)轉(zhuǎn)率低，甚至擱置不用。大氣污染的控制和治理是環(huán)境保護(hù)的一部分。要改善大氣環(huán)境質(zhì)量，就要強(qiáng)調(diào)環(huán)境的整體性，協(xié)調(diào)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，加強(qiáng)環(huán)境管理，通過法規(guī)、經(jīng)濟(jì)和能源等政策的實(shí)施，以及發(fā)展大氣污染控制工程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大氣污染防治的目的，主要包括綜合防治、發(fā)展大氣污染控制工程技術(shù)和制定控制污染物的排放等措施。

二、大氣污染的綜合防治1.大氣污染的綜合防治的原則一般區(qū)域的大氣污染綜合防治，是相對于單個污染源治理而言。此處所指的區(qū)域是指某一特定區(qū)域(包括某一地區(qū)或城市，或更廣大的特定區(qū)域)，把區(qū)域大氣環(huán)境看作一個統(tǒng)一的整體，經(jīng)調(diào)查評價、統(tǒng)一規(guī)劃，綜合運(yùn)用各種防治措施，改善大氣環(huán)境質(zhì)量。大氣污染防治的概念是隨著人類防治環(huán)境問題的漫長歷程而發(fā)展變化。由工業(yè)污染源的單項(xiàng)治理(如工業(yè)廢氣)，到城市大氣污染綜合防治，再到區(qū)域、全球大氣污染綜合防治。大氣污染綜合防治是區(qū)域環(huán)境污染綜合防治的重要組成部分。從區(qū)域大氣環(huán)境的整體出發(fā)，以改善大氣環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)，制定大氣污染綜合防治規(guī)劃。綜合防治應(yīng)抓住主要問題，把各種有效措施組合成多種方案，經(jīng)綜合分析、整體優(yōu)化，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、社會效益與環(huán)境效益的統(tǒng)一。大氣污染綜合防治遵循的原則如下：（1）推行清潔生產(chǎn)，控制污染源頭。聯(lián)合國環(huán)境署對清潔生產(chǎn)的定義是：清潔生產(chǎn)是指將綜合預(yù)防的環(huán)境策略持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品之中，以期減少對人類和環(huán)境的風(fēng)險。對生產(chǎn)過程，清潔生產(chǎn)包括節(jié)約原材料和能源，淘汰有毒原材料并在全部排放物和廢物離開生產(chǎn)過程以前，減少它們的數(shù)量和毒性。對產(chǎn)品而言，清潔生產(chǎn)策略旨在減少產(chǎn)品的整個生命周期，從原料的提煉到產(chǎn)品的最終處置對人類和環(huán)境的影響。清潔生產(chǎn)的定義涉及兩個全過程控制，即生產(chǎn)過程和產(chǎn)品整個生命周期循環(huán)過程。清潔生產(chǎn)是對污染實(shí)行源頭控制的重要措施，推行清潔生產(chǎn)不但可避免排放廢物帶來的風(fēng)險和降低處理、處置的費(fèi)用，還會因提高資源利用率、降低成本，帶來經(jīng)濟(jì)上的好處。（2）合理利用環(huán)境自凈能力與人為措施相結(jié)合。在環(huán)境調(diào)查研究和環(huán)境預(yù)測的基礎(chǔ)上，編制環(huán)境經(jīng)濟(jì)規(guī)劃和區(qū)域環(huán)境規(guī)劃；進(jìn)行環(huán)境區(qū)劃和環(huán)境功能分區(qū)，按環(huán)境功能分區(qū)的要求對工業(yè)企業(yè)按類型進(jìn)行合理布局。了解和掌握區(qū)域環(huán)境特征(如風(fēng)向、風(fēng)頻、逆溫、熱島效應(yīng)等)、污染物的稀釋擴(kuò)散等自凈規(guī)律，使污染源合理分布，并控制污染源密度。因此，只有全面規(guī)劃、合理布局，才能合理利用環(huán)境自凈能力。其次，依據(jù)區(qū)域環(huán)境特征和自凈能力，確定經(jīng)濟(jì)合理的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和排放方式。再有，在進(jìn)行大氣污染治理時，不要僅從單個污染源的治理來考慮，而要對環(huán)境自凈能力與人工治理措施綜合考慮，組合成不同的方案，然后選擇最優(yōu)(或較優(yōu))的方案。（3）綜合防治與分散治理相結(jié)合。區(qū)域污染綜合防治以污染集中控制為主，謀求區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的改善和提高污染治理的經(jīng)濟(jì)效益。如改變城市燃料構(gòu)成和供熱方式，發(fā)展城市燃?xì)夂图泄?，替代民用燃煤爐灶和分散供熱鍋爐；逐步淘汰燃燒效率低、污染嚴(yán)重的陳舊鍋爐和機(jī)動車產(chǎn)品等。此外，區(qū)域的污染綜合防治要以污染源分散治理為基礎(chǔ)，各主要污染源采取治理措施后能達(dá)到總量控制的指標(biāo)，才能實(shí)現(xiàn)區(qū)域污染綜合防治的目標(biāo)。（4）按功能區(qū)實(shí)行總量控制。按功能區(qū)實(shí)行總量控制是指在保持功能區(qū)環(huán)境質(zhì)量符合要求的前提下，所能允許的某種污染物的最大排污總量。如某一功能區(qū)大氣污染源的密度大，即使單個污染源都達(dá)標(biāo)排放，整個功能區(qū)的污染物排放總量仍會超過環(huán)境容量。反之，在大氣污染源規(guī)模小、數(shù)量少，氣象條件又利于擴(kuò)散稀釋，雖單個污染源未達(dá)標(biāo)排放，但排污總量也不會超出環(huán)境容量。因此，環(huán)境功能區(qū)的環(huán)境質(zhì)量主要取決于區(qū)域的污染物排放總量，而主要不是單個污染源的排放濃度是否達(dá)標(biāo)。（5）技術(shù)措施與管理措施相結(jié)合。根據(jù)工業(yè)污染源調(diào)查的資料，由于粗放經(jīng)營、管理不善造成的污染物流失約占污染流失總量的50%。鑒于當(dāng)前我國財力有限，技術(shù)條件比較落后，必須通過加強(qiáng)環(huán)境管理來解決環(huán)境問題。比如合理工業(yè)布局、建立煙塵控制區(qū)、合理開發(fā)利用各項(xiàng)資源、加強(qiáng)工藝生產(chǎn)全過程的環(huán)境管理等。3.大氣污染的綜合防治措施大氣污染控制的內(nèi)容非常豐富，具有綜合性和系統(tǒng)性，涉及環(huán)境規(guī)劃管理、能源利用、污染防治等許多方面。由于各地區(qū)(或城市)的大氣污染特征、條件以及大氣污染綜合防治的方向和重點(diǎn)不盡相同，難以找到適合一切情況的綜合防治措施，因此需要因地制宜地提出相應(yīng)的對策。根據(jù)上述原則，一般的大氣污染控制措施大致可以概括為以下幾個方面。（1）全面規(guī)劃、合理布局或調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)。工業(yè)規(guī)劃和布局要貫徹執(zhí)行大分散、小集中的方針，符合生態(tài)要求，綜合考慮“三個效益”的影響，盡可能達(dá)到經(jīng)濟(jì)密度大、能耗密度小、污染物排放少的目標(biāo)。在興建大型工礦企業(yè)、工業(yè)區(qū)時，首先要對擬建工程的自然環(huán)境和社會環(huán)境做綜合調(diào)查，進(jìn)行環(huán)境模擬試驗(yàn)及污染物的擴(kuò)散計(jì)算，摸清該地區(qū)的環(huán)境容量，作出科學(xué)的環(huán)境影響評價報告。除了論證建廠的環(huán)境條件，還要提出相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施，并預(yù)報未來對環(huán)境可能造成的影響。對造成嚴(yán)重污染的不合理布局，必須以國家的產(chǎn)業(yè)政策為依據(jù)，根據(jù)本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展水平和資源等方面的各種因素，調(diào)整地區(qū)(或城市)的工業(yè)結(jié)構(gòu)(包括部門結(jié)構(gòu)、行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、原料結(jié)構(gòu)、規(guī)模結(jié)構(gòu)等)，對相關(guān)企業(yè)進(jìn)行污染治理或搬遷。（2）嚴(yán)格的環(huán)境管理體制。運(yùn)用法律、行政、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)等環(huán)境管理措施，把社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)結(jié)合起來，使環(huán)境污染得到有效控制。完整的環(huán)境管理體制包括環(huán)境立法、環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)和環(huán)境保護(hù)管理機(jī)構(gòu)三部分。各種環(huán)境保護(hù)和防治法，以及環(huán)保條例、規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，為環(huán)境管理提供了法律依據(jù)；環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)為環(huán)境的科學(xué)管理提供了大量資料；環(huán)境保護(hù)管理機(jī)關(guān)可以監(jiān)督各項(xiàng)環(huán)境保護(hù)法令和條例的有效執(zhí)行。此外，建立對大氣污染物單項(xiàng)治理技術(shù)進(jìn)行環(huán)境經(jīng)濟(jì)綜合評價制度，因地制宜地優(yōu)化篩選單項(xiàng)治理技術(shù)，以及控制新污染源等，都是行之有效的環(huán)境管理措施。（3）綜合利用，提高資源利用率。綜合利用包括：進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的資源的綜合利用、循環(huán)利用、重復(fù)利用、資源化利用等，可以提高資源利用率。在制定工業(yè)大氣污染的廢氣治理措施時，著眼點(diǎn)不在于大氣污染物產(chǎn)生后再去凈化，應(yīng)把重點(diǎn)放在發(fā)展生產(chǎn)的過程中消除(或減少)污染。我國煤炭消耗量巨大，其綜合利用如采用回收法煙氣脫硫，既防止S02對大氣污染，又可回收到有用的硫制品；液態(tài)排渣煤粉爐可加入磷礦石燒制磷肥，從而將灰渣變成化肥；可用煤灰制成磚、水泥等建筑材料，還可提取空心微珠及其他有用產(chǎn)品。（4）合理利用能源。能源利用是造成大氣污染的來源，合理利用能源是從根本上減小大氣污染物排放的方向。通常采取的措施包括：1）改變常規(guī)能源結(jié)構(gòu)和用能方式。煤炭為我國的第一能源，煤的燃燒產(chǎn)物是大氣的主要污染物。因此努力提高常規(guī)能源中石油、天然氣、水能等的比例，將有助于減輕大氣污染。在用能方式方面，提倡城市集中供熱，減輕分散、低效率的小型鍋爐對大氣的嚴(yán)重污染。集中供熱比分散供熱可節(jié)約煤30%～35%，便于提高除塵效率和采取脫硫措施，減少煙塵和S02的排放量。加緊開發(fā)煤氣化技術(shù)，大力發(fā)展和普及城市煤氣的應(yīng)用，是當(dāng)前和今后解決煤煙型大氣污染的有效措施。推廣民用型煤以解決分散的生活面源對大氣的污染。2)采用先進(jìn)的清潔煤技術(shù)。煤的燃燒排放對大氣造成嚴(yán)重污染，各用煤城市和單位應(yīng)積極采用先進(jìn)的清潔煤技術(shù)，主要包括燃燒前的選煤、型煤、氣化、液化、水煤漿和燃料電池等技術(shù)，燃燒中的循環(huán)流化床脫硫、低氮氧化物燃燒、煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)等技術(shù)，燃燒后的煙氣除塵、脫硫、脫氮和其他各種廢氣凈化技術(shù)。要積極研究和開發(fā)節(jié)能的高效清潔新型鍋爐，其中包括型煤鍋爐，改進(jìn)工業(yè)爐窯泛燃燒技術(shù)，淘汰和報廢舊式鍋爐和工業(yè)窯爐。3）節(jié)約能源。減小單位產(chǎn)值的能源消耗，提高能源利用效率，不僅可以減少污染物的排放，還可以減少熱污染。減少化石燃料的燃燒，有利于改善大氣環(huán)境，遏制酸雨、溫室效應(yīng)和臭氧層破壞等全球性環(huán)境問題的形成。4）開發(fā)清潔能源。為了同時解決能源短缺和大氣污染問題，在大力節(jié)能的同時要積極開發(fā)可再生、無污染的清潔能源，如：太陽能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、海洋能、潮汐能等等。從長遠(yuǎn)來看可控核聚變反應(yīng)，以及利用仿葉綠體功能的催化劑，光解水制氫(燃燒后又變?yōu)樗?，能夠大規(guī)模利用并達(dá)到商品化，就可以達(dá)到徹底消除C02、S02、N0x等造成大氣污染的污染物的目的，從根本上解決大氣污染問題。5）控制污染源頭和廢氣排放?？刂莆廴驹搭^的措施有，推行清潔生產(chǎn)，合理利用能源，改進(jìn)產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝，嚴(yán)格操作過程，盡可能減少生產(chǎn)過程中的污染物。利用工程技術(shù)控制廢氣排放的措施有兩各方面：①安裝除塵凈化裝置。微塵和有害氣體是大氣的主要污染物，可分別采用除塵、吸收、吸附和催化轉(zhuǎn)化等方法進(jìn)行捕捉、處理、回收利用而使空氣得以凈化。除塵凈化裝置除了在理論和技術(shù)上需要進(jìn)一步研究提高外，關(guān)鍵要研制適合我國國情的技術(shù)裝備，即提高其經(jīng)濟(jì)性。安裝廢氣的除塵凈化裝置是消煙除塵、防治污染、保證環(huán)境質(zhì)量的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)環(huán)境規(guī)劃等項(xiàng)綜合防治措施的前提。②高煙囪排放。利用高煙囪把污染物排向高空，向更大的范圍擴(kuò)散稀釋，充分利用大氣的自凈能力和擴(kuò)散作用，可以減輕局部地區(qū)大氣污染的危害程度，這是各國防止大氣污染的一種有效方法。6）構(gòu)建綠色生態(tài)系統(tǒng)。綠化造林不僅能夠美化環(huán)境，而且能調(diào)節(jié)氣候、保持水土、防風(fēng)固沙、凈化大氣、降低噪聲。尤其是建立完善的城市綠化系統(tǒng)，具有增強(qiáng)大氣環(huán)境容量和自凈能力的顯著效果。可以增加城市的濕度、降低氣溫、保持大自然中C02與02的平衡并緩解城市的熱島效應(yīng)；可以阻擋風(fēng)沙、滯塵、降低地面揚(yáng)塵；可以吸收和過濾有害氣體，降低污染；還可改善城市的生物環(huán)境，美化城市環(huán)境。

三、大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)是為了維護(hù)生態(tài)平衡，保護(hù)人體健康，控制和改善大氣質(zhì)量，制定的大氣環(huán)境中污染物的最大容許含量和污染源排放污染物的數(shù)量及濃度的技術(shù)規(guī)范，按用途可分為大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、大氣污染控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、大氣污染警報標(biāo)準(zhǔn)等。1.大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是大氣環(huán)境中污染物質(zhì)的最大容許濃度的法定限制。它是環(huán)境管理的目標(biāo)和手段，是評價大氣環(huán)境質(zhì)量，制定大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)和防治大氣污染規(guī)劃的依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)制定的原則首先是為保障人體健康和維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡，其次要考慮平衡實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)濟(jì)代價和所取得的環(huán)境效益之間的關(guān)系，以及不同區(qū)域功能、生態(tài)結(jié)構(gòu)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平等的差異性。因此，制訂了不同水平等級的國家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)。目前多數(shù)國家依據(jù)世界衛(wèi)生組織WH0(W0rldHealth0rgnizati0n)1963年提出的四級標(biāo)準(zhǔn)作為判斷空氣質(zhì)量的基本依據(jù)：第一級：在處于或低于所規(guī)定的濃度和接觸時間內(nèi)，對生物觀察不到什么直接或間接的影響；第二級：達(dá)到或高于規(guī)定的濃度和接觸時間時，開始對人的感覺器官有刺激，對植物有損害，對人的視距有影響或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生其他有害作用；第三級：達(dá)到或高于規(guī)定的濃度和接觸時間時，開始引起人的慢性疾病，使人的生理機(jī)能發(fā)生障礙或衰退，從而導(dǎo)致壽命縮短；第四級：達(dá)到或高于規(guī)定的濃度和接觸時間時，開始對污染敏感的人引起急性中毒或?qū)е滤劳?。我國制定的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3095—1996，屬于此標(biāo)準(zhǔn)的一、二級范圍內(nèi)。該標(biāo)準(zhǔn)將環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)分為三類：一類區(qū)為自然保護(hù)區(qū)和其他需要特殊保護(hù)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(nóng)村地區(qū)；三類區(qū)為特定工業(yè)區(qū)。我國制定的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為以下三級：一級標(biāo)準(zhǔn)是為保護(hù)自然生態(tài)和人群健康，在長期接觸情況下，不發(fā)生任何危害影響的空氣質(zhì)量要求；二級標(biāo)準(zhǔn)是為保護(hù)人群健康和城市、鄉(xiāng)村的動、植物，在長期和短期接觸情況下，不發(fā)生傷害的空氣質(zhì)量要求；三級標(biāo)準(zhǔn)是為保護(hù)人群不發(fā)生急、慢性中毒和城市一般動、植物（敏感者除外)正常生長的空氣質(zhì)量要求。上述的一類區(qū)執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)，二類區(qū)執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)，三類區(qū)執(zhí)行三級標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了各項(xiàng)污染的監(jiān)測分析方法?！董h(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3095—1996中的各項(xiàng)污染物的濃度限值列于表3－4，表中部分?jǐn)?shù)據(jù)已按國家環(huán)?？偩汁h(huán)發(fā)[2000]1號文件作了部分修改。2.大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)為了保證實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)，必須對污染物的排放進(jìn)行控制，制定污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，其制定原則與大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相同。我國最新制定和目前仍在執(zhí)行的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)主要有：①大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GBl6297—1996)；②鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GWPB3—1999)；⑧工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB9078—1996)；④火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GBl3223—1996)；⑤水泥廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB4915—1996)；⑥煉焦?fàn)t大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB16171—1996)；⑦惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB14554—93)；⑧汽車大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB14761.1～14761.7—93)、摩托車排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB14621—93)；⑨危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GWKB2—1999)；⑩生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GWKB3—2000)等，可查閱相關(guān)文件。

★第6章顆粒污染物控制（8學(xué)時）本章教學(xué)內(nèi)容：除塵技術(shù)基礎(chǔ)，旋風(fēng)除塵器，袋式除塵器，靜電除塵器本章教學(xué)要求：掌握粉塵的幾何特性和重力沉降的規(guī)律；了解旋風(fēng)除塵器、靜電除塵器和袋式除塵器的性能，掌握這三種除塵器的工作原理和常用裝置，了解其他除塵器的原理與應(yīng)用，熟悉除塵器的技術(shù)動態(tài)。本章教學(xué)重點(diǎn)：粉塵的幾何特性，除塵器的工作原理與常用裝置本章習(xí)題:P4111,2,6,8,9第一節(jié)除塵技術(shù)基礎(chǔ)知識（2學(xué)時）大氣污染物主要來源于工業(yè)廢氣的排放，可以采用各種方法控制和治理廢氣。按廢氣來源分類可分為工藝生產(chǎn)尾氣治理方法、燃料燃燒廢氣治理方法、汽車尾氣治理方法等；按廢氣中污染物的物理形態(tài)可分為顆粒污染物治理(除塵)方法和氣態(tài)污染物治理方法。

一、顆粒污染物的物理性質(zhì)顆粒污染物的治理通常采用除塵技術(shù)。除塵技術(shù)是應(yīng)用各種除塵裝置捕集分離氣溶膠中的固態(tài)顆粒。為了深入理解各種除塵機(jī)理，首先應(yīng)了解顆粒污染物的各種物理性質(zhì)，才能提高除塵的效果，正確掌握除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、選擇和運(yùn)行操作。氣溶膠中包含固體顆粒和液體顆粒。根據(jù)除塵技術(shù)的需要，這里只介紹固體顆粒的主要性質(zhì)?？紤]到一般工程技術(shù)中的習(xí)慣，用“粉塵”一詞泛指固體顆粒。1.幾何特性顆粒污染物的幾何特性包括粉塵的粒徑、形狀、比表面積等。（1）粒徑。粉塵粒子的粒徑一般分為代表粒子群中各單個粒子大小的單一粒徑和代表由不同大小粒子組成的粒子群的平均粒徑，單位一般以μm表示。1）單一粒徑。按不同的測定方法，如投影法、篩分法、沉降法等，有不同的定義及表示方法，除塵技術(shù)中常用的粒徑有：定向粒徑dF，也稱菲雷特(Feret)直徑，為各粒子平面投影圖中同一方向上的最大投影距離。斯托克斯粒徑ds，系與被測粒子密度相同、終末沉降速度相等的球的直徑。粒子雷諾數(shù)Re＜1時，按斯托克斯(Stokes)定律可得：（6－1）式中μ—流體的動力粘度，Pa·s；vs—粒子在重力場中的終末沉降速度，m/s；ρp及ρ—粒子及流體的密度，kg／m3?？諝鈩恿W(xué)粒徑da，系在空氣中與被測粒子的沉降速度相等的單位密度(ρp＝1g／cm3)的球的直徑。單位為微米(空氣)，記為μmA，計(jì)算式為，式中ρp單位為g／cm3。分割粒徑dc，也稱臨界粒徑，為某除塵器的分級效率為50％時的粒徑。2）平均粒徑。如果由形狀和大小各異的粒子組成的實(shí)際粒子群與由均一的球形粒子組成的假想粒子群具有相同的某一物理性質(zhì)，則稱此球形粒子的直徑為實(shí)際粒子群的平均粒徑。平均粒徑的計(jì)算方法有多種，如長度平均粒徑(算術(shù)平均粒徑)dl＝∑nd/∑n；體積平均粒徑dv＝∑(nd3/∑n)1/3；質(zhì)量平均粒徑dm＝∑nd4/∑nd3等，式中d為實(shí)際粒子群中不同粒子的粒徑，n為相應(yīng)不同粒徑的粒子個數(shù)。粒徑的計(jì)算方法應(yīng)根據(jù)粉塵的理化性質(zhì)和裝置的任務(wù)來確定。3）粒徑分布。某一粒子群中不同粒徑的粒子所占比例稱為粒徑分布，即指粒子的分散度。粒徑分布有粒數(shù)分布或質(zhì)量分布，前者為粒子的個數(shù)百分?jǐn)?shù)，后者用粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來表示。粒徑分布的表示方法有表格法、圖形法和函數(shù)法，常用的數(shù)學(xué)函數(shù)法有正態(tài)分布函數(shù)、對數(shù)分布函數(shù)、羅辛—拉姆勒（Rosin-Rammler）分布函數(shù)。除塵技術(shù)中多采用質(zhì)量分布，通常有頻率分布、頻度分布以及篩上累積頻率分布三種：頻率分布（相對頻數(shù)）ω為粒徑dp至dp＋Δdp之間的粒子質(zhì)量ΔM占粉塵試樣總質(zhì)量M的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，定義為：（6－2）頻度分布（頻率密度）f為單位粒徑間隔寬度Δdp時的頻率分布，取Δdp＝1μm時粒子質(zhì)量占粉塵試樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，定義為：（6－3）頻率分布f達(dá)到最大值時相對應(yīng)的粒徑dd稱為眾徑。篩上累積頻率分布（篩上累積分布）Rs為大于某一粒徑dp的全部粒子質(zhì)量占粉塵試樣總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，定義為：（6－4）反之，小于某一粒徑dp的全部粒子質(zhì)量占粉塵試樣總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱為篩下累計(jì)頻率分布（篩下累計(jì)分布）Rx，即：（6－5）篩上累計(jì)分布和篩下累計(jì)分布相等(Rs＝Rx50％)時的粒徑d50稱為中位徑，也是除塵技術(shù)中常用的一種表示粉塵粒徑分布特性的方法。頻度分布f可用微分式表示，累計(jì)分布R可用積分式表示。以上三種粒徑分布均可根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪出頻率（或頻度）分布的直方圖，并按照各組粒徑間隔的平均粒徑值，可以得到一條光滑的分布曲線。（2）形狀。大多數(shù)粒子實(shí)際上是不規(guī)則形狀，在測定粒徑及研究粒子在流體中的運(yùn)動時，通常把粒子假定為球形，因此出現(xiàn)理論計(jì)算與實(shí)際現(xiàn)象不符。（3）比表面積。單位體積或質(zhì)量的粉塵具有的總表面積稱為粉塵的比表面積，單位為m2/m3或m2/kg。比表面表示粉塵粒子群總體的細(xì)度，通常影響粉塵的潤濕性和粘附性，用于研究通過粉塵層的流體阻力以及化學(xué)反應(yīng)、傳質(zhì)、傳熱等現(xiàn)象。粉塵粒子越細(xì)，比表面積越大，其物理和化學(xué)活性越顯著，通過顆粒層的流體阻力也隨之增大。2.密度單位體積粉塵的質(zhì)量稱為粉塵的密度，單位為kg/m3。粉塵在不同的產(chǎn)生情況和實(shí)驗(yàn)條件具有不同的密度值，因此粉塵的密度分為真密度和堆積密度。粉塵的真密度是指將吸附在粉塵粒子凹凸表面、內(nèi)部空隙以及粒子之間的空氣排除以后測得顆粒自身的密度，用符號ρp表示；堆積密度是指包括粉塵粒子內(nèi)部空隙和粉體粒子之間氣體空間在內(nèi)的粉體密度，用符號ρb表示。粉塵的真密度與堆積密度之間存在如下關(guān)系：（6－6）式中，ε為空隙率，是指粉塵之間的空隙體積與包含空隙和粉體在內(nèi)的總體積之比?？梢?，對同一種粉塵而言，ρb＜ρp。如硅酸鹽水泥塵（0.7～91μm），其ρp＝3.12kg/cm3，ρb＝1.50kg/cm3；煤燃燒產(chǎn)生的飛灰粒子（0.7～5.6μm），其ρp＝2.20kg/cm3，ρb＝1.07kg/cm3。對一定種類的粉塵，ρp為定值，而ρb則隨ε而變化。ε值與粉塵種類、粒徑、充填方式等因素有關(guān)。粉塵越細(xì)，吸附的空氣就越多，則ε值愈大；在擠壓或振動過程中充填，ε值減小。粉塵的真密度應(yīng)用于研究粉塵粒在廢氣中的運(yùn)動以及除塵方式的選擇，而堆積密度則用在灰斗容積或倉儲的確定等方面。3.粘附性粉塵粒子附著在固體表面上或它們之間相互凝聚的可能性稱為粉塵的粘附性。從微觀上看，粉塵之間產(chǎn)生的各種粘附力主要有分子力（范德華力）、毛細(xì)力和靜電力(庫侖力)。通常，顆粒細(xì)小、表面粗糙且形狀不規(guī)則、含水量高且潤濕性好、含塵濃度高和荷電量大的粉塵，其粘附力增大。此外，粉塵粘附現(xiàn)象還與容器壁面粗糙度、周圍介質(zhì)性質(zhì)及粉塵的氣流運(yùn)動狀況有關(guān)，如在光滑無可溶性和粘性物質(zhì)的固體表面上和低速氣流中運(yùn)動的粉塵粒子不易粘附，而在氣體中的塵粒粘附要比液體中強(qiáng)得多。粉塵由于粘性力的的作用，在相互碰撞中會導(dǎo)致塵粒的凝聚變大，有助于提高對粉塵的捕集。由于電除塵器或袋式除塵器的除塵效率在很大程度上依賴于收塵極或?yàn)V料上捕集粉塵的能力，因此粘性力的影響尤為突出。但在除塵設(shè)備或含塵氣流管道中，粉塵粘附在器壁上會造成裝置和管道的堵塞或引起故障，需要加以防范。4.潤濕性粉塵粒子與液體相互附著或附著難易程度稱為粉塵的潤濕性。粉塵的潤濕性取決于液體分子的表面張力，表面張力越小的液體對粉塵的浸潤性越強(qiáng)。例如，水的表面張力比酒精或煤油大，其對粉塵的浸潤就較差。因此，各種粉塵對液體具有不同的親和程度，當(dāng)塵粒與液滴接觸時，如果能擴(kuò)大接觸面而相互附著的粉塵稱為親水性粉塵，反之，接觸面趨于縮小而不能相互附著的粉塵則稱為疏水性粉塵。粒塵的潤濕性還與粉塵的粒徑大小、理化性質(zhì)及所處狀態(tài)等因素有關(guān)。例如，石英的親水性好，但粉碎成粉末后親水能力就大為降低。一般來說，小于5μm尤其是1μm以下的塵粒就難以被水潤濕。這是由于細(xì)粉的比表面積大，對氣體有很強(qiáng)的吸附作用，表面存在著一層氣膜，只有當(dāng)在塵粒與水滴之間以較高的相對速度運(yùn)動而沖破氣膜時，才會相互附著。此外，粉塵的潤濕性還隨液體表面張力增大而減小，隨溫度降低而增大，隨壓力升高而增強(qiáng)。各種濕式技術(shù)中，粉塵的浸潤性是選擇除塵設(shè)備的主要依據(jù)之一。對于疏水性粉塵可加入某些浸潤劑(如皂角素等)，以減少固液之間的表面張力，增加粉塵的親水性。對于某些遇水易形成不溶于水的硬垢的粉塵，如水泥、石灰、白云石砂等，會造成設(shè)備和管道結(jié)垢或堵塞，故不宜采用濕式除塵技術(shù)。5.電性粉塵的電性主要有粉塵的荷電性及比電阻。（1）荷電性。粉塵在其產(chǎn)生和運(yùn)動過程中，由于碰撞、摩擦、放射線照射、電暈放電以及接觸帶電體等原因帶有一定的電荷稱為粉塵的荷電性。其中，有些粉塵帶負(fù)電荷，有些帶正電荷，還有一些不帶電荷。粉塵荷電后，某些物理性質(zhì)，如凝聚性、附著性及在氣體中的穩(wěn)定性等將發(fā)生改變，并增加對人體的危害。粉塵隨著比表面積增大、含水量減少及溫度升高，其荷電量增加。（2）比電阻。粉塵的比電阻表現(xiàn)粉塵的導(dǎo)電性能，其表示方法和金屬導(dǎo)線相同，也用電阻率來表示，單位為Ω·cm。粉塵的比電阻除取決于它的化學(xué)成分外，還與測定條件有關(guān)，如溫度、濕度以及粉塵的粒度和松散度等，僅是一種可以相互比較的表觀電阻率。粉塵的比電阻包括容積比電阻和表面比電阻：容積比電阻為粉塵依靠其內(nèi)部的電子或離子進(jìn)行的顆粒本體的容積導(dǎo)電；表面比電阻為粉塵依靠其表面因吸附水分或其他化學(xué)物質(zhì)而形成的化學(xué)膜進(jìn)行表面導(dǎo)電。對于電阻率高的粉塵，在較高溫度(＞200℃)時，以容積導(dǎo)電為主；在較低溫度(＜100℃)時，表面導(dǎo)電占主導(dǎo)地位；在中間溫度范圍內(nèi)，粉塵的比電阻是兩種比電阻的合成，其值最高。比電阻是粉塵的重要特性之一，對電除塵器性能有重要影響。6.爆炸性可燃物形成粉塵(如硫礦粉、煤塵等)后，由于總表面積增加，粉體的表面自由能相應(yīng)增加，從而提高了粉塵的化學(xué)活性。當(dāng)粉塵達(dá)到自燃溫度時，在一定的條件下會轉(zhuǎn)化為燃燒狀態(tài)。如果在封閉空間內(nèi)，可燃性懸浮粉塵的劇烈氧化燃燒會在瞬間產(chǎn)生大量的熱量和燃燒產(chǎn)物，當(dāng)粉塵的放熱反應(yīng)速度超過系統(tǒng)的排熱速度，將在空間內(nèi)造成很高的壓力和溫度，形成化學(xué)爆炸?？扇夹苑蹓m的的濃度只是在一定的范圍內(nèi)才會發(fā)生爆炸，這一濃度稱為爆炸極限。能發(fā)生爆炸的粉塵最低濃度稱為爆炸下限，而其最高濃度稱為爆炸上限。低于爆炸下限或高于爆炸上限時的粉塵無爆炸危險，處于兩者之間的粉塵均屬于爆炸危險性粉塵。除塵裝置中通常只需考慮爆炸下限，因?yàn)橐话惴蹓m的爆炸上限值很大，多數(shù)場合下難以達(dá)到。影響粉塵自燃和爆炸的因素很多。一般顆粒細(xì)小、分散度高、惰性塵粒(不燃塵粒)少、濕度低以及含有揮發(fā)性可燃?xì)怏w的粉塵，其自燃和爆炸的可能性增大。此外，有些粉塵(如鎂粉、碳化鈣粉塵)與水接觸后會引起自然爆炸，對于這種粉塵不能采用濕式除塵方法，還有一些粉塵互相接觸或混合后（如溴與磷、鋅粉與鎂粉）也會發(fā)生爆炸。對于有爆炸和火災(zāi)危險的粉塵，在進(jìn)行除塵設(shè)計(jì)時，必須充分考慮粉塵自燃和爆炸性能，并對爆炸危險性粉塵采取必要的防范措施。7.安息角粉塵通過小孔連續(xù)落到水平板上，堆積成的錐體母線與水平面小于90°的夾角稱為粉塵的安息角，也叫靜止角或堆積角。安息角是粉塵的動力特性之一，用于評價粉塵的流動特性。安息角愈小，粉塵的流動性愈好，多數(shù)粉塵的安息角的平均值在35°左右。一般情況，粒徑大、表面光滑、接近球形、濕度低及粘性小的粉塵，其安息角減小。粉塵的安息角是設(shè)計(jì)除塵設(shè)備灰斗及管道傾斜度的主要依據(jù)。

二、除塵裝置捕集效率表示除塵器的除塵效率包括總除塵效率，分級除塵效率、通過率等。（1）總除塵效率η。設(shè)除塵器進(jìn)口處的氣體流量為Qi（m3/s），粉塵流量為Mi（g/s），氣體含塵濃度為Ci（g/m3），相應(yīng)出口處的參數(shù)分別為Qo、Mo、Co，除塵器中捕集的粉塵流量為Mc(g/s)。對粉塵流量有Mi＝Mo+Mc，M=CQ。則同一時間內(nèi)除塵器捕集的粉塵質(zhì)量與進(jìn)入的粉塵質(zhì)量之比的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即為總除塵效率η：(6－7)若除塵器完全密閉，穩(wěn)態(tài)等溫操作，則進(jìn)出除塵器的氣體量不變，則上式可變?yōu)椋?6－8)通常測定除塵器進(jìn)、出口的參數(shù)來計(jì)算總除塵效率。當(dāng)除塵器漏氣量大于進(jìn)口量的20％時，應(yīng)將測定的實(shí)際值換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時的參數(shù)（0℃，1.013×105Pa），按式(4－17)計(jì)算。（2）分級除塵效率ηd?？偝龎m效率是除塵器在一定運(yùn)行工況下對某種特性粉塵的總捕集效果。但是，對粒徑分布不同的粉塵和同一特性粉塵中不同粒徑的粒子，除塵器的具有不同的除塵效率。為了正確評價除塵器對不同粒徑粉塵的捕集效果，采用分級除塵效率的概念。分級效率是指除塵器對某一粒徑dp或某一粒徑范圍Δdp的粉塵的捕集效果。假設(shè)進(jìn)入除塵器的粉塵總量Mi中，粒徑dp或某一粒徑范圍Δdp的粉塵Mid的頻率分布為ωid＝ΔMid/Mi；在被捕集的粉塵總量Mc中，粒徑dp或某一粒徑范圍Δdp的粉塵ΔMcd的頻率分布ωcd＝ΔMcd/Mc，則除塵器對粒徑dp或某一粒徑范圍Δdp的粉塵的分級效率ηd為：(6－9)根據(jù)測定的除塵器的總效率，分析出的除塵器入口和捕集的粉塵粒徑頻率分布ωid和ωcd，即可按上式計(jì)算出分級效率。如果對式(4－19)右邊分子、分母同除以Δdp，由式（4－3）的關(guān)系，粉塵的分級效率可用除塵器入口及捕集的粉塵的頻度分布fid、fcd表示，即：(6－10)而總除塵效率從整個粒徑范圍的分級效率求和得到：(6－11)分級效率ηd與粒徑dp的關(guān)系，一般以指數(shù)函數(shù)形式表示：(6－12)式中，α和m為由實(shí)驗(yàn)確定的系數(shù)。分級效率ηd隨α和m值的增大而提高，α值越大，粉塵逃逸量越?。欢鴐值愈大，表明dp對ηd的影響越大。m值一般在0.33～1.20。（3）透過率P。一些除塵器的除塵效率非常高，可達(dá)99％以上，總效率的變化難以判斷除塵效果及排放對環(huán)境效應(yīng)的影響，有時用從除塵器中逃逸的粉塵質(zhì)量與進(jìn)入的粉塵質(zhì)量之比的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即透過率P來表示：(6－13)如兩臺除塵器的除塵效率分別為99.9％和99.0％，則前者P＝0.1％，后者P＝1.0％，后者的透過率為前者的10倍。（4）除塵器串聯(lián)運(yùn)行的除塵總效率。設(shè)η1，η2，…，ηn分別為第1，2，…，n級除塵器的除塵效率，則n級除塵器串聯(lián)后的總除塵效率為：(6－14)三、重力沉降重力沉降是利用含塵氣體中的顆粒受重力作用而自然沉降的原理，將顆粒污染物與氣體分離的過程。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，造價低，便于維護(hù)管理，阻力小，且可以處理高溫氣體，但是效率低，一般只能去除50微米以上的顆粒。因此，重力沉降室主要作為高效除塵器的預(yù)處理。1.顆粒沉降速度在重力場的作用下，粒子在靜止流體中作自由沉降運(yùn)動。假設(shè)粒子為球形，直徑為dp。粒子受到重力Fw以及流體的浮升力Fb和阻力Fd的共同作用，其合力為F＝Fw―Fb―Fd，其中：（6－15）(6－16)式中ρp及ρ—粒子及流體的密度，kg／m3；Cf—流體的阻力系數(shù)；v—粒子對流體的相對運(yùn)動速度，m／s；Ap—粒子垂直于氣流方向的投影面積，對于球形顆粒，Ap＝πdp2/4，m2。粒子在重力作用下，克服流體的浮升力和阻力從起始位置開始作加速下降運(yùn)動，即F＞0。由于流體阻力Fd隨加速沉降速度v的不斷增加大而增大，當(dāng)Fd增大到使合力F＝0時，加速過程結(jié)束，塵粒開始作均速下降運(yùn)動。此時的塵粒沉降速度達(dá)到了恒定的最大值vs，稱為終末沉降速度，簡稱沉降速度。由式（4－7）和(4－8)可得：(6－17)流體阻力系數(shù)Cf隨流動狀態(tài)而變化，即與粒子雷諾數(shù)Re＝vdpρ/μ有關(guān)，式中μ為流體的動力粘度，Pa·s。球形粒子Cf的研究結(jié)果如下：(6－18)對處于不同流動區(qū)域的粒子，將相應(yīng)的Cf代入式(4－9)，得到三種流動狀況下的終末沉降速度。例如，對于dp＝1～100μm的較小顆粒，一般處于層流區(qū)，其終末沉降速度為：(6－19)由式(6－19)可知，vs∝dp2，越細(xì)小的粉塵，其沉降速度越小，則越難以分離；含塵氣流的溫度增高，其密度減小而粘度增加，沉降速度減小，也不易分離。式(6－1)的斯托克斯粒徑ds即由式(6－19)求解得到。此外，顆粒形狀、粒子的凝并、高濃度時顆粒之間相互作用、容器壁面等因素對顆粒的沉降也有影響。對實(shí)際工作中的非球形通常近似按球形粒子處理。2.重力沉降室的設(shè)計(jì)重力沉降室是利用重力沉降作用使粉塵從氣流中分離的裝置，如圖6－1所示，圖中L、H、B分別為沉降室的長、高、寬。當(dāng)含塵氣流進(jìn)入后，由于流通面積擴(kuò)大，流速下降，塵粒借本身重力作用以沉降速度vs向底部緩慢沉降，同時以氣流在沉降室內(nèi)的水平速度vo繼續(xù)向前運(yùn)動。如果氣流通過沉降室的時間大于或等于塵粒從頂部沉降到底部所需的時間，即L/vo≥H/vs，則具有沉降速度為vs的塵粒能夠全部沉降。當(dāng)沉降室的結(jié)構(gòu)尺寸、含塵氣體的性質(zhì)和流量Q一定時確定后，如果粒子沉降運(yùn)動處于層流區(qū)時，則可用斯托克斯式（4－11）求得沉降室能100％捕集的最小塵粒的粒徑dmin為：（6－20）上式為理論計(jì)算式，但實(shí)際由于氣流運(yùn)動狀況，粒子形狀及濃度分布等影響，沉降效率會有所降低。顯然，dmin越小，除塵效率越高。由式（6－20）可知,降低沉降室內(nèi)氣流速度vo，減小沉降室的高度H和增加沉降室長度L，均能提高重力沉降室的除塵效率。但是vo過小或L過長，都會使沉降體積龐大,一般取vo＝0.2～2.0m/s。圖6－2為降低H的多層重力沉降室，在室內(nèi)沿水平方向設(shè)置n層隔板，其沉降高度就降為H/(n+1)。重力沉降室的設(shè)計(jì)步驟是：首先根據(jù)粉塵的真密度和該沉降室應(yīng)能捕集的最小塵粒的粒徑計(jì)算出沉降速度vs，再選取室內(nèi)氣速vo和沉降高度H(或?qū)挾菳)，最后確定沉降室的長度L和寬度B(或高度H)。重力沉降室一般能捕集40～50μm以上而不宜捕集20μm以下的塵粒。它的除塵效率低，一般僅為40％-70％，且設(shè)備龐大。但阻力損失小，Δp＝50～150Pa，且結(jié)構(gòu)簡單，投資少，使用方便，維護(hù)管理容易，適用于顆粒粗、凈化密度大、磨損強(qiáng)的粉塵。一般作為多級凈化系統(tǒng)的預(yù)處理。第三節(jié)旋風(fēng)除塵（2學(xué)時）旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流的離心力使粉塵從含塵氣流中分離的裝置。旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行方便，效率適中(80％～90％)，阻力約1000Pa左右，適于凈化密度較大、粒度較粗（＞10μm）的非纖維性粉塵，應(yīng)用最為廣泛。一、旋風(fēng)除塵器的工作原理旋風(fēng)除塵器一般由筒體和錐體，進(jìn)氣管和排氣管及密封灰斗組成，結(jié)構(gòu)如圖6－3所示。由進(jìn)氣口切向進(jìn)入的含塵氣流沿筒體內(nèi)壁從上向下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，到達(dá)錐體底部的回流區(qū)后轉(zhuǎn)而向上，在中心區(qū)旋轉(zhuǎn)上升，最后經(jīng)排氣管向外排出。一般將沿外圈向下旋轉(zhuǎn)的氣流稱為外旋流，而將中心旋轉(zhuǎn)向上的氣流稱為內(nèi)旋流，兩者的旋轉(zhuǎn)方向相同。由于實(shí)際氣體具有粘性，外旋流是旋轉(zhuǎn)向下的準(zhǔn)自由渦流，同時有向心的徑向運(yùn)動；內(nèi)旋流是旋轉(zhuǎn)向上的強(qiáng)制渦流，同時有離心的徑向運(yùn)動。旋轉(zhuǎn)氣流中的塵粒依靠離心力向外移動，達(dá)到筒體內(nèi)壁后在氣流和重力的共同作用下，沿壁面落入灰斗。離心分離是利用旋轉(zhuǎn)含塵氣流產(chǎn)生的離心力的作用使粒子與氣體分離的一種簡單而重要的分離方法。它可以產(chǎn)生比重力大得多的分離力，因此得到廣泛的應(yīng)用。此外，離心力對慣性分離和慮料攔截起著重要作用。在離心力的作用下，粒子將產(chǎn)生垂直于切向的徑向運(yùn)動，最終到達(dá)壁面而從氣流中分離出來。對處于斯托克斯區(qū)的球形粒子所受離心力Fc為：(6－21)式中vθ—旋轉(zhuǎn)半徑r處氣流和粒子的切向速度，m／s；r—旋轉(zhuǎn)氣流流線的半徑，m；與重力分離相同，粒子沿徑向運(yùn)動時受到流體向心的徑向阻力Fd作用：(6－22)式中vr—旋轉(zhuǎn)半徑r處氣流和粒子的向心徑向速度，m／s。當(dāng)Fc＝Fd，即離心力和向心阻力平衡時，粒子的終末離心沉降速度vrs為：(6－23)式(6－23)與式(6－21)具有相同的形式，僅以離心加速度vθ2/r代替式(6－20)中的重力加速度g。由(6－23)可知，vrs除了與粒徑和含塵氣流溫度有關(guān)外，還受氣流的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)半徑的影響。氣流的旋轉(zhuǎn)速度越高，旋轉(zhuǎn)半徑越小，其終末離心沉降速度vrs越大，愈能分離細(xì)小的塵粒。旋風(fēng)除塵器的顆粒分離機(jī)理有多種解釋：①假想圓筒理論，認(rèn)為內(nèi)、外旋流的分界面附近有一假想圓筒，內(nèi)旋流中的粒子易被排出氣流帶走，外旋流中的粒子易被捕集；②轉(zhuǎn)圈理論，認(rèn)為粒子在隨氣流旋轉(zhuǎn)下降到底部前，如果能碰到筒壁，則認(rèn)為粒子能被分離；③湍流徑向返混理論，認(rèn)為氣體的湍流混合、對粒子的阻力、粒子反彈及二次飛揚(yáng)等作用，使旋風(fēng)除塵器的任一水平橫截面上，未捕集的粒子迅速處于連續(xù)均勻分布。旋轉(zhuǎn)氣流中的粒子受到方向相反的兩個力－離心力Fc和阻力Fd的共同作用。在內(nèi)外旋流的分界面上，外旋流的切向速度vθ最大，粒子在此處所受離心力Fc也最大，當(dāng)Fc＞Fd，粒子移向外旋流而被捕集；Fc＜Fd，則粒子向內(nèi)旋流移動而被氣流帶走。二、旋風(fēng)除塵器的分離性能（一）顆粒的分離直徑（二）捕集效率（三）捕集效率的影響因素三、旋風(fēng)除塵器的分類與選型四、旋風(fēng)除塵器的設(shè)計(jì)（了解）第四節(jié)靜電除塵（2學(xué)時）以靜電分離作為除塵