大气污染控制技术大气污染控制技术1教学内容1.1大气污染1.2大气污染控制的主要内容1.3大气污染综合防治第第1 1章章 绪论绪论2第第1 1章章 绪论绪论1.教学要求明确大气污染控制工程的学习对象、内容和目的;了解大气的组成，掌握大气污染物的概念，以及主要大气污染物的来源、性质和影响;了解大气污染控制方面的法规和标准体系;建立大气污染综合防治的概念;2.教学重点大气污染物的概念,大气污染物,大气污染的综合防治措施。3.教学难点大气污染的综合防治措施。31.1.1大气污染基本常识大大 气（气（atmosphere）环境空气（环境空气（ambient air）1.1大气污染大气污染41.1大气污染大气污染l环境空气的重要性l一个成年人每天呼吸大约两万次，吸入的空气量大约1015m3（13.6kg），约食物重量的10倍（食物1.5kg、水2kg）。l环境空气是一种资源，而且是一种可更新的资源。l环境空气的性质：环境空气是一种混合气体，平均分子量为28.966，标准状态下的密度为1.293kg/m3。5成云致雨的必要条件主要成分次要成分水汽固体杂质生物体的基本成分维持生物活动的必要物质植物光合作用的原料；对地面保温吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害成云致雨的必要条件；对地面保温成云致雨的必要条件；对地面保温大气组成主主 要要 作作 用用干洁空气O3N2O2CO2大气各成分的作用1.1大气污染大气污染61.大气污染的概念大气污染的概念 按照国际标准化组织（ISO）作出的定义：大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。1.1大气污染大气污染72.大气污染的原因大气污染的原因（1）自然过程（2）人类活动1.1大气污染大气污染8污染源污染源特特 点点 主要来源主要来源 排放的污染物排放的污染物 天天 然然 源源它和人为源相比产生的污染物较少，浓度较低，具有局部地区某段时间内可能形成严重影响的特点。火山喷发二氧化硫、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、火山灰 森林火灾一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、碳氢化合物等 自然尘风砂、土壤尘等森林植物释放萜稀类碳氢化合物。 海浪飞沫 硫酸盐和亚硫酸盐人人为为源源移动源汽车火车飞机等，分布广泛分散，难于监测和治理。交通运输过程：现代化交通运输工具一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、硫氧化合物和铅等静止源 静止源则包括工厂 、焚化炉等不移动的污染源。静止源污染面积广，易于集中监测治理。 燃料燃烧二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、一氧化碳工业生产过程二氧化硫、硫化氢等农业活动排放：农药、化肥 颗粒物、粉尘、氧化亚氮等92.大气污染的分类大气污染的分类根据大气污染影响范围局部地区污染地区性污染广域性污染全球（或国际性）性污染1.1大气污染大气污染10根据能源性质、大气污染物组成和反应分类煤烟型（或还原型）污染石油型（或交通型或氧化型）污染混合型污染特殊型污染1.1大气污染大气污染11l天然污染源天然污染源l人为污染源人为污染源l人为大气污染源按空间分布分为：点源、面源、线源l人为大气污染源按照人们活动功能不同分为：生活污染源、工业污染源、交通运输污染源l人为大气污染源按照分类统计分析分为：燃料燃烧、工业生产（称为固定源）l交通运输工具（机动车、火车、轮船、飞机等称为流动源）1.1大气污染大气污染12点源、面源1.1大气污染大气污染1314大气污染物的发生量物质物质 人为源发生量（人为源发生量（t/a）自然源发生量（）自然源发生量（t/a）大气中背景浓度）大气中背景浓度 停留时间停留时间SO2 146106 148106 0.210-9 4dH2S 3106 100106 0.210-9 2dCO 304106 33106 10-7 3aNO 53106 430106 （0.22）10-9 5d NO2 53106 658106 （0.54）10-9 5dNH3 4106 1160106 （620）10-9 7dNO2 0 590106 0.2510-6 4aHC 88106 CH4：1.6109 CH4：1.510-6 4a（CH4） 萜稀：萜稀：200106 非非CH4： 10-9 4a（CH4）CO2 1.41010 1012 32010-6 24a颗粒物颗粒物 240106（ 5m）630106 （ 5m） 全球主要大气污染物的来源、发生量、背景浓度全球主要大气污染物的来源、发生量、背景浓度15（1）对人体健康的影响 CO对人体健康的影响CO（10-6）对人体健康的影响510对呼吸道患者有影响30人滞留8h，视力及神经机能出现障碍40人滞留8h，出现气喘1201h接触，中毒，血液中COHb10%2502h接触，头疼，血液中COHb=40%5002h接触，剧烈心痛，眼花，虚脱300030min即死亡3、大气污染的影响、大气污染的影响1.1大气污染大气污染16NO2对人体健康的影响NO2（10-6）对人体健康的影响1闻到臭味5 闻到强臭味101510min眼、鼻受到刺激50 1min内人呼吸困难803min感到胸痛、恶心100150 在3060min内死亡250很快死亡1.1大气污染大气污染17损害植物酶的功能组织；影响植物新陈代谢的功能；破坏原生质的完整性和细胞膜。此外，还会损害根系生长及其功能；减弱输送作用与导致生物产量减少。（2）对植物的伤害1.1大气污染大气污染18大气污染可使建筑物、桥梁、文物古迹和暴露在空气中的金属制品及皮革、纺织等物品发生性质的变化，造成直接和间接的经济损失。（3）对器物和材料的影响1.1大气污染大气污染19（4）对大气能见度的影响l大气能见度：是指定方向上仅能用肉眼看见和辨认的最大距离。l对大气能见度或清晰度有影响的污染物，一般应是气溶胶粒子、能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或有色气体，包括：总悬浮颗粒物（TSP）SO2和其它气态含硫化合物，在大气中以较大反应速率生成硫酸盐和硫酸气溶胶粒子NO和NO2，在大气中反应生成硝酸盐和硝酸气溶胶粒子光化学烟雾，反应生成亚微米的气溶胶粒子201.1大气污染大气污染21（三）酸沉降（三）酸沉降是指大气中的酸通过降水（如雨、雾、雪）迁移到地表，是指大气中的酸通过降水（如雨、雾、雪）迁移到地表，或在含酸气团气流的作用下直接迁移到地表。酸沉降的研或在含酸气团气流的作用下直接迁移到地表。酸沉降的研究始于酸雨研究。酸雨已成为当今世界上最严重的区域性究始于酸雨研究。酸雨已成为当今世界上最严重的区域性环境问题之一。直接引起酸沉降的主要物质是人为和天然环境问题之一。直接引起酸沉降的主要物质是人为和天然排放的排放的SOX（SO2和和SO3）和）和NOX（NO和和NO2），其天然），其天然源一般是全球分布的，而人为排放的源一般是全球分布的，而人为排放的SOX和和NOX则具有地则具有地区性分布的特点。区性分布的特点。1.1大气污染大气污染22全球变暖全球变暖温室效应温室效应加剧加剧太阳辐射透过大气层到达地球表面后，被岩石土壤等吸收，地球表面温度上升，与此同时，地表物质向大气发射出红外长波（400800nm）为主的辐射。大气层中某些气体对短波和可见光吸收很弱，而对长波辐射吸收强烈，因此地球表面从太阳辐射获得的热量相对多，而散失到大气层以外的热量相对少，地球表面的温度得以维持，这就是大气的“温室效应”。1.1大气污染大气污染231.1大气污染大气污染24l“温室气体”：l主要包括二氧化碳、臭氧、甲烷、氯氟烃、一氧化氮等。l当它们在大气中的浓度增加时，大气的温室效应就会加剧，引起地球表面和大气层下部的温度升高。1.1大气污染大气污染251.1大气污染大气污染261.1大气污染大气污染27281.1大气污染大气污染29l厄尔尼诺现象厄尔尼诺现象又称厄尔尼诺海流，是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象。正常情况下，热带太平洋区域的季风洋流是从美洲走向亚洲，使太平洋表面保持温暖，给印尼周围带来热带降雨。但这种模式每27年被打乱一次，使风向和洋流发生逆转，太平洋表层的热流就转而向东走向美洲，随之便带走了热带降雨，出现所谓的“厄尔尼诺现象厄尔尼诺现象”。l厄尔尼诺现象的基本特征是太平洋沿岸的海面水温异常升高，海水水位上涨，并形成一股暖流向南流动。它使原属冷水域的太平洋东部水域变成暖水域，结果引起海啸和暴风骤雨，造成一些地区干旱，另一些地区又降雨过多的异常气候现象。1.1大气污染大气污染30l拉尼娜是西班牙“La Nina”-“小女孩,圣女”的意思,是厄尔尼诺厄尔尼诺现象现象的反相，指赤道附近东太平洋水温反常下降的一种现象，表现为东太平洋明显变冷，同时也伴随着全球性气候混乱，总是出现在厄尔尼诺现象之后。l气象和海洋学家用来专门指发生在赤道太平洋东部和中部海水大范围持续异常变冷的现象（海水表层温度低出气候平均值0.5以上，且持续时间超过6个月以上）。拉尼娜也称反厄尔尼诺现象。1.1大气污染大气污染31l最近一次拉尼娜现象出现在1998年，持续到2000年春季趋于结束。厄尔尼诺与拉尼娜现象通常交替出现，对气候的影响大致相反，通过海洋与大气之间的能量交换，改变大气环流而影响气候的变化。从近50年的监测资料看，厄尔尼诺出现频率多于拉尼娜，强度也大于拉尼娜。l拉尼娜常发生于厄尔尼诺之后，但也不是每次都这样。厄尔尼诺与拉尼娜相互转变需要大约四年的时间。l中国海洋学家认为，中国在1998年遭受的特大洪涝灾害，是由“厄尔尼诺拉尼娜现象”和长江流域生态恶化两大成因共同引起的。1.1大气污染大气污染32 太阳光中的紫外线辐射，特别是UV-B辐射对生物有较大的伤害。而阻挡UV-B辐射的就是臭氧。（紫外线辐射按照其波长的不同，可划分为UV-A（315-400nm）、UV-B（280-315nm）和UV-C（280nm）三个波段）臭氧层破坏臭氧层破坏1.1大气污染大气污染331.1大气污染大气污染341.1大气污染大气污染351.1大气污染大气污染361.1大气污染大气污染37臭氧层破坏的原因臭氧层破坏的原因罪魁祸首：含氯和含溴的简单卤代烷1.1大气污染大气污染381.1大气污染大气污染39 酸雨：由于人类活动的影响，使降水中溶入其它酸性物质，从而使其pH值降到5.6以下的降水。酸雨的形成：是复杂的大气化学和大气物理现象，是由自然排放和人为活动等释放到大气中的SO2或NOx通过氧化反应（气相或液相反应），生成硫酸或硝酸和亚硝酸，附在凝结核上降落到地面上的。影响与危害：（1）损害水生、陆生生物：如鱼类和森林（2）对人体健康影响：使有毒重金属溶入饮用水中，危害饮用者（3）腐蚀建筑材料、金属构件、油漆以及名胜古迹等 1.1大气污染大气污染40中国酸雨的分布变化中国酸雨的分布变化1.1大气污染大气污染41水的低pH值使得鱼的骨骼畸形生长，最终导致死亡引起树木的大量不正常死亡严重腐蚀建筑物1.1大气污染大气污染421.1大气污染大气污染431.大气污染源固定污染源移动污染源2.大气污染物由于人类活动或者自然过程排入大气，并对人和大气产生影响的那些物质。颗粒污染物气态污染物1.1.2大气污染源和大气污染物大气污染源和大气污染物1.1大气污染大气污染44（1）颗粒物污染物粉尘（dust）：由于固体物质的破碎、研磨、筛分、输送等机械过程或土壤、岩石的风化等自然过程形成的，1200m。烟（fume）：固体气溶胶，0.011m。飞灰（flyash）：指随燃料燃烧产生的烟气排出的分散得较细的灰分。黑烟（smoke）：一般系指由燃料燃烧产生的能见气溶胶。一般将冶金过程和化学过程形成的固体颗粒气溶胶称为烟尘；将燃料燃烧过程产生的飞灰和黑烟，在不需仔细分时，也称为烟尘。在其他情况下，或泛指小固体颗粒的气溶胶时，则通称粉尘。雾（fog）：是气体中液滴悬浮体的总称，在气象中指造成能见度小于1KM的小水滴悬浮体。1.1大气污染大气污染45降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物。在总悬浮颗粒物中一般直径大于10m的粒子，由于其自身的重力作用会很快沉降下来，所以将这部分的微粒称为降尘。可吸入颗粒物（PM10）是指可在大气中长期飘浮的悬浮物，直径小于10m的粒子。飘尘能在大气中长期飘浮，易将污染物带到很远的地方，使污染范围扩大，同时在大气中还可为化学反应提供反应床。用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒物（TSP），空气动力学直径100m的颗粒物。它是分散在大气中的各种粒子的总称，也是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。1.1大气污染大气污染462.气体状态污染物 大气中的气体状态污染物又称为气态污染物，它是以分子状态存在的。气态污染物的种类很多，大部分为无机气体。常见的有：CO、NOx、HC化合物、SOx、微粒、光化学烟雾等粉尘（钢铁厂、冶炼厂、水泥厂、建筑材料厂等）；含硫化合化物（民用炉、热点站、金属冶炼、硫酸厂）SO2、H2S；含氮化合化物（硝酸厂、氮肥厂、炸药厂），NO、NH3；碳的氧化物（CO、CO2）；卤素化合物（氟化物、氯化物、制碱厂）、HF、HCI；有机物质的污染1.1大气污染大气污染47一次污染物：直接从污染源排放的污染物。主要有SO2、H2S、NO、NH3、CO、CO2、HF、HCl、C1C12化合物。二次污染物：是指由一次污染物在大气中互相作用，经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物，其毒性比一次污染物还强。主要有SO3、H2SO4、MSO4、MNO3、NO2、醛类、酮类、酸类。气气态态污污染染分分类类1.1大气污染大气污染48（1）硫氧化物l主要指SO2和SO3、H2Sl硫氧化物来源：化石燃料燃烧、以及含硫化物矿石的焙烧、冶炼等过程。l湿度大的情况下，含硫化合物最终被氧化形成硫酸，是形成酸雨的主要来源。l二氧化硫是一种无色的刺激性气体,腐蚀性很大，会严重刺激人的呼吸系统，使人出现咳嗽、嗓子疼、胸闷和感到呼吸受阻，刺激腐蚀人的肺部，可以造成肺气肿和支气管炎。并加重哮喘病情。l二氧化硫破坏植物的叶绿素，使植物脱水坏死。l在适当条件下和飘尘结合在一起，或与水汽中的水蒸汽结合形成硫酸雾，硫酸雾微粒侵入人体肺部，可以引起肺水肿和肺硬化等疾病导致死亡。1.1大气污染大气污染49（2）氮氧化物lNOX是NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等的总称，造成大气污染的NOX最主要是NO和NO2。l氮氧化物来源：主要来源于人类生产生活活动，以汽车尾气排放造成的污染最为严重。l氮氧化物危害：l1）氮氧化物可以转化为硝酸，是形成酸雨主要物质之一l2）是形成光化学烟雾的重要物质l3）是消耗臭氧的重要因子l4）NO2对人有生理刺激和腐蚀作用，引起城市居民产生急性呼吸道病变的一种原因l5）可腐蚀织物、材料、破坏染料，使它褪色l6）危害植物，使其组织受害而落叶，甚至枯萎1.1大气污染大气污染50（3）碳氧化物l指CO和CO2。lCO主要是由含碳化合物不完全燃烧产生的无色无味无刺激性的有毒气体。对人体的危害主要是阻碍体内氧气的传输，使人体缺氧，导致死亡。lCO2是一种无毒的气体，是大气中的“正常”成分，主要来源于生物的呼吸和化石燃料等的燃烧。目前，大气中CO2浓度逐渐升高，每年上升0.4%。由于二氧化碳吸收地面长波辐射，使地球升温，导致温室效应，从而形成全球气候变化。1.1大气污染大气污染51（4）有机化合物l有机化合物种类很多，从甲烷到长链聚合物的烃类l大气中的挥发性有机化合物（VOC），一般是C1C10化合物，它不完全相同于严格意义上的碳氢化合物，因为它除含有碳和氢原子外，还常含有氧、氮和硫的原子。lHC是自然界中必不可少的物质，主要指烷烃、烯烃和芳香烃等具有挥发性的有机物，它们主要是由碳原子和氢原子组成。碳氢化合物主要来源于自然界植物分解。1.1大气污染大气污染52(5)硫酸烟雾硫酸烟雾系大气中的SO2等硫化物，在有水雾、含有重金属的飘尘或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。硫酸烟雾引起的刺激作用和生理反应等危害，要比SO2气体强烈得多。1.1大气污染大气污染53（6）光化学烟雾l光化学烟雾是在阳光照射下，大气中的氮氧化物，碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾(有时带些紫色或黄褐色)，其主要成分有臭氧、过氧乙酞基硝酸醋、酮类和醛类等。光化学烟雾的刺激性和危害要比一次污染物强烈得多。1.1大气污染大气污染54光化学烟雾实例55一、大气污染控制的对象一、大气污染控制的对象1.2 大气污染控制的主要内容大气污染控制的主要内容含尘废气低浓度SO2废气NOx废气含氟废气含铅废气、含汞废气有机化合物废气酸雾沥青烟恶臭大气污染控制的对象主要是人为活动，特别是燃料燃烧、工业生产过程、农业生产过程和交通运输所排放的含有污染物的废气。56二、大气污染控制工程技术二、大气污染控制工程技术（1）除尘技术惯性除尘过滤除尘静电除尘湿式除尘（2）除雾技术惯性除雾过滤除雾静电除雾（3）气态污染物控制技术吸收法吸附法催化法燃烧法冷凝法1.2 大气污染控制的主要内容大气污染控制的主要内容571.3 大气污染综合防治大气污染综合防治清洁生产清洁生产环境自净和人为措施环境自净和人为措施总量控制和浓度控制总量控制和浓度控制一、大气污染综合防治的原则一、大气污染综合防治的原则技术措施和管理措施技术措施和管理措施58二二. 大气污染综合防治措施大气污染综合防治措施1.调整工业布局和工业结构2.改善能源结构，积极采取节能措施3.大力开展综合利用，提高资源利用率4.完善城市绿化系统，发展植物净化5.加强大气污染防治实用技术的推广6.完善环境监督管理制度1.3 大气污染综合防治大气污染综合防治5960清洁能源清洁能源世界一次能源替代趋势世界一次能源替代趋势清洁能源战略包括常规能源的清洁利用；可再生能源的利用；新能源的开发；各种节能技术等。611、洁净煤技术、洁净煤技术 洁净煤技术是指从煤炭开发利用的全过程中，旨在减少污洁净煤技术是指从煤炭开发利用的全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术。主要包括煤炭洗选、加工、转化、先进发电技术、新技术。主要包括煤炭洗选、加工、转化、先进发电技术、烟气净化等方面的内容。烟气净化等方面的内容。 清洁能源的典型案例清洁能源的典型案例622、西气东输、西气东输633、 西电东送西电东送 它有南、中、北三大通道。一是将乌江、澜沧江、红河水它有南、中、北三大通道。一是将乌江、澜沧江、红河水的水电资源，以及黔、滇两省坑口火电厂的电能开发出来的水电资源，以及黔、滇两省坑口火电厂的电能开发出来送往广东；二是将长江三峡和金沙江干支流水电送往华东送往广东；二是将长江三峡和金沙江干支流水电送往华东地区；三是将黄河上游水电和山西、内蒙古坑口火电送往地区；三是将黄河上游水电和山西、内蒙古坑口火电送往京、津、唐地区。京、津、唐地区。 它是从根本上实现全国能源资源优化配置的关键性工它是从根本上实现全国能源资源优化配置的关键性工程，是一项东西部程，是一项东西部“双赢双赢”的战略。的战略。64绿色交通绿色交通我国一些主要城市的大气污染类型正在我国一些主要城市的大气污染类型正在由煤烟型向交通型转化，汽车尾气排放由煤烟型向交通型转化，汽车尾气排放已成为城市重要污染源。已成为城市重要污染源。 合理的交通规划、合理的交通规划、发展清洁汽车发展清洁汽车 651、上海新世纪的交通蓝图、上海新世纪的交通蓝图 加快轨道交通建设：形成地铁、城市轻轨、新型有轨电车等多种加快轨道交通建设：形成地铁、城市轻轨、新型有轨电车等多种方式组成的轨道交通网络体系。方式组成的轨道交通网络体系。 建设约建设约650公里的高速公路网路：实现公里的高速公路网路：实现15分钟上网、分钟上网、30分钟互通、分钟互通、60分钟抵达的分钟抵达的“15、30、60”目标。目标。 公交优先：大力发展轨道交通，优化调整地面交通，适度发展小公交优先：大力发展轨道交通，优化调整地面交通，适度发展小汽车，限制摩托车，逐步替换助动车。汽车，限制摩托车，逐步替换助动车。绿色交通的典型案例绿色交通的典型案例662、电动汽车、电动汽车电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，包括电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车三种类型。经过多纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车三种类型。经过多年的探索与努力，我国电动汽车电池、电机、电控三大关键技术相年的探索与努力，我国电动汽车电池、电机、电控三大关键技术相继取得突破。业内专家普遍认为，我国电动汽车技术群体性突破的继取得突破。业内专家普遍认为，我国电动汽车技术群体性突破的时期已经到来，电动汽车将迅速大规模进入市场。时期已经到来，电动汽车将迅速大规模进入市场。 67末端治理末端治理烟尘治烟尘治理技术理技术二氧化硫二氧化硫治理技术治理技术 氟化物氟化物的治理的治理 氮氧化物的氮氧化物的治理技术治理技术推行清洁能源与绿色交通从源头上减少了推行清洁能源与绿色交通从源头上减少了大气污染的产生。对于已经产生的污染，大气污染的产生。对于已经产生的污染，则需进行末端治理。则需进行末端治理。 68环境自净环境自净污染物经过末端治理达到排放标准后被排污染物经过末端治理达到排放标准后被排入大气中，但此时它们的浓度一般要高于入大气中，但此时它们的浓度一般要高于环境空气质量标准，要使其进一步达到标环境空气质量标准，要使其进一步达到标准将要依靠环境的自净作用。准将要依靠环境的自净作用。利用气象规律稀释污染物，利用气象规律稀释污染物，加强绿化加强绿化69大气环境的自净作用大气环境的自净作用物理作用物理作用化学作用化学作用生物作用生物作用扩散扩散稀释稀释降水洗涤降水洗涤氧化氧化还原还原植物在大气环境植物在大气环境自净中具有重要自净中具有重要作用作用 70城市绿化城市绿化城市绿化的实施需要五律协同城市绿化的实施需要五律协同 自然：植物配植的适地适树原则自然：植物配植的适地适树原则 技术：园艺人员要有相当的专业知识与技术技术：园艺人员要有相当的专业知识与技术 环境：城市绿化应兼顾和谐与无污染环境：城市绿化应兼顾和谐与无污染 经济：建立一套完善的市场机制保证其正常运行经济：建立一套完善的市场机制保证其正常运行 社会：城市广场是社会规律在特定时期的一种表现形式社会：城市广场是社会规律在特定时期的一种表现形式 71