大气污染防治技术：第一章 概论

1、大气污染防治技术,课程性质：专业必修课课时：40学时（理论）教材：大气污染控制工程（2010年1月第三版）,郝吉明主编（高等教育出版社）,参考书： 大气污染控制工程（蒋文举），高等教育出版社（2006） 大气污染控制工程（沈伯雄），化学工业出版社（2007）,除尘：（除尘器的机理、应用） 除气（气体去除）：吸收（脱硫）、 吸附、催化（脱硝）,核心内容,大气污染控制工程,第一章 概论,主 要 内 容： 大气污染及其分类 大气污染的影响 大气污染防治法规与标准体系 中国的大气污染综合防治,一、大气污染及其分类,1. 大气圈及大气组成（重点对流层和平流层）,见P67,大气环流,信风（trade wi

2、nd）在赤道两边的低层大气中，北半球吹东北风，南半球吹东南风，这种风的方向很少改变，它们年年如此，稳定出现，很讲信用，这是trade wind在中文中被翻译成 “信风”的原因。,westerlies 西风带,convection currents对流气流,2. 大气污染的定义（试比较其差别）,大气污染指大气中某种物质的浓度超过正常水平，造成可测的对人体、动物、植被和材料的影响的大气状况。 大气污染指大气中某种不良成分达到一定的浓度，造成有害的影响的大气状况。这种成分可能对人体健康、植被、器物或者全球环境以及通过浑浊的空气或不愉快的气味对环境美学造成负面的影响。 如果大气中的物质达到一定浓度，并

3、持续足够的时间，以致对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学产生可测量的不利影响，这就是大气污染。,3. 空气污染系统（Air Pollution Systems）,空气污染及控制系统,大气污染的研究内容,Sources of air pollutants Pollution Control Technology Atmospheric behavior of air pollutants（大气化学） Effects of air pollutants Legislative and regulatory measures,4. 排放源:,Anthropogenic sources T

4、ransportation Electric power generation Industrial processes Industrial and domestic（家庭） fuel burning Refuse（垃圾） burning Etc.,4. 排放源:,Natural sources Geological（地质）: geyser（间歇泉）,volcano,ocean Meteorological: lightning（闪电） Fauna（动物）: ruminants（反刍动物）,termites（白蚁） Vegetations Etc.,Sources of airborne p

5、ollution in Asia are many: power generation, industry, traffic, home cooking, and biomass burning,Source: David Streets. Energy Use, Emissions, and Air Pollution in Asia,基本控制方程：,例如：活动水平：人均经济活动量排放因子：单位经济活动造成的污染物排放量,5. 一次大气污染物:,直接以原始形态排放入大气中并达到足够的排放量从而造成健康威胁的污染物 Sources of Primary Air Pollutants,6. 光化

6、学烟雾:,二次大气污染物指大气中的一次污染物通过化学反应生成的化学物质。 光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下反应生成的多种污染物的混合物。 光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧(O3)和过氧乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates,PAN)。,硫酸烟雾,光化学烟雾形成过程,光化学烟雾实例,细颗粒物对人体健康和大气环境质量造成的危害要远比粗颗粒物大 细颗粒物本身可能是有毒、有害物质 细颗粒物易成为其它污染物的运载体和反应体 细颗粒物污染可导致低能见度显著降低,7.细微颗粒物污染,北京市国安宾馆附近PM2.5的化学成分谱,细粒子的组成二次粒子污染,8. 酸沉降:,酸沉降

7、是指某一平面上具有致酸潜势的物质的积累。 致酸物质是自然和人为活动的过程中产生的。 致酸物质按存在形态分为干和湿两种。,自然源、电厂以及内燃机等排放出的污染物在大气中发生化学反应产生导致酸沉降的化学物质。,酸雨的危害,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,酸雨的危害,酸雨对农作物的影响,用大理石（石灰石）制造的雕像受到酸雨的腐蚀,中国酸雨的分布变化主要位于长江以南,我国酸雨的化学特征(硫酸型）,酸性气体成为雨水中杂质硫酸根、硝酸根和铵离子,9. 全球变暖和气候变化:,Major Greenhouse Gases,氟氯烃,全球平均气温的变化,大

8、气中二氧化碳含量的变化,温室效应,全球变暖产生的影响,政府间气候变化专门委员会（IPCC）得到的几个重要结论：,在过去的100年间，地球的平均温度增加了0.30.6 （1995年是记录上最暖的一年），海平面高度增加了1025cm。 气温和海平面高度仍会持续上升。众多模型的模拟结果表明，到2010年气温将增加13.5 ，海平面上升1595cm。 气温升高和大气中温室气体的浓度具有很强的相关性。 人类活动极大地增加了大气中温室气体的含量。,10. 臭氧层破坏:,臭氧分子吸收紫外线分解为一个氧气分子和一个氧原子： 氧气分子可以吸收紫外线分解为两个氧原子： 氧气分子和氧原子也可以合并生成臭氧分子，以便

9、吸收更多的紫外线：,上述反应过程吸收了99的来自于太阳的紫外线。 氟氯烃（CFCs）很大程度上导致了平流层臭氧的减少。 这两个反应都造成了臭氧的减少。,1个氯原子破坏10万个臭氧分子,19791986年TOMS测得的总臭氧全球平均值,注：Dobson单位 将0C，标准海平面压力下，105m厚的臭氧 定义为一个Dobson单位,19791986年总臭氧纬向平均值的趋势,臭氧浓度减少的百分比,这幅由美国航空航天局提供的影像中，南极上空的臭氧层空洞就像一个巨大的蓝色水滴。美国航空航天局的科学家2000年9月8日宣布，南极上空2000年9月3日的臭氧层空洞面积达到2830万平方公里。这个迄今为止观测到

10、的最大的臭氧层空洞，加重了人们对臭氧层的担忧。,11. 室内空气污染,石棉,(09级选修课：室内空气污染检测及防治）,吸烟的危害,12. 中国城市的大气污染概况,1999年全国重点城市主要大气污染物分布,TSP SO2 NOx,2002年中国城市空气质量状况,不同空气质量状况下的人口比例,全国城市空气质量分级比例,不同规模城市空气污染程度（2002年）,经济水平和污染状况的综合比较,TSP concentrations in selected cities in various years from 1990 to 1995 and national GNP per capita,Annual

11、 TSP concentration(g/m3),calcutta(印度)加尔各答市,Delhi 印度首府德里,jakarta雅加达(印尼首都),bombay孟买(印度西部港市),manila菲律宾的首都,bangkok曼谷(泰国首都),Kuala Lumpur吉隆坡马来西亚首都,二、大气污染的影响,1. 对人体健康的影响 CO对人体健康的影响,NO2对人体健康的影响,臭氧对人体健康的影响,注：部分人群接触臭氧后肺功能下降,突发性严重大气污染事故,1952年12月伦敦烟雾事件中死亡人数与大气中烟尘和二氧化硫浓度的相关性,2. 对植物的伤害,注：二氧化氮浓度和暴露时间与植物死亡、叶器官损伤和新陈

12、代谢或生长影响之间的关系,Source：Springer-Verlag and Prof. D. C. MacLean,实验前黑豆的生长情况,SO2熏48h后黑豆的生长情况,受HF 污染的剑麻症状,被光化学氧化剂腐蚀的叶片,3. 对器物和材料的影响,注：平均二氧化硫浓度和不同暴露时间与低碳钢的腐蚀之间的关系（19631964年9月，在芝加哥的七个地点进行的实验）,Source：Air and Waste Management Association,4. 对大气能见度的影响,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

13、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,能见度与自然景观USEPA在1999年宣布，将在未来几十年内致力于提高国家公园和旷野地区的空气质量例：美国大烟雾山国家公园（北卡罗莱纳州）照片,晴天 雾天,笼罩着城市的悬浮颗粒物污染,三、大气污染防治法规与标准体系,1. 中华人民共和国大气污染防治法 1987年9月5日由第六届全国人大常委会第22次会议通过，1988年6月1日起执行 1995年8月29日，第八届全国人大常委会第15次会议对该法进行了修订 200

14、0年对该法再次修订,1995年8月29日修改后的大气污染防治法，在控制大气污染，改善大气环境质量方面起到了积极的作用：,强化了酸雨和二氧化硫污染控制 推动了煤炭的清洁利用 加快了淘汰严重污染大气的落后工艺和设备的步伐 开始生产和使用无铅汽油 法规实施后，一些地区依法强化环境管理，大气环境质量确实得到了改善,但未能有效地遏制大气环境质量的恶化：,大气污染形势仍然十分严峻，大多数城市还处于比较严重的污染程度； 缺少推动煤炭清洁利用的法律措施，燃煤污染仍然没有得到有效遏制； 大中城市机动车排气污染正在迅速增加； 大多数城市扬尘污染突出； 大气污染物排放总量居高不下，缺少有效的法律措施； 现行法律的法

15、律责任部分内容偏少，力度不够。,2000年第二次修订的指导思想,面对现实，对我国以煤为主的能源结构短期难以改变的现状以及经济条件给予了充分考虑； 针对要害，主要是针对燃煤、机动车、扬尘等造成的大气污染； 抓住重点，主要是抓住重点城市、重点区域； 在禁止超标排放、按排污量收费，以及总量控制和排污许可证方面取得了重大突破； 强化法律责任，加强执法监督。,2. 大气环境质量标准体系,GB30951996环境空气质量标准 GB162971996大气污染物综合排放标准 GWPB 31999锅炉大气污染物排放标准 GB49151996水泥厂大气污染物排放标准 GB90781996工业炉窑大气污染物排放标准

16、 GB161711996炼焦炉大气污染物排放标准 GB132231996火电厂大气污染物排放标准 GB1455493恶臭污染物排放标准 GWPB 11999轻型汽车污染物排放标准 GB14761.293车用汽油机排气污染物排放标准 GB14761.593汽油车怠速污染物排放标准 GB14761.693柴油车自由加速烟度排放标准 GB14761.793汽车柴油机全负荷烟度排放标准,GB1462193摩托车排气污染物排放标准 GWPB 52000饮食业油烟排放标准 GB546891锅炉烟尘测试方法 GB1164289轻型汽车排气污染物测试方法 GB/T1476293车用汽油机排气污染物试验方法 G

17、B/T1476393汽油车燃油蒸发污染物的测量收集法 GB1134089汽车曲轴箱排放物测量方法 GB/T384593汽油车排气污染物的测量怠速法 GB/T384693柴油车自由加速烟度的测量滤纸烟度法 GB384783汽油柴油机全负荷烟度测量法 GB/T546693摩托车排气污染物的测量 怠速法 GB/T1462293摩托车排气污染物的测量 工况法,3. 中华人民共和国国家标准 环境空气质量标准 Ambient air quality standard GB30951996 (代替GB309582)国家环境保护局1996-01-18批准1996-10-01实施,主题内容与适用范围 本标准规定

18、了环境空气质量功能区划分、标准分级、污染物项目、取值时间及浓度限值，采样与分析方法及数据统计的有效性规定。 本标准适用于全国范围的环境空气质量评价。,环境空气质量功能区的分类和标准分级,环境空气质量功能区分类 一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。 二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。 三类区为特定工业区。 环境空气质量标准分级（环境空气质量标准分为三级） 一类区执行一级标准 二类区执行二级标准 三类区执行三级标准,三类区三标准,各项污染物的浓度限值,空气污染指数分级标准(试行),2000年4月27日发布 来源：北京市环境保护局主页（http:/）,空气污染指数分级浓度限值,计算公式：当第k种污染物浓度为 时，其分指数为,注：各变量含义参看教材,四、中国的大气污染综合防治,1. 能源利用情况,注：中国正在不断提高能源使用的效率，但还未达到美国的水平（1980-1995年数据）,2. 主要污染物排放,注：近年来GDP持续增长，主要污染物排放却有所下降 来源：中国统计年鉴，中国环境状况公报,3. 控制大气污染的技术措施,清洁生产：清洁的生产过程和清洁的产品 可持续发展的能源战略