雾霾的有关成因与防治

1、 社 会 实 践 报 告 学 校: 陕西科技大学 学 院: 机电工程学院 班 级: 机械135班 姓 名: 郭鑫 学 号： 201305010509 实践单位： 实践时间： 目录 雾霾的成因及防治问题 摘要 今年自1月5日开始，我国中东部地区、四川盆地逐渐出现轻雾天气，随着时间的推移，轻雾、雾和霾的范围逐渐加大、程度逐渐加剧；从1月10日起，我国中东部地区及四川盆地出现了严重的雾霾天气。而霾的组成成分非常复杂，包括数百种大气化学颗粒物质。其中有害健康的主要是直径小于10微米的气溶胶粒子，如矿物颗粒物、海盐、硫酸盐、硝酸盐、有机气溶胶粒子、燃料和汽车废气等，对人体和生态环境都有很严重的影响。对此

2、，我决定对雾霾成因和其成分分析及防治问题进行研究，从而建立解决此类问题的模型。本文简单分析了雾霾的成因及其对环境和人体的影响，对其防治问题从国家政府及相关环保部门和城区居民两方面进行深入的研究探索。关键词：雾霾 成因 防治一.提出问题：今年自1月5日开始，我国中东部地区、四川盆地逐渐出现轻雾天气，随着时间的推移，轻雾、雾和霾的范围逐渐加大、程度逐渐加剧；从1月10日起，我国中东部地区及四川盆地出现了严重的雾霾天气。而霾的组成成分非常复杂，包括数百种大气化学颗粒物质。其中有害健康的主要是直径小于10微米的气溶胶粒子，如矿物颗粒物、海盐、硫酸盐、硝酸盐、有机气溶胶粒子、燃料和汽车废气等，对人体和生

3、态环境都有很严重的影响。那么，雾霾的成因是什么？对环境和人体有何影响？对于我们居民来说，应如何防治？政府及相关环保部门应如何应对？我们对化石燃料燃烧而产生的二氧化氮.一氧化氮等氮氧化物对环境产生的影响的防治有什么深刻的认识？ 二.解决过程：1.雾霾的成因： 由于我国中东部地区、四川盆地冷空气势力较弱；华北平原、长江中下游平原、四川盆地等地区风力较小；大气层结稳定；一些地区有降水和地面水汽蒸发的影响，使得近地面空气的相对湿度越来越大；在这种稳定的天气形势下，空气中的污染物在水平和垂直方向上都不容易向外扩散，使得污染物在大气的浅层积聚，从而导致污染的状况越来越严重。这是自然方面的因素。而从人为因素

4、来说，一是由于大气污染物排放负荷巨大。2010年，我国二氧化硫、氮氧化物排放总量都超过2200万吨，位居世界第一，工业烟粉尘排放量为1446.1万吨，均远超出环境承载能力。并且冬季取暖北方大部分地区燃煤量大幅增加，导致大气污染物排放量急剧上升。二是复合型大气污染日益突出。受大气环流及大气化学的双重作用，城市间大气污染相互影响明显，相邻城市间污染传输影响极为突出。三是汽车尾气污染问题更加突出。2012年，我国汽车保有量超过1亿辆，汽车尾气排放成为大中城市空气污染的重要来源，大中城市空气污染开始呈现煤烟型和汽车尾气复合型污染的特点。以上几个方面共同促成了雾霾天气的形成，对城区环境造成很大的影响，市

5、民出行以及健康问题都因此而受到困扰。2.雾霾的影响 雾霾对公路、铁路、航空、航运、供电系统、农作物生长等均产生重要不良影响。雾、霾会造成空气质量下降，影响生态环境，给人体健康带来较大危害。雾霾天气时，空气中往往会带有细菌和病毒，易导致传染病扩散和多种疾病发生。使城市中空气污染物不易扩散，加重了二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等物质的毒性，危害人体健康。尤其冬季遇雾、霾天气时，若空气污染严重可能形成烟尘或黑色烟雾等毒雾，严重威胁人的生命和健康。3. 雾霾的防治 3.1 对政府：3.1.1加强环保立法，完善法律制度是解决包括雾霾在内的大气污染的根本途径。可以修改环境保护法及大气污染防治法等相关环保法律

6、。 3.1.2在积极实现“实现国内生产总值和城乡居民人均收入比2010年翻一 番”的新目标的前提下，要平衡好经济发展和环境污染的关系，强化联动治理，积极建设资源节约型环境友好型社会，为处理雾霾等天气引起的环境问题提供良好的社会背景。3.1.3治理汽车拥堵，减少汽车尾气排放。近年以来，全国汽车保有量迅速增长导致空气质量下降，车辆通行不通畅又进一步加剧了汽车尾气污染。限购限行是不得已采取的措施。治堵需要治本。要控制全国人口的扩张，人口规模也必须遵循客观规律。控制人口扩张的办法是产业配比选择要符合国家发展的定位，不应盲目追求经济总量的排名位次而扩张产业，必须改变企业和事业单位空间布局过趋向于权力集中

7、的地方。还要注重城市改造，打通建筑群之间的循环通道，使城市微循环系统畅通，以减少废气排放，间接减少了雾霾对人们的影响。3.2对工业部门： 从能源消耗不产业结构的关系考察，2011年我国能源消耗总量为34.8亿吨标准煤，其中70%是工业部门消耗的，24.3亿吨，排放的二氧化碳总量为61.9亿吨。其中，冶金、建材、火力发电、石油炼化、化工、重型装备制造等六大行业消耗的能源又占工业总能耗的79%。所以工业废气排放是形成雾霾的主要源头。为此，国家一定要加大对工业部门的监管力度，在保证经济高效快速发展不受影响的前提下，尽量减少对化石燃料的使用，或加大对燃料燃烧废气的加工和处理，降低化石燃料占一次能源的比

8、重，增加清洁能源占一次能源的比重。 从工业布局考察，我国的重化工业主要集中在华北、东北和西北地区。华北地区高耗能的钢铁工业的比重过高，仅河北省的粗钢生产能力约占全国的六分之一，而且中小钢铁企业数量多，能耗高。所以，必须优化钢铁工业布局，减少华北地区的钢铁产能，从而降低化石燃料的燃烧和使用，减少空气中氮氧化物的含量，以减轻雾霾对城市和人体的影响。3.4对汽车车主： 如图是“尾气催化转换器”将汽车尾气中有毒气体转变为无毒气体的微观示意图，3.3对城区居民：3.3.1戴口罩。最好使用N95口罩，对0.3微米的颗粒能挡住95%。3.3.2减少户外锻炼。有心脑血管、呼吸系统疾病的人更要少出门。雾霾天气气

9、压低，能见度低，空气中悬浮大量尘埃等有毒颗粒，患有慢性呼吸道疾病患者，应尽量避免户外锻炼，以免诱发慢性病得发作或加重。中等和重度霾天气易对人体呼吸循环系统造成刺激，尤其是在早晨空气质量较差。3.3.3尽量戒烟。卷烟、雪茄和烟斗在不完全燃烧的情况下会产生很多微小的颗粒物，悬浮在空气中，有害物质就附着在这些细颗粒物上。这是烟草烟雾的主要成分。这些颗粒绝大部分直径只有1微米左右，属于PM2.5的范畴。3.3.4关闭门窗。由于雾霾天气时，空气中的污染物难以消散，在大雾的天气应紧闭门窗，避免室外雾气进入室内污染室内空气，诱发急性呼吸道和心血管疾病的发生。 3.3.5注意饮食。患有慢性呼吸道疾病患者，尤其

10、是老年人要保持科学的生活规律，避免过度劳累，多饮水。要注意饮食清淡，少食刺激性食物，多吃些豆腐、牛奶等食品，必要时要补充维生素。 3.3.6行车走路要倍加小心。中等和重度雾霾天气下，能见度较低，视线差，驾车、骑车和步行的人们都应多加小心，特别是通过交叉路口时，要减速慢行，遵守交通规则，避免发生交通事故。 附录： 1. 2013.1.31各城市污染指数 2013年2月7日11点中国城市空气污染指数排名 乌鲁木齐428 哈尔滨238 天津296 合肥191 成都262 南京184 北京258 西安182 郑州209 成都167 合肥201 长春150 哈尔滨199 乌鲁木齐148 太原199 武汉

11、128 长春197 石家庄96 济南195 济南81 南京193 天津76 银川192 郑州69 石家庄190 太原54 武汉190 银川39 西安187 北京32 2.防治雾霾中氮氧化物的化学方法： 由于低NOX燃烧技术降低NOX排放效率较低（一般在50%以下），因 此，当NOX的排放标准要求比较严格时，就要考虑采用燃烧后的烟气 脱硝技术来降低NOX的排放量。烟气脱硝技术分为包括气相反应法、等离子体活法、吸附法、液体吸收法、微生物法等。 2.1 气相反应法2.1.1 选择性催化还原法（SCR） 该法是在一定的温度和催化剂作用下， 利用氨或烃做还原剂可选 择性地将NOX 还原为氮气和水的方法。

12、 此法对大气环境质量的影响不 大，是目前脱硝效率较高，最为成熟，且应用最广的脱硝技术。 SCR技术是还原剂（NH3）在催化剂的作用下，将烟气中NOx还原 为氮气和水。“选择性”指氨有选择地将 NOx 进行还原的反应。催 化反应温度在320 400。 该技术无副产品， 脱硝效率能达8090 以上。2.1.2 选择性非催化还原法（SNCR） 选择性非催化还原法是在9001100温度范围内，无催化剂作 用下，通过注入氨、尿素等化学还原剂还原剂可选择性地把烟气中的 NOX 还原为N2 和H2O，达到去除的目的。在SNCR 法中温度的控制是至 关重要的。由于没有催化剂加速反应，故其操作温度高于SCR 法

13、。为 避免NH3 被氧化，温度又不宜过高。目前的趋势是以尿素代替NH3作还 原剂。采用该方法一般可使NOX降低50%60%。2.1.3 混合型SNCR/SCR 混合型SNCR/SCR方法是将选择性催化还原法于选择性非催化还原 法联合起来使用的一种方法，此法前端温度在9001100范围内， 后端温度在320400范围内。前段无催化剂，后段加装少量催化 剂，主要由TiO2, V2O5, WO3组成。脱硝效率可达80%以上。 2.1.4 催化分解法 NO在催化剂存在下能发生 如下分解反应NO 12N2+2O2 按此反应去除NO具有工艺简单、不产生二次污染等特点，是一种 去除NO的理想途径。但是，此反

14、应的活化能较高(364kJmo1)，需要 催化剂降低反应活化能，才能使反应顺利进行。迄今为止，所用的催 化剂主要有以下儿类：贵金属催化剂。这类催化剂主要采用铂或铂 与其它过渡金属的合金。载体包括氧化铝、氧化硅以及氧化钛等，其 中以氧化铝的载体效果最好，RhA12O3的活性最高。此类催化剂的优 点是活性高，低温性质好，抗硫中毒的能力强；缺点是有强烈的氧抑 制现象，价格昂贵。氧化物催化剂。主要包括金属氧化物和钙矿型 氧化物， 金属氧化物的催化力与晶格中金属原子和氧原子之间键的强 弱有很大的关系，其中过渡金属氧化物通常有较高的催化活性，但是很容易结块，使其不能有效地与反应物接触，从而催化能力下降。钙

15、钛矿型氧化物容易使吸附在其表面的氧脱附，从而减轻氧对催化剂的抑制作用。金属离子交换的分子筛。在这类催化剂中，CuZSM一5分子筛不但具有很高的催化活性，而且具有很高的实用性。大量研究表明：CuZSM一5分子筛的催化活性随着Cu2+的交换量的增加而提高。当Cu2+交换量增加到一定程度时，NOX的转化率会出现一个最高值，约为8O%100%。之后继续提高交换量反而会使NOX的转化率降低。另外，即使是在Cu2+的交换量为零时，NOX的转化率也不为零。 2.1.5 三效催化剂(TWC)法 使用三效催化剂是净化汽车尾气的有效手段。贵金属(Pt、Pd、Rh)搭载在Al2O3或蜂窝陶瓷上，添加适当的助剂，如L

16、a、Ce、Ba等能够同时除去机动车尾气中的HC、CO和NO三种污染物的催化剂称为三效催化剂。其中Pt、Pd对CO、HC的氧化脱除具有高活性，而Rh具有对NO优良的催化还原作用，它能选择地将N0还原为N2而抑制NH3的生成。目前有91%的Rh用于三效催化剂的制备，Rh资源相当匮乏，所以无Rh催化剂是现今研究的一个主要目标口引。要使三效催化剂同时有效地脱除HC、CO和NO，必须把空燃比AF控制在氧化还原计量比146附近，此时三种污染物的脱除率可达9O%以上。当空燃比较低时，CO、HC净化不完全，空燃比较高，导致NOX的转化率下降。 2.2 等离子体活化法 其特征是在烟气中产生自由基，可同时脱除NO

17、X 和SO2。该法可分为两大类：电子束法（EBA）和脉冲电晕等离子法（PPCP）。 2.2.1 电子束法 该法是在烟气中加入氨的情况下，利用电子加速器产生的高能电子束辐照烟气，将烟气中的SO2和NOX 转化成硫酸铵和硝酸铵的一种烟气脱硫脱硝技术。 2.2.2 脉冲电晕等离子法 脉冲电晕等离子法是靠脉冲高压电源在普通反应器中形成等离子体，产生高能电子。利用高能电子将烟气中SO2，NOX，H2O 和O2 等气体分子激活、电离、甚至裂解，产生强氧化性基团，如OH，HO，O，O3等，这些活性基团与SO2 和NOX 分子作用，生成SO3和NO2，在有氨注入的情况下，进一步生成硝铵等细粒气溶胶，然后由布袋

18、过滤器或静电除尘器收集产物，从而达到净化烟气的目的。 2.3 固体吸附法 固体吸附法主要包括分子筛法、泥煤法、硅胶法、活性炭法、NOXSO 法和氧化铜吸附法等。 2.3.1 分子筛法 常用的分子筛主要有丝光沸石Na2A12Si10O2 7H2O。该物质对N 有较高的吸附能力，在有氧条件下，能够将NO氧化为NO2加以吸附。2.3.2 泥煤法 国外采用泥煤作为吸附剂来处理NOX废气，吸附N 后的泥煤，可直接用作肥料不必再生，但是机理很复杂，气体通过床层的压力较大，目前仍处于实验阶段。2.3.3 硅胶法 以硅胶作为吸附剂先将NO氧化为NO2。再加以吸附，经过加热便 可解吸附，当NO2的浓度高于01

19、，NO的浓度高于1%15%时，效 果良好，但是如果气体含固体杂质时，就不宜用此方法，因为固体杂 质会堵塞吸附剂空隙而使吸附剂失去作用。2.3.4 活性炭法 此法对NOX的吸附过程吸附剂伴有化学反应发生。 NOX被吸附到活性 炭表面后，活性炭对NOX有还原作用，反应式如下： C+2N0 N2+CO2 2C+2N02 2CO2+N2 缺点在于对NOX的吸附容量小且解吸再生麻烦，处理不当又会造成二 次污染，故实际应用有困难。但是有报道指出1引，现在已经有人根 据物理化学原理， 采用 “炭还原” 法处理N 废气， 取得了突破性进展。 发生的反应与活性炭吸附法发生的反应相同。 但是用的是焦炭而不是 活性

20、炭。工艺过程为：由鼓风机鼓人少量空气，将产生的NOX带出， 经过管道送人NOX处理器。在一定条件下，NOX与加人处理器中的反应 物(焦炭)发生氧化还原反应，NOX最终以N2的形式排出。 2.3.5 NOXSO 法 除尘后的烟气进入流化床进行吸收，吸附饱和的吸附剂进入加 热器，在温度600 左右，使得NOX被释放，再将溢出的NOX 循环送回 锅炉燃烧器中，结果在燃烧器中形成了一个化学平衡，抑制NOX 的生 成， 在燃烧室中NOX 的浓度达到一个稳定状态， 这样就不会生成NOX 而 只能是N2。然后将吸附剂用还原气体除硫，产生SO2，H2S，S 混合气 8 体，最后用克劳斯法进行硫的回收。其NOX

21、 的去除率可达70%90%， SO2 的去除率可达90%。 2.3.6 氧化铜吸附法在吸收还原过程一般采用负载型的CuO 作为吸收剂， CuO 含量通 常占4%6%，在300450 的温度范围内，既可吸附烟气中的SO2 将 其催化氧化为CuSO4 以达到脱硫目的，又可在NH3 和O2 存在的条件下， 同时将烟气中的NOX 选择性催化还原为无害的N2，当吸收剂吸收SO2 达到饱和，可利用CH4，H2 等将其还原再生，释放的SO2 可制酸，还 原得到的金属铜或CuS 遇到烟气中游离的O2 会生成可供重新使用的 CuO。 2.4 液体吸收法 此法是利用氮氧化物通过液体介质时被溶解吸收的原理，除去 N

22、OX废气。此方法设备简单、费用低、效果好，故被化工行业广泛采 用，现在主要的方法有：2.4.1 水吸收法 用水作吸收剂, 对NOx 进行吸收,吸收效率低,仅可用于气量小, 净化要求不高的场合。不能净化NO 为主的含氮废气。2.4.2 稀硝酸吸收法 用稀硝酸作吸收剂对NOX进行物理吸收与化学吸收。可以回收NOX, 有一定的经济效益,但能耗较高。2.4.3 碱液吸收法 比较各种碱液的吸收效果，以NaOH作为吸收液效果最好，但考虑9 到价格、来源、操作难易以及吸收效率等因素，工业上应用最多的吸 收液是Na2C03。2.4.4 仲辛醇吸收法 此法采用蓖麻油裂解的副产物一仲辛醇作为吸收液处理NOX尾气。

23、 仲辛醇不但能有效地吸收NOX，且自身被氧化成一系列的中间产物， 该系列中间产物可以氧化得到重要的化工原料己酸。 吸收过程中， NOX 有一小部分被还原成NH3，大部分被还原成N2。2.4.5 氧化吸收法 对于含NO较高的NOX废气, 用浓HNO3、O3、NaClO、KMnO4 等作氧 化剂,先将NOX吸收法中的NO部分氧化成NO2, 然后再用碱性溶液吸收, 以提高净化效率,费用较高。2.5 NOX和SO2联合控制技术 由于锅炉烟气中还含有大气物SOz，因此对锅炉尾气中的NOx和 S02进行联合控制渐渐成为大气污染控制的客观需要。日本的电子束 辐射法(ER)是一种颇具影响力的方法。 该方法已经

24、在我国成都发电厂 脱硫脱硝工程中应用。NOX的净化率为80%以上，SO2的净化率达90%。东京大学的研究结果表明，烟气经过高能量电子辐射，获得能量发生 裂解，产生高能量的HO、O和HO2原子团，这些原子团能够将SO2和NOX 氧化成H2SO4和HNO3，当再往系统中喷洒氨水时，H2SO4和HN03最终转化 成硫酸铵和硝酸铵。此技术对锅炉损害性较小，没有二次污染，投资 比分别净化的投资要小。 2.6 微生物法 微生物法是近年来国际上研究的一种新烟气脱硝技术。 废气的生 物化净化过程是利用脱氮菌的生命活动来去除废气中的NOX。在反硝 化过程中，NOX通过反硝化细菌的同化反硝化还原成有机氮化物，成 为菌体的一部分；异化反硝化，最终转化为N2。目前微生物治理技术 的工业化应用是该技术