大气污染控制工程(英文)

1、Air Pollution Control Engineering 1 Introduction to Air Pollution ControlvConcept of Air Pollutionv Sources of Air Pollution一、大气污染及其分类一、大气污染及其分类1.1. 大气圈及大气组成（重点对流层和平流层）大气圈及大气组成（重点对流层和平流层）大气环流大气环流The composition of the atmosphere:78% nitrogen,21% oxygen,1% argon(氩) and other trace(微量) gases.2. Concep

2、t of Air Pollutionv Air Pollution is the presence of undesirable materials in air, in quantities large enough to produce harmful effects.The undesirable materials may damage human health,vegetation,hunman,property, or the global environment as well as create aesthetic insults in the form of brown or

3、 hazy air or unpleasant smells.v Key point: (1) It is harmful to vegetation,biotic or abiotic. (2) The pollutant concentration exceeds the acceptable lever.3. Air Pollution Systems Emission sources Source control Atmosphere Receptors Receptors Humans Animals Plants MaterialsresponseAutomatic control

4、Legislative action Emission sourcesAtmosphere Receptors pollutantsmixed and chemical transformationAir Pollution and Air Pollution Systemsq The research of air pollution vSources of air pollutionvPollution control technologyvAtmospheric behavior of air pollutantsvEffects of air pollutantsvLegislativ

5、e and regulatory measures 4. Sources of Air PollutionAnthropogenic sourcesTransportationElectric power generationIndustrial processesIndustrial and domestic fuel burningRefuse burningEtc.Natural sourcesGeological: geyser,volcano,oceanMeteorological: lightningFauna: ruminants,termites VegetationsEtc.

6、Sources of airborne pollution in Asia are many: power generation, industry, traffic, home cooking, and biomass burning.Source: David Streets. Energy Use, Emissions, and Air Pollution in AsiaAir Pollutant EmissionsAir Pollutant Emissions =PopulationActivity levelEmission factorFor example:Activity le

7、vel:Economic activity per capitaEmission factor:Pollutant emissions per unit of economic activityAir PollutantsAir Pollutants Primary Air PollutantsPollutants released directly into the atmosphere in their unmodified forms and in sufficient quantities to pose a health risk. Secondary Air PollutantsS

8、econdary air pollutants are compounds that results from the interaction of various primary air pollutants.5. Primary Air Pollutantsv Pollutants released directly into the atmosphere in their unmodified forms and in sufficient quantities to pose a health riskSources of Primary Air PollutantsPollutant

9、SourcesCarbon monoxideIncomplete burning of fossil fuels, Tobacco smokeHydrocarbonsIncomplete burning of fossil fuels, Tobacco burningParticulatesChemicals, Burning fossil fuels, Farming operations, Industrial wastes, Building demolitionSulfur dioxideBurning fossil fuels, Smelting oreNitrogen compou

10、ndsBurning fossil fuels Photochemical smog Acid Deposition Global Warming and Greenhouse Gases Ozone Depletion6. Photochemical smogvSecondary air pollutants are compounds that results from the interaction of various primary air pollutants.vPhotochemical smog is a mixture of pollutants resulting from

11、 the interaction of nitrogen oxides and hydrocarbons with ultraviolet light.vThe two most destructive components of photochemical smog are ozone(O3) and peroxyacetylnitrates(PAN，过氧乙酰硝酸酯) 光化学烟雾形成过程 NO2（微量） NO2 + UV NO2 NO2 NO + O O + O2 O3 O3 + NO NO2 + O2 O3 O3 + HC 醛类及其它氧化物 醛类 复杂的有机化合物 刺激眼睛 NO 汽车排气

12、 HC NO2 太阳 紫外光 紫外光 HC + O2 + NO2 + UV O3 + 甲醛 + PAN + 氧化产物 O3 PAN 甲醛、 丙稀醛等 伤害植物 伤害植物 刺激眼睛 刺激眼睛 氧化产物 聚合与核长大 气溶胶 光雾 *光化学烟雾实例7. Acid DepositionvAcid Deposition is the accumulation of potential acid-forming particles on a surface.vAcids result from natural causes and from human activities.vThe acid-form

13、ing reactants are classified as wet or dry. Molecules from natural sources, power plants, and internal combustion engines react to produce the chemicals that are the source of acid depositionAcid Rain Effect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中国酸雨的分布变化主要位于长江以南 pH5.6 pH7.0 N/A Taiwan Acid rain

14、distribution in 80s pH7.0pH7.0pH5.6 pH5.0pH4.5pH10%2502h接触，头疼，血液中接触，头疼，血液中COHb=40%5002h接触，剧烈心痛，眼花，虚脱接触，剧烈心痛，眼花，虚脱3000 30min即死亡即死亡NO2对人体健康的影响对人体健康的影响NO2（10-6）对人体健康的影响对人体健康的影响1 闻到臭味闻到臭味5 闻到强臭味闻到强臭味1015 10min眼、鼻受到刺激眼、鼻受到刺激50 1min内人呼吸困难内人呼吸困难80 3min感到胸痛、恶心感到胸痛、恶心100150 在在3060min内死亡内死亡250 很快死亡很快死亡臭氧对人体健康

15、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Fig ure 1 . Individual Response to Ozone Exposure (after Kulle, et al, Am . Rev.)-50510152025300.25Ozone C oncentration (ppm)% Reduction in FEV1突发性严重大气污染事故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

16、官 损 伤 和新 陈 代 谢 或生 长 影 响 之间的关系Source：Springer-Verlag and Prof. D. C. MacLean 暴露时间，h 0.1 0.1 1.0 10 100 1000 NO2浓度，ppm NO2浓度，mg/m3 暴露时间， d 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 AssociationMean SO2 concentrat

17、ion，ppmWeight loss per 100g panel，g4. 对大气能见度的影响v 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q 能见度与大气中颗粒物浓度的关系能见度与大气中颗粒物浓度的关系应用最广的估算能见度的方程是Koschmeider方程： LV为能见度范围，即一般人刚刚可以将暗色物体（例如山或高楼）从天空的背景上分辨出来的

18、距离。此方程是估算方程，基于大气颗粒物为一般组成的情况。3V1200km g/m LParticle concentrationv利用上述方程估算大气颗粒物浓度等于NAAQS的年均和日均PM10标准时的能见度范围。v美国大峡谷及周围地区在晴朗的天气里非常容易看到160公里以外的山脉。此时大气中颗粒物的浓度可能为多少？v如果大气中颗粒物的浓度增加1g/m3，能见度水平下降的百分比为多少？假定原能见度为20km。如果原来的能见度范围为200km，下降的比例又为多少？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

19、州）照片 晴天雾天三、大气污染防治法规与标准体系三、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v1987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v1995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v2000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：v 强化了酸雨和二氧化硫污染控制v 推动了煤炭的清洁利用v 加快了淘汰严重污染大气的落后工艺和设备的步伐v 开始生产和使用无铅汽油v 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

20、效地遏制大气环境质量的恶化： v 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；v 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；v 大中城市机动车排气污染正在迅速增加；v 大多数城市扬尘污染突出；v 大气污染物排放总量居高不下，缺少有效的法律措施；v 现行法律的法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v 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；v 针对要害，主要是针对燃煤、机动车、扬尘等造成的大气污染；v 抓住重点，主要是抓住重点城市、重点区域；v 在禁止超标排放、按排污量收费，以及总量控制和排污

21、许可证方面取得了重大突破；v 强化法律责任，加强执法监督。2. 大气环境质量标准体系1.GB30951996环境空气质量标准2.GB162971996大气污染物综合排放标准3.GWPB 31999锅炉大气污染物排放标准4.GB49151996水泥厂大气污染物排放标准5.GB90781996工业炉窑大气污染物排放标准6.GB161711996炼焦炉大气污染物排放标准7.GB132231996火电厂大气污染物排放标准8.GB1455493恶臭污染物排放标准9.GWPB 11999轻型汽车污染物排放标准 10.GB14761.293车用汽油机排气污染物排放标准11.GB14761.593汽油车怠速污

22、染物排放标准12.GB14761.693柴油车自由加速烟度排放标准13.GB14761.793汽车柴油机全负荷烟度排放标准14.GB1462193摩托车排气污染物排放标准15.GWPB 52000饮食业油烟排放标准16.GB546891锅炉烟尘测试方法17.GB1164289轻型汽车排气污染物测试方法18.GB/T1476293车用汽油机排气污染物试验方法19.GB/T1476393汽油车燃油蒸发污染物的测量收集法20.GB1134089汽车曲轴箱排放物测量方法21.GB/T384593汽油车排气污染物的测量怠速法22.GB/T384693柴油车自由加速烟度的测量滤纸烟度法23.GB38478

23、3汽油柴油机全负荷烟度测量法24.GB/T546693摩托车排气污染物的测量 怠速法25.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v 主题内容与适用范围本标准规定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。 v 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

24、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各项污染物的浓度限值注：适用于城市地区；适用于牧业区和以牧业为主的半农半牧区，蚕桑区；适用于农业和林业区。污染物名称取值时间浓度限值浓度单位一级标准二级标准三级标准二氧化硫SO2年平均日平均1小时平均0.020.050.150.060.150.500mg/m3 (标准状态)总悬浮颗粒物TSP年平均日平均0.080.1

25、20.200.300.300.50mg/m3 (标准状态)可吸入颗粒物PM10年平均日平均0.040.050.25mg/m3(标准状态)二氧化氮NO2年平均日平均1小时平均0.040.080.120.080.120.24mg/m3 (标准状态)一氧化碳CO日平均1小时平均4.0010.004.0010.006.0020.00mg/m3 (标准状态)臭氧O31小时平均0mg/m3 (标准状态)铅Pb季平均年平均1.501.00g/m3 (标准状态)苯并a芘BaP日平均0.01g/m3 (标准状态)氟化物F日平均1小时平均720

26、g/m3 (标准状态)月平均植物生长季平均2.0g/(dm2 d)空气污染指数分级标准(试行)API空气质量状况对健康的影响050优可正常活动51100良可正常活动101150III1轻微污染长期接触, 易感人群出现症状151200III2轻度污染长期接触, 健康人群出现症状201250IV1中度污染一定时间接触后, 健康人群出现症状251300IV2中度重污染一定时间接触后,心脏病和肺病患者症状显著加剧300V重度污染健康人群明显强烈症状, 提前出现某些疾病IV空气质量级别IIIIII 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jkjkjkjkjkjkkkIIII,