大气污染控制工程 绪论

1、大气污染控制工程大气污染控制工程授课教师：骆林平授课教师：骆林平/褚淑祎褚淑祎/陈亚非陈亚非办公室：学办公室：学9325手机：手机程地位及主要内容课程地位及主要内容大气污染控制工程大气污染控制工程是高等学校环境工程专业的一是高等学校环境工程专业的一门必修专业课门必修专业课n大气污染控制的基本理论大气污染控制的基本理论n各种控制方法的过程分析各种控制方法的过程分析n典型控制设备的工艺设计计算典型控制设备的工艺设计计算 n结合大气污染控制工程实验、课程设计及毕业设计结合大气污染控制工程实验、课程设计及毕业设计（论文）等其他教学环节，为学生进行大气污染控（论文）等其他教学环

2、节，为学生进行大气污染控制工程设计及系统分析、科学研究及技术管理打下制工程设计及系统分析、科学研究及技术管理打下必要的基础。必要的基础。基本要求基本要求n了解主要大气污染物及其发生源，环境空气质量了解主要大气污染物及其发生源，环境空气质量控制标准和综合防治措施；控制标准和综合防治措施；n了解大气扩散的基本原理，初步学会估算大气污了解大气扩散的基本原理，初步学会估算大气污染物浓度和烟囱高度；染物浓度和烟囱高度；n掌握有关除尘的基本理论，具有选用除尘设备、掌握有关除尘的基本理论，具有选用除尘设备、设计除尘系统的能力；设计除尘系统的能力；n掌握气态污染物控制的基本原理及其方法，能进掌握气态污染物控制

3、的基本原理及其方法，能进行一般气态污染物控制系统的设计和典型设备的行一般气态污染物控制系统的设计和典型设备的工艺计算。工艺计算。参考书目参考书目n大气污染控制工程例题与习题集大气污染控制工程例题与习题集n大气污染控制工程大气污染控制工程（影印版）（影印版）n 三废处理工程技术手册（大气卷）三废处理工程技术手册（大气卷）n大气污染及其分类 n大气污染物的影响 n大气污染防治法规与标准体系 n中国的大气污染综合防治 学习 n明确大气污染控制工程的学习对象、内容和目的 n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 n了解大气污染控制方面的法规和标准体系n建立大气污染综

4、合防治的概念第一章第一章 概概 论论一、大气污染及其分类一、大气污染及其分类1. 1. 大气圈及大气组成大气圈及大气组成（重点对流层与平流层）（重点对流层与平流层）大气大气水蒸气水蒸气杂质杂质干洁空气干洁空气氮气（氮气（N2 ）氧气（氧气（O2 ）氩气（氩气（Ar2 ）其他气体：其他气体：CO2, Ne, He, Kr, H2, N2O, O3等等气态物质：气态物质：SOX, NOX, CO, CO2, H2S, NH3等等悬浮颗粒物悬浮颗粒物有机颗粒有机颗粒无机颗粒无机颗粒2.2.大气污染大气污染（air pollution）的定义的定义（ISO）v大气污染，通常指由于人类活动和自然过程引大

5、气污染，通常指由于人类活动和自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境适、健康和福利或危害了环境。大气污染的研究内容大气污染的研究内容n大气污染物大气污染物n大气污染物的来源大气污染物的来源n大气污染问题大气污染问题n大气污染的影响大气污染的影响n大气污染的控制大气污染的控制/ /治理治理3. 3. 大气污染物大气污染物q 气溶胶状态污染物气溶胶状态污染物 粉尘：粉尘： TSP悬浮在空气中，空气动力学当量直径悬浮在空气中，空气动力学当量直径1

6、00m的的颗粒物颗粒物 PM10悬浮在空气中，空气动力学当量直径悬浮在空气中，空气动力学当量直径10m的的颗粒物（颗粒物（飘尘飘尘） PM2.5悬浮在空气中，空气动力学当量直径悬浮在空气中，空气动力学当量直径2.5m的的颗粒物颗粒物 qPM2.5来源，危害，监测方法（国内外），控制措施？来源，危害，监测方法（国内外），控制措施？烟烟/ /烟尘烟尘( (fume) )：冶金过程形成的固体颗粒，氧冶金过程形成的固体颗粒，氧化铅烟、氧化锌烟等。化铅烟、氧化锌烟等。飞灰飞灰( (fly ash) )：燃料燃烧产生的烟气排出的分散：燃料燃烧产生的烟气排出的分散得较细的灰。得较细的灰。雾雾( (fog)

7、)：气体中液滴悬浮体的总称。：气体中液滴悬浮体的总称。q 一次大气污染物一次大气污染物PollutantSourcesCarbon monoxide Incomplete burning of fossil fuels, Tobacco smokeCarbon dioxide respiration, burning of fossil fuelsHydrocarbonsIncomplete burning of fossil fuels, Tobacco burningSulfur dioxide Burning fossil fuels, Smelting oreNitrogen oxid

8、es Burning fossil fuelsv 直接以直接以原始形态原始形态排放入大气中并达到足够的排放量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从而造成健康威胁的污染物 Sources of Primary Air Pollutantsq 光化学烟雾光化学烟雾(Photochemical smog)v二次大气污染物二次大气污染物指大气中的一次污染物通过化学指大气中的一次污染物通过化学反应生成的化学物质。反应生成的化学物质。v光化学烟雾光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫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。外线照射下反应生成的多种污染物

9、的混合物。v光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧(O3)和过氧和过氧乙酰硝酸酯乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates, PAN)。光化学烟雾形成过程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 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

10、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 自然污染源 火山喷发 森林火灾 土壤、岩石风化 生物腐烂4. 4. 排放源排放源 人为污染源 交通运输 57.5% 燃料燃烧 22.6% 工业生产 12.9%Sources of airborne pollution in Asia are many: power generation, industry, traffic, home cooking, and biomass burning5.5.大气污染问题大气污染问题n温室效应和气候变化温室效应和气候变化n臭氧层破坏臭氧层破坏n酸雨酸雨n室内空气污染室内空气污染r 室内空气

11、污染室内空气污染n一天中一天中80%80%以上的时间在室内度过。以上的时间在室内度过。nEPAEPA调查显示，民用和商用建筑内的空气污染程调查显示，民用和商用建筑内的空气污染程度是室外空气污染的度是室外空气污染的数倍数倍、数十倍数十倍，有的甚至，有的甚至超过超过100100倍倍。n我国每年由室内空气污染引起的门诊就诊人数我国每年由室内空气污染引起的门诊就诊人数达达2222万万人次。人次。主要污染物主要污染物n化学性污染物化学性污染物甲醛、氨气、苯及其同系物，一氧化碳、挥发性有机污染物等 n生物性污染物生物性污染物细菌、病毒、植物花粉、尘螨等n放射性污染物放射性污染物氡气6.中国城市的大气污染概

12、况中国城市的大气污染概况2011年地级及以上城市环境空气质量级别比例2011年，325个地级及以上城市中，环境空气质量达标城市比例为89.0%，超标城市比例为11.0%。2011年地级及以上城市可吸入颗粒物年均浓度分布 2011年地级及以上城市二氧化硫年均浓度分布 2011年地级及以上城市二氧化氮年均浓度分布 n2011年，113个环保重点城市中，环境空气质量达标城市比例为84.1%。与上年相比，达标城市比例提高10.6个百分点。环保重点城市污染物浓度年际变化请自学浙江省环境状况公报中大气质量状况部分！二、大气污染的影响二、大气污染的影响1. 对人体健康的影响对人体健康的影响CO对人体健康的影

13、响对人体健康的影响CO（10-6）对人体健康的影响对人体健康的影响510 对呼吸道患者有影响对呼吸道患者有影响30 人滞留人滞留8h，视力及神经机能出现障碍视力及神经机能出现障碍40 人滞留人滞留8h，出现气喘出现气喘1201h接触，中毒，血液中接触，中毒，血液中COHb10%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

14、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的影响臭氧对人体健康的影响注：人群接触臭氧后肺功能下降2. 对植物的伤害对植物的伤害注：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对器物和材料的影响注：

15、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）Mean SO2 Concentration，ppmWeight loss per 100g panel，g4. 对大气能见度的影响对大气能见度的影响v大气能见度是指在指定方向上仅能用肉眼看见和辨认的最大距离。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

16、亚微米的气溶胶粒子v 能见度与大气中颗粒物浓度的关系假设光衰减只是由于微粒散射造成的，微粒为尺寸相同的球体，且分布均匀，则能见度可按如下近似方程估算： 式中：视线方向上的颗粒浓度，mg/m3； P颗粒的密度，kg/m3； dP颗粒直径，m； K散射率，即受颗粒作用的波阵面积与颗粒面积之比，K值一般在1.72.5左右变化。例题例题 大气中悬浮颗粒物的平均粒径为1.0微米，密度为2500kg/m3，如果散射率K=2，能见度为8,000m时颗粒物的浓度是多少？能见度与自然景观例：美国大烟雾山国家公园（北卡罗莱纳州）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

17、民共和国大气污染防治法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开始停止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

18、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4月29日，针对现行大气污染防治法中的不足，对其作了进一步的修订。v集中力量抓重点城市的大气污染防治v加强机动车污染防治v加大城市扬尘的控制力度v禁止超过排放标准排放污染物v大气污染物排放总量控制和许可证制度v建立排污收费制度v强化法律责任 2. 大气环境质量标准体系大气环境质量标准体系1.GB3095-96环境空气质量标准2.TJ 36

19、-79 工业企业设计卫生标准 3.GB16297-96大气污染物综合排放标准4.GWPB 3-99锅炉大气污染物排放标准5.GB4915-96水泥厂大气污染物排放标准6.GB9078-96工业炉窑大气污染物排放标准7.GB16171-96炼焦炉大气污染物排放标准8.GB13223-96火电厂大气污染物排放标准9.GB14554-93恶臭污染物排放标准10. GB14621-93摩托车排气污染物排放标准11. GB14761.114761.7-93 汽车大气污染物排放标准污染物排放标准之间的关系： 综合性排放标准与行业性排放标准不交叉不交叉执行。 有行业性排放标准的执行行业排放标准，没有行业排放

20、标准的执行综合排放标准。 3. 中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准 环境空气质量标准环境空气质量标准 Ambient air quality standard GB30952012 (代替GB30951996)环境保护部2012-02-29批准 2016-01-01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、平均时间及浓度限值，监测方法、数据统计的有效性规定及实施与监督等。本标准适用于环境空气质量评价与管理。 修订的主要内容n调整了环境空气功能区分类，将三类区并入二类区；n增设了颗粒物（粒径小于等于2.5um）浓度限值和臭氧8小时平均浓度限值；n

21、调整了颗粒物（粒径小于等于10um）、二氧化氮、铅和苯并芘等的浓度限值；n调整了数据统计的有效性规定。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。 二类区为居住区、商业交通居民混合区、文化区、工业区和农村地区。 三类区为特定工业区。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4. 空气污染指数分级标准空气污染指数分级标准(试行试行)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

22、, 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空气污染指数分级浓度限值jkjkjkjkjkjkkkIIII,1,1,)(计算公式：当第k种污染物浓度为 时，其分指数为1,jkkjk注：污染指数的计算结果只保留整数，注：污染指数的计算结果只保留整数，小数点后的数值全部进位，小数点后的数值全部进位，污染分指污染分指数取最大者为该区域的数取最大者为该区域的API，API50时，不报告首要污染物。时，不报告