大气污染控制工程第1章绪论

1、大气污染控制工程第一章 概论我国电力情况万万千千瓦瓦中国发电中国发电装机容量装机容量现状及预现状及预测测火电占装机容量的百分数火力发电中，绝大部分为煤电，燃煤发电产业在国民经济和社会发展中的地位十分重要。煤燃烧产生污染物质 氮氧化物 硫氧化物 粉尘 痕量有害元素（如汞）等90%的二氧化硫67%的氮氧化物70%的粉尘煤烟型污染是中国大气污染的主要特征。 燃煤 主主 要要 内内 容：容：v大气与大气污染大气与大气污染v大气污染物及其来源大气污染物及其来源v大气污染的影响大气污染的影响v大气污染综合防治大气污染综合防治v环境空气质量控制标准环境空气质量控制标准第一节第一节 大气与大气污染（一）大气与

2、大气污染（一）一、大气的组成一、大气的组成1 1 大气与空气大气与空气大气是指环绕地球的全部空气的总和。大气是指环绕地球的全部空气的总和。环境空气是指人类、植物、动物和建筑物环境空气是指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气。暴露于其中的室外空气。大气与大气污染（二）大气与大气污染（二）2 2 大气的组成大气的组成干燥清洁的空气干燥清洁的空气水蒸气水蒸气各种杂质：由自然过程和人类活动排到大各种杂质：由自然过程和人类活动排到大气中的各种悬浮颗粒和气态物质形成。气中的各种悬浮颗粒和气态物质形成。杂质中有很多是引起大气污染的物质。杂质中有很多是引起大气污染的物质。二、二、 大气污染的定义大气污

3、染的定义v大气污染指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现足够的浓度，达到了足够的时间，并因而危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。 空气污染系统空气污染系统（Air Pollution Systems） 大气污染的范围局部地区污染：小范围地区性污染：一个地区广域污染：更广泛的地区全球性污染：全球范围（国际性）三、全球性大气污染问题n温室效应n臭氧层破坏n酸雨我们的地球最近几十年来，地球日益变暖。n地球为什么会变暖？n是由于人类大量使用能源而 放出的热量使地球变暖的吗？我们的地球n人类一年使用的全部能源为80亿t 石油，相当于331016 kJ的热量n如果把这些热

4、量全部用于加热海洋，仅仅可以使海水温度上升，即加热1万年，海水温度也只上升到1。地球变暖的原因到底是什么？n人类使用能源一天所放出的热量 0.1 1016kJ；n地球一天从太阳获得的热量 1500 1016kJ。地球变暖的原因到底是什么？n太阳射向地球的光约1/3被云层、冰粒和空气分子反射回去；n约25穿过大气层时暂时被大气吸收起到增温作用，但以后又返回到太空；n其余的大约37则被地球表面吸收。这些被吸收的太阳辐射能大部分在晚间又重新发射到天空。地球变暖的原因到底是什么？如果这部分热量遇到了阻碍，不能全部被反射出去，地球表面的温度就会升高。普朗克普朗克定律定律温室气体nCO2不吸收短波，只吸收

5、长波，于是，地球表面吸收的太阳辐射就散不出去，从而使地表温度升高，地球变暖。n像CO2这类会使地球变暖的气体就称为温室气体，温室气体还包括水蒸气、N2O、甲烷、氟利昂等。n温室效应的定义是大气中的二氧化碳和其他微量气体可以使太阳等短波辐射几乎无衰减的通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气温升高的现象。重要的温室气体 GasContribution to global warming ()CO257CFCS25CH412N2O6 主要温室气体的含量与来源CO2与全球变暖/10-6/C年份年份年份年份Sea level rise/mYear臭氧层的破坏n大气臭氧层仅占以一亿分之一，主要集

6、中在离地面2025km的平流层。n根据卫星和地面观测网的资料，臭氧空洞的面积已经达到2千500万km2。n近几十年来，由于人类大量使用含氯、氟等元素的化学合成物质作为制冷剂，导致臭氧空洞的出现和不断扩大。臭氧层吸收紫外线的反应v臭氧分子吸收紫外线分解为一个氧气分子和一个氧原子：v氧气分子可以吸收紫外线分解为两个氧原子：v氧气分子和氧原子也可以合并生成臭氧分子，以便吸收更多的紫外线：v上述反应过程吸收了99的来自于太阳的紫外线。32OOO2O2O23OOO臭氧空洞的产生n氯氟烃释放到大气中，再上升到高空时，会分解出氯原子。n自由的氯原子遇上臭氧分子后，会夺走臭氧分子O3中的一个氧原子，使之变成为

7、普通的氧分子O2。n每一个氯原子可以把上万个臭氧分子变成普通氧分子。实验数据显示，平均每一个氯原子可以消灭1万个臭氧分子，其威力惊人。臭氧空洞的产生n其结果是高空中由臭氧分子组成的臭氧层就被大大损耗，导致了臭氧层变薄，甚至出现臭氧空洞。臭氧空洞人类的威胁n根据调查显示，自 1978年开始的10年内，全球各纬度平流层的 臭氧含量降低约 1.2%至10%不等，南极上空则是臭氧被破坏最严重的区域，甚至在春季期间更会出现所谓的“臭氧空洞”。 臭氧空洞人类的威胁何谓酸雨n简单地说，酸雨就是酸性的雨。n被大气中存在的酸性气体污染,pH小于5.65的雨叫。npH小于5.65的雪叫。n在高空或高山(如峨眉山)

8、上弥漫的雾,pH小于5.65时叫。酸雨的形成n现代工业、农业和交通排放更大量，种类更多的污染物(包括酸碱性物质),且与尘埃一起升到高空，与天上的水蒸气相遇，就会形成硫酸或硝酸液滴，使雨水酸化。n化石燃料燃烧和汽车尾气排放的SO2和NOx是造成酸雨的主要祸首。酸雨污染来源n造成雨水酸化之污染物很多，其污染来源大致可分为两类： 一类为自然物质，另一类为人为物质。n前者如火山爆发喷出的大量硫化物及悬浮固体物，自然水域表面释放的硫化氢，动植物分解产生的有机酸，土壤微生物及海藻释放的硫化氢、二甲基硫及氮化物等，都会使雨水的pH降至5.0左右。酸雨污染来源n后者则为工业化后，燃料的大量使用，燃烧过程中产生

9、CO、 HCl、SO2、NOx及悬浮固体物，排放至大气环境中，经光化学反应生成硫酸、硝酸等酸性物质使得雨水的pH降低，形成酸雨。湿沉降湿沉降干沉降干沉降自然来源自然来源人人 为为 来来 源源酸化污染物酸化污染物酸雨污染来源酸雨的危害n导致森林成片死亡，因为酸雨会损坏植物叶面和根部。n使湖泊酸化，湖中鱼虾绝迹。n破坏农田的土壤成分，使农作物减产甚至死亡。n造成地下水酸化，引起对人体的危害。n腐蚀建筑物和工业设备，造成重大的经济损失。n对露天文物起腐蚀作用，加速文物资源的破坏甚至毁灭。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对树木和土壤的影

10、响酸雨对建筑的影响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 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即死亡即死亡氮氧化物氮氧化物nNO：易和血液中的血色素结合，其危害是CO的100倍； nNO2：有恶臭、0.1ppm即可闻到，3.5ppm持续一小时，对人有害，尤其是肺部，毒性大于SO2。也可形成酸雨 ；nN2O：在高空可破坏臭氧层。

11、n可产生光化学烟雾、致癌、伤害眼睛和呼吸系统。1952年美国洛杉机光化学烟雾，一夜之间蔬菜变黄6.5万公顷森林受损。2012年工业行业氮氧化物排放情况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 很快死亡很快死亡四、 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

12、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能见度定义n气象学定义：在指定方向上仅能用肉眼看见和辨认的最大距离n在白天能看见地平线上直指天空的一个显著的深色物体n在夜间，能看见一个已知的、最好未经聚焦的中等强度的光源能见度与自然景观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 晴天雾天校园俯瞰全国环境统计煤炭、燃料油消耗量全国环境统计煤炭、燃料油消耗量单位：万吨

13、 项目项目年度年度煤炭消耗量煤炭消耗量燃料油消费量（不含车船用）燃料油消费量（不含车船用）合计合计工业工业生活生活合计合计 燃料煤燃料煤原料煤原料煤重油重油柴油柴油20011422179123430571204122646203438720021528129726436524190242773204349520031724301107284262419078262421413432004195611125972500261961327342295365200522616414362760796217413447241238320062504521620896798720376266620495

14、71200728537718781578642189203207261355720082976631998628030719328233518504752009314687210140 85081 19466201615854062010356368 240534 97465 1836920871159885增长率（增长率（%）13.314.514.6-5.73.5-26.9118.0全国二氧化硫排放量年际变化全国二氧化硫排放量年际变化全国氮氧化物排放量年际变化全国氮氧化物排放量年际变化全国烟尘和工业粉尘排放量年际变化全国烟尘和工业粉尘排放量年际变化第四节第四节 大气污染综合防治大气污染综合防

15、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）3. 控制大气污染的技术措施1)清洁生产：清洁的生产过程和清洁的产品2)可持续发展的能源战略改善能源供应结构和布局，提高清洁能源和优质能源比例提高能源利用效率和节约能源推广少污染的煤炭开采技术和清洁煤技术积极开发利用新能源和可再生能源3)建立综合性工业基地：各企业间相互利用原材料和废弃物，减少污染物排放总量4)对SO2、NOx、Hg、粉尘实施总量控制第五节第五节 环境空气质量控制标准环境空气质量控制标准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

16、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v立法宗旨：为防治大气污染，保护和改善生活环境和生态环境，保障人体健康，促进经济和社会的可持续发展。 3. 中华人民共和国国家标准 环境空气质量标准 GB30951996国家环境保护局1996-01-18批准1996-10-01实施2000年1月6日国家环保总局修订并即日起实施 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

17、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0.020.050.150.060.150.500.100.250.70mg/m3

18、 (标准状态)总悬浮颗粒物TSP年平均日平均0.080.120.200.300.300.50mg/m3 (标准状态)可吸入颗粒物PM10年平均日平均0.040.050.100.150.150.25mg/m3(标准状态)二氧化氮NO2年平均日平均1小时平均0.040.080.120.080.120.240.080.120.24mg/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0.160.200.20mg/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720g/m3 (标准状态)月平均植物生长季平均1.81.23.02.0g/(dm2 d)空气污染指数范围及相应的空气质量类别 空气污染指数API空气质量状况对健康的影响建议采取的措施050优 可正常活动51100良101150轻微污染 易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状 心脏病和呼吸系统疾病患者应减少体力消耗和户外活动15120