大气环境控制1

1、本章主要内容本章主要内容 一、大气结构与组成 二、大气污染与污染源 三、大气环境中污染物的扩散 四、大气污染控制技术一、大气结构和组成一、大气结构和组成环境空气的重要性环境空气的重要性 大家测算一个成年人每天呼吸多少次？大家测算一个成年人每天呼吸多少次？ 每天呼吸的空气量每天呼吸的空气量*m3（*kg）？）？环境空气的重要性环境空气的重要性 一个成年人每天呼吸大约两万次，吸入一个成年人每天呼吸大约两万次，吸入的空气量大约的空气量大约101015m15m3 3（13.6kg13.6kg），约食物），约食物重量的重量的1010倍（食物倍（食物1.5kg1.5kg、水、水2kg2kg）。）。q 1

2、1、大气的组成、大气的组成Air(Air(大气）大气）： The entire mass of air which surrounds The entire mass of air which surrounds the Earth.the Earth.Ambient air(Ambient air(环境空气环境空气) ):Outdoor air to which :Outdoor air to which people,plants,animals and structures are exposed.people,plants,animals and structures are expo

3、sed.大气组成：干燥清洁空气、水蒸气和各种杂质。大气组成：干燥清洁空气、水蒸气和各种杂质。1 1、大气的组成、大气的组成氮（78。084）氧（20。946）氩（0。934）二氧化碳（0。0333）主要成分次要成分干燥清洁空气水蒸气（0.014）杂质（自然过程、人类活动）大气1 1、大气的组成、大气的组成大气组成大气组成主主 要要 作作 用用干干洁洁空空气气主要主要成分成分次要次要成分成分N2O2CO2O3水水 汽汽固体杂质固体杂质生物体的基本成分生物体的基本成分维持生物活动的必要物质维持生物活动的必要物质植物光合作用的原料；对地面保温植物光合作用的原料；对地面保温吸收紫外线，使地球上的生物免

4、遭过量吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害紫外线的伤害成云致雨的必要条件；对地面保温成云致雨的必要条件；对地面保温成云致雨的必要条件成云致雨的必要条件2、大气的结构、大气的结构 由于由于地球旋转作用地球旋转作用以及距地面不同高度的各层次以及距地面不同高度的各层次大气大气对太阳辐射吸收程度对太阳辐射吸收程度上的差异，使得温度、上的差异，使得温度、 密度等气象要素在垂直方向上呈不均匀的分布。密度等气象要素在垂直方向上呈不均匀的分布。 人们把人们把静大气的温度静大气的温度和密度和密度在垂直方向上的分布在垂直方向上的分布称为称为大气温度层结大气温度层结和大气密度层结。和大气密度层结。1） 对

5、流层对流层 troposphere 对流层是大气的底层，其厚度在对流层是大气的底层，其厚度在1012km。相。相对大气层来讲其厚度是非常薄的，但其质量却占大对大气层来讲其厚度是非常薄的，但其质量却占大气总质量的气总质量的3/4。 对流层内大气的重要热源是来自地面的长波辐对流层内大气的重要热源是来自地面的长波辐射，故离地面越高气温就越低。射，故离地面越高气温就越低。 随高度升高气温的降低率称为随高度升高气温的降低率称为大气垂直递减率大气垂直递减率，用下式表示：用下式表示：dzdT 式中：式中： T 绝对温度，绝对温度，z 高度高度 在对流层中，平均而言在对流层中，平均而言dT/dz 10m 飘尘

6、飘尘 10m 雾雾 1-10mTSP（总悬浮颗粒物）：指能悬浮在空气中，空气动力学当（总悬浮颗粒物）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径量直径100微米的颗粒物。微米的颗粒物。PM10(可吸入颗粒物可吸入颗粒物)：指悬浮在空气中，空气动力学当量直：指悬浮在空气中，空气动力学当量直径径10微米的颗粒物。微米的颗粒物。（2）气态污染物）气态污染物硫氧化物、氮氧化物、碳氢化合物等4、典型的大气污染、典型的大气污染 主要污染源是燃煤。主要污染物是主要污染源是燃煤。主要污染物是SOSO2 2、NOxNOx、COCO和和微粒物质，它们遇上低温、高湿的阴天，且风速很小微粒物质，它们遇上低温、高湿的阴天，且

7、风速很小并伴有逆温存在的情况时，一次污染物扩散受阻，易并伴有逆温存在的情况时，一次污染物扩散受阻，易在低空聚积，生成还原型烟雾。（伦敦烟雾）在低空聚积，生成还原型烟雾。（伦敦烟雾）还原性烟雾还原性烟雾4、典型的大气污染、典型的大气污染污染源主要是机动车（汽油车和柴油车）和机动船。污染源主要是机动车（汽油车和柴油车）和机动船。主要污染物是主要污染物是COCO、NONOX X和和HCHC。在相对湿度较低的。在相对湿度较低的夏季睛夏季睛天天，交通污染严重的地区可能会出现典型的二次污染，交通污染严重的地区可能会出现典型的二次污染物如：臭氧、醛类、酮类、过氧乙酰硝酸酯等。其具物如：臭氧、醛类、酮类、过氧

8、乙酰硝酸酯等。其具有强氧化性，它对人体、动植物、材料均会产生破坏有强氧化性，它对人体、动植物、材料均会产生破坏作用，并且严重影响大气能见度。（洛杉矶光化学烟作用，并且严重影响大气能见度。（洛杉矶光化学烟雾）雾）氧化型烟雾氧化型烟雾 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

9、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 *光化学烟雾形成过程光化学烟雾形成过程酸沉降酸沉降v酸沉降是指某一平面上具有致酸潜势的物质酸沉降是指某一平面上具有致酸潜势的物质的积累。的积累。v致酸物质是自然和人为活动的过程中产生的。致酸物质是自然和人为活动的过程中产生的。v致酸物质按存在形态分为干和湿两种。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。反应产生导致酸沉降的化学物质。酸雨的危害酸雨的危害水的低水的低pHpH值使得鱼的骨骼畸形生长，最值使

10、得鱼的骨骼畸形生长，最终导致死亡终导致死亡引起树木的大量不正常死亡引起树木的大量不正常死亡严重腐蚀建筑物严重腐蚀建筑物中国酸雨的分布变化中国酸雨的分布变化主要位于长江以南主要位于长江以南 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

11、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的影响臭氧对人体健康的影响注：部分注：部分人群接触人群接触臭氧后肺臭氧后肺功能下降功能下降Fig ure 1 . Individual Response to Ozone Exposure (after Kulle, et al, Am . Rev.)-50510152025300.10.150.20.25Ozone C oncentratio

12、n (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. 对植物的伤害对植物的伤害城西的那棵老熔树城西的那棵老熔树摄影作品摄影作品2000年年4月月2005年年4月月3）. 对器物和材料的影响对器物和材料的影响注：平均注：平均二氧化硫二氧化硫浓度和不浓度和不同暴露时同暴露时间与低碳间与低碳钢的腐蚀钢的腐蚀之间的关之间的关系（系（19631964年年9 月 ， 在月 ， 在芝加哥的芝加哥的七个地点七个地点进行的实进行的实验）验）Source：Air and Waste Manage

13、ment AssociationMean SO2 concentration，ppmWeight loss per 100g panel，g4. 对能见度的影响对能见度的影响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：气体，包括：总悬浮颗粒物（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率生成硫酸盐和硫酸气溶胶粒子NO和和NO2，在大气中反

14、应生成硝酸盐和硝酸气溶胶，在大气中反应生成硝酸盐和硝酸气溶胶粒子粒子光化学烟雾，反应生成亚微米的气溶胶粒子光化学烟雾，反应生成亚微米的气溶胶粒子v定义：在指定方向上能用肉眼看见和辨认的最大距离。定义：在指定方向上能用肉眼看见和辨认的最大距离。4）. 对能见度的影响对能见度的影响v Distant sceneq visibility of Scenes The longer distance, the more particles between us and the scene, the less clearly.温温州州环环境境警警示示教教育育图图片片展展温温州州环环境境警警示示教教育育图图

15、片片展展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 GB30951996 (代替代替GB309582)国家环境保护局国家环境保护局1996-01-18批准批准1996-10-01实施实施v主题内容与适用范围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、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。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。本标准适用

16、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的分类和标准分级“三类区、三标准三类区、三标准”环境空气质量功能区分类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。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。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。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）环境空气质量标准分级（环境空气质量标准分为三级）

17、 一类区执行一级标准一类区执行一级标准 二类区执行二级标准二类区执行二级标准 三类区执行三级标准三类区执行三级标准各项污染物的浓度限值各项污染物的浓度限值注：注：适用于城适用于城市地区；市地区；适用于牧适用于牧业区和以业区和以牧业为主牧业为主的半农半的半农半牧区，蚕牧区，蚕桑区；桑区；适用于农适用于农业和林业业和林业区。区。Air Pollution Index(API) and Air QualityAPIAir Pollutants Concentration（mg/Nm3）SO2（average a day）NO2（average a day）PM10（average a hour）CO

18、（average a hour）O3（average a hour）500.0500.0800.050 50.1201000.1500.1200.150 100.2002000.8000.2800.350 600.4003001.6000.5650.420 900.8004002.1000.7500.5001201.0005002.6200.9400.6001501.200空气污染指数范围及相应的空气质量类别空气污染指数范围及相应的空气质量类别 空气污染指空气污染指数数APIAPI空气质量空气质量状况状况对健康的影响对健康的影响建议采取的措施建议采取的措施0 05050优优 可正常活动可正常活

19、动 5151100100良良101101150150轻微污染轻微污染 易感人群症状有轻易感人群症状有轻度加剧，健康人群出度加剧，健康人群出现刺激症状现刺激症状 心脏病和呼吸系统疾病心脏病和呼吸系统疾病患者应减少体力消耗和户患者应减少体力消耗和户外活动外活动151200151200轻度污染轻度污染201201250250中度污染中度污染 心脏病和肺病患者心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人耐受力降低，健康人群中普遍出现症状群中普遍出现症状 老年人和心脏病、肺病老年人和心脏病、肺病患者应在停留在室内，并患者应在停留在室内，并减少体力活动减少体力活动251300251300中度重污中度重污染染300300重污染重污染 健康人运动耐受力健康人运动耐受力降低，有明显强烈症降低，有明显强烈症状，提前出现某些疾状，提前出现某些疾病病 老年人和病人应当留在老年人和病人应当留在室内，避免体力消耗，一室内，避免体力消耗，一般人群应避免户外活动般人群应避免户外活动如何计算AP