中国地质大学(武汉)大气污染控制工程第01章 绪论

1、大气污染控制工程(AIR POLLUTION CONTROL ENGINEERING)中国地质大学（武汉）环境学院李立青 E-mail:考书目：Air Pollution Control Engineering(second editon) Noel de Nevers 主编，清华大学出版社 大气污染控制工程 李连山主编, 武汉大学出版社大气污染控制工程 林肇信主编，高等教育出版社 大气污染控制工程 郝吉明，马广大编著，高等教育出版社 大气污染控制工程 郭静，阮宜纶主编，化学工业出版社 大气污染治理工程 蒲恩奇主编，高等教育出版社 大气污染控制工程 林肇信主编，高等教

2、育出版社第一章 绪论主 要 内 容： 大气污染概述 污染源及其主要污染物 中国大气污染的特点 大气污染综合防治第一节 大气污染概述一、为什么要进行大气污染控制 人体健康与大气的关系 人一刻也离不开空气 人的需要量 每天需要的食物约1.5kg 每天需要的空气约15kg 人的极限耐力 断食,断水5天 可以生存 断绝空气5分钟 死亡 获取较洁净的空气比获取较洁净的水就要难得多二、大气污染控制什么?三、大气与空气 大气：环绕地球的全部空气总和 环境空气： 指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气 环境空气的组成： 干燥洁净的空气、水蒸气、各种杂质干燥洁净空气的组成气体体积比(%)气体体积比(%)

3、氮(N2)78.084甲烷(CH4)0.0012氧(O2)20.946氪(Kr)0.0005氩(Ar)0.934氢(H2)0.0005二氧化碳(CO2)0.033氙(Xe)0.000008氦(He)0.0005二氧化氮(NO2)0.000002氖(Ne)0.0018臭氧(O3)0.000001四、大气污染与污染类型1、什么是大气污染？ 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，达到了足够的时间，从而危害人体的舒适、健康和福利或危害了环境 2、大气污染形成的条件 大量的污染物排入大气中 有不利的气象条件等影响 污染物在大气中积累或变化，以及有些污染物的协同作用，使其浓

4、度达到危害的程度大气污染流程图四、大气污染与污染类型1、什么是大气污染？ 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，达到了足够的时间，从而危害人体的舒适、健康和福利或危害了环境 2、大气污染形成的条件 大量的污染物排入大气中 有不利的气象条件等影响 污染物在大气中积累或变化，以及有些污染物的协同作用，使其浓度达到危害的程度四、大气污染与污染类型3、大气污染类型 煤烟型污染 指由于煤燃烧过程中排放的各种污染物而造成的污染 氧化型污染 指由于机动车尾气排放和燃油锅炉的排气中含有的氮氧化物和碳氢化合物，造成的二次污染 混合型污染 指由于燃煤和燃油过程中产生的污染物互相结合

5、在一起造成的污染 四、大气污染与污染类型4、全球性大气污染问题 温室效应 臭氧层破坏 酸雨五、大气污染研究内容Sources of air pollutantsAtmospheric behavior of air pollutantsEffects of air pollutantsPollution Control TechnologyLegislative and regulatory measures 第二节 污染源及其主要污染物 通常是指向空气中排放出足以对环境产生有害影响的有毒或有害物质的生产过程，设备或场所等一、大气污染源人为污染源的分类 1、按人们的社会活动功能分类 生活污染源

6、 工业污染源（表） 交通污染源2、按污染源的几何形态分类 点源、线源、面源各类工业企业向大气中排放的主要污染物 二、大气中的主要污染物一） 气溶胶状态污染物1、粉尘 （dust） 是指悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用可发生沉降，但在一定的时间内能保持悬浮状态2、烟（fume） 是燃料和其它物质燃烧的产物 3、飞灰（fly ash） 指燃料燃烧产生的烟气排出的分散得较细的灰分4、黑烟（smoke） 燃料燃烧产生的能见气溶胶3、雾 （fog） 是气体中液滴悬浮体的总称 二、大气中的主要污染物一） 气溶胶状态污染物 总悬浮颗粒物（TSP） 指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径100m的颗粒物

7、。记作TSP,是大气质量评价中的一个通用的重要污染指标 可吸入颗粒物（PM10） 指悬浮在空气中，能进入人体的呼吸系统、空气动力学当量直径10m的颗粒物 可入肺颗粒物（PM2.5） 指由固体粒子和液态粒子混合组成的、粒径小于2.5m的细粒子；由直接排入空气中的一次微粒和空气中的气态污染物通过化学转化生成的二次微粒组成粒子成分硫酸铵粒子硝酸铵粒子土壤尘粒子燃烧产生的粒子华盛顿地区4713535菲尼克斯14131657华盛顿地区与菲尼克斯大气中PM2.5的组成(%) 颗粒物污染源道路与土壤扬尘农业燃烧薪柴燃烧柴油车石油燃烧建筑扬尘1m4.581.692.491.887.44.62.5m10.782

8、.793.192.397.45.810m47.74.24.23.80.865.1常见颗粒物污染源中的粒径分布(%) 北京市国安宾馆附近PM2.5的化学成分谱二、大气中的主要污染物二) 气体状态污染物 以分子状态存在的污染物 一 次污染物 从污染源直接排入空气中的原始污染物； 二次污染物 一次污染物进入空气后，经过一系列化学或光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物质污染物一次污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SSO3、H2SO4及硫酸盐含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3及硝酸盐碳氧化合物CO、CO2无碳氢化合物C1C10化合物醛、酮、过氧乙酰硝酸酯、O3卤素化合物HF、HCI无气

9、体状态大气污染物种类二、大气中的主要污染物一） 气溶胶状态污染物1、硫氧化物(SOX)和硫酸雾 催化氧化反应 SO2催化氧化步骤： A：SO2由气相扩散进入雾滴； B：SO2从雾滴表面向内部扩散； C：在雾滴内部进行催化反应。 光化学氧化反应2、氮氧化物(NOX) 3、碳氧化物4、有机化合物二、大气中的主要污染物一） 气溶胶状态污染物5、光化学烟雾 在强烈阳光作用下，空气中的NOX、HC之间发生的一系列光化学反应，生成的一种呈淡蓝色(有的呈紫 色或黄褐色)烟雾光化学反应主要有三个过程： a. 臭氧生成:NO2 NO + O（紫外光作用） O + O2 O3 O3NONO2O2 b. HC氧化成

10、自由基，HO基等生成 由烃类氧化生成的自由基主要有：R-(烷基)； RO-(烷氧基，包括HO基)；RCO-(酰基) c. 过氧乙酰基硝酸系列（PAN）的生成 洛杉矶几种污染物浓度的日变化曲线(1965.7.19) (引自EPA Document AP 84，1971)光化学烟雾形成过程*光化学烟雾形成过程光化学烟雾实例二、大气中的主要污染物一） 气溶胶状态污染物5、光化学烟雾光化学烟雾形成的条件: 汽车排放的一次污染物：NOX和HC的浓度 太阳光的强度 气象条件:大气稳定度、气温、风速和相对湿度等 其它因素:地形、地貌、海陆位置、城镇分布危 害： 大气能见度降低 具有特殊气味，刺激眼睛和喉粘膜

11、，使户外活动的人呼吸困难 对植物的叶片产生伤害，甚至组织坏死 使橡胶开裂老化，涂料腿色1、对人体健康的影响 颗粒物对人体的危害作用(PM10，PM2.5) 具有很强的刺激性的SO2气体 NOX的毒性 O3的刺激性作用 挥发性有机化合物(VOCs)中的有毒有害2、对植物的伤害三、大气污染的影响3、对器物和材料的影响 4、对大气能见度和气候的影响1、煤炭，是中国主要的能源形式，决定了煤炭的消耗在中国的大气污染中起着决定性作用；2、机动车保有量和城市人口随着经济的快速发展而迅速增加，这种趋势在大中城市表现得尤为明显；3、大规模的城市拆迁改建和产业结构、工业布局的调整也有效的改善了中国部分城市空气质量

12、一、影响中国大气污染状况的因素第三节 中国大气污染的特点1、污染类型以煤烟型为主，颗粒物（PM10）和SO2是主要污染物；2、自90年代以来，大气污染类型已由单纯的煤烟型污染向煤烟污染和机动车尾气混合型方向发展，氮氧化物和臭氧在其中起了越来越大的作用；3、北方大气中PM10和SO2浓度高于南方，大中城市大气污染又较小城市为重，农村地区最轻，但大气污染有从城市向农村扩散的趋；4、二氧化硫和酸雨主要分布在华中、西南、华东和华南地区二、中国大气污染的特点和水平 中国城市大气污染水平目前远高于欧美发达国家现有水平和世界卫生组织（WHO）制定的全球空气质量指南； 以PM10为例，WHO推荐的空气质量标准

13、为：年均值20 g/m3，日均值50 g/m3； 2003年，我国341个有监测数据的城市中，53城市的PM10年平均水平在100 g/m3以上，21在150g/m3之上；全国只有1的城市人口PM10年平均暴露水平低于40 g/m3二、中国大气污染的特点和水平三、环境空气质量标准 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2、环境空气质量功能区的分类

14、和标准分级3、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 (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

15、.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/(dm2d)四、中国城市大气污染状况四、中国城市大气污染状况四、中国城市大气污染状况四、中国城市大气污染状况四、中国城市大气污染状况四、中国城市大气污染状况四、中国城市大气污染

16、状况四、中国城市大气污染状况四、中国城市大气污染状况第四节 大气污染综合防治一、 大气污染综合防治 为了达到区域环境空气质量控制目标，对多种大气污染控制方案的技术可行性、经济合理性、区域适应性和实施可能性等进行最优化选择和评价，从而得出最优的控制技术方案和工程措施。1、 编制环境中的污染物排放清单 2、 加快能源结构调整 3、 调整产业结构，从源头上控制空气污染 4、 鼓励企业建立环境管理体系5、 强化对机动车污染排放的监督管理6、 对现行排污收费制度进行重大改革 7、 合理布局电厂，大力发展清洁发电技术 8、 加强监督检查和具体指导二、大气污染防治管理措施排污权交易: 在满足环境要求的条件下，建立合法的污染物排放权即排污权(这种权利通常以排污许可证的形式表现)，并允许这种权利像商品一样被买入和卖出，以此来进行污染物的排放控制。三、大气污染控制的技术方法1、颗粒污染物控制技术2、气态污染物控制技术四、环境保护“十一五” 规划 总量控制指标2项： 二氧化硫排放量和化学需氧量排放量必须削减10 环境质量指标3项： 降低地表水国控断面劣V类水质的比例， 提高七大水系国控断面好于类水质的比例， 提高重点城市空气质量好于II级标准天数超过292天的比例 实现“十一五”环境保护目标，全国环境保护投资约需占同期国内生产总值的1.35水污染治理是投资的重中之重，约需