大气污染控制技术第1章绪论

授课教师：干方群江苏城市职业学院大气污染控制技术江苏城市职业学院二零一三年授课内容课程内容模块一：大气污染控制基础知识（3课时）模块二：燃料与洁净燃烧技术（6课时）模块三：烟气的扩散（9课时）模块四：颗粒污染物控制技术（15课时）模块五：气态污染物控制技术（9课时）

模块六：工业通风技术（3课时）基础理论典型任务课程目标和任务通过本课程的理论学习和实验实训：1.了解主要大气污染物及其发生源，大气环境空气质量标准和综合防治措施；2.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；3.掌握有关除尘技术的基本理论，具有选用除尘设备、设计除尘系统的能力；4.掌握气态污染物控制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工艺计算。考核方式总成绩（100分）=期末考试（60分）+实践环节（20分）+平时表现（20分）期末考试（60分）：闭卷考试。实践环节（20分）：主要根据实训项目及现场参观考察进行考核，依据为学生在实训过程中的态度及表现、实验报告及考察报告的撰写等。平时表现（20分）：到课率（10分）+平时作业和课堂表现（10分）。模块一：大气污染控制基础知识第一节、大气与大气污染第二节、大气污染控制主要内容第三节、大气环境质量标准

第一节、大气与大气污染一、大气的组成1、大气与空气:从自然科学角度来看，空气和大气常常作为同义词，二者没有实质性的差别。按国际标准化组织（ISO）给大气和空气下的定义：大气是指地球环境周围所有空气的总和。环境空气是指暴露在人群、植物、动物和建筑物之外的室外空气。在研究近地层的空气污染规律及对空气质量进行评价时，为便于说明问题，有时两个名词分别使用。一般对于居住在室内或特指某个地方（如车间、厂区等）供动植物生存的气体习惯上称为空气。在大气物理、大气气象、自然地理以及环境科学研究中，常常是以大区域或全球性的气流作为研究对象，因此，就常用大气一词。大气组成可分为三部分：干燥清洁的空气、水蒸气和各种杂质。1)干洁空气：清洁、干燥的空气。氮：78.08%氧：20.95%氩：0.93%其它气体：0.04%2)水蒸气大气中水蒸气含量平均不到0.5%，且随着时间、地点和气象条件等不同而有较大变化，变化范围可达0.01%～4%。大气水蒸气含量的变化导致了各种天气现象：云、雾、雨、雪、霜、露等。天气现象引起大气湿度变化，同时导致大气中热能的输送和交换。另外，水蒸气吸收地球长波辐射能力较强，对地面保温起到重要作用。2、大气的组成:大气中的杂质成分主要是由自然活动和人类活动排到大气中的各种悬浮微粒和气态物质。悬浮微粒：

大气中的悬浮微粒，除了由水蒸气凝结成的水滴和冰晶外，主要是各种有机的或无机的固体微粒。有机微粒：数量较少，主要是植物花粉、微生物、细菌、病毒等。无机微粒：数量较多，主要有岩石和土壤风化后的尘粒、流星在大气层中燃烧后产生的灰烬、火山喷发后留在空中的火山灰、海洋中浪花溅起在空中蒸发留下的盐粒以及地面上燃料燃烧和人类活动产生的烟尘等。气态物质：

大气中的气态物质，也是由于自然过程和人类活动产生的，主要有硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氨、甲烷、甲醛、烃蒸气、恶臭气体等。3)杂质成分

（一）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，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此危害了人体的舒适、甚至危害了生态环境。

二、大气污染大气污染按范围来分可分为四类：（1）局部污染；（2）地区性污染（3）广域性污染（4）全球性污染空气污染物排入大气后，在大气中混合、传输并发生复杂的化学变化，最后作用到人体、动植物和材料，产生破坏性影响，构成了复杂的大气污染系统。大污染系统可以概括为由三个基本部分：污染源、大气气象因素和受体。这三个要素必然联系，缺一不可。八大公害事件——

马斯河谷事件、洛杉矶光化学烟雾事件、多诺拉事件、伦敦烟雾事件、四日市哮喘事件、米糠油事件、水俣病事件、骨痛病事件。比利时马斯河谷工业区。在这个狭窄的河谷里有炼油厂、金属厂、玻璃厂等许多工厂。12月1日到5日的几天里，河谷上空出现了很强的逆温层，致使13个大烟囱排出的烟尘无法扩散，大量有害气体积累在近地大气层，对人体造成严重伤害。一周内有60多人丧生，其中心脏病、肺病患者死亡率最高，许多牲畜死亡。这是本世纪最早记录的公害事件。1、马斯河谷烟雾事件1930年夏季，美国西海岸的洛杉矶市。该市250万辆汽车每天燃烧掉1100吨汽油。汽油燃烧后产生的碳氢化合物等在太阳紫外光线照射下引起化学反应，形成浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼病。后来人们称这种污染为光化学烟雾。1955年和1970年洛杉矶又两度发生光化学烟雾事件，前者有400多人因五官中毒、呼吸衰竭而死，后者使全市四分之三的人患病。2、洛杉矶光化学烟雾事件1943年美国的宾夕法尼亚州多诺拉城有许多大型炼铁厂、炼锌厂和硫酸厂。1948年10月26日清晨，大雾弥漫，受反气旋和逆温控制，工厂排出的有害气体扩散不出去，全城14000人中有6000人眼痛、喉咙痛、头痛胸闷、呕吐、腹泻。17人死亡。3、多诺拉烟雾事件1948年自1952年以来，伦敦发生过12次大的烟雾事件，祸首是燃煤排放的粉尘和二氧化硫。烟雾逼迫所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶，行人走路都困难，烟雾事件使呼吸疾病患者猛增。1952年12月那一次，5天内有4000多人死亡，两个月内又有8000多人死去。4、伦敦烟雾事件1952年5、四日哮喘事件1964年

四日市位于日本东部海湾。1955年这里相继兴建了十多家石油化工厂，化工厂终日排放的含SO2的气体和粉尘，使昔日晴朗的天空变得污浊不堪。1961年，呼吸系统疾病开始在这一带发生，并迅速蔓延。据报道患者中慢性支气管炎占25%，哮喘病患者占30%，肺气肿等占15%。1964年这里曾经有3天烟雾不散，哮喘病患者中不少人因此死去。1967年一些患者因不堪忍受折磨而自杀。1970年患者达500多人。1972年全市哮喘病患者871人，死亡11人。6、米糠油事件1968年日本米糠油事件是世界有名的公害事件之一，1968年3月发生在日本北九州市、爱知县一带。1968年3月，在日本的九州、四国等地有几十万只鸡突然死亡（所以该污染事件也称作“火鸡事件”）主要症状是张嘴喘，头和腹部肿胀，而后死亡。经检验，发现鸡饲料中有毒，但没弄清楚毒的来源，也没有追究。1968年6月至10月，日本福岛县先后有4家13人原因不明的皮肤病到九州大学附属医院求诊，患者表现为痤疮样皮疹伴有指甲发黑、皮肤色素沉着，眼结膜充血、眼脂过多等，疑是氯痤疮。由家庭多发性和食用油使用情况，怀疑与米糠油有关。7、水俣病事件1956年

1956年，日本水俣湾附近发现了一种奇怪的病。这种病症最初出现在猫身上，被称为“猫舞蹈症”。病猫步态不稳，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被称为“自杀猫”。随后不久，此地也发现了患这种病症的人。患者由于脑中枢神经和末梢神经被侵害，轻者口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形，重者神经失常，或酣睡，或兴奋，身体弯弓高叫，直至死亡。这个镇有4万居民，几年中先后有1万人不同程度的患有此种病状，其后附近其他地方也发现此类症状。经数年调查研究，于1956年8月由日本熊本国立大学医学院研究报告证实，这是由于居民长期食用了八代海水俣湾中含有汞的海产品所致。8、骨痛病事件

1955~1972年，日本富山县平原神通川上游的神冈矿山成为从事铅、锌矿开采、精炼及硫酸生产的大型矿山企业。然而在采矿及矿渣堆积过程中产生的含镉等重金属的废水却直接长期流入周围的环境中，在当地的水田土壤、河流底泥中产生了镉等重金属的沉淀堆积。镉通过稻米进入人体，首先引起肾脏障碍，逐渐导致软骨症，在妇女妊娠、哺乳、内分泌不协调、营养性钙不足等诱发原因存在的情况下，使妇女得上一种浑身剧烈疼痛的病，叫痛痛病，也叫骨痛病，重者全身多处骨折，在痛苦中死亡。从1931年到1968年，神通川平原地区被确诊患此病的人数为258人，其中死亡128人，至1977年12月又死亡79人。1、大气污染源大气污染物的来源可分为两类：人为污染源和自然污染源（二）大气污染源和大气污染物自然污染源是指由于自然原因向环境释放的污染物，如火山喷发、森林火灾、飓风、海啸、土壤和岩石的风化及生物腐烂等自然现象形成的污染源。

人为污染源是指人类生活活动和生产活动形成的污染源。人为污染源可以继续划分：自然污染源(1)按污染源的空间分布可分成点源和面源：

点源

面源(2)按人们的生活功能可分成生活污染源、工业污染源和交通运输污染源：生活污染源工业污染源交通污染源工业交通生活(3)按主要大气污染物的分类统计分析，可概括为固定源和移动源：

固定源

移动源

定义:

大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人类或环境产生有害影响的那些物质。分类：按存在特征可分为气溶胶状态污染物和气体状态污染物。2、大气污染物（1）气溶胶状态污染物气溶胶是指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体系。按照气溶胶的来源和物理性质，可将其分为以下几种：1）粉尘：悬浮于气体介质中的微小固体颗粒，受重力作用能发生沉降，但在某一段时间内能保持悬浮状态。一般粒径为1~200m左右。2）烟：燃料不完全燃烧产生的固体粒子的气溶胶。一般粒径为0.01~1m左右。3）飞灰：燃料所产生的烟气中分散的非常细微的无机灰分。4）黑烟：燃料燃烧产生的能见气溶胶，是燃料不完全燃烧的碳粒。粒径大小约0.5m左右。在某些情况下，粉尘、烟、飞灰、黑烟等小固体颗粒气溶胶的界限，很难明显区分，使用较混乱。根据我国的习惯，一般将冶金过程、化学过程燃料燃烧过程产生的气溶胶，称为烟尘。其他情况下，通称粉尘。5）雾：气体中液滴悬浮体的总称。在我国的环境空气质量标准中，按照颗粒物的大小，可分为：总悬浮微粒（totalsuspendedparticles)可吸入颗粒物（inhalableparticles)可呼吸颗粒物（respirableparticle）2）可吸入颗粒物（PM10）是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径小于10m的颗粒物。1）总悬浮微粒（TSP）是指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径小于100m的颗粒物。3）可呼吸颗粒物（PM2.5）是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径小于2.5m的颗粒物。（2）气体状态污染物

常见的五大类：含硫化合物，含氮化合物，碳的氧化物，有机化合物及卤素化合物。又可分为：一次污染物和二次污染物一次污染物指从污染源直接排放出来的原始污染物，它们介入大气之后，其物理化学性质均未发生改变。二次污染物指一次污染物与大气中原有成分之间，或者几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的新污染物。1）硫氧化物：主要有SO2，它是目前大气污染物中数量大，影响广的一种气态污染物。危害：二氧化硫对人的结膜和上呼吸道粘膜具有强烈刺激。长期接触低浓度二氧化硫，会出现倦怠、乏力、鼻炎、咽喉炎、支气管炎、味觉障碍、感冒不易康复等症状；二氧化硫形成酸雾或酸雨还会腐蚀金属、器材，沉降到地面会破坏土壤和水质。其主要来源为燃煤、工业。2）氮氧化物以NO和NO2为主。危害：氮氧化物中的一氧化氮与血液中血红蛋白的亲和力比一氧化碳还强。通过呼吸道及肺进入血液，使其失去输氧能力，产生一氧化碳相同的严重后果。氮氧化物侵入肺脏深处的肺毛细血管。引起肺水肿等。其主要来源为燃煤、汽车尾气和硝酸、炸药等生产过程。3）碳氧化物以CO和CO2为主。危害：CO与血红蛋白的亲和力为氧的300倍，形成氮氧血红蛋白，削弱血红蛋白向人体各组织输送氧的能力，神经中枢受损最大；CO2是主要的温室气体。其主要来源为燃煤、汽车尾气。4）有机化合物种类很多，挥发性有机物(VOC)一般是C1-C10化合物，它除了含碳和氢原子外，还含氧、硫和氮。危害：有机化合物中包含多种烃类化合物，进入人体后会使人体产生慢性中毒，有些化合物会直接刺激人的眼、鼻粘膜，使其功能减弱，有些化合物，如多环芳烃（PAN），可以致癌，更重要的是碳氢化物和氮氧化物在阳光照射下，会产生光化学反应，生成对人及生物有严重危害的光化学烟雾。其主要来源为汽车尾气、工业。5）硫酸烟雾：是大气中SO2等硫氧化物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或哦硫酸盐气溶胶。6）光化学烟雾光化学烟雾是由汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧(O3)、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。危害：光化学烟雾的成分非常复杂，但是对动物、植物和材料有害的是臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。人和动物受到主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。植物受到臭氧的损害，开始时表皮褪色，呈蜡质状，经过一段时间后色素发生变化，叶片上出现红褐色斑点。PAN使叶子背面呈银灰色或古铜色，影响植物的生长，降低植物对病虫害的抵抗力。臭氧、PAN等还能造成橡胶制品的老化、脆裂，使染料褪色，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。1.对人体健康的影响大气污染物侵入人体主要途径：表面接触、食入含污染物的食物和水、吸收被污染的空气。大气污染对人体健康的主要危害表现为引起呼吸道疾病。2.对植物的伤害3.对器物和材料的影响4.对大气能见度和气候的影响（三）大气污染的危害1、温室效应指“温室气体”可使太阳短波幅射几乎无衰减地通过，但却可吸收地表的长波幅射，由此引起的全球气温升高的现象。三.全球性大气污染问题MajorGreenhouseGases

GasContributiontoglobalwarming(％)CO257CFCS25CH412N2O6温室效应

所谓温室效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而使大气变暖的效应。大气中的二氧化碳就像一层厚厚的玻璃，把地球变成了一个大暖房。据估计，如果没有大气，地表平均温度就会下降到－23℃，而实际地表平均温度为15℃，这就是说温室效应使地表温度提高38℃。地球表面与月球表面温度对比地球平均温度为15℃阳光直接照射的地方为127℃，夜晚则降到-183℃月球温室效应使气温升高，两极冰川将溶化。温室效应气温升高，引起海水体积膨胀，海平面可能升高0.2~1.4米。海平面升高会淹没许多城市和港口。

政府间气候变化专门委员会（IPCC）得到的几个重要结论：在过去的100年间，地球的平均温度增加了0.3～0.6℃（1995年是记录上最暖的一年），海平面高度增加了10～25cm。气温和海平面高度仍会持续上升。众多模型的模拟结果表明，到2010年气温将增加1～3.5℃，海平面上升15～95cm。气温升高和大气中温室气体的浓度具有很强的相关性。人类活动极大地增加了大气中温室气体的含量。很显然，我们现在面临着一个逐步加深的全球气候危机，这需要我们尽快地行动起来，以最聪明有效的方式解决问题”，阿尔.戈尔语重心长地对观众说。

臭氧层好比是地球的“保护伞”，阻挡了太阳99%的紫外线辐射，具有保护地球上生物免遭紫外线过量辐射的作用。如果没有臭氧层，地球表面上的任何生物都会被烧焦。CFCS、NOx等的日益增多，是导致臭氧层破坏的主要原因。2.臭氧层破坏:紫外线的危害紫外线会损伤角膜和眼晶体，紫外线的增加会诱发皮肤癌，此外，皮肤中的免疫功能也会因紫外线的强烈辐射而受损伤。臭氧层破坏后，陆地和海洋生态系统同样难以幸免。臭氧空洞的危害：引起白内障引起皮肤癌免疫系统功能抑制1981年和1987年臭氧层浓度对比图1981年1月1987年10月酸雨的形成酸雨的pH值小于5.63.酸沉降:酸雨的危害加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程，使文物面目皆非，碑林文字模糊。酸雨使湖泊、河流酸化并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中，毒害鱼类，造成鱼类死亡。酸雨能加速金属腐蚀，出现空洞和裂缝，强度降低，桥梁损坏。如重庆的嘉陵江大桥，锈蚀速度每年为0.16毫米，远超过瑞典斯德哥尔摩每年0.03毫米的速度。

酸雨可以直接使大片森林死亡，农作物枯萎。1982年6月18日晚重庆下了一场酸雨，市郊2万亩水稻叶片突然枯黄，好像火烤过一样,几天后局部枯萎。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。中国酸雨的分布变化主要位于长江以南

我国酸雨的化学特征(硫酸型）SO42-NO3-Ca2+NH4+主要对象：人为活动，特别是燃料燃烧、工业生产和交通运输等。我国为煤烟型污染。我国原煤产量由2002年的14.15亿吨增加到2007年的25.36亿吨，年均增长12.38％。目前，煤炭已占我国一次能源生产总量的76％、社会消费总量的69％。中国煤炭工业协会预测，2010年全国煤炭需求量将超过30亿吨。第二节、大气污染控制的主要内容一、大气污染控制的主要对象大气污染综合防治的基本点是防、治的综合。大气污染综合防治，实质上就是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。二、大气污染综合防治措施1.全面规划、合理布局2.严格环境管理3.控制大气污染的技术措施实施清洁生产；实施可持续发展的能源战略；建立综合性工业基地。4.控制环境污染的经济政策保证必要的环境保护投资，并随着经济的发展逐年增加；实行“污染者和使用者支付原则”。5.绿化造林6.安装废气净化装置大气综合防治措施：三、大气污染控制技术洁净燃烧技术烟气的高烟囱排放颗粒污染物净化技术气态污染物净化技术第三节、大气环境质量控制标准大气环境质量标准按其用途分为：环境空气质量标准、大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准及大气污染警报标准等。按其适用范围分为国家标准、地方标准和行业标准。环境空气质量标准——以保护生态环境和人群健康的基本要求为目标而对各种污染物在环境空气中的允许浓度所作的限制规定。大气污染物排放标准——以实现环境空气质量标准为目标，对从污染源排放入大气的污染物浓度（或数量）所作的限制规定。大气污染控制技术标准——为保证达到污染物排放标准而从某一方面做出的具体技术规定。大气污染警报标准——为保证不致环境空气质量恶化或根据大气污染发展趋势，预防发生污染事故而规定的污染物含量的极限值。一、环境空气质量控制标准1.制定原则考虑保障人体健康和保护生态环境这一空气质量目标。2.我国的《环境空气质量标准》我国1982年制定并于1996年修订的《环境空气质量标准》GB3095-1996，将环境空气质量分为三级。同时，该标准将环境空气质量功能区也分为三类，并执行响应的标准。 中华人民共和国国家标准

环境空气质量标准

Ambientairqualitystandard

GB3095－1996(代替GB3095－82)

国家环境保护局1996-01-18批准 1996-10-01实施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。

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：①适用于城市地区；②适用于牧业区和以牧业为主的半农半牧区，蚕桑区；③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0.02

0.05

0.150.06

0.15

0.500.10

0.25

0.70mg/m3

(标准状态)总悬浮颗粒物TSP年平均

日平均0.08

0.120.20

0.300.30

0.50mg/m3

(标准状态)可吸入颗粒物PM10年平均

日平均0.04

0.050.10

0.150.15

0.25mg/m3(标准状态)二氧化氮

NO2年平均

日平均

1小时平均0.04

0.08

0.120.080.12

0.240.08

0.12

0.24mg/m3

(标准状态)一氧化碳

CO日平均

1小时平均4.00

10.004.00

10.006.00

20.00mg/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1.50

1.00μg/m3

(标准状态)苯并[a]芘

B[a]P日平均0.01μg/m3