人教版科学六下《空气污染及其防护》课件1

矿山环境保护第二章大气污染及其防治大气污染及其防治大气的结构和组成大气污染、污染物及类型大气环境中污染物的化学转化影响大气污染的因素大气污染物的扩散模式大气污染综合防治及环境质量控制标准大气污染控制技术露天矿大气污染的防治补充：防止大气污染的规划和措施大气污染及其防治§2-1

大气的结构和组成大气的结构和组成

地球上的大气是自然环境的组成部分。人类一刻也离不开大气，没有大气就没有地球上的生命，就没有生机勃勃的世界。大气又是人类极其重要的自然资源。在环境保护中，对特定场所或区域，供人和动植物生存的气体称为“空气”；而以大区域或全球性的气流为研究对象时，则采用“大气”一词。大气的结构和组成一、大气的结构

大气圈分为五层：（如图所示）1.对流层对流层是大气的最底层，夏季较厚，冬季较薄。特点是：⑴气温随高度升高而递减，大约每上升100m，温度降低0.6℃；⑵密度大，大气总质量的3/4以上集中在此层。大气的结构和组成2.平流层从对流层顶到约50km的大气层为平流层。在高度约为15～35km的范围内，有厚度约为20km的臭氧层。3.中间层从平流层顶到80km高度这一层称为中间层，气温随高度增加而下降，中间层顶温可降至-83℃～-113℃。大气的结构和组成4.热成层中间层之上为热成层，上界达800km，又称为电离层。5.逸散层大气圈的最外层，高度达800km以上。大气的结构和组成

逸散层

热成层

中间层

平流层

对流层地球返回大气的结构和组成二、大气的组成大气是一种气体的混合物，其中除含有各种气体元素及化合物外，还有水滴、冰晶、尘埃和花粉等杂质，大气中除去水气和杂质的空气称为清洁空气。一般将大气分为恒定组分、可变组分和不定组分。大气污染及其防治§2-2

大气污染、污染物及类型大气污染、污染物及类型一、大气污染

国际标准化组织(1SO)作出的定义：大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。所谓大气污染是指大气中一些物质的含量达到有害的程度，以至破坏人和生态系统的正常生存和发展，对人体、生态和材料造成危害的现象。

大气污染、污染物及类型

大气污染主要是由于人类活动的结果，一般认为大气污染只发生在城市和工业区，实际上，大气污染是全球性的问题。大气污染、污染物及类型

根据影响范围，大气污染可分为四类：局部地区污染地区（区域）性污染广域性污染全球性大气污染大气污染、污染物及类型二、大气污染源

大气污染源是指向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场所、设备和装置。大气污染源有四种划分方法：1.按污染源存在的形式划分固定污染源移动污染源2.按污染源排放方式划分点源大气污染、污染物及类型面源线源3.按污染物排放时间划分连续源间断源瞬时源4.按污染物质的来源划分天然污染源：主要有火山喷发、森林火灾、自然尘、森林植物释放、海浪飞沫。大气污染、污染物及类型人为污染源：概括为五个方面：燃料燃烧、工业生产过程排放、交通运输过程排放、矿山开采过程排放、农业活动排放。⑴燃料燃烧火力发电厂、钢铁厂等工矿企业的燃料燃烧，各种工业窑炉的燃料燃烧以及各种民用炉灶、取暖锅炉的燃料燃烧均向大气排放出大量污染物。燃烧排气中的污染物组分与能源消费结构有密切关系。发达国家能源以石油为主，大气污染物主要是一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和有机化合物。我国以煤为主，主要大气污染物是颗粒物和二氧化硫。

火力发电厂水泥厂⑵工业生产过程排放化工厂、石油炼制厂、钢铁厂、焦化厂、水泥厂等各种类型的工业企业，在原材料制成成品的过程中，都会有大量的污染物排人大气中。这类污染物主要有粉尘、碳氢化合物、含硫化合物、含氮化合物以及卤素化合物等多种污染物。土法炼焦大气污染、污染物及类型

根据对烟尘、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳四种主要污染物的统计，我国大气污染物主要来源于燃料燃烧，其次是工业生产与交通运输，它们所占的比例分别为70%、20%和10%；燃料构成以燃煤为主，约占能源消费的75%。煤的燃烧为我国大气污染物的主要来源，同时也形成了我国煤烟型大气污染的特点。因此，控制煤烟型的大气污染，将是我国近期大气污染防治的主要任务。大气污染、污染物及类型三、大气污染物

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环境或人类产生有害影响的物质。主要有粉尘、硫氧化合物、氮氧化合物、一氧化碳、臭氧、碳氢化合物等，按其存在的物理状态可概括为：气体状态污染物和固体颗粒状态污染物；按形成过程分类则可分为：一次污染物和二次污染物。大气污染、污染物及类型1.一次污染物

是指直接从污染源排放的污染物质，如二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、颗粒物等。2.二次污染物是指由一次污染物在大气中互相作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物，最常见的二次污染物如硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧、光化学氧化剂Ox，以及许多不同寿命的活性中间物，如HO2、HO、NO和氧原子等。受人们重视的大气污染物如表2-2所示。大气污染、污染物及类型3.气溶胶状态污染物⑴按照气溶胶的来源和物理性质可分为粉尘烟飞灰烟尘雾烟雾大气污染、污染物及类型⑵根据大气中颗粒物粒径的大小可分为总悬浮颗粒（TSP）飘尘降尘可吸入粒子（IP）4.气体状态污染物硫氧化物氮氧化物碳氧化物碳氢化合物（CH）大气污染、污染物及类型硫酸烟雾光化学烟雾大气污染、污染物及类型四、大气污染类型

大气污染类型主要取决于所用能源的性质和污染物的化学特性，但气象条件也起着重要的作用（如阳光、风、湿度、温度等）。大气污染类型可根据不同的依据进行分类。1.根据污染物的性质分还原型（煤炭型）氧化型（汽车尾气型）2.根据燃料性质和大气污染物的组成划分煤炭型大气污染、污染物及类型石油型混合型特殊型大气污染及其防治§2-3

大气环境中污染物的化学转化大气环境中污染物的化学转化

从各种污染源排放到大气中的污染物，在扩散、输送过程中，在一定条件下（如阳光、温度、湿度）的影响下，在污染物之间，以及它们与空气原有组分之间进行一系列的化学反应，形成新的二次污染物，这一反应过程称为大气污染物的“化学转化”。

大气环境中污染物的化学转化

当前受到关注的大气污染化学问题有：气体硫化物污染（主要是二氧化硫）氮的氧化物污染光化学烟雾酸雨臭氧层的变化

最经常发生的和对人类生活有较大影响的两类化学反应过程是：生成硝酸盐气溶胶的反应生成光化学烟雾的反应大气环境中污染物的化学转化一、光化学烟雾的特征

20世纪40年代在美国洛杉矶发生光化学烟雾，首次出现了这种污染。它的特征是：烟雾呈蓝色具有强氧化性刺激人们眼睛伤害植物叶子使橡胶开裂使大气能见度降低大气环境中污染物的化学转化

光化学烟雾的定义：含有氮氧化物和烃类的大气，在阳光中紫外线照射下发生反应所产生的产物及反应物的混合物被称为光化学烟雾。1.光化学烟雾的日变化曲线图2-3给出了洛杉矶市1965年7月19日白天时间各种污染物的每小时平均浓度。CO和NO浓度的最大值约在上午的7时左右，而NO2的晨峰推迟约3h，O3滞后约5h。大气环境中污染物的化学转化大气环境中污染物的化学转化2.烟雾箱模拟曲线

烟雾箱实验：在一大容器内通入反应气体，在人工光源照射下，模拟大气光化学反应。照射含非甲烷总烃和氮氧化物的空气，以及照射C3H6-NO-空气混合物，其结果如图2-4和图2-5所示。大气环境中污染物的化学转化大气环境中污染物的化学转化

由图说明碳氢化合物（HC）和氮氧化合物共存时，在紫外线的作用下会出现：NO转化为NO2；碳氢化合物氧化消耗；臭氧及其它氧化剂二次污染物的生成。大气环境中污染物的化学转化二、光化学烟雾的形成条件1.烟雾形成的地理条件在副热高压控制地区的夏季和早秋季节常成为光化学烟雾发生的有利时节。2.污染源条件以石油为原料的工厂排气和汽车排气等污染源的存在是烟雾形成的前提。大气环境中污染物的化学转化三、光化学烟雾形成的步骤1.空气中的NO2吸收紫外光后发生光分解反应，产生活泼的氧原子。2.原子氧与NO、O2、HC反应，生成一系列中间产物或最终产物。3.臭氧分子与HC反应生成酰类游离基和醛或酮。4.酰类游离基被NO还原后，再被氧分子氧化成过氧酰类游离基。5.过氧化酰类游离基与NO2反应生成过氧化酰硝酸酯。大气污染及其防治§2-4

影响大气污染的因素影响大气污染的因素一、影响大气污染的气象因素1.主要的气象要素气温气压温度风湍流云太阳高度角能见度影响大气污染的因素

影响大气扩散能力的主要因素有两个方面：气象的动力因子气象的热力因子2.气象的动力因子主要指风和湍流，风和湍流对污染物在大气中的扩散和稀释起着决定性作用。⑴风：风向决定污染物迁移、运动的方向，风速决定污染物迁移状况。风速一般分成12级，如表2-5所示。影响大气污染的因素影响大气污染的因素⑵湍流：风不规则的阵性和摆动称为大气湍流。大气湍流实际上是指大气以不同尺度作无规则运动的流动状态，它是气象动力因子的主要因素。湍流运动使烟团各部分得以充分混合，因此进入大气的污染物，逐渐分散稀释，这种现象称为大气扩散。湍流尺度不同，使烟云扩散状态也不同，如图2-8所示。影响大气污染的因素影响大气污染的因素3.气象热力因子⑴温度层结：是指在地球表面上方，大气的温度随高度变化的情况，或者是指气温在垂直方向的分布。气温的垂直递减率：是指在垂直方向上，每升高100m时的温度变化值。气温的干绝热递减率：是指干空气块或未饱和的湿空气在绝热条件下每升高单位高度（通常取为100m）所造成的温度下降数值。该数值与周围环境温度无关，通常取为0.98℃/100m。气温沿高度的分布如图2-9所示。影响大气污染的因素影响大气污染的因素

大气中的温度层结有四种类型：正常分布层结或递减层结中性层结等温层结逆温⑵大气稳定度：是指在垂直方向上大气稳定的程度。判断大气是否稳定，可用气块法来说明。⑶逆温：一般气温随高度增加而增加的气层称为逆温层（阻挡层）。根据逆温生成过程，可将逆温分为辐射性逆温、沉降性逆温、锋面逆温、湍流性逆温和地形逆温五种。影响大气污染的因素4.不同温度层结下的烟形翻卷形（波浪形）锥形平展形上升形（屋脊形）熏蒸形（漫烟形）上述五种典型的烟流形状，如图2-10所示。上述五种烟流发生特点与大气温度层结的关系见表2-6。影响大气污染的因素影响大气污染的因素二、影响大气污染的地理因素1.地形的影响山谷风：发生在山区，是以24h为周期的局地环流，主要是由于山坡和谷地受热不均而产生的，如图2-11所示。影响大气污染的因素影响大气污染的因素海陆风：发生在海陆交界地带，是以24h为周期的一种大气局地环流，是由于陆地和海洋的热力性质的差异而引起的，如图2-12所示。影响大气污染的因素影响大气污染的因素2.地物的影响城市热岛环流：是由城乡温度差引起的局地风。由于城市温度经常比农村高（特别是夜间），气压比乡村低，所以可以形成一种从周围农村吹向城市市区的特殊的局地风，称为城市热岛环流或城市风，如图2-13所示。影响大气污染的因素三、影响大气污染的其他因素污染物的性质和成分污染源的几何形状和排放方式

补充：大气污染的危害

世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说：“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。”

（图）大气污染的危害主要包括以下五个方面：对人的伤害危害生物生存和发育（图）物体腐蚀（图）粉尘危害（图）对全球大气环境的影响连接烟尘、粉尘污染返回农田大气污染

酸雨因pH小于5.6，造成土壤、岩石中的有毒金属元素溶解，流入河川或湖泊，严重時使得魚类大量死亡。

返回

大气污染物对仪器、设备和建筑物等，都有腐蚀作用。如金属建筑物出现的锈斑、古代文物的严重风化等。美国纽约的自由女神像也饱受酸雨的侵蚀

返回11：30的王府井麦当劳路口

由于本地或附近尘沙被风吹起而造成的扬沙、沙尘暴与浮尘,其共同特点是能见度明显下降，出现时天空混浊，一片黄色。扬沙天气风较大，影响的能见度在1公里到10公里之间；沙尘暴风很大，能见度小于１公里。而浮尘是由于远地或本地产生沙尘暴或扬沙后，尘沙等细粒浮游空中而形成，俗称“落黄沙”，出现时远方物体呈土黄色，太阳呈苍白色或淡黄色，能见度小于10公里。

沙尘笼罩下的呼和浩特五塔寺(2001年6月14日)

返回大气污染及其防治§2-6

大气污染综合防治及环境质量控制标准大气污染综合防治

所谓大气污染综合防治，即从区域环境整体出发，综合运用各种防治大气污染的技术措施和对策，充分考虑区域的环境特征，对影响大气质量的多种因素进行综合系统分析，提出最优化对策和控制技术方案，以达到区域大气环境质量控制的目标。大气污染综合防治一、大气污染综合防治的原则以源头控制为主，推行清洁生产合理利用环境自净能力与人为措施相结合分散治理与综合防治相结合按功能区实行总量控制与浓度控制相结合技术措施与管理措施相结合大气污染综合防治二、大气污染综合防治措施调整工业布局和工业结构改善能源结构，积极采取节能措施大力开展综合利用，提高资源利用率完善城市绿化系统，发展植物净化加强大气污染防治实用技术的推广完善环境监督管理制度大气污染综合防治全面规划，合理布局选择有利污染物扩散的排放方式区域集中供暖、供热改变燃料构成绿化造林大气污染控制技术大气污染综合防治三、大气环境质量控制标准1.大气环境标准的种类和作用大气环境质量标准大气污染排放标准大气污染控制技术标准警报标准2.我国的大气环境质量标准

1996年国家环境保护局批准《环境空气质量标准》（GB3095－1996），并于1996年10月1日起实施。大气污染综合防治

该标准中列入了10种污染物的浓度限值，如表2-11所示。根据环境质量基准，各地大气污染状况、国民经济发展规划和大气环境的规划目标，按照分级分区管理的原则，规定我国大气环境质量标准分为三级：一级标准：保护自然生态和人群健康。二级标准：保护人群健康和城市、乡村的动植物。三级标准：保护人群不发生急、慢性中毒和城市一般动、植物（敏感者除外）正常生长。大气污染综合防治

根据各地区地理、气候、生态、政治、经济和大气污染程度，确定大气质量分为三类区：一类区：国家规定的自然保护区、风景游览区、名胜古迹和疗养地等。二类区：城市规划中确定的居民区、商业交通居民混合区、文化区、名胜古迹和广大农村地区。三类区：大气污染程度比较重的城镇和工业区，以及城市交通枢纽、干线等。大气污染综合防治3.我国工业企业设计卫生标准

2002年，《工业企业设计卫生标准》经修订后再次由卫生部颁布为两个标准——《工业企业设计卫生标准》（GBZ1－2002）和《工业场所有害因素职业接触限值》（GBZ2－2002）。大气污染综合防治4.大气污染物排放标准制定大气污染物排放标准应遵循的原则是：以大气环境质量标准为依据，综合考虑控制技术的可能性和地区的差异性。排放标准的制定方法，大体上有：按最佳适用技术确定的方法；按污染物在大气中的扩散规律推算的方法；按环境总量控制法制定排放标准。大气污染及其防治§2-7

大气污染控制技术大气污染控制技术一、颗粒物污染物控制技术1.除尘装置的分类与性能指标从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装置。根据除尘机理不同，除尘器分为：机械式除尘器过滤式除尘器湿式除尘器静电除尘器大气污染控制技术

以上四类除尘器的优缺点如表2-12所示。在选择除尘器时，必须从各类除尘器的除尘效率、阻力、耗钢量、一次投资、运行费用等指标加以综合评价后才确定。大气污染控制技术

大气污染控制技术2.除尘装置⑴机械式除尘器是利用重力、惯性力及离心力等机械作用，使含尘气流中的粉尘被分离捕集的除尘装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。重力沉降室：利用粉尘与气体的密度不同，使含尘气体中的尘粒依靠自身的重力从气流中自然沉降下来，达到净化目的。对50µm以上的尘粒具有较好的捕集作用，除尘效率约为40%～60%。如图2-22所示。大气污染控制技术

大气污染控制技术惯性除尘器：利用粉尘与气体在运动中的惯性力不同，使粉尘从气流中分离出来，适于非黏性、非纤维性粉尘的去除，能除掉粒径20～30µm以上尘粒，除尘效率为50%～70%，多作为高性能除尘器的前一级除尘器。如图2-24所示。大气污染控制技术

大气污染控制技术旋风除尘器：旋转运动的含尘气流中的粒子借助离心力，从气流中分离出来的装置。适用于非黏性及非纤维性粉尘的去除，对大于10µm以上的尘粒具有较高的去除效率，达80%以上，属中效除尘器。多应用于锅炉烟气除尘、多级除尘及预除尘。主要缺点是对细小尘粒(＜5µm)的去除效率较低。如图2-25所示。大气污染控制技术

大气污染控制技术⑵过滤式除尘器是使含尘气流通过过滤材料，粉尘被滤料分离出来的一种装置。广泛应用的是袋式除尘器。如图2-26所示。过滤式除尘器结构图

含尘气体通过多孔滤料，截留气流中的尘粒，净化气体。应用于各种工业废气除尘中，属高效除尘器，对1µm以上粉尘，效率可达99%以上，对细粉具有强捕集作用。

钢铁厂

焚烧厂水泥厂大气污染控制技术⑶湿式除尘器又称洗涤器，它是利用液体来净化气体的装置，气流中的粉尘主要是靠液（水）滴来捕集，水与含尘气流的接触方式大致有水滴、水膜和气泡三种形式。

湿式除尘器的优点：在消耗同等能量的情况下，湿式除尘器的除尘效率要比干式高，高能湿式除尘器（文丘里除尘器）对于小于0.5µm的粉尘仍有很高的除尘效率。适用于处理高温、高湿的烟气以及黏性大的粉尘。大气污染控制技术可以同时除尘和净化有害气体。结构简单，一次投资低，占地面积少。

湿式除尘器的缺点：排出的泥浆要进行处理，否则会造成二次污染。当净化有腐蚀性的气体时，化学腐蚀性转移到水中，因此污水系统要用防腐材料保护。不适用于憎水性和水硬性粉尘。在寒冷地区要防止冬季结冰。（自学文丘里除尘器）大气污染控制技术⑷静电除尘器是利用高压电场产生的静电力使粉尘从气流中分离出来的除尘设备。在冶金、火力发电厂、水泥等工业部门广泛应用。如图2-38所示。

大气污染控制技术静电除尘器结构图大气污染控制技术

静电除尘器的优点：除尘效率高，对粒径为1～2µm粉尘的除尘效率可达98%～99%；适用于高温的烟尘净化；空气动力性能小，耗电量不大；处理风量越大，经济效益越显著，故适用于大型工程烟尘净化。静电除尘器的缺点：占地面积大；钢材用量多，一次投资大；制造安装复杂，技术要求较高。

电厂

水泥厂

玻璃厂

水泥厂大气污染控制技术二、气态污染物控制技术控制或降低气态污染物对大气环境所造成的基本方法有：吸收法吸附法催化法燃烧法冷凝法大气污染扩散稀释法大气污染控制技术三、机动车污染的控制1.汽车排气污染物的构成及净化途径

机动车排气中的有害物质构成情况为：尾气污染曲轴箱的通风污染汽油箱通风污染化油器的蒸发和泄漏硫、铅、磷的污染大气污染控制技术

排气的净化一般可通过以下3个途径进行：燃料的改进与替代机内净化机外净化2.汽车尾气的催化净化汽车尾气主要含有烃类、CO和NOx等有害物质。控制方法有两种：机内净化（改进发动机的燃烧方式）和机外净化（利用装置在发动机外部的净化设备，对排出的废气进行净化治理），主要方法是催化转化法。大气污染控制技术3.柴油机颗粒物的捕集大气污染控制技术补充：二氧化硫脱硫技术1.燃料脱硫煤炭的洗选煤炭的转化重油脱硫2.燃烧脱硫石灰/石灰石洗涤氨法喷雾干燥吸收法烟气脱硫3.硫化床燃烧脱硫4.低浓度SO2的吸附净化大气污染控制技术补充：一、大气污染现状及根源1.大气污染现状以煤烟型为主，主要污染物是SO2和烟尘。2000年，我国二氧化硫排放1995万吨，其中工业1612万吨，生活383万吨；烟尘排放1165万吨，其中工业953万吨，生活212万吨；工业粉尘1092万吨。

大气污染控制技术大气污染控制技术(1)城市空气统计的338个城市中，36.5%的城市达到国家空气质量二级标准，63.5%的城市超过国家空气质量二级标准，其中超过三级标准的有112个城市，占监测城市的33.1%。总悬浮颗粒物（TSP）或可吸入颗粒物（PM10）年均值超过国家二级标准限值的城市占统计城市的61.6%。20.7%的城市二氧化硫浓度年均值超过国家二级标准限值。47个环境保护重点城市中，27个城市空气质量达到国家二级标准，7个城市空气质量为三级，13个城市超过三级标准。

大气污染控制技术大气污染控制技术(2)空气中主要污染物颗粒物是影响城市空气质量的主要污染物，63.2%的城市颗粒物浓度超过国家空气质量二级标准。北方城市颗粒物污染总体上重于南方城市，颗粒物污染较重的城市主要分布在华北、西北、东北和中原及四川东部、重庆市。22.4%的城市二氧化硫超标，主要分布在山西、河北、贵州、四川、甘肃等省区和重庆市。2002年所有监测城市的二氧化氮均达到国家环境空气质量二级标准，但部分大城市浓度相对较高。大气污染控制技术(3)重点城市空气质量状况国务院批准的113个大气污染防治重点城市中，2002年有30个城市空气质量达标，44个城市空气质量为三级，39个城市空气质量劣于三级。其中全国47个环境保护重点城市中：18个城市空气质量达到二级标准；18个城市空气质量为三级；11个城市劣于三级标准，空气污染严重。

47个全国环境保护重点城市中，石家庄、太原、乌鲁木齐、长沙、贵阳、兰州、重庆、天津、北京、大气污染控制技术沈阳、南昌11个城市二氧化硫浓度超标；兰州、石家庄、太原、沈阳、西安、北京、乌鲁木齐、重庆、长沙、天津、呼和浩特、银川等29个城市颗粒物浓度超标。

大气污染控制技术2.根源环境意识薄弱，对可持续发展战略认识不足。

能源、利用不合理，能源浪费严重。大气污染防治的资金投入不足。执法不严，监督管理力度不够。缺乏实用的治理技术。

大气污染及其防治§2-8

露天矿大气污染的防治露天矿大气污染的防治一、露天矿的粉尘及其卫生特征露天矿大气中混入的污染物质主要有粉尘、有害有毒气体和放射性气溶胶。露天矿有两种尘源：一是自然尘源；二是生产过程中产尘。露天矿大气中的粉尘按其矿物和化学成分，可分为有毒性粉尘和无毒性粉尘。

露天矿大气污染的防治二、影响露天矿大气污染的因素1.地质条件和采矿技术的影响在其它条件相同时，露天矿的空气污染程度随阶段高度和露天矿开采深度的增加而趋向严重，如图2-39