大气污染控制工程第1章 绪论课件

大气污染控制工程大气污染控制工程第1章绪论

主要内容：大气与大气污染及其分类大气污染的危害大气污染防治法规与标准体系中国的大气污染综合防治第一章 概论

大气污染控制工程第1章绪论一、大气污染及其分类1.

大气圈及大气组成（重点对流层和平流层）一、空气的组成干洁空气、水汽、杂质

干洁空气平均分子量28.966，密度1.293kg/m3(273.15k,1atm）干洁空气组成

N2O2ArCO278.09,20.95,0.93,0.03,其他0.004%：氦、氖、甲烷、N2O、H2、O3水汽：0.02～6%随湿度变化

悬浮颗粒与气态物质：灰尘、烟尘、病毒、花粉，SOx、NOx、COx、HC、HS等

大气污染控制工程第1章绪论2.大气污染的定义（试比较其差别）大气污染指大气中某种物质的浓度超过正常水平，造成可测的对人体、动物、植被和材料的影响的大气状况。大气污染指大气中某种不良成分达到一定的浓度，造成有害的影响的大气状况。这种成分可能对人体健康、植被、器物或者全球环境以及通过浑浊的空气或不愉快的气味对环境美学造成负面的影响。如果大气中的物质达到一定浓度，并持续足够的时间，以致对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学产生可测量的不利影响，这就是大气污染。

大气污染控制工程第1章绪论3.大气污染的研究内容

Sourcesofairpollutants（大气污染源）PollutionControlTechnology（污染控制技术）Effectsofairpollutants（大气污染的影响）Legislativeandregulatorymeasures（法律与规章的建立）大气污染控制工程第1章绪论4大气污染物的来源按污染物来源分：自然源、人为源人为源按空间分布分：点源、面源、线源人为源按社会活动功能分：生活污染源、生产（工业）污染源、交通污染源；统计分类为燃料燃烧、生产和交通运输；前两种为固定源，后一种为移动源。大气污染控制工程第1章绪论基本控制方程：例如：

活动水平：人均经济活动量

排放因子：单位经济活动造成的污染物排放量大气污染控制工程第1章绪论5.一次大气污染物:

以原始形态排放入大气中并达到足够的排放量从而造成健康威胁的污染物按污染物存在的形态可分为两大类：气溶胶状态（颗粒态）的污染物气体状态的污染物颗粒污染物是指固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体，又称为气溶胶状态污染物主要气态污染物：含硫化合物（以SO2为主）、含氮化合物（以NO和NO2为主）、碳氧化合物（CO和CO2）、有机化合物及卤素化合物等。大气污染控制工程第1章绪论颗粒污染物分类飘尘<10µm可长时间

漂浮于大气降尘

﹥10µm在较短时间内沉降到地面总悬浮微粒（TSP)

<100µm的所有固体颗粒∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽粉尘(dust)1µm

<

<200µm先悬浮后沉降烟(fume)0.01µm

<

<1µm漂浮于大气雾(fog)<100µm悬浮于大气的小水滴飞灰（flyash)

特指燃料燃烧产生的较细的灰份黑烟（smoke)特指燃料燃烧产生的可见的气溶胶我国环境空气质量标准中，按颗粒大小分为：1.总悬浮颗粒物（TSP，TotalSuspendedParticles）：指悬浮在空气中的空气动力学直径≤100μm的颗粒物。2.可吸入颗粒物（PM10，InhalableParticles）：指悬浮在空气中的空气动力学直径≤

10μm的颗粒物。大气污染控制工程第1章绪论细颗粒物对人体健康和大气环境质量造成的危害要远比粗颗粒物大细颗粒物本身可能是有毒、有害物质细颗粒物易成为其它污染物的运载体和反应体细颗粒物污染可导致低能见度显著降低细微颗粒物污染大气污染控制工程第1章绪论北京市国安宾馆附近PM2.5的化学成分谱细粒子的组成——二次粒子污染大气污染控制工程第1章绪论气态污染物大气污染控制工程第1章绪论6.光化学烟雾:二次大气污染物指大气中的一次污染物通过化学反应生成的化学物质。光化学烟雾是大气中NOX、CmHn与氧化剂在紫外线照射下反应生成的多种污染物的混合物。兰色烟雾光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧(O3)和过氧乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates,PAN)。大气污染控制工程第1章绪论光化学烟雾形成过程**大气污染控制工程第1章绪论光化学烟雾实例大气污染控制工程第1章绪论7.酸沉降:酸沉降是指某一平面上具有致酸潜势的物质的积累。致酸物质是自然和人为活动的过程中产生的。

致酸物质按存在形态分为干和湿两种。大气污染控制工程第1章绪论自然源、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。大气污染控制工程第1章绪论酸雨的危害水的低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大气污染控制工程第1章绪论中国酸雨的分布变化主要位于长江以南

pH<5.6

pH<7.0

pH>7.0

N/ATaiwan

Acidraindistributionin80’s

pH>7.0pH<7.0pH<5.6

pH<5.0pH<4.5pH<4.0

Acidraindistributioninmiddle90’s

大气污染控制工程第1章绪论我国酸雨的化学特征(硫酸型）SO42-NO3-Ca2+NH4+大气污染控制工程第1章绪论8.全球变暖和气候变化:MajorGreenhouseGases

GasContributiontoglobalwarming(％)CO257CFCS25CH412N2O6大气污染控制工程第1章绪论全球平均气温的变化大气污染控制工程第1章绪论大气中二氧化碳含量的变化大气污染控制工程第1章绪论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。大气污染控制工程第1章绪论9.臭氧层破坏:臭氧分子吸收紫外线分解为一个氧气分子和一个氧原子：氧气分子可以吸收紫外线分解为两个氧原子：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：大气污染控制工程第1章绪论上述反应过程吸收了99％的来自于太阳的紫外线。氟氯烃（CFCs）很大程度上导致了平流层臭氧的减少。这两个反应都造成了臭氧的减少。大气污染控制工程第1章绪论1979－1986年TOMS测得的总臭氧全球平均值注：Dobson单位－将0°C，标准海平面压力下，10－5m厚的臭氧定义为一个Dobson单位大气污染控制工程第1章绪论1979－1986年总臭氧纬向平均值的趋势臭氧浓度减少的百分比大气污染控制工程第1章绪论10.室内空气污染：装修材料中甲醛、苯

吸烟的危害大气污染控制工程第1章绪论11.持久性有机污染物

氟氯烃（CFCs）大气污染控制工程第1章绪论12.中国城市的大气污染概况

各城市例行监测4项：SO2（mg/m3)、NOx、TSP、降尘

部分城市例行监测：降水PH、苯并（a）芘、氟、铅等项目1999年全国重点城市主要大气污染物分布TSPSO2NOx大气污染控制工程第1章绪论2002年中国城市空气质量状况

不同空气质量状况下的人口比例全国城市空气质量分级比例大气污染控制工程第1章绪论不同规模城市空气污染程度（2002年）空气质量达标 SO2超标 颗粒物超标大气污染控制工程第1章绪论经济水平和污染状况的综合比较TSPconcentrationsinselectedcitiesinvariousyearsfrom1990to1995andnationalGNPpercapitaAnnualTSPconcentration(μg/m3)大气污染控制工程第1章绪论二、大气污染的影响1.对人体健康的影响CO对人体健康的影响CO（10-6）对人体健康的影响5～10对呼吸道患者有影响30人滞留8h，视力及神经机能出现障碍40人滞留8h，出现气喘1201h接触，中毒，血液中CO—Hb>10%2502h接触，头疼，血液中CO—Hb=40%5002h接触，剧烈心痛，眼花，虚脱300030min即死亡大气污染控制工程第1章绪论NO2对人体健康的影响NO2（10-6）对人体健康的影响1闻到臭味5闻到强臭味10～1510min眼、鼻受到刺激501min内人呼吸困难803min感到胸痛、恶心100～150在30～60min内死亡250很快死亡大气污染控制工程第1章绪论臭氧对人体健康的影响注：部分人群接触臭氧后肺功能下降大气污染控制工程第1章绪论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大气污染控制工程第1章绪论2.对植物的伤害注：二氧化氮浓度和暴露时间与植物死亡、叶器官损伤和新陈代谢或生长影响之间的关系Source：Springer-VerlagandProf.D.C.MacLean

暴露时间，h

0.1

0.1

1.0

10

100

1000

NO2浓度，ppm

NO2浓度，mg/m3

暴露时间，d

大气污染控制工程第1章绪论3.对器物和材料的影响注：平均二氧化硫浓度和不同暴露时间与低碳钢的腐蚀之间的关系（1963－1964年9月，在芝加哥的七个地点进行的实验）Source：AirandWasteManagementAssociationMeanSO2concentration，ppmWeightlossper100gpanel，g大气污染控制工程第1章绪论4.对大气能见度的影响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气体，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大气污染控制工程第1章绪论能见度与大气中颗粒物浓度的关系

应用最广的估算能见度的方程是Koschmeider方程：

LV为能见度范围,km，即一般人刚刚可以将暗色物体（例如山或高楼）从天空的背景上分辨出来的距离。

C-颗粒物浓度,μg/m3。此方程是估算方程，基于大气颗粒物为一般组成的情况。大气污染控制工程第1章绪论利用上述方程估算大气颗粒物浓度等于NAAQS的年均和日均PM10标准时的能见度范围。美国大峡谷及周围地区在晴朗的天气里非常容易看到160公里以外的山脉。此时大气中颗粒物的浓度可能为多少？如果大气中颗粒物的浓度增加1μg/m3，能见度水平下降的百分比为多少？假定原能见度为20km。如果原来的能见度范围为200km，下降的比例又为多少？大气污染控制工程第1章绪论 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 雾天大气污染控制工程第1章绪论三、大气污染防治法规与标准体系1.中华人民共和国大气污染防治法1987年9月5日由第六届全国人大常委会第22次会议通过，1988年6月1日起执行1995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2000年对该法再次修订大气污染控制工程第1章绪论1995年8月29日修改后的大气污染防治法，在控制大气污染，改善大气环境质量方面起到了积极的作用：强化了酸雨和二氧化硫污染控制推动了煤炭的清洁利用加快了淘汰严重污染大气的落后工艺和设备的步伐开始生产和使用无铅汽油法规实施后，一些地区依法强化环境管理，大气环境质量确实得到了改善大气污染控制工程第1章绪论但未能有效地遏制大气环境质量的恶化：

大气污染形势仍然十分严峻，大多数城市还处于比较严重的污染程度；缺少推动煤炭清洁利用的法律措施，燃煤污染仍然没有得到有效遏制；大中城市机动车排气污染正在迅速增加；大多数城市扬尘污染突出；大气污染物排放总量居高不下，缺少有效的法律措施；现行法律的法律责任部分内容偏少，力度不够。

大气污染控制工程第1章绪论2000年第二次修订的指导思想面对现实，对我国以煤为主的能源结构短期难以改变的现状以及经济条件给予了充分考虑；针对要害，主要是针对燃煤、机动车、扬尘等造成的大气污染；抓住重点，主要是抓住重点城市、重点区域；在禁止超标排放、按排污量收费，以及总量控制和排污许可证方面取得了重大突破；强化法律责任，加强执法监督。大气污染控制工程第1章绪论2.大气环境质量标准体系大气污染控制工程第1章绪论2.大气环境质量标准GB3095－1996 环境空气质量标准GB16297－1996 大气污染物综合排放标准GWPB3－1999 锅炉大气污染物排放标准GB4915－1996 水泥厂大气污染物排放标准GB9078－1996 工业炉窑大气污染物排放标准GB16171－1996 炼焦炉大气污染物排放标准GB13223－1996 火电厂大气污染物排放标准GB14554－93 恶臭污染物排放标准GWPB1－1999

轻型汽车污染物排放标准

GB14761.2－93 车用汽油机排气污染物排放标准GB14761.5－93 汽油车怠速污染物排放标准GB14761.6－93 柴油车自由加速烟度排放标准GB14761.7－93 汽车柴油机全负荷烟度排放标准大气污染控制工程第1章绪论GB14621－93 摩托车排气污染物排放标准GWPB5－2000 饮食业油烟排放标准GB5468－91 锅炉烟尘测试方法GB11642－89 轻型汽车排气污染物测试方法GB/T14762－93 车用汽油机排气污染物试验方法GB/T14763－93 汽油车燃油蒸发污染物的测量 收集法GB11340－89 汽车曲轴箱排放物测量方法GB/T3845－93 汽油车排气污染物的测量 怠速法GB/T3846－93 柴油车自由加速烟度的测量 滤纸烟度法GB3847－83 汽油柴油机全负荷烟度测量法GB/T5466－93 摩托车排气污染物的测量

怠速法GB/T14622－93 摩托车排气污染物的测量

工况法大气污染控制工程第1章绪论

3.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。

大气污染控制工程第1章绪论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）一级标准：在长期接触下，不发生任何危害性影响。二级标准：长期和短期接触下，不发生伤害性影响。三级标准：不发生急、慢性中毒，一般动植物正常生长。几类地区相应的执行几级标准大气污染控制工程第1章绪论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

(标准状态)氟化物

F日平均

1小时平均7①

20①μg/m3

(标准状态)月平均植物生长季平均1.8②

1.2②3.0③

2.0③

μg/(dm2‧d)大气污染控制工程第1章绪论空气污染指数分级标准(试行) 2000年4月27日发布来源：北京市环境保护局主页（）大气污染控制工程第1章绪论空气污染指数分级浓度限值计算公式：当第k种污染物浓度为时，其分指数为取Ikmax为该区域或城市的空气污染指数API，即为主要污染物大气污染控制工程第1章绪论4.大气污染物排放标准作用：执法依据、设计依据、排放量控制依据原则：大气质量标准为依据，兼顾技术可行性、经济合理性和地区差异性，简略易行。制定方法：按最佳适用技术确定的方法，和污染物在大气中的扩散规律推算的方法。执行原则：(1)综合性排放标准与行业性排放标准不交叉执行，行业优先。

(2)最高允许排放浓度和排放速率（小时平均）两项指标必须同时达标。大气污染控制工程第1章绪论5.地方标准的制定GB3840-83《制订地方大气污染物排放标准的技术原则和方法》GB/T13201-91《制订地方大气污染物的排放标准的技术方法》基准：依据环境空气质量标准（或居住区大气中有害物质最高密度容许浓度）所规定的大气污染物浓度限值，和控制区总量允许限值。方法：根据高斯扩散模式反推各个污染源所允许的排放量，计算过程中结合本地区各种因素对环境空气质量标准容许的污染物浓度限值加以修正，得出一个排放指标P：t/(m2h)。考虑的因素有：风速、烟囱的热施放率、横向稀释系数、风向方位、政治经济系数、烟囱的密集程度。大气污染控制工程第1章绪论例：SO2、H>40m或烟囱排气量>0.04t/h。由高斯扩散模式求得地面最大浓度公式：Cmax=推出允许排放量计算公式：q=P*10-6*H2P=P0P1P2P3P4P0=15.37CNū,ū=Zū10H——烟囱有效高度P——排放指标t/m2hū10——本地五年测得距地面10米风速平均值Z=1.778远郊、农村系数；1.459城区系数。CN——环境空气质量标准日平均浓度限值mg/M3NP1——横向稀释系数城区5.5，远郊