大气污染控制工程 1.2专业课教材

1.2大气污染源和大气污染物1.2.1大气污染源及分类大气污染源：通常指向大气中排放出各种污染物的生活或生产过程、设备、场所等，也称人为污染源。地球上分自然过程排放源和人类活动排放源。在大气污染防治中，主要研究和控制的对象是人为污染源。人类活动排放源主要有：①燃料燃烧；②工业生产过程；③交通运输，又称为流动源；④农业施用化肥、农药。1.按污染源存在的形式划分(1)固定污染源；(2)移动污染源。2.按污染物排放的方式划分(1)高架源。污染物通过垂直高度>15m的排气筒排放，是排放量比较大的污染源。(2)面源。由多个垂直高度＜15m的排气筒集合起来而构成的区域性污染源。(3)线源。移动污染源，汽车在街道上行驶造成的线状污染。3.按污染物排放的时间划分(1)连续源。污染物由排放源连续排放，如造纸厂排放制桨蒸煮废气的排气筒。(2)间歇源。排放源间歇排放污染物，如取暖锅炉的烟囱。(3)瞬时源。排放时间短暂，如工厂的事故排放。

4.按污染物产生的类型划分工业污染源；生活污染源；交通污染源。污染源的划分方法1.2.2大气污染物

大气污染物（ISO）：指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人或环境产生有害影响的物质。根据存在状态分：气溶胶态污染物和气态污染物。1.气溶胶状态污染物气溶胶（环境科学定义）：沉降速度可以忽略的固体粒子、液体粒子或固体和液体粒子在气体介质中的悬浮体。一次气溶胶：指从排放源排出的微粒，如从烟囱排出的烟粒、风刮起的灰尘以及海水溅起的浪花等；二次气溶胶：指从排放源排放的气体，经过某些大气化学过程所形成的微粒，如锅炉排放出的H2S和SO2气体，经过大气氧化过程，最终转化为硫酸盐微粒。从大气污染控制角度，主要分为：1）粉尘悬浮于气体介质中的细小固体粒子。形成：固体物质在破碎、分级、研磨等机械过程或土壤、岩石风化等自然过程中。粉尘粒径一般在l—200μm之间。降尘:>10μm的粒子，靠重力能在较短时间内沉降到地面；飘尘:<10μm的粒子长期在大气中飘浮。2）飞灰系指由燃料燃烧产生的烟气带走的灰分中分散的较细的粒子。灰分系含碳物质燃烧后残留的固体残渣，如粉煤灰。3）烟由冶金过程形成的固体粒子的气溶胶。生产过程中总是伴有各类化学反应，其熔融物质挥发后生成的气态物质冷凝时生成各种烟尘。烟的粒径为0.01—1μm。4）雾一般泛指小液体粒子的悬浮体，粒径范围在200μm以下。由于蒸汽的凝结、液体雾化及化学反应等过程形成，如水雾、酸雾、碱雾、油雾等。5）总悬浮微粒（TSP）大气中粒径小于100μm的所有固体颗粒。2．气态污染物一次污染物：从污染源直接排出的原始气态污染物；二次污染物：由一次污染物与大气中原有成分，或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与一次污染物性质不同的新污染物。如：硫酸烟雾和光化学烟雾。1）硫氧化物（SOx）主要是SO2和SO3，燃煤和石油产生。1t煤中含硫5—50kg，1t石油中含硫5—30kg。危害：腐蚀性较强；损害植物叶片，影响生长；刺激呼吸系统，引起肺气肿和支气管炎，致癌作用;形成酸雨，生成二次污染物硫酸气溶胶危害更大。2）氮氧化物（Nox）主要是NO和NO2，来自矿物燃料燃烧和化工厂及金属冶炼厂排放的废气。危害：NO和血红蛋白结合比CO亲合力大数百倍;NO2则具有腐蚀性和刺激作用，能损害农作物；引起呼吸道疾病；形成光化学烟雾和酸雨的主要因素。3）COx大气中数量最大的污染物，约占l／3。CO2是温室气体，CO是燃料不完全燃烧的产物。汽车排放CO量最大。CO与血红蛋白结合阻碍其向体内供氧。4）光化学烟雾在阳光照射下大气中的NOX,CH和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾，主要成分有O3,过氧乙酰基硝酸酯(PAN),酮类及酸类等。危害:对人的器官有明显刺激作用；使植物叶面出现“斑点样’，坏死病变;含PAN、O3等强氧化剂，使橡胶、塑料老化，涂料、油漆褪色剥落。具有区域和全球扩散性的大气污染物：SO2、NOx、CO2、氯氟烃化合物、飘尘、汞等重金属、DDT、六六六等。5）硫酸烟雾硫酸烟雾：大气中的SO2等硫化物，在有水雾、含有重金属的飘尘或氮氧化物存大时，发生一系列化学或光化学反应而生成硫酸盐或硫酸盐气溶胶。硫酸烟雾引起的刺激作用和生理反应等危害，要比SO2气体强烈得多。1952.12.5～8，英国伦敦烟雾事件。恶性污染事件：（1）马斯河谷事件：1930年12月1日－5日，比利时马斯河谷的气温发生逆转，工厂排出的有害气体和煤烟粉尘，在近地大气层中积聚。3天后，开始有人发病；一周内，60多人死亡，还有许多家畜死亡。这次事件主要是由于几种有害气体和煤烟粉尘污染的综合作用所致，当时大气中的二氧化硫浓度高达25—100mg/m3。（现国家标准小时平均0.7mg/m3)

（2）多诺拉事件：1948年10月26日－31日，美国宾夕法尼亚州的多诺拉小镇，大部分地区持续有雾，全镇43%的人口（5911人）相继发病，17人死亡。这次事件是由二氧化硫与金属元素、金属化合物相互作用所致，当时大气中二氧化硫浓度高达(0.5－2.0)ppm，并发现有尘粒。（3）伦敦烟雾事件：

1952年12月5－8日，伦敦天气异常，这时的风速不超过每小时3公里。气温也在下降，形成逆温层，相对湿度达到82%。在这种无风、逆温和浓雾的气候条件下，污染物蓄积伦敦上空，使伦敦的空气充满了难闻的煤烟味。大气中尘粒高达4.46mg/m3，是平时的10倍，二氧化硫高达3.8mg/m3，是平时的6倍。4天中对于往常死亡人数4000多人。据统计，伦敦地区在烟雾期间共有4703人死亡。除烟雾期间外，在后来的两个月中还有8000多人相继病死，尸体解剖分析，大都存在因烟雾引起的呼吸道刺激症状。幸存者中有成千上万人患上支气管炎，冠心病、肺结核、心脏病、肺炎、肺癌、流感等各种疾病。（4）洛杉矾光化学烟雾事件：1936年在洛杉矶开采出石油后，刺激了当地汽车业的发展。由于汽车汽化率低，每天有大量碳氢化合物排人大气中，受太阳光的作用，形成了浅蓝色的光化学烟雾，使这座本来风景优美、气候温和的滨海城市，成为“美国的雾城”（36年起到50年代）。这种烟雾刺激人的眼、喉、鼻，引发眼病、喉头炎和头痛等症状，致使当地死亡率增高。同时，又使远在百里之外的柑桔减产，松树枯萎。光化学烟雾实例洛杉矶光化学烟雾事件（5）四日事件：

据报道，四日市工业粉尘和二氧化硫的排放量每年达13万吨。大气中二氧化硫浓度超过标准5-6倍，烟雾层厚达500米，其中飘浮着多种有害气体和金属粉尘。1961年，日本四日市哮喘大流行，原因就是大气污染，居民长期吸入含有二氧化硫、铅等物质的混合气体，引发了哮喘病。

1964年，四日市有连续3天烟雾不散，哮喘患者开始死亡。到了1967年，一些患者因不堪忍受痛苦而自杀。1972年，确认为四日哮喘的患者达817人，死亡10多人。（6）切尔诺贝利核电站事故（7）印度帕博尔毒气泄漏事件（8）重庆川东北“12.23”井喷事件2003年12月23日22时，地处重庆市开县高桥镇的川东北气矿一矿井发生天然气“井喷”事件，大量硫化氢泄漏，使243条生命撒手人寰，万余群众中毒受害。被称作是新中国成立以来最严重的一起工业事故。事故直接原因是由于有关人员对井的特高出气量估计不足、违章操作以及未能及时发现溢流征兆并采取挽救措施，而造成有毒物质扩散，导致大量人员中毒伤亡。重庆川东北“12.23”井喷事件（9）延边一氧化碳中毒事件2006年2月13日开始，吉林省延边朝鲜族自治州六个县（市）出现大范围一氧化碳中毒事件，人数达到277人，其中15人死亡。据初步调查显示，事故的主要原因是由于2月13号开始，延边地区天气异常转暖，形成了230米厚的逆温层，气压偏低，风速不到一级，空气流通不畅，导致当地一些居住在平房区的居民，在烧煤炉取暖时，发生散发性一氧化碳中毒。6）持久性有机污染物（POPS：thePersistentOrganicPollutants）

POPS：指人类合成的能持久存在于环境中、通过生物食物链（网）累积、对人类健康及环境造成有害影响的有机化学物质。2001年5月23日，127个国家签署《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》。公约控制12类POPS生产、进口、出口、处置和使用：8类农药——艾氏剂、氯丹、狄氏剂、DDT、异狄氏剂、七氯、灭蚁灵和毒杀芬；2类工业化合物——六氯苯及PCBS（电容器的溶剂）；2类工业副产品——二恶英和呋喃。①POPS的特性●持久性

POPS半衰期较长，半衰期长达几十年甚至上百年。研究表明，即使近期停止生产和使用POPS，最早也要在未来第7代人体内才不会检出这些物质。●生物累积性

具有高脂溶性。易溶于脂肪，可通过食物链（网）在生物体内蓄积并逐级放大，对人类健康造成严重损害。●迁移性

POPS能从水体或土壤蒸发进入大气，遇冷重新沉降到地球的其他地方。通过这种“全球蒸馏效应”或“蚱蜢跳效应”，导致POPS在全球范围传播。●生物毒性

POPS一旦进入环境，会对人类和动物产生大范围、长时间的危害，造成人体分泌系统紊乱，生殖和免役系统受到破坏，并诱发癌症和神经性疾病。研究表明，妇女患乳腺癌有些与多氯联苯有关，近年来调查人群中男性精子数量大幅下降与POPS污染有关。②历史上的重大POPS污染事件1961—1975年在越南北部美军喷洒大量含二恶英的脱叶剂，导致动物出现生殖系统异常，居民患者增多，孕妇出现先天性流产。著名的“塞维索化学污染”。

1976年7月10日意大利摩萨化工公司爆炸，泄露出2公斤二恶英，导致许多孩子面额上出现水疱，多人中毒，700多居民搬迁，几年后婴儿畸形增多。C.比利时食品污染事件

1999年5月的比利时布鲁塞尔，含高浓度二恶英的油脂被加工成畜禽饲料，导致鸡、猪、牛等肉类二恶英含量严重超标，引起世界各国消费者恐慌，比利时畜牧业损失高达25亿欧元。二恶英产生的主要途径：（1）农药和除草剂生产过程；（2）含氯的芳香族化合物生产过程，造纸厂漂白工艺过程；据有关专家调查，许多含氯化工工艺过程中都会产生二恶英。（3）垃圾焚烧排放的废气和飞灰。专家提示：

POPs对肝、肾等脏器和神经系统、内分泌系统、生殖系统等有急性和慢性毒性，具有致癌性、生殖毒性、神经毒性、内分泌干扰特性等，并且危害会持续一段时间。

注意生活细节，远离POPS危害：

①尽量不食用近海鱼类，特别是含脂肪量高的鱼类；

②控制食用肥肉和乳制品；

③不要用塑料容器加热食品；

④多食用食物纤维；

⑤合理饮用净水。

2004年5月17日，国际环境公约——《关于持久性有机污染物（POPs）的斯德哥尔摩公约》在中国正式生效，2006年要全面履约。

全球性的环境问题众多，酸雨、温室效应、水体富营养化、森林减少、沙漠扩大、海洋污染等急待解决！

练习

1.干洁空气中N2、O2、Ar和