14-1 概述一、大氣的組成 1空氣與大氣 空氣：對于室內(nèi)或特指某個場所供呼吸用的 大氣：大區(qū)域全球性氣流為研究對象 2大氣圈的結(jié)構(gòu)（圖4-1）3大氣組成 恒定組分:N2、O2、Ar 可變組分:CO2、H2O 不定組分:H2S、SOx、NOx 2023/10/9 大氣污染及其防治22023/10/932023/10/9二、大氣的重要性 1人類生存的要素 2助燃 3保護(hù)生物 阻止紅外線輻射,地球溫度變化幅度小;阻止紫外線輻射,地面輻射少,減少皮膚癌的發(fā)生.4反射電磁波-傳播消息42023/10/9三、空氣污染的概念 GB6919-86：由于人類活動和自然過程引起某種物質(zhì)進(jìn)入大氣中,呈現(xiàn)出足夠的濃度,達(dá)到足夠的時間,并因此而危害了人體的舒適健康和福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)象，稱為空氣污染原因：人類活動-自然過程 必要條件：足夠的濃度和時間 污染源：污染物排放三個要素和過程 大氣狀態(tài)：大氣運(yùn)動作用 受體：對受體的影響5一、大氣污染源 生活污染源 工業(yè)污染源 交通污染源 農(nóng)業(yè)污染源2023/10/94-2 大氣污染源及主要污染物發(fā)生機(jī)制62023/10/9二、大氣主要污染物 1.顆粒污染物(Total Suspended Particle,簡稱TSP)粉塵 霧塵 塵粒 煤塵 煙塵 2.氣態(tài)污染物 SOx(H2S)：以SO2數(shù)量最多,危害最大.NOx(NH3)：種類較多.COx：主要燃燒和呼吸釋放.CH：主要指有機(jī)廢氣,如烴、醇、酮、酯、胺等.鹵素化合物：主要是含氯化合物及含氟化合物.72023/10/93二次污染物(secondary pollutants)一次污染物：SO2+煤塵.濕度大,氣溫低，濃度可達(dá)4.5mg/m3倫敦型煙霧 二次污染物：硫酸霧和硫酸鹽氣溶膠 洛杉磯型煙霧(photochemical smog)：NOx+CH+h 特征：白色或淡棕色煙霧，大氣能見度降低，具有特殊氣味，刺激眼睛和喉粘膜，使呼吸困難。

一般發(fā)生在溫度較高 的夏季晴天，峰值出現(xiàn)在中午或 剛過中午，夜間消失機(jī)理：排放大量烴類和氮氧化物；光照條件下，形成過氧化物；形成光化學(xué)煙霧；污染質(zhì)消失，污染終止工業(yè)型煙霧：NOx+CH+h+重金屬顆粒+酸霧.四日市和蘭州市82023/10/9倫敦?zé)熿F事件92023/10/9洛杉嘰光化學(xué)煙霧102023/10/911 1自凈2轉(zhuǎn)移3污染物轉(zhuǎn)化成二次污染物 2023/10/9三、大氣污染物的轉(zhuǎn)歸12一、大氣污染侵入人體的主要渠道 呼吸道(為主)消化道(食物)體表接觸侵入(皮膚接觸)二、主要危害 1 對人體健康的危害 2023/10/94-3 大氣污染的危害132023/10/9 2對動植物的危害 3對材料的損害4對氣候的影響補(bǔ)充：CO2年增長率：2.39ppm/y 正常值：316ppm 目前：330 142023/10/9大氣污染對植物和材料的危害152023/10/9三、全球大氣環(huán)境問題 溫室效應(yīng)：據(jù)估計，如果氣溫上升1，海平面要升高10厘 米，而全球3/4的大城市和占40%的人口都集中在 離海岸不過60千米以內(nèi)的地區(qū)摘自光明日報2004-11-12（1）劉東生院士文章 臭氧層破壞 酸雨蔓延16一、氣象因素 風(fēng)：氣壓不同的空氣流動.1動力因子 氣態(tài)污染物濃度=(污物排量/平均風(fēng)速)湍流：2熱力因子 1)大氣溫度層結(jié)：地球表面上方大氣T隨h而變的情況.氣溫垂直遞減率 定義：垂直于地球表面方向上每升高100m氣溫的變化值.取值：在對流層 =0.65oC/100m 2023/10/94-4 影響大氣污染物擴(kuò)散的因素172023/10/9 0 正常層(對流層)h T 原因：大氣直接吸收太陽輻射能造成的增溫沒有 地面輻射造成的增溫顯著,即地面是大氣的主要 增溫?zé)嵩?由于地層大氣中含有吸收地面輻射能較強(qiáng) 的水蒸氣和固體顆粒物,在大氣中分布是愈往上 愈少.=0 等溫層 0 逆溫層182023/10/9 氣溫干絕熱遞減率(dry adiabatic lapse rate)意義：干空氣團(tuán)或未飽和的濕空氣團(tuán)絕熱上升(膨 脹,T)或者下降(壓縮,T),單位高度(100m)溫度的變化.取值：192023/10/9 2)大氣穩(wěn)定度 大氣穩(wěn)定度與氣溫干絕熱遞減率有密切關(guān)系,大氣垂直運(yùn)動的增強(qiáng)或者減弱取決于(/d)：d:處于不穩(wěn)定狀態(tài),上下運(yùn)動,仍有升降,易于擴(kuò) 散稀釋.=d:中性狀態(tài),上下運(yùn)動,推那停那.例如：某一個氣團(tuán)處于200m高空,溫度為12 C，=0.5 C/100m，d=1 C/100m 若氣團(tuán)上升至300m,溫度為11C,則要下降至200m處.若氣團(tuán)下降至100m,溫度為13C,則要上升至200m處.202023/10/9大氣穩(wěn)定度判斷圖212023/10/9二、地理因素 1動力效應(yīng)：主要是地形、地物的機(jī)械作用改變了 氣流的運(yùn)動.地形：主要是谷地、盆地,由于四周群山屏障,減小風(fēng) 速,阻止空氣流動,易造成逆溫.地物：主要指城市各類建筑物(尤指高層)阻礙局部地 區(qū)氣流運(yùn)行,降低風(fēng)速,在建筑物背風(fēng)區(qū)形成小 范圍的渦流,不利于污染物擴(kuò)散.日落后先冷 222023/10/9 2熱力效應(yīng) 由于下墊面性質(zhì)不同,使得受熱、散熱不均勻,引起溫度場和風(fēng)場的變化.例如由于下墊面性質(zhì)的差異,使地表熱力狀況不均勻受熱,形成局部氣流,對大氣污染物的擴(kuò)散有著明顯的影響.三、其他因素 1污染物排放的幾何形狀和排放方式不同 面狀排放 連續(xù)排放(危害最大)地面排放 2污染源的 污染物濃度 源強(qiáng)/源高23一、綜合防治原則 1控制大氣污染源 2防止或減少污染物的排放 改革能源結(jié)構(gòu)；提高煤炭品質(zhì)；對燃料進(jìn)行處理；改進(jìn)燃燒裝置和燃燒技術(shù)；采用無害工藝；開源節(jié)流綜合利用；加強(qiáng)管理；改進(jìn)汽車排氣裝置 3治理排放的主要污染物 4污染的法制宣傳與管理 2023/10/94-5 大氣污染物的綜合防治與技術(shù)242023/10/9二、消煙除塵技術(shù) 1除塵裝置的技術(shù)性能指標(biāo) 煙塵濃度的表示方法 煙塵的個數(shù)濃度：顆粒物的個數(shù)/單位氣體體積 煙塵的質(zhì)量濃度：g/m3 除塵裝置的處理量 含義：單位時間內(nèi)所能處理煙氣量的大小.單位：m3/h m3/s 除塵裝置的效率 除塵效率：除下的煙塵量/含塵煙氣總量 除塵效果：未除煙塵量/含塵煙氣總量 除塵裝置的壓力損失(壓力降)煙氣經(jīng)除塵裝置所消耗的能量,(Pa;mmH2O)252023/10/9 G：煙塵流量,g/s 清凈氣體 C：含塵濃度,g/m3 G2、C2、Q2 Q：單位時間的煙塵量,m3/s 含塵氣體 G1、C1、Q1除塵效率：除塵效果：多級除塵效率：捕集塵粒 G3、C3、Q3 262023/10/9 2除塵設(shè)備簡介（表4-4、表4-5）機(jī)械式除塵器 按機(jī)制分類 過濾式除塵器 濕式除塵器 靜電除塵器 濕式除塵器 是否用液體分類 干式除塵器 高效除塵器 除塵效率高低分類 中效除塵器 低效除塵器附：各種除塵裝置實(shí)用性能比較 272023/10/9282023/10/9292023/10/9三、排煙脫硫 氣態(tài)酸性氧化物(同堿、鹽反應(yīng))1原理 SO2 中間價態(tài) 溶于水 2方法 1）干法 優(yōu)點(diǎn)：排煙溫度高,易擴(kuò)散.缺點(diǎn)：效率低,設(shè)備龐大.活性炭吸附法 催化氧化法302023/10/9 2）濕法 優(yōu)點(diǎn)：方法簡單,流程短,建設(shè)費(fèi)用省 缺點(diǎn)：溫度低,濕度大,煙氣上升高度低,難擴(kuò)散.氨法：2NH3.H2O+SO2(NH4)2SO3+H2O(工藝成熟,簡單操作方便,重點(diǎn)掌握)回收(NH4)2SO4：(NH4)2SO3+(1/2)O2(NH4)2SO4 回收石膏：(NH4)2SO4+Ca(OH)2 CaSO4.2H2O+2NH3 回收硫磺：(NH4)2SO3 2NH3+SO2+H2O SO2+H2S 3S+2H2O312023/10/9 鈣法 Ca(OH)2+SO2 CaSO3+H2O CaSO3+SO2+H2O Ca(HSO3)2回收石膏：CaSO3+(1/2)O2+2H2O CaSO4.2H2O Ca(HSO3)2+NO+H2O CaSO4.2H2O+(1/2)N2 2Ca(HSO3)2+NO2+2H2O 2CaSO4.2H2O+(1/2)N2 +2SO2(此法同時除去NOx)堿法(鈉法)NaOH 鎂法 MgxMnOy 和MgO Grillo法 MgxMnOy 副產(chǎn)物H2SO4濃度可達(dá)98%.Chemical法(MgO)322023/10/9四、排煙脫硝（氮）NOx為氣態(tài)酸性氧化物 1原理 中間價態(tài),有氧化還原性,氧化性為主 NO難溶于水,常需變成NO2 2方法 堿液吸收 NaOH、Na2CO3、NH3水 NO+NO2+2MOH2MNO3+H2O吸收法 2MOH+2NO2 MNO2+MNO3+H2O 熔融鹽吸收 濃硫酸吸收 活性炭吸附法 絲光沸石分子篩332023/10/9非選擇性催化還原法 定義：在催化劑的作用下,還原劑不加選擇地與廢氣 中的NOx與O2同時發(fā)生反應(yīng).溫度：400500C 催化劑：Pt、Cu、Co、Ni、Cr、Mn等的氧化物 主要反應(yīng)：CH4+4NO CO2+2H2O+2N2 CH4+4NO2 4NO+CO2+2H2O 選擇性催化還原法 定義：在催化劑作用下,還原劑只選擇性地與廢氣中 的NOx發(fā)生反應(yīng).還原劑氣體：NH3、H2S、Cl2-NH3等.主要反應(yīng)：2NO+Cl2 2NOCl 2NOCl+2NH3 NH4Cl+H2O+N2 342023/10/9氧化還原法 高錳酸鉀氧化法：亞硫酸銨吸收法：35 1-噴管；2-復(fù)檔脫水器；3-澄清池；4-風(fēng)機(jī)；5-吸附塔；6-中間酸箱；7-酸洗泵；8-放空管；9-半成品酸箱；10-酸槽2023/10/9五、典型廢氣的治理技術(shù)實(shí)例（圖4-15 活性炭吸附SO2工藝流程圖）。