大气污染控制工程.ppt
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1、大气污染控制工程,环境工程学,黄 智,大气污染 (Air Pollution),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。,空气污染与大气污染,大气污染流程图,研究大气污染问题主要在于:,查明污染物的来源;,查明污染物在大气中的物理和化学行为;,研究污染物对人体、动物、食品等的影响;,研究控制途径和方法;,立法管理。,第六章 大气质量,大气的结构及组成,大气污染,大气质量控制标准,大气污染控制的基本方法,大气结构,大气圈的概念,大气圈的分层,在地球引力作用下随地球而旋转的大气层叫做大气圈,其厚
2、度约为地球表面1000-1400千米的范围。,1、对流层 2、平流层 3、中间层 4、暖层(电离层、热成层) 5、散逸层(外层),对人类影响最大,含有臭氧,第一节 大气结构及组成,大气组成,自然状态下的大气由混合气体、水汽和悬浮微粒组成。,干洁空气:除去水汽和微粒的空气,主要成分是氮、氧、氩,它们占空气总容积的百分数分别为78.08%、20.95%、0.93%;次要成分有二氧化碳、氖、氦、氪、氙、氢、臭氧等,它们各自的容积百分数见表6-1。,当空气中某种物质的含量远大于表6-1中所列物质的含量时,就可认为空气被污染了,如果某物质在该表中完全不存在,那么一经存在就构成污染。(注意:一般不把水看作
3、污染物。),第一节 大气结构及组成,大气污染的定义,大气污染,大气污染的分类,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。,局部地区大气污染 区域性大气污染 广域性大气污染 全球性大气污染,按大气污染的范围可分为:,第二节 大气污染,大气污染物的种类,颗粒污染物,根据物理性质的不同分,粉尘 (dust) 烟 (fume) 飞灰 (fly ash) 黑烟 (smoke) 雾 (fog) 总悬浮微粒 (TSP),漂尘 降尘,气态污染物,含硫化合物、含氮化合物、碳化物、碳氢化合物、卤化物,一次污染物
4、二次污染物:如硫酸烟雾、光化学烟雾,按形成过程分,Sulfurous Smog,Photochemical Smog,第二节 大气污染,大气污染物的来源和发生量,自然活动的排放源,人类活动的排放源,燃料燃烧,工业生产过程,交通运输,我国大气污染状况,我国大气污染物主要来源是燃料燃烧。从全国范围看,我国大气污染仍以煤烟型污染为主,大气污染物主要是烟尘和SO2;但由于城市机动车数量的剧增,一些大城市的大气污染已呈现出以机动车尾气污染为主的趋势。,我国的能源消费结构中,煤炭占73.5%、石油和天然气分别占18.6% 、2.2%,与世界平均煤炭占27% 、石油占39.5% 、天然气占23.5% 的消费
5、结构距离较大。,无法预测,无法防止与控制,全球性大气环境问题,第二节 大气污染,酸雨 (Acid Rain),定义,酸雨又称酸沉降,它是指pH值小于5.6的天然降水(湿沉降)和酸性气体及颗粒物的沉降(干沉降)。,成分,主要是无机酸和有机酸,绝大部分是硫酸和硝酸。,形成机理,人为排放的SO2和NOx等气体在大气中经过复杂的物理化学过程生成硫酸和硝酸,形成了酸雨,大体经过以下几个过程。,1、 SO2的氧化过程:SO2通过催化氧化和光化学氧化两种途径转化为SO3,进而生产硫酸。,2、 NOx的氧化过程: NOx的氧化过程主要是催化氧化。在空气湿度大并存在金属杂质和NH3的条件下,生成硝酸和硝酸盐,最
6、终形成气溶胶。,3、 酸雨的形成: 硫酸、硝酸及其他酸性成分等酸性污染物可以被吸收到云内(云内捕集),在云下的酸性污染物在降雨初期被雨水吸收(雨水捕集),进而成为酸性降水。,全球性大气环境问题,温室效应 (Greenhouse Effect),温室气体与温室效应,能使地球大气增温的微量组分称为温室气体,主要有CO2、CH4、N2O、CFC3(氟里昂)等。这些微量气体主要吸收7500-13000nm间的长波辐射,使地球的温度上升,即产生温室效应。,研究表明,各种温室气体对全球的温室效应所起作用的比例不同,其中CO2的作用占55%、 CFC占24%、CH4占15%、N2O占6%。,进入20世纪以来
7、,这些温室气体在大气中的浓度都有增加,其中CO2的增加是最快的,是造成全球变暖的主要原因。 CO2浓度增加的人为原因:化石燃料的燃烧所排放的CO2 占排放总量70%;森林的毁坏。,全球性大气环境问题,臭氧层空洞 (Depletion of the Ozone Layer),臭氧层的位置及其作用,在大气圈约25km高空的平流层底部,有一个臭氧浓度相对较高的小圈层,即为臭氧层。 臭氧含量虽然极其微少,却具有非常强烈的吸收紫外线的功能,特别是吸收了99%来自太阳紫外线中对生物有害的部分(UV-B),保护了人类和生物免遭紫外线辐射的伤害。,臭氧层损坏原因,人类活动排入大气的某些化学物质与臭氧发生作用,
8、导致了臭氧的损耗。这些物质主要有CH4、N2O、CCl4、哈龙(溴氟焕烃)以及氟里昂等,破坏作用最大的为哈龙类物质与氟里昂。,科学家研究发现,在对流层相对稳定的氟里昂在上升进入平流层后,在一定的气象条件下,会在强烈的紫外线作用下被分解,分解释放出的氯原子同臭氧发生连锁反应,不断破坏臭氧分子。估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。,全球性大气环境问题,大气质量控制标准,大气环境标准为控制和改善大气质量,保护人体健康和生态环境,限制大气环境中的污染物而制订。它包括大气环境质量标准、大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准、大气污染警报标准等。,大气环境质量标准(Ambient air qualit
9、y standard),空气环境质量标准(GB3095-1996),大气污染物排放标准( Emission standard of air pollutants),工业“三废”排放试行标准(GBJ 4-73) 大气污染物综合排放标准(GB 16297-1996),其它标准:锅炉大气、火电厂大气、工业窑炉、水泥厂、炼焦炉、恶臭污染物、轻型汽车排气污染物等排放标准。,参见实用环境工程手册 大气污染控制工程手册,第三节 大气质量控制标准,污染物排放标准的制订方法,按污染扩散规律推算排放标准,K值法计算排放标准,以大气环境质量标准或卫生标准为依据,应用污染物在大气中的扩散规律和计算模式推算出不同烟囱高
10、度下的容许排放量;或者根据污染源的排放量,推算出最低烟囱高度。,日本:K值法(对SO2),我国:P值法控制,地区系数,排放指标,这个公式的实质是限制每个烟囱排出SO2的最大落地浓度,因为K值与最大落地浓度有直接的关系。规定了K值也就确定了SO2最大允许落地浓度。,应以大气环境质量标准或卫生标准为依据,综合考虑控制技术的可能性和经济合理性,再结合各地区的地形地物等的差异来确定排放标准。,我国1983年实施的制定地方大气污染排放标准的技术原则和方法中对SO2等有害气体和电站烟尘的排放,采用了P值法控制。,第三节 大气质量控制标准,“总量控制”标准,“总量控制”标准是对整个地区排放污染物总量加以限定
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