02 大气环境污染及其治理

大气
恒定组分
可变组分
不定组分
主要组分
次要组分
二氧化碳
水蒸汽
氮、氧、氩
氦、氖、氪、氙、氡
中国城市的空气污染状况
三、大气污染
• 大气污染的定义 ISO定义：由于人类活动和自然过 程引起的某种物质进入到大气中，呈 现出足够的浓度、达到足够的时间， 因此危害了人体的舒适、健康、福利 或危害了环境的现象。 • 大气污染分类 - 局部地区大气污染
2.2 大气环境污染及其防治
✤ 大气及其污染成因
一、大气的重要性
二、大气的组成 • • 自然状态下的大气是由多种气体、 水汽和悬浮颗粒组成的混合物 恒定组分：氮N2、氧 O2、氩 Ar及 微量的氖Ne、氦 He、氪Kr、氙Xe
•
•
可变组分：二氧化碳、水蒸气
不定组分：尘埃、硫、硫化氢、硫 氧化物、氮氧化物、盐类及恶臭气 体等
欧洲航天局ENVISAT环境观测卫星拍到了撒哈拉沙漠沙尘向 西飞扬的情景。 沙尘向西经过3个国家：毛里塔尼亚（Mauritania，图中顶 部）、塞内加尔（Senegal，图中中部）和几内亚比绍 （Guinea Bissau，图中底部），并且扩散到了北大西洋上空， 之后沙尘暴在佛得角群岛（Cape Verde Islands）上空转弯向 北而去。
布袋除尘器除尘效果的优劣与多种因素有关，但主要取决 于滤料。布袋除尘器的滤料就是合成纤维、天然纤维或玻璃纤 维织成的布或毡。根据需要再把布或毡缝成圆筒或扁平形滤袋。 根据烟气性质，选择出适合于应用条件的滤料。通常，在烟气 温度低于120℃，要求滤料具有耐酸性和耐久性的情况下，常 选用涤纶绒布和涤纶针刺毡；在处理高温烟气(<250℃)时，主 要选用石墨化玻璃丝布；在某些特殊情况下，选用炭素纤维滤 料等。
二、大气污染的治理
I. 颗粒污染物控制 – 改变燃料构成，如用天然气代替煤，用太阳能、风能、 潮汐能、核能等代替燃煤发电 – 排放前进行除尘
除尘装置－机械/湿式/袋式/静电除尘器
A、机械除尘器 原理：利用机械力(重力、惯性力及离心力)将尘埃从气 流中分离 特点：结构简单，造价低，维护方便，除尘效率不高。
（1）产生：
在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之 间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾（有时带些紫色或 黄褐色）。 （2）主要成分：臭氧（O3）、过氧乙酸硝酸酯（PAN）、酮类、醛 类等。
（3）危害：
（a）刺激眼睛；
（b）臭氧会引起胸部压缩、刺激粘膜、头痛、咳嗽、疲倦等症状； （c）臭氧能损害有机物质；
重力沉降室：
（1）除尘原理：利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉 降的原理，将颗粒污染物与气体分离的过程。 （2）重力沉降室的性能与特点 （a）结构简单、造价低、耗能小、便于维护管理； （b）可以处理高温气体，处理最高温度一般为350－550℃； （c）阻力一般为50－130Pa； （d）体积大，除尘效率较低，一般为80－90％，只能去除粒 径大于40－50μ m的颗粒。
旋风除尘器：
（1）除尘机理：使含尘气体作旋转运动，利用离心力作用 将尘粒从气流中分离并被捕集。 （2）性能与特点 （a）结构简单、造价低、便于维护管理； （b）除尘效率一般为85％左右，高效旋风除尘器效率可达 90％。 （c）只能去除粒径大于10微米的颗粒，对于粒径小于5微 米的颗粒没有去除能力。
第2章 大气环境污染及其治理
2.1 环境污染概况 2.1.1 环境污染与污染源 2.1.2 环境污染事件 2.1.3 环境污染的治理 2.2 大气环境污染及其治理
2.2.1 大气及其污染的成因
2.2.2 大气污染物及其危害 2.2.3 大气污染的防治
思 考 题
1、何谓大气污染？其主要来源于哪些个方面？有哪些主要 污染物？对人体的危害如何？
（d）可能会引起哮喘病的增多，还会引起植物毁坏。
二、大气污染的危害
I. 对全球气候的危害 温室效应、臭氧层破坏、酸沉降 II. 对人的健康影响 – 进入人体的途径：呼吸、附着食物和水、接触 或刺激皮肤进入 – 急性中毒、慢性中毒和致癌作用 III.对植物的影响 – 气体状污染物经叶备的气孔进入植物体，逐渐 扩散到海绵组织、栅栏组织，破坏绿叶素，使 植物组织脱水坏死，干扰酶的作用，阻碍代谢 机能，抑制植物生长 IV. 其他危害 – 对金属制品、油漆涂料、皮革制品、纺织面料、 橡胶材料和建筑物的损害
2、大气污染的综合防治措施主要有哪些？
3、颗粒污染物的控制方法有哪些？气态污染物的控制方法 有哪些？ 4、除尘器有哪几种？各种除尘器的结构、工作原理和适用 范围如何？ 5、什么是一次污染物？什么是二次污染物？各举例说明。
2.1 环境污染概况
✤ 环境污染与污染源
一．有害物质对大气、水质、土壤和动植物有影响并达到致害 的结果，破坏了生物界的生态系统，这就是环境污染。 二．环境污染因素：物理、化学和生物等多方面，其中因化学 物质引起的污染约占80～90%。
– 原发性污染物(一次):直接排放的原始污染物 – 继发性污染物（二次）：一次污染物与大气中原有成 份间，经化学或光化学反应而生成的新污染物质。如 硝酸和硝酸盐、光化学烟雾等。
1、硫氧化合物（SOx）
（1）主要污染物：SO2、SO3 （2）性质：有刺激性气味；SO2能与水反应生产亚硫酸；SO3 能与水反应生成硫酸。
大气污染（工厂）
3、交通污染源 汽车、飞机、火车和船舶等交通工具排放尾气所产生的 污染源。 特点： 移动性，分布广泛，难以控制和治理。
大气污染（车辆）
4、农业污染源
主要是不当施用农药、化肥、有机粪肥等过程产生的有 害物质挥发扩散，以及施用后期NOX、CH4、挥发性农药成分 从土壤中逸散进入大气等形成的污染源。
- 区域性大气污染
- 广域性大气污染 - 全球性大气污染
•
大气污染的成因 – 大气污染可分为自然的和人为的两大类。 – 前者是自然界所发生火山爆发、台风、森林火 灾等自然灾害所造成的。后者是人类活动所排 放的有毒有害气体所造成的。目前，一般所说 的大气污染多指后者。 – 人为造成大气污染的污染源较多 – 按人类社会活动功能划分，可以分为工业污染 源、农业污染源、交通运输污染源和生活污染 源等。
✤ 大气污染物及其危害
一、种类：约100多种，颗粒污染物和气态污染物
I. 颗粒污染物
分类:
1、粉尘－悬浮于气体介质中的细小固态粒子（粒径在 1~200µm），降尘（粒径>10µm），飘尘（粒径<10µm） 2、烟－冶金过程形成的固体气溶胶（粒径在0.01~1µm） 3、飞灰－燃料燃烧后产生并由烟气带走的灰分中很细的 分散粒子 4、黑烟－燃烧产生的能见气溶胶（粒径在0.05~1µm） 5、雾－小液体粒子的悬浮体（水滴粒径在200µm以下） 6、总悬浮微粒（TSP）－粒径<100µm的所有固体颗粒
CO性质：无色、无味、无臭的气体； 有毒，能与氧气争夺血液中的血色素，使血液携带氧气 能力大大降低，使人体缺氧而窒息。 数量：是城市大气中数量最多的污染物（约占大气污染物总 量的1/3）。 主要来源：汽车尾气。 CO2是典型的温室气体，燃料的燃烧排放
3、氮氧化物（NOx）
（1）主要污染物：NO、NO2（常见），N2O （2）性质： NO2红棕色、有恶臭刺激性气味 （3）主要来源：燃料燃烧、汽车尾气、部分生产或使用 硝酸的工厂排放的尾气
用美国航天局Terra卫星的中分辨率成像光谱仪（MODIS）得 到的自然彩色图像显示了2010年3月20日亚洲的沙尘暴情况。
2010年3月19日，非洲，沙尘从红海一直延伸到大西洋，一场大 型沙尘暴横扫南撒哈拉大沙漠。这幅图是美国航天局Terra和 Aqua卫星19日早上和午后用中分辨率成像光谱仪（MODIS）多 次拍摄拼接而成的，小的灰色三角形是卫星没有收集到数据的地 区。图片跨度超过10000公里。
沙尘暴通常是大气对流造成的。当热的较轻的空气上升、冷 的较重的空气下降时就会形成大气对流。 每年，风会吹走撒哈拉沙漠的大量细尘（介于6千万至2亿吨 之间）。大气对流不仅会造成暴风雨之类的气象变化，也能把 尘土带到成千上万公里之外。 在撒哈拉，沙尘暴非常常见，撒哈哈沙漠是所谓矿物粉尘 （mineral dust）的一个主要来源。热带大西洋和加勒比海地 区都发现有高浓度的这类尘土。 2010年7月1日，ENVISAT卫星的分辨率为300米的中等分辨率 成像光谱仪(Medium Resolution Imaging Spectrometer ,MERIS) 拍到了这张照片。
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✤ 大气污染的防治一、综合防治施I. 严格环境管理：环境立法、环境监测机构和环境保护机 构
II. 全面规划，合理布局，综合防治
III.控制大气污染的技术措施 – 合理利用能源，改革工艺，改进燃料，严格工艺操作
– 建立综合性工业基地
IV. 控制环境污染的经济政策 V. 绿化造林 VI. 高烟囱排放及安装净化装置
1、生活污染源
是指居民日常烧饭、取 暖、沐浴等活动，燃烧化石 燃料而向大气排放烟尘、 SO2 、NOX等污染物。这类污 染源属固定源，具有分布广、 排量大、污染高度低等特点， 是一些城市大气污染不可忽 视的污染源。但是，随着城 市电气化的推进，城市生活 污染源将从根本上得到遏制。
大气污染（生活）
2、工业污染源 火电厂、钢铁厂、化工厂及水泥厂等企业燃料燃烧和生产 过程中所排放的煤烟、粉尘及无机化合物等所造成的污染源。 特点： 排放源集中且浓度较高，对局部地区的大气质量影响较大。
（4）危害：
a.毁坏棉花，尼龙等织物； b.损害植物——使柑桔落叶、发生萎黄病和减产； c.引起急性呼吸道病变。会导致光化学烟雾。
4、碳氢化合物（CxHy）
（1）主要来源： 自然源——生物分解；（CH4） 人为源——各种尾气，不完全燃烧和有机物的挥发。 （2）主要危害： 能生成有害的光化学烟雾。
5、光化学烟雾
大颗粒 阻留在鼻腔或口腔内，引起鼻窦炎、过敏症等。 细颗粒 穿过气管的PM10中的10－60%可 沉积在肺部，并滞留数周至数年，甚 至进入血液。 呼吸系统 、血液系统 、心血管系统 、 生殖系统等 ，特别是儿童
Ⅱ 气态污染物：
类别：
– – – – – 以二氧化硫为主的含硫化合物SO2\H2S 以一氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物（NO\NH3） 碳的氧化物（CO\CO2） 碳氢化合物（烷烃、烯烃和芳香烃） 卤族化合物（HF\HCl）
危
① ② ③ ④ ⑤
害
遮挡阳光，使气温降低，或形成冷凝核心，使云雾和雨水 增多，以致影响气候 ； 使可见度降低，交通不便，航空与汽车事故增加； 可见度差，照明耗电增加，燃料消耗随之增多，因此空气 污染也更严重．形成恶性循环； 燃煤时生成的SOx，吸附于微粒上，对呼吸系统的危害特别 大； 用四乙基铅作汽油的防爆剂时，排入空气中的铅有97％为 直径小于0.5微米的微粒，分布很广，危害很大。
几个重要的指标
（a）总悬浮颗粒物（TSP，Total Suspended Particulate ）：悬浮于空中，空气动力学当量粒 径小于等于100微米的颗粒物；
（b）可吸入颗粒物（PM10）：悬浮于空中，空气动力学 当量粒径小于等于10微米的颗粒物；
（c） PM2.5：悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等 于2.5微米的颗粒物。
（3）主要来源：矿物燃料的燃烧
（4）危害： （a）对人体健康造成危害，还有促癌作用； （b）会形成硫酸烟雾，危害更大；（SOx与颗粒物（主要是 FeO）的混合物，经过化学反应生成硫酸， 如伦敦烟雾 事件 。）
（c）对植物造成伤害，破坏叶面结构；
（d）腐蚀材料。
2、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）
三．大气污染源主要来自化石燃料的燃烧（产生NOX\SOX\COX， 及颗粒物），造成温室效应、酸雨等等危害。
四．人类生产、生活形成的污染源（化肥、农药、垃圾、噪声、 光）。
✤ 环境污染的治理
一．最大的污染源：技术污染
二．目前治理：大气污染、水体污染、垃圾和土壤的污染 以及噪声污染 三．应于关注：光污染、热污染、居室污染
B、过滤式除尘器 原理：过滤。包括袋式和颗粒除尘器 特点：除尘效率高，操作简便，适合于含尘浓度低的 气体。占地多，维修费用高，不耐高温、高湿气流。
布袋除尘器
布袋除尘器的工作机理是含尘烟气通过过滤材料，尘粒被 过滤下来，过滤材料捕集粗粒粉尘主要靠惯性碰撞作用，捕集 细粒粉尘主要靠扩散和筛分作用。滤料的粉尘层也有一定的过 滤作用。