第二章 大氣污染與防治-1.ppt

1、1,第二章 大氣污染與防治,2,OUTLINE,2.1 大氣污染概述 2.2 燃燒與大氣污染 2.3 懸浮顆粒物污染控制 2.4 硫氧化物污染控制 2.5 氮氧化物污染控制 2.6 揮發(fā)性有機(jī)物污染控制 2.7 城市機(jī)動車污染控制,3,大氣 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）給大氣和空氣的定義： 大氣是指包圍地球周圍所有空氣的總和（The entire mass of air which surround the earth）； 環(huán)境空氣是指暴露在人群、植物、動物和建筑物之外的室外空氣（Outdoor air to which people,plants, animals and structures

2、are exposed）。,2.1 大氣污染概述,4,大氣圈 在自然地理學(xué)中，把受地心引力而隨地球旋轉(zhuǎn)的大氣稱為大氣圈，厚度大約有10000km。 在大氣污染研究中，常把大氣圈上界定為1200-1400km，1400km以外，氣體已非常稀薄，就是宇宙空間了。 大氣圈中的空氣分布是不均勻的。海平面上的空氣密度最大，近地面的空氣密度隨高度上升而減小。 地球表面的大氣溫度不僅隨緯度、季節(jié)變化，而且隨高度變化。,5,大氣環(huán)流,問題： 1.大氣環(huán)流如何形成的？ 2.大氣環(huán)流有哪些好處？,6,世界氣象組織（WMO）根據(jù)大氣溫度的垂直分布特點(diǎn)，并考慮大氣垂直運(yùn)動等情況，將大氣分為5層。,對流層 平流層 中間

3、層,暖層（熱層，電離層） 散逸層（逃逸層，外層）,均質(zhì)大氣層（簡稱均質(zhì)層）：地球表面向上到大約80-85km，主要成分氮和氧的組成比例幾乎不變。,非均質(zhì)層,7,對流層 10km-16km，主要成分N2、O2、H2O、CO2和Ar等 特點(diǎn)： 氣溫隨高度升高而遞減，平均每升高100m氣溫降低0.65 度 密度大，大氣總質(zhì)量的75%集中在此層，有強(qiáng)烈的空氣對流運(yùn)動，主要的天氣過程（雨、雪、冰雹等）都在此層形成，進(jìn)入大氣中的污染物大部分都在此層活動。,8,平流層 對流層頂-50km，主要成分N2、O2、 O3 特點(diǎn)： 對流層頂?shù)?0km為同溫層，為-55度左右；同溫層以上的平流層隨高度升高而升高，至平

4、流層頂達(dá)-3度。 空氣無對流運(yùn)動，以平流運(yùn)動為主，大氣穩(wěn)定，污染物一旦進(jìn)入平流層，停留時間長，會造成較大的全球影響。 在高為15-35km的范圍內(nèi)，有厚約20km的臭氧層，臭氧有吸收紫外線的能力，可使人類等免受紫外線的輻射。,9,中間層 平流層頂-85km，主要成分N2、O2、NO+、O2+等 特點(diǎn)： 大氣稀薄 溫度隨高度的增加而迅速降低，頂部溫度可降低至-83度以下,10,熱層（電離層） 中間層頂-800km，主要成分O+ 、NO+、O2+等離子 特點(diǎn)： 溫度隨高度的增加而急劇上升，最高可達(dá)1700度,11,散逸層 熱層以上 特點(diǎn)： 大氣極為稀薄 大部分分子電離，氣體及微粒受地心引力小，能飛

5、離地球重力場進(jìn)入太空,12,散逸層,13,14,大氣的組成,干燥清潔的空氣,水蒸汽,懸浮顆粒物,大氣,15,氮、氧和氬占干潔空氣總體積的99.96%，其他不到0.04%，空氣的相對分子量為28.97,16,水蒸汽 在大氣中的平均含量不到0.5%，隨空間、時間和氣象條件變化而變化。 水蒸汽是實(shí)際大氣中唯一在自然條件下發(fā)生相變的成分。 水蒸汽對太陽輻射的吸收能力較弱，但對地面長波輻射的吸收能力較強(qiáng)。,17,18,懸浮顆粒物 大氣中含有沉降速率很小的固體和液體微粒，稱之為懸浮顆粒物或懸浮微粒，它是底層大氣的重要組成部分，粒徑一般在10-4m- 101m。 可分為有機(jī)物和無機(jī)物兩類。 濃度分布隨時間、

6、地點(diǎn)和氣象條件而變化。 對輻射的吸收與散射，云、霧和降水的形成，對大氣污染有重要影響。,19,大氣污染,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）給出的定義： 是指人類活動和自然過程引起某種物質(zhì)進(jìn)入大氣中，顯示出足夠的濃度，達(dá)到了足夠的時間，并因此危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)象。,20,大氣污染的類型,根據(jù)污染源的化學(xué)性質(zhì) 還原型（煤煙型）污染 氧化型（機(jī)動車尾氣）污染 根據(jù)燃料的性質(zhì) 煤煙型 石油型 混合型,21,大氣污染的歷史回顧,第一階段：18世紀(jì)末到20世紀(jì)中期，煤煙型污染，主要污染物為煙塵、SO2。 第二階段：20世紀(jì)50年代至60年代， “石油型”污染，主要污染物為飄塵、重金屬、SO

7、2、NOx、CO和CH化合物等。 第三階段：20世紀(jì)70年代后期，區(qū)域性污染或全球性污染。,22,主要的大氣污染物,懸浮顆粒物 在總懸浮顆粒物（TSP）中粒徑大于10m的物質(zhì)幾乎都可被鼻腔和咽喉所補(bǔ)集，而小于10 m的顆粒容易進(jìn)入肺泡而造成很大傷害，稱為可吸入顆粒物，簡寫為PM10。 在TSP中，當(dāng)顆粒物的直徑小于2.5 m時，被吸入人體的微粒將可以通過血液循環(huán)流遍全身，對人體健康危害更大，因而許多研究者已經(jīng)開始著手研究粒徑小于2.5 m的大氣顆粒物，簡寫為PM2.5。,23,煤礦工人的肺,24,碳氧化物 CO：無色、無臭、易燃的有毒氣體，是含碳化合物不完全燃燒時的產(chǎn)物，其中80%都是由汽車發(fā)

8、動機(jī)不完全燃燒排放的，另外家庭爐灶、工業(yè)燃煤鍋爐、煤氣加工等工業(yè)過程也排放大量CO。CO通過與血紅蛋白結(jié)合，使血液攜帶氧的能力下降而引起缺氧，產(chǎn)生頭暈等癥狀，嚴(yán)重時會致人死亡。 CO2：無毒氣體，主要來源于化學(xué)燃料等的燃燒和生物的呼吸作用。雖然CO2對人體無顯著危害，但人們更為關(guān)注的是它的過量排放所引起的溫室效應(yīng)。,25,硫氧化物 SO2：無色、有刺激性氣味的氣體，主要來自含硫煤和石油的燃燒、石油的冶煉、有色金屬冶煉和硫酸制造等， SO2能刺激人的呼吸系統(tǒng)，尤其有肺部慢性病和心臟病的老年人最易受害，并具有致癌作用，在空氣中與微粒物共存時，危害會增大3-4倍。 SO3 ： SO2 在大氣中易被氧

9、化成SO3 ，而SO3與水反應(yīng)生成硫酸煙霧，并同時發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鹽。硫酸和硫酸鹽可形成硫酸煙霧和酸性降水，造成很大的危害。,26,氮氧化物 大部分來源于礦物燃料的燃燒，如汽車尾氣排放、生產(chǎn)或使用硝酸的工廠、氮肥廠的排放等，在高溫條件下，NOx主要以NO的形式存在，但NO在大氣中極易被氧化生成NO2。 NOx對環(huán)境危害極大，既是形成酸雨的主要污染物之一，又是形成大氣中光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)和消除臭氧的重要因子。 大氣中的NOx最終轉(zhuǎn)化為硝酸和硝酸鹽，經(jīng)沉降從大氣中去除。,27,碳?xì)浠?指C1C8的所有碳?xì)浠衔?，主要來源于石油燃料的不充分燃燒、石油類的揮發(fā)和運(yùn)輸損耗等。 CH4：在大多數(shù)光化學(xué)

10、反應(yīng)中是惰性的，但卻是一種重要的溫室 氣體。 非甲烷烴（NMHC）：是形成光化學(xué)煙霧的主要成分。,28,當(dāng)代面臨的主要大氣環(huán)境問題,煤煙型大氣污染 光化學(xué)煙霧 溫室效應(yīng) 酸雨 臭氧層破壞 室內(nèi)空氣污染,29,煤煙型大氣污染,30,光化學(xué)煙霧,碳?xì)浠?氮氧化物,31,32,光化學(xué)煙霧對環(huán)境的影響,33,溫室效應(yīng),34,溫室氣體,35,36,37,溫室效應(yīng)對環(huán)境的影響-1,氣候變暖,38,溫室效應(yīng)對環(huán)境的影響-2,海平面上升,39,溫室效應(yīng)對環(huán)境的影響-3,氣候異常,美國颶風(fēng)（2006）,中國南方暴雪（2008）,澳大利亞干旱（2007）,歐洲暖冬（2007）,40,溫室效應(yīng)對環(huán)境的影響-4,生

11、物多樣性的影響,41,溫室效應(yīng)對環(huán)境的影響-5,對人體健康的影響,42,溫室效應(yīng) 控制的對策 停止濫伐森林，廣泛植樹造林 削減人為CO2的排放量 1997年12月通過了“京都議定書”，規(guī)定了工業(yè)化國家在2000年以后減少溫室氣體排放量的目標(biāo)和時間。要求2008-2012年間將全球溫室氣體排放量削減5.2%，其中歐盟將6種溫室氣體的排放量削減8%，美國削減7%，日本削減6%。,43,酸雨,新聞報道：2007年05月11日，全國269個酸雨站中有降水pH值觀測的站為140個，其中30個站的降水達(dá)到了強(qiáng)酸雨的程度，44個站的降水為弱酸雨程度，66個站為無酸雨站。,國家環(huán)?？偩指本珠L潘岳在求是雜志撰文

12、提出,中國有三分之一的地區(qū)降過酸雨 。,“酸雨”已成為我國重要的環(huán)境問題,44,45,什么是酸雨？ 被大氣中的酸性氣體污染，酸性強(qiáng)于正常雨水的降水，亦即pH值小于5.6的降水稱為酸雨，包括酸雨、酸雪和酸霧。,正常雨水的pH值為多少？ 純水的pH值為7.0 當(dāng)大氣中CO2飽和時，雨雪的pH值為5.6,46,酸雨的形成,47,酸雨的分布,48,對水生生態(tài)系統(tǒng)的危害,酸雨的危害-1,49,對陸生生態(tài)系統(tǒng)的危害,酸雨的危害-2,50,對建筑物和藝術(shù)品的危害,德國石雕的“六十年”,酸雨的危害-3,51,對人體健康的危害,酸雨的危害-4,52,臭氧層破壞 “臭氧層”怎樣形成的？ 自然情況下，“臭氧層”怎樣

13、損耗的？,53,臭氧層的破壞： 1985年10月，英國科學(xué)家在南極南緯60度觀測站發(fā)現(xiàn)上空出現(xiàn)巨大的臭氧空洞，即臭氧濃度極低的地區(qū)。 1985年，美國的“雨云-7號”氣象衛(wèi)星探測表明，南極上空臭氧減少的區(qū)域呈橢圓形。,54,55,臭氧層破壞 干擾情況下，“臭氧層”怎樣損耗的？ 凈結(jié)果： Y：指平流層中的三類物質(zhì)，即奇氮（NO、NO2）、奇氫（OH、HO2）和奇氯（Cl、ClO）等。,56,臭氧層破壞導(dǎo)致紫外輻射增強(qiáng) 人類皮膚癌 人類和動物眼睛白內(nèi)障病 抑制人類機(jī)體免疫功能 農(nóng)作物生長緩慢，產(chǎn)量質(zhì)量下降 破壞涂料和塑料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，縮短使用壽命 影響空氣質(zhì)量,57,室內(nèi)空氣污染 室內(nèi)空氣污染是指室

14、內(nèi)外各種化學(xué)、物理、生物的污染物在室內(nèi)擴(kuò)散，造成室內(nèi)空氣質(zhì)量下降的現(xiàn)象。,58,室內(nèi)空氣污染 影響室內(nèi)空氣質(zhì)量的因素主要有建筑物的結(jié)構(gòu)和材料、通風(fēng)換氣狀況、能源使用情況以及生活起居方式等。 根據(jù)污染物的性質(zhì)可將室內(nèi)空氣污染分為： 化學(xué)污染 由建筑材料、裝飾材料、家用化學(xué)品、燃料等產(chǎn)生的污染 生物污染 指由生活垃圾、空調(diào)、寵物、地毯等產(chǎn)生的污染,包括細(xì)菌、病菌、塵螨等 物理污染 指由室外地基、建筑材料所產(chǎn)生的放射性氡及其子體。室內(nèi)外的噪聲、室內(nèi)家電設(shè)備的磁輻射等,59,室內(nèi)空氣的主要污染物 1.苯系物 存在于油漆、有機(jī)溶劑、黏合劑等裝修材料中。致癌物，對皮膚、眼睛和上呼吸道有刺激作用, 嚴(yán)重中毒

15、時會導(dǎo)致再生障礙性貧血。 2.甲醛 存在于各類人造板材、油漆、有機(jī)溶劑、黏合劑等裝修材料中,具有強(qiáng)烈刺激性氣味。產(chǎn)生嗅覺、眼、呼吸道刺激癥狀,產(chǎn)生免疫功能異常、肝肺損傷、神經(jīng)衰弱癥,還可損傷細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)。,60,3.NH3 冬季裝修時用尿素做水泥和涂料的防凍劑,這些尿素會釋放出大量的NH3。在居住環(huán)境接觸NH3,會對皮膚、呼吸道和眼睛產(chǎn)生刺激,長時間接觸可出現(xiàn)胸悶、咽干、咽痛、頭痛、頭暈、厭食、疲勞等癥狀,使味覺嗅覺減退。 4.CO2 是各種燃料的終產(chǎn)物,也是人體新陳代謝的產(chǎn)物,可來源于室內(nèi)或室外。當(dāng)CO2濃度達(dá)到達(dá)8%10%時,呼吸困難、脈搏加快、全身無力、肌肉抽搐甚至痙攣,神智由興奮至

16、喪失;達(dá)30%時,會導(dǎo)致死亡。,61,5.SO2 SO2是含硫燃料燃燒過程的產(chǎn)物,可來源于室內(nèi)或室外。當(dāng)人吸入高濃度的SO2時,會引發(fā)急性支氣管炎,甚至?xí)l(fā)生喉頭痙攣而窒息;長期吸入低濃度的SO2會引起慢性中毒,使嗅覺和味覺減退。 6.NOx NOx由各種燃料在高溫燃燒過程中產(chǎn)生,可來源于室內(nèi)或室外。 NOx易于侵入人的呼吸道深部的細(xì)支氣管及肺泡,對肺組織產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用,引起肺氣腫。,62,7.氯代烷烴類 三氯甲烷、三氯乙烯在裝修材料和人造板家俱的漆料和黏合劑中作溶劑。慢性中毒表現(xiàn)為頭暈、嘔吐、消化不良、食欲減退、虛弱,嚴(yán)重者出現(xiàn)精神異常。三氯甲烷和三氯乙烯是人類可能的致癌物。 8.

17、氡 氡是由鐳衰變產(chǎn)生的自然界唯一的天然放射性惰性氣體。氡對人體的輻射傷害占人體一生中所受到的全部輻射傷害的55%以上, 世界上有1/5的肺癌患者與氡有關(guān),氡是導(dǎo)致人類肺癌的第二大“殺手”,世界衛(wèi)生組織把它列為使人致癌的19種物質(zhì)之一。,63,9.O3 計算機(jī)的顯示器、電視機(jī)的高電壓、復(fù)印機(jī)會產(chǎn)生O3。O3具有很強(qiáng)的氧化作用,它對人的呼吸道具有很強(qiáng)的刺激性。O3比重大,流動緩慢,如果復(fù)印室內(nèi)通風(fēng)不良,容易使操作人員產(chǎn)生“復(fù)印機(jī)綜合癥”,主要癥狀是咽喉干燥、咳嗽、頭暈、視力減退等,嚴(yán)重者可導(dǎo)致中毒性肺水腫和神經(jīng)系統(tǒng)方面的病變。 10.細(xì)菌及微生物 細(xì)菌、真菌、螨蟲等可在地毯、家具、窗簾、臥具、角落

18、中快速繁殖,引起過敏性肺炎、鼻炎、皮膚過敏等疾病。據(jù)調(diào)查,33%的建筑物空調(diào)系統(tǒng)含有顯著水平的潛在致過敏真菌。,64,室內(nèi)空氣污染控制 源頭去除技術(shù)（未雨綢繆型） 開發(fā)新型綠色建材 開發(fā)新型環(huán)保家電 開發(fā)新型通風(fēng)技術(shù),65,室內(nèi)空氣污染控制 末端去除技術(shù)（亡羊補(bǔ)牢型） 開發(fā)先進(jìn)的污染物去除技術(shù) 光催化技術(shù) 生物過濾技術(shù) 活性碳纖維 利用綠色植物凈化,66,67,環(huán)境空氣質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn),環(huán)境空氣質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)是執(zhí)行環(huán)境保護(hù)法和大氣污染防治法、實(shí)施環(huán)境空氣質(zhì)量管理及防治大氣污染的依據(jù)和手段。,68,環(huán)境空氣質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的種類,按其適用范圍分： 國家標(biāo)準(zhǔn) 地方標(biāo)準(zhǔn) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),69,按用途分： 環(huán)境空氣質(zhì)

19、量標(biāo)準(zhǔn) 大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 大氣污染控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 大氣污染預(yù)警預(yù)報標(biāo)準(zhǔn) 室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),70,大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是以保障人體健康和一定的生態(tài)環(huán)境為目標(biāo)，而對大氣環(huán)境中各種污染物的允許含量所作的限制規(guī)定。 是最基本的大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，是進(jìn)行大氣 環(huán)境科學(xué)管理，制定大氣污染防治規(guī)劃和 大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)，是環(huán)境管理 部門的執(zhí)法依據(jù)。 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3095-1996）,71,大氣環(huán)境污染物排放標(biāo)準(zhǔn),大氣環(huán)境污染物排放標(biāo)準(zhǔn)是為實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對污染源排入大氣的污染物允許含量的限制規(guī)定。 是控制大氣污染源的污染物排放量和選擇設(shè)計凈化裝置的重要依據(jù)，也是環(huán)境管理部門的執(zhí)

20、法依據(jù)。,72,大氣環(huán)境污染物排放標(biāo)準(zhǔn),如大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB16297-1996）、工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB9078-1996）、煉焦?fàn)t大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB16171-1996）、 鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2001）、火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13223-2003）、水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB4915-2004）、加油站大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB20952-2007）、汽油運(yùn)輸大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB20951-2007）、儲油庫大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB20950-2007）等,73,大氣污染控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),是根據(jù)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)引申出來的輔助標(biāo)準(zhǔn)，如

21、燃料、原料使用標(biāo)準(zhǔn)，凈化裝置選用標(biāo)準(zhǔn)，排氣煙囪高度標(biāo)準(zhǔn)、衛(wèi)生防護(hù)距離標(biāo)準(zhǔn)等。 是為保證達(dá)到污染物排放標(biāo)準(zhǔn)而從某一方面做出的具體技術(shù)規(guī)定，目的是使生產(chǎn)、設(shè)計和管理人員容易掌握和執(zhí)行。,74,大氣污染控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),如車用汽油有害物質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)（GWKB1-1999）、火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范（HJ/T 178-2005和HJ/T 179-2005）、 環(huán)境保護(hù)產(chǎn)品技術(shù)要求工業(yè)鍋爐多管旋風(fēng)除塵器（HJ/T 286-2006）、 環(huán)境保護(hù)產(chǎn)品技術(shù)要求中小型燃油、燃?xì)忮仩t（HJ/T 287-2006）等。,75,大氣污染預(yù)警預(yù)報標(biāo)準(zhǔn),是為保護(hù)大氣環(huán)境不致惡化，或根據(jù)大氣污染發(fā)展趨勢預(yù)防發(fā)生污染事故而規(guī)定

22、的空氣中污染物含量的極限值。超過這一限值就應(yīng)警報，以便采取必要的預(yù)防措施，盡量減少對人們的危害。 如保護(hù)農(nóng)作物的大氣污染物最高允許濃度（GB9137-1988）等。,76,室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),是為保護(hù)人體健康，預(yù)防和控制室內(nèi)空氣污染而制定的標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定了室內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)及檢測方法，適用于住宅和辦公建筑物，其它室內(nèi)環(huán)境可參照該標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 18883-2002）,77,空氣污染指數(shù),空氣污染指數(shù)（AirPollutionIndex,簡稱API）就是根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和各項污染物對人體健康和生態(tài)環(huán)境的影響，將常規(guī)監(jiān)測的幾種空氣污染物濃度簡化成為單一的概念性指數(shù)值形式，它將空氣污染程度和空氣質(zhì)量狀況分級表征，適合于表示城市的短期空氣質(zhì)量狀況和變化趨勢。,78,79,空氣污染指數(shù)的計算方法,北京空氣污染指數(shù)與空氣質(zhì)量日報 北京市于1999年4月1日起，由空氣質(zhì)量周報改為空氣質(zhì)量日報，每日公布空氣污染指數(shù)（API）及空氣質(zhì)量等級。 選取SO2、NO2、PM10、CO和O3 5種污染物為參數(shù)，其計算公式為：,80,Fi= A(I) - A(I-1) / B(I) - B(I-1) APIi=A(I-1) + C(I) - B(I-1) Fi API=Max（APIi） API為空氣污染總指數(shù)，APIi為某i污染物的空氣污染分指數(shù)，C(I)為