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文檔簡介
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)性有機物污染控制 2.7 城市機動車污染控制,3,大氣 國際標準化組織(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,并考慮大氣垂直運動等情況,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: 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,有強烈的空氣對流運動,主要的天氣過程(雨、雪、冰雹等)都在此層形成,進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: 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-3度。 空氣無對流運動,以平流運動為主,大氣穩(wěn)定,污染物一旦進入平流層,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: 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: 溫度隨高度的增加而急劇上升,最高可達1700度,11,散逸層 熱層以上 特點: 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。,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。 可分為有機物和無機物兩類。 濃度分布隨時間、
6、地點和氣象條件而變化。 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,國際標準化組織(ISO)給出的定義: 是指人類活動和自然過程引起某種物質(zhì)進入大氣中,顯示出足夠的濃度,達到了足夠的時間,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)污染源的化學性質(zhì) 還原型(煤煙型)污染 氧化型(機動車尾氣)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世紀末到20世紀中期,煤煙型污染,主要污染物為煙塵、SO2。 第二階段:20世紀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集,而小于10 m的顆粒容易進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,嚴重時會致人死亡。 CO2:無毒氣體,主要來源于化學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,但人們更為關注的是它的過量排放所引起的溫室效應。,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與水反應生成硫酸煙霧,并同時發(fā)生反應生成硫酸鹽。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,碳氫化物 指C1C8的所有碳氫化合物,主要來源于石油燃料的不充分燃燒、石油類的揮發(fā)和運輸損耗等。 CH4:在大多數(shù)光化學
10、反應中是惰性的,但卻是一種重要的溫室 氣體。 非甲烷烴(NMHC):是形成光化學煙霧的主要成分。,28,當代面臨的主要大氣環(huán)境問題,煤煙型大氣污染 光化學煙霧 溫室效應 酸雨 臭氧層破壞 室內(nèi)空氣污染,29,煤煙型大氣污染,30,光化學煙霧,碳氫化物 氮氧化物,31,32,光化學煙霧對環(huán)境的影響,33,溫室效應,34,溫室氣體,35,36,37,溫室效應對環(huán)境的影響-1,氣候變暖,38,溫室效應對環(huán)境的影響-2,海平面上升,39,溫室效應對環(huán)境的影響-3,氣候異常,美國颶風(2006),中國南方暴雪(2008),澳大利亞干旱(2007),歐洲暖冬(2007),40,溫室效應對環(huán)境的影響-4,生
11、物多樣性的影響,41,溫室效應對環(huán)境的影響-5,對人體健康的影響,42,溫室效應 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個站的降水達到了強酸雨的程度,44個站的降水為弱酸雨程度,66個站為無酸雨站。,國家環(huán)保總局副局長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,臭氧層破壞導致紫外輻射增強 人類皮膚癌 人類和動物眼睛白內(nèi)障病 抑制人類機體免疫功能 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結構,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、物理、生物的污染物在室內(nèi)擴散,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構和材料、通風換氣狀況、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: 化學污染 由建筑材料、裝飾材料、家用化學品、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, 嚴重中毒
15、時會導致再生障礙性貧血。 2.甲醛 存在于各類人造板材、油漆、有機溶劑、黏合劑等裝修材料中,具有強烈刺激性氣味。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CO2濃度達到達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30%時,會導致死亡。,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。當人吸入高濃度的SO2時,會引發(fā)急性支氣管炎,甚至會發(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支氣管及肺泡,對肺組織產(chǎn)生強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,氡是導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 計算機的顯示器、電視機的高電壓、復印機會產(chǎn)生O3。O3具有很強的氧化作用,它對人的呼吸道具有很強的刺激性。O3比重大,流動緩慢,如果復印室內(nèi)通風不良,容易使操作人員產(chǎn)生“復印機綜合癥”,主要癥狀是咽喉干燥、咳嗽、頭暈、視力減退等,嚴重者可導致中毒性肺水腫和神經(jīng)系統(tǒng)方面的病變。 10.細菌及微生物 細菌、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(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)新型通風技術,65,室內(nèi)空氣污染控制 末端去除技術(亡羊補牢型) 開發(fā)先進的污染物去除技術 光催化技術 生物過濾技術 活性碳纖維 利用綠色植物凈化,66,67,環(huán)境空氣質(zhì)量控制標準,環(huán)境空氣質(zhì)量控制標準是執(zhí)行環(huán)境保護法和大氣污染防治法、實施環(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)量控制標準的種類,按其適用范圍分: 國家標準 地方標準 行業(yè)標準,69,按用途分: 環(huán)境空氣質(zhì)
19、量標準 大氣污染物排放標準 大氣污染控制技術標準 大氣污染預警預報標準 室內(nèi)空氣質(zhì)量標準,70,大氣環(huán)境質(zhì)量標準,環(huán)境空氣質(zhì)量標準是以保障人體健康和一定的生態(tài)環(huán)境為目標,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)境標準,是進行大氣 環(huán)境科學管理,制定大氣污染防治規(guī)劃和 大氣污染物排放標準的依據(jù),是環(huán)境管理 部門的執(zhí)法依據(jù)。 環(huán)境空氣質(zhì)量標準(GB3095-1996),71,大氣環(huán)境污染物排放標準,大氣環(huán)境污染物排放標準是為實現(xiàn)大氣環(huán)境質(zhì)量標準,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)境污染物排放標準,如大氣污染物綜合排放標準(GB16297-1996)、工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準(GB9078-1996)、煉焦爐大氣污染物排放標準(GB16171-1996)、 鍋爐大氣污染物排放標準(GB13271-2001)、火電廠大氣污染物排放標準(GB13223-2003)、水泥工業(yè)大氣污染物排放標準(GB4915-2004)、加油站大氣污染物排放標準(GB20952-2007)、汽油運輸大氣污染物排放標準(GB20951-2007)、儲油庫大氣污染物排放標準(GB20950-2007)等,73,大氣污染控制技術標準,是根據(jù)污染物排放標準引申出來的輔助標準,如
21、燃料、原料使用標準,凈化裝置選用標準,排氣煙囪高度標準、衛(wèi)生防護距離標準等。 是為保證達到污染物排放標準而從某一方面做出的具體技術規(guī)定,目的是使生產(chǎn)、設計和管理人員容易掌握和執(zhí)行。,74,大氣污染控制技術標準,如車用汽油有害物質(zhì)控制標準(GWKB1-1999)、火電廠煙氣脫硫工程技術規(guī)范(HJ/T 178-2005和HJ/T 179-2005)、 環(huán)境保護產(chǎn)品技術要求工業(yè)鍋爐多管旋風除塵器(HJ/T 286-2006)、 環(huán)境保護產(chǎn)品技術要求中小型燃油、燃氣鍋爐(HJ/T 287-2006)等。,75,大氣污染預警預報標準,是為保護大氣環(huán)境不致惡化,或根據(jù)大氣污染發(fā)展趨勢預防發(fā)生污染事故而規(guī)定
22、的空氣中污染物含量的極限值。超過這一限值就應警報,以便采取必要的預防措施,盡量減少對人們的危害。 如保護農(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)量標準,是為保護人體健康,預防和控制室內(nèi)空氣污染而制定的標準。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)境可參照該標準執(zhí)行。 室內(nèi)空氣質(zhì)量標準(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)量標準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
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