大氣污染及其控制課件

1、 主 要 內(nèi) 容：大氣與大氣污染大氣污染物及其來(lái)源大氣中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化大氣污染的控制技術(shù)第六章 大氣污染及其控制第一節(jié) 大氣與大氣污染一、大氣的結(jié)構(gòu)按分子組成均質(zhì)層和非均質(zhì)層。按壓力特征氣壓層和外氣壓層。按大氣的熱狀態(tài)對(duì)流層、平流層、中間層、熱層和外層。一、大氣的結(jié)構(gòu)對(duì)流層平流層對(duì)流旺盛近地面，緯度不同厚度變；高度增來(lái)溫度減，只因熱源是地面；天氣復(fù)雜且多變，風(fēng)云雨雪較常見。氣溫初穩(wěn)后升熱只因?qū)又谐粞醵嗨搅鲃?dòng)天氣好高空飛行很適合上冷下熱高空對(duì)流電離層高層大氣電離層能反射無(wú)線電波，對(duì)無(wú)線電通訊有重要作用第一節(jié) 大氣與大氣污染二、大氣的組成干潔空氣大氣中除去水汽和雜質(zhì)的空氣。干潔空氣的組成干潔空

2、氣中的主要成分為N2（占78.09%）、O2(占20.95%)、Ar(占0.93%)及一些微量元素，如CO2、O3、H2、CH4、He、Kr、Ne等。 二、大氣的組成大氣可變成分主要包括CO2、O3、水汽和雜質(zhì)。這些可變成分如含量正常，則對(duì)環(huán)境和生命有機(jī)體是有益而無(wú)害的，但含量變化后(過(guò)多或缺乏)都會(huì)造成不良影響及危害。干潔空氣較穩(wěn)定原因：主要組成物質(zhì)為N2和O2，前者化學(xué)性質(zhì)不活潑，后者的消耗與釋放量相互補(bǔ)償。 二、大氣的組成成云致雨的必要條件主要成分次要成分水 汽固體雜質(zhì)生物體的基本成分維持生物活動(dòng)的必要物質(zhì)植物光合作用的原料；對(duì)地面保溫吸收紫外線，使地球上的生物免遭過(guò)量紫外線的傷害成云致

3、雨的必要條件；對(duì)地面保溫大氣組成主 要 作 用干潔空氣O3N2O2CO2大氣各成分的作用三、大氣污染概念: 指由于人類活動(dòng)或自然過(guò)程使大氣中一些物質(zhì)的含量達(dá)到有害的程度(一般指有害物質(zhì)，如SO2、NOX、HC、O3、飄塵等超過(guò)國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))，以至破壞人和生態(tài)系統(tǒng)的正常生存和發(fā)展，對(duì)人體、生態(tài)和材料造成危害的現(xiàn)象。工業(yè)交通生活三、大氣污染發(fā)生過(guò)程: 大氣環(huán)境污染源輸入輸出輸入速率輸出速率第二節(jié) 大氣污染物及其來(lái)源一、大氣污染物大氣污染物的概念指由于人類活動(dòng)或自然過(guò)程排入大氣的并對(duì)環(huán)境或人產(chǎn)生有害影響的那些物質(zhì)。大氣污染物的分類: 從形成過(guò)程：一次、二次污染物從存在狀態(tài)：氣溶膠狀態(tài)污染物和氣體狀態(tài)

4、污染物二、大氣污染類型氣溶膠狀態(tài)污染物粉塵：是指懸浮在空氣中的固體微粒，顆粒尺寸一般在1-200m，如黏土粉塵、石英粉塵、煤灰、各種金屬粉塵等。煙：指一般系指由冶金過(guò)程形成的固體顆粒氣溶膠。一般為0.01-1m。飛灰：指隨燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣排出的分散得較細(xì)的灰分。 黑煙：由燃料燃燒產(chǎn)生的能見氣溶膠。 霧：氣體中液滴懸浮體的總稱。 在我國(guó)的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，還根據(jù)粉塵顆粒的大小，將其分為總懸浮顆粒物（TSP）和可吸入顆粒物（IP，PM10、PM2.5）TSP：能懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于100 mPM10：能懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于10 m。 顆粒物有固體的灰塵、煙塵、煙

5、霧以及液體的云霧和霧滴，它們中一部分是致癌、致畸、致突變物質(zhì)，并能被人體吸收而危害人體健康，另一方面，它們是有毒物質(zhì)的載體，使一些氣體污染物轉(zhuǎn)化成為有害的顆粒物或使某些污染物的毒性增強(qiáng)。煙塵的作用：1）凝結(jié)核 2）吸收太陽(yáng)輻射 3）降低能見度 4）影響植物體生長(zhǎng)飄塵（可吸入粒子(IP)） 大于10m的顆粒物能被鼻腔的鼻毛吸留住，而小于10m的飄塵卻能長(zhǎng)驅(qū)直入侵蝕肺泡，叫“可吸入粒子”。在可吸入微粒中 80%可沉積于肺泡，且沉積時(shí)間可達(dá)數(shù)年之久，導(dǎo)致肺心病等一系列病變。二、大氣污染類型氣體狀態(tài)污染物含硫化合物主要指SO2和SO3、H2S。危害：溫度大時(shí)，與水作用，是形成酸雨的主要來(lái)源。二氧化硫是

6、一種無(wú)色的刺激性氣體, 腐蝕性很 大，會(huì)嚴(yán)重刺激人的呼吸系統(tǒng)。二氧化硫破壞植物的葉綠素，使植物脫水壞死。在適當(dāng)條件下和飄塵結(jié)合在一起，或與水汽中的 水蒸汽結(jié)合形成硫酸霧，硫酸霧微粒侵入人體肺 部，可以引起肺水腫和肺硬化等疾病導(dǎo)致死亡。二、大氣污染類型氣體狀態(tài)污染物氮的氧化物NOX是NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等的總稱，造成大氣污染的NOX最主要是NO和NO2。來(lái)源：汽車尾氣排放危害：1）氮氧化物可轉(zhuǎn)化為硝酸，形成酸雨2）是形成光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)3）是消耗臭氧的重要因子4）NO2對(duì)人有生理刺激和腐蝕作用，引起城市居 民產(chǎn)生急性呼吸道病變的一種原因5）可腐蝕織物、材料、破壞

7、染料，使它褪色6）危害植物，使其組織受害而落葉，甚至枯萎二、大氣污染類型氣體狀態(tài)污染物碳的氧化物CO：主要是由含碳化合物不完全燃燒產(chǎn)生的無(wú)色無(wú)味無(wú)刺激性的有毒氣體。對(duì)人體的危害主要是阻礙體內(nèi)氧氣的傳輸，使人體缺氧，導(dǎo)致死亡。CO2：是一種無(wú)毒的氣體，是大氣中的“正常”成分，主要來(lái)源于生物的呼吸和化石燃料等的燃燒。目前，大氣中CO2濃度逐漸升高，每年上升0.4%。由于二氧化碳吸收地面長(zhǎng)波輻射，使地球升溫，導(dǎo)致溫室效應(yīng)，從而形成全球氣候變化。 二、大氣污染類型氣體狀態(tài)污染物碳?xì)浠衔?HC)HC是自然界中必不可少的物質(zhì)，主要指烷烴、烯烴和芳香烴等具有揮發(fā)性的有機(jī)物，它們主要是由碳原子和氫原子組成。

8、碳?xì)浠衔镏饕獊?lái)源于自然界植物分解，人為產(chǎn)生的量很小，但它們是形成光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)。含鹵素化合物主要指一些氟氯烴類物質(zhì)，它們主要破壞臭氧層，引起溫室效應(yīng)。 二、大氣污染類型按污染物的性質(zhì)分還原型(煤炭型)氧化型(汽車尾氣型)還原型(煤炭型)主要污染物：SO2、CO和顆粒物，在低溫、高溫陰天、小風(fēng)、逆溫情況下，在當(dāng)?shù)氐匦螚l件的影響下，被封蓋在城市上空，造成對(duì)人體健康極大的危害，致使上千人死亡。類似這樣的事件發(fā)生過(guò)多起，最典型的當(dāng)屬1952年12月發(fā)生在英國(guó)首都倫敦的SO2煙霧中毒事件。倫敦?zé)熿F事件氧化型(汽車尾氣型)污染物主要來(lái)自于汽車排氣、燃油鍋爐以及石油化工生產(chǎn)。一次污染物主要為NOX和

9、HC、生成的二次污染物為O3、醛類、酮類、過(guò)氣乙酸硝酸脂。發(fā)生在光照強(qiáng)烈的熱帶、亞熱帶、89月中午或午后陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)。最典型的當(dāng)屬1965年前后的洛杉磯光化學(xué)煙霧。被光化學(xué)氧化劑腐蝕的葉片 光化學(xué)氧化劑是臭氧、硝酸、醛類、酮類和過(guò)氧乙?；跛狨サ榷喾N物質(zhì)的混合物，其中80%是臭氧，可刺激人的眼睛、喉嚨，引起紅眼、流淚、肝炎、肺氣腫等。對(duì)植物、家畜、橡膠、染料等制品也造成危害。一方面臭氧具有殺菌作用，另一方面又是眼、喉和肺最危險(xiǎn)刺激物之一。臭氧進(jìn)入呼吸道后，與所接觸器官迅速反應(yīng)導(dǎo)致慢性肺疾病、肺氣腫和右心衰竭。二、大氣污染類型按燃料性質(zhì)和大氣污染物的組成劃分煤炭型：產(chǎn)生粉塵、二氧化硫、煙氣等石油型

10、：產(chǎn)生氮氧化物、烯烴等碳?xì)浠衔锘旌闲停河忻汉褪偷奶厥庑停毫追蕪S氟污染三、大氣污染源概念: 向大氣環(huán)境排放有害物質(zhì)或?qū)Υ髿猸h(huán)境產(chǎn)生有害影響的場(chǎng)所、設(shè)備和裝置。分類: 按污染物質(zhì)來(lái)源分：天然源和人為源。按污染源性狀分：固定源和移動(dòng)源。按污染物空間分布分：點(diǎn)源、線源和面源按污染物排放時(shí)間分：連續(xù)源、間斷源和瞬時(shí)源。按人們的生活功能分：生活污染源、工業(yè)污染源和交通運(yùn)輸污染源等。污染源特 點(diǎn)主要來(lái)源排放的污染物 天 然 源它和人為源相比產(chǎn)生的污染物較少，濃度較低，具有局部地區(qū)某段時(shí)間內(nèi)可能形成嚴(yán)重影響的特點(diǎn)。 火山噴發(fā)二氧化硫、硫化氫、二氧化碳、一氧化碳、火山灰森林火災(zāi)一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、

11、碳?xì)浠衔锏茸匀粔m風(fēng)砂、土壤塵等森林植物釋放萜稀類碳?xì)浠衔?。海浪飛沫 硫酸鹽和亞硫酸鹽人為源移動(dòng)源汽車和火車、飛機(jī)等,分布廣泛分散,難于監(jiān)測(cè)和治理。交通運(yùn)輸過(guò)程：現(xiàn)代化交通運(yùn)輸工具一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔?、硫氧化合物和鉛等 固定源靜止源則包括工廠 、焚化爐等不移動(dòng)的污染源。靜止源污染面積廣，易于集中監(jiān)測(cè)治理。燃料燃燒二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、一氧化碳工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程二氧化硫、硫化氫等顆粒物、粉塵、氧化亞氮等大 氣 污 染 源農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放：農(nóng)藥、化肥 點(diǎn)污染源面污染源線污染源生活污染源工業(yè)污染源交通污染源第三節(jié)大氣環(huán)境中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化一、光化學(xué)反應(yīng)定義：一個(gè)原子、分子、自由基或離子吸收

12、一個(gè)光子引起的反應(yīng)。前提：光輻射吸光物質(zhì)（分子、原子、自由基）能量來(lái)源載體一次污染物 二次污染物一、光化學(xué)反應(yīng)（一）光輻射特點(diǎn)光子：一個(gè)電子在兩個(gè)能級(jí)之間做一次躍遷所發(fā)射出的電磁波叫一個(gè)光子能量差普朗克系數(shù)單光子頻率光 速波 長(zhǎng)一、光化學(xué)反應(yīng)（一）光輻射特點(diǎn)太陽(yáng)波譜380nm760nm2000nm波長(zhǎng)29014555 KJ/(g.mol) 光量子激發(fā)電子運(yùn)動(dòng)約需200KJ/(gmol)的能量，因此，只有接近紫外線或光譜較低的可見光部分才能發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。一、光化學(xué)反應(yīng)（二）吸光物質(zhì)吸光物質(zhì)非吸光物質(zhì)O2N2O3H2ONO2COSO2CO2酮、醛類化合物NO硝基化合物SO3和H2SO4硝酸和烷基

13、硝酸烴類化合物亞硝酸和烷基亞硝酸醇類化合物酰基氮化物，?；^(guò)氮化物有機(jī)酸類化合物激發(fā)：光解：直接反應(yīng)：發(fā)生熒光：碰撞反應(yīng)：吸光物質(zhì)（O2、CO、CO2、N2）導(dǎo)致化學(xué)變化回到初始狀態(tài)初級(jí)過(guò)程一、光化學(xué)反應(yīng)一、光化學(xué)反應(yīng)次級(jí)過(guò)程 區(qū)別在于反應(yīng)物：反應(yīng)物是激發(fā)物種者為初級(jí)反應(yīng)；為反應(yīng)生成物者為次級(jí)反應(yīng)。例：初級(jí)反應(yīng)次級(jí)反應(yīng)次級(jí)反應(yīng)M二、硫氧化物在大氣中的化學(xué)轉(zhuǎn)化SO2的氧化作用光化學(xué)氧化直接光氧化激發(fā)態(tài)分子直接與氧氣反應(yīng)生成SO3SO2吸收光子成激發(fā)態(tài)分子高能量，不穩(wěn)定低能量，穩(wěn)定SO2的氧化作用光化學(xué)氧化直接光氧化3SO2被直接氧化：碰撞猝滅：SO2的氧化作用光化學(xué)氧化間接光氧化二氧化硫與強(qiáng)氧化

14、性自由基反應(yīng)，再與氧氣反應(yīng)生成三氧化硫。自由基來(lái)自于一次污染物，如OH、HO2（過(guò)氧氫基）、RO2（過(guò)氧烴基），如：SO2的氧化作用催化氧化均相中（氣態(tài)），二氧化硫在光化學(xué)氧化作用下氧化成三氧化硫的速度非常慢；非均相中，二氧化硫被水滴吸附，再催化氧化成硫酸鹽。自然狀況下，非均相為主，如燃煤過(guò)程中有煙塵同時(shí)產(chǎn)生。與氧氣先反應(yīng)，有水時(shí)形成濕沉降，無(wú)水時(shí)形成干沉降鐵、錳三、氮氧化物在大氣中的化學(xué)轉(zhuǎn)化NO2的光化學(xué)反應(yīng)三、氮氧化物在大氣中的化學(xué)轉(zhuǎn)化NO2的化學(xué)反應(yīng)與自由基、O3、NO3的氧化反應(yīng)三、氮氧化物在大氣中的化學(xué)轉(zhuǎn)化HONO的化學(xué)反應(yīng)光解氧化羥基自由基第四節(jié) 大氣污染的控制技術(shù)一、主要大氣污染

15、物控制技術(shù)（一）煙塵控制技術(shù)（二）二氧化硫凈化技術(shù)（三）汽車尾氣的催化凈化一、主要大氣污染物控制技術(shù)（一）煙塵控制技術(shù)干式機(jī)械除塵裝置濕式除塵裝置過(guò)濾式除塵裝置電除塵裝置沉降室旋風(fēng)除塵慣性除塵重力除塵器重力沉降室重力沉降室是通過(guò)重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除塵裝置。氣流進(jìn)入重力沉降室后，流動(dòng)截面積擴(kuò)大，流速降低（氣流速度一般為0.22.0m/s），較重顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降 。重力沉降室優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、操作維修管理容易壓力損失?。ㄒ话銥?0100Pa）可處理高溫、高濕含塵氣體，并可回收干顆粒物。缺點(diǎn)體積大（氣流速度一般為0.22.0m/s ）效率低，一般只能去除50um以上大

16、顆粒僅作為高效除塵器的預(yù)除塵裝置，除去較大和較重的粒子過(guò)濾式除塵裝置使含塵氣流通過(guò)過(guò)濾材料將粉塵分離捕集的裝置。根據(jù)過(guò)濾材料不同：采用濾紙或玻璃纖維等填充層作濾料的空氣過(guò)濾器，主要用于通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)方面的空氣凈化；采用砂、礫、焦炭等顆粒物作濾料的顆粒層除塵器，在高溫?zé)煔獬龎m方面廣泛應(yīng)用；采用纖維織物作濾料的袋式除塵器，主要在工業(yè)尾氣的除塵方面應(yīng)用較廣。過(guò)濾式除塵裝置優(yōu)點(diǎn)除塵效率高：去除1m及以下的顆粒,效率可達(dá)99%以上。 適應(yīng)性強(qiáng)、操作彈性大（對(duì)含塵濃度、處理氣量以及氣流速度變化均能穩(wěn)定處理）；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活，便于回收干料。缺點(diǎn)其應(yīng)用受濾布的耐溫（小于300度）、耐腐等操作性能的限制。不

17、適于粘結(jié)性強(qiáng)及吸濕性強(qiáng)的塵粒，特別是煙氣溫度不能低于露點(diǎn)溫度（結(jié)露、堵塞）。若有少許破損，效率大大降低，且不易排查破損處。袋式過(guò)濾除塵器示意圖密閉過(guò)濾式除塵裝置干式旋風(fēng)除塵器示意圖慣性除塵器示意圖濕式除塵器文丘里洗滌器高壓靜電除塵器陽(yáng)極陰極靜電除塵器示意圖一、主要大氣污染物控制技術(shù)（一）煙塵控制技術(shù)選擇除塵裝置依據(jù)： 選擇除塵裝置時(shí)要考慮處理粉塵的特性（溫度、濕度、粒徑大小、比電阻），還應(yīng)考慮除塵裝置的氣體處理量，除塵裝置的效率及壓力損失等技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)。一、主要大氣污染物控制技術(shù)（二）二氧化硫凈化技術(shù)燃料脫硫燃燒過(guò)程中脫硫煙氣脫硫（二）二氧化硫凈化技術(shù)燃料脫硫煤炭洗選煤炭轉(zhuǎn)化重油脫硫重力分選法 煤氣 液化氣C-S（二）二氧化硫凈化技術(shù)燃燒過(guò)程中脫硫流化床燃燒脫硫，即將脫硫劑（石灰石或白云石）粉碎成與煤同樣粒度（粒徑在2mm左右），與煤同時(shí)加入爐內(nèi)，在1073-1173K下燃燒，石灰石受熱分解析出CO2，形成多孔的CaO進(jìn)而與SO2作用,生成硫酸鹽，以達(dá)到固硫的目的。（二）二氧化硫凈化技術(shù)煙氣脫硫濕法干法 石灰/石灰石洗滌法 雙堿法 海水脫硫 氨吸收法 氧化鎂法 以濕法煙氣脫硫?yàn)橹鞯膰?guó)家有日本（98%）、美國(guó)(92%)、德國(guó)(90%)等。（二）二氧化硫凈化技術(shù)選用原則排煙脫硫的工藝原理及過(guò)