第四章

大氣污染與控制第一節大氣結構與組成大氣層的分類（根據大氣溫度垂直分布）※對流層對流層幾乎集中了大氣中的全部水份，雨雪、云霧、雷電等自然現象都發生在這一層。氣溫隨高度增加而降低，平均每上升100m,氣溫下降0.65oC。大氣具有強烈的對流運動，對大氣污染物的擴散和傳輸起著重要的作用。溫度和濕度的水平分布不均勻，從而使空氣發生大規模的水平運動。※平流層大氣溫度隨高度增加而增加，同時存在臭氧層。※中間層氣溫隨高度增加而降低，大氣對流運動強烈。※電離層（暖層）大氣溫度隨高度增加而增加，電離層能反射無線電波。※散逸層（外層大氣）大氣稀薄，氣溫高。成云致雨的必要條件主要成分次要成分水汽固體雜質生物體的基本成分維持生物活動的必要物質植物光合作用的原料；對地面保溫吸收紫外線，使地球上的生物免遭過量紫外線的傷害成云致雨的必要條件；對地面保溫大氣組成主要作用干潔空氣O3N2O2CO2大氣各成分的作用第二節主要大氣污染物及其來源污染源的分類按污染源存在形式：固定污染源移動污染源按污染源的排放形式分：點源線源面源按污染物排放空間分：高架源地面源大氣污染概念（ISO定義）：通常是指由于人類活動和自然過程引起某種物質進入大氣，呈現出足夠的濃度，達到了足夠的時間并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環境的現象。大氣污染源燃料的燃燒：如火力發電廠等燃料燃燒，約占總污染物的70％以上。煤的直接燃燒所排放的煙塵時我國大氣污染的主要特征。工業生產：如煉鐵等工礦企業產生的污染物，約占總污染物的20％左右。交通運輸：如汽車等交通工具所排放的污染物，約占總污染物的10％左右，它也稱流動污染源。農業生產主要大氣污染物氣態污染物(以氣體形式進入大氣的污染物)，在我國有五種主要污染物：含硫化合物：SO2、SO3、H2S等，其中SO2是影響大氣質量的主要污染物。含氮化合物：NOX和NH3，其中最主要為NO、NO2、NH3等。碳氧化合物：主要是CO和CO2。碳氫化合物：主要指有機廢氣，如烴、醇、胺等。鹵素化合物：主要是含氟和含氯化合物，如HCl、HF等。項目倫敦型洛杉磯型概況污染物燃料氣象條件季節氣溫濕度日光臭氧濃度出現時間毒性發生較早(1873)，至今已多次出現顆粒物、SO2、硫酸霧等煤

冬季低(4℃以下)高弱低白天夜間連續對呼吸道有刺激作用，嚴重時導致死亡發生較晚(1946)，發生光化學反應碳氫化合物、NOx、O3、PAN、醛類等汽油、煤氣、石油

夏秋高(24℃以上)低強高白天對眼和呼吸道有強刺激作用。等氧化劑有強氧化破壞作用，嚴重可導致死亡倫敦型煙霧與洛杉磯煙霧的比較

①光化學煙霧（洛杉磯煙霧）大氣中NOX和碳氫化合物等在太陽UV作用下發生。②硫酸煙霧（倫敦煙霧）大氣中SO2在相對濕度比較高、氣溫比較低、并有顆粒氣溶膠存在時發生的。洛杉磯煙霧課堂小結全球變暖臭氧空洞酸雨二氧化碳增多氟氯烴化合物增多①危害人體健康②破壞生態及經濟使用冰箱、空調時釋放出的酸性氣體增多燃燒礦物燃料排放出二氧化硫、氧化氮①燃燒礦物燃料②毀林破壞生態及經濟①危害人體健康②破壞生態及經濟③腐蝕建筑物①提高能源利用率，采用新能源②國際協作①研制新型制冷系統②國際協作①減少酸性氣體排放，綜合利用②國際協作空氣質量與健康第三節大氣污染物的擴散大氣污染程度的影響因素：

源參數、氣象條件、下墊面狀況影響大氣污染的氣象因素（一）氣象的動力因素：主要指風和湍流，這兩者對污染物在大氣中的擴散和稀釋起決定性作用。風：包括風速和風向，風有輸送和稀釋污染物的作用。風向決定了污染物遷移的方向，而風速決定了對污染物的稀釋程度。一般來說，污染物在大氣中的濃度與污染物的排放總量成正比，與平均風速成反比。湍流：污染物的擴散主要靠大氣的湍流，它又分機械湍流和熱力湍流。第三節大氣污染物的擴散影響大氣污染的下墊面狀況1、城市下墊面城市熱島效應動力效應2、山區下墊面過山氣流山風和谷風3、水陸交界區

超音速運輸機對大氣污染的影響(1)這類飛機需在15－20km的高度中飛行，即在平流層中飛行。而平流層是逆溫層，空氣穩定，使飛機排出的污染物終年不(2)臭氧層受破壞，致使皮癌增多。由于由飛機排出的水(H2O)和氮氧化物(NOx)，都能通過下述反應，破壞O3原有的平衡，生成更多的O2，據估計，兩年內O3將破壞3％一50％。(3)微粒與水增多，增加了氣層的反射率，可能危及全球的氣候(4)飛行速度大，使機場及整個航程的噪聲污染嚴重。(5)燃料耗費大多。第四節大氣污染控制工程大氣污染控制措施可分為：高煙囪稀釋和局部控制兩種。局部控制系統有兩種類型：密閉控制和外部控制。局部控制系統的組成，有以下四個部分：排氣罩：作為捕集有害物之用。管道：輸送有害物之用。除塵、凈化設備：對所捕集的有害物質進行凈化處理的裝置。風機：為整個系統提供動力。顆粒污染物（煙塵）的治理技術1、除塵設備的選擇原則2、各類除塵裝置（1）機械除塵器：重力沉降室：依靠重力作用，對粒徑>50μm以上的顆粒有較好的作用，除塵效率低，可作為初級除塵手段。慣性除塵器：利用粉塵與氣體在運動中的慣性不同，只能捕集10-20μm以上的粗塵粒，一般作為一級除塵手段。離心式除塵器(旋風除塵器）：效率高，>5μm以上的顆粒去除效率高，應用較為廣泛。顆粒污染物（煙塵）的治理技術（2）過濾式除塵器利用多孔過濾介質來分離捕集氣體中塵粒的處理方法，氣體過，塵粒留，其中最典型的為袋式除塵器，其除塵效率高，同時便于回收干料，但不適于處理高溫、和粘性等含塵氣體。（3）濕式除塵器利用液體所形成的液膜、液滴或氣泡來洗滌含塵氣體，塵粒被吸附隨液體派出，氣體從而得到凈化。設備結構簡單，造價低，除塵效率高，但可能產生二次污染。（4）靜電除塵器利用高壓電場產生的靜電力實現粉塵與氣體分離，除塵效率高達99％以上，對于的粉塵還具有很高的除塵效率，在工業除塵中應用廣泛，但其占地面積大，一次性投資高。氣態污染物的治理技術主要治理方法:①冷凝法②燃燒法③吸收法④吸附法⑤催化法低濃度SO2廢氣治理技術濕法：氨法、鈉堿法、鈣堿法干法：活性炭吸附、催化氧化法NOX廢氣的治理技術吸收法：如堿吸收、硫酸吸收和氫氧化鎂吸收法。吸附法：主要采用活性炭和沸石分子篩。催化還原法：分選擇性和非選擇性催化還原法。有機廢氣及惡臭的生物凈化新技術①微生物吸收法是利用由微生物、營養物和水組成的微生物吸收液處理廢氣，適合于吸收可溶性的氣態污染物。吸收了廢氣的微生物混合液再進行好氧處理，去除液體中吸收的污染物，經處理后的吸收液再重復使用。（圖7-11）②微生物洗滌法是利用污水處理廠剩余的活性污泥配制混合液，作為吸收劑處理廢氣，該法對脫除復合型臭氣效果很好，脫臭效率可達99％，而且能脫除很難治理的焦臭。③微生物過濾法是用含有微生物的固體顆粒吸收廢氣中的污染物，然后微生物再將其轉化為無害物質。常用的固體顆粒有土壤和堆肥（圖7-14），有的是專門設計的生物過濾床（圖7-15）。汽車尾氣治理技術①燃料處理技術1.對現用燃料的處理：如采用無鉛汽油等2.采用代用燃料：如采用甲醇、乙醇等。②機內凈化1.分層燃燒系統與電噴技術2.發動機增壓和增壓中冷技術相結合的燃油系統③機外凈化如我國主要采用：氧化－催化燃燒法國際上通用：三元催化凈化法第五節全球大氣環境問題臭氧層的破壞與保護全球變暖酸雨危害與防治小結近百年來全球平均氣溫已上升

0.6~0.9℃全球變暖1、原因二氧化碳含量增多自然原因：人為原因：燃燒礦物燃料產生毀林氟氯烴化合物等其他溫室氣體太陽活動、大氣環流、火山活動、地殼運動等為什么？

全球變暖，也即溫室效應溫室效應是由于大量的CO2、CH4和N2O等氣體向大氣中釋放而造成地球表面溫度升高的效應。主要的溫室氣體：CO2、CH4、NOx、CFC等。全球變暖2、危害1）海平面上升，威脅沿海低地國家、地區；

2）引起各地降水和干濕狀況變化，導致各國經濟結構變化。3、措施1）提高能源利用率，采用新能源2）加強國際間協作思考：氣溫升高，對各地區的生態環境、干濕狀況和社會經濟會造成什么影響？南極臭氧空洞為什么？臭氧層的破壞與保護1、原因：人們使用冰箱、空調時釋放出的氟氯烴化合物，通過光化學反應大量消耗臭氧。2、危害：A、增加皮膚癌，主要是黑色素癌；B、損害眼睛，增加白內障患者；C、削弱免疫力，增加傳染病患者；1）危害人體健康2）破壞生態環境和工農業生產A、農產品減少及其品質下降，B、減少漁業產量，C、使塑料等高分子聚合物加速老化3、措施：全球合作保護減少并禁止氟氯烴等物質的排放研制新型的制冷系統毫無阻擋“雨”中垂釣酸雨危害與防治2、原因：——燃燒煤、石油、天然氣等，向大氣中排放二氧化硫和氧化氮等酸性氣體。4、危害：1）使河湖水酸化，影響魚類生長繁殖，乃至死亡；2）使土壤酸化，危害森林和農作物生長；3）腐蝕建筑物和文物古跡；4）危及人體健康。4、防治：——減少人為硫氧化物和氮氧化物的排放，研制煤炭中硫資源的綜合開發與利用，發展潔凈煤技術、清潔燃燒技術等。1、概念：pH值小于5.6的雨水。3、分布：中國目前酸雨區面積占國土面積30%，主要分布在華中、華南、西南和華東地區，北方只有局部地區出現酸雨。1992-1993年中國年平均降水pH值的分布思考：1、找出pH值小于5.6的酸雨區2、找出pH值小于4.5的重酸雨區3、我國的酸雨主要是什么類型？西南杭州灣珠江三角洲及其北部硫酸型我國酸雨的特點：(1)以長江為界，南部酸雨多于北方。

①北方土壤呈堿性；②南方多雨，長期沖刷，石灰質少，土壤對酸的中和能力差；③南方燃的煤含硫量相對較高；④北方干燥，沙漠地區多，沙塵飛揚使酸雨受到抑制。(2)我國酸雨大多數是硫酸型的。(3)降水酸度具有明顯的季節性，一般冬季雨水pH低，夏季p