第五章大氣質量與大氣污染

第一節大氣的結構及組成

一、大氣結構

大氣是地球的“外衣”，厚厚地包裹在地球的外表面,厚度約1000?1400km,

隨地球旋轉，通常叫大氣圈。大氣圈垂直方向有各種各樣的分層方法。目前世界

各國普遍采用的分層方法是1962年世界氣象組織(WMO)執行委員會正式通過國

際大地測量和地球物理聯合會(IUGG)所建議的分層系統，根據大氣圈中大氣溫

度垂直分布的特點，在結構上可將大氣圈分為五個氣層。

1、對流層

對流層是大氣圈中最接近地面的一層，平均厚度約為12km,集中了占大氣

總質量75%的空氣和幾乎全部的水蒸氣量，是天氣變化最復雜的層次。該大氣

層具有兩個顯著特點。

(1)氣溫隨高度增加而降低

設問：舉例，為什么？

對流層的大氣不能直接吸收太陽輻射的能量，但能吸收地面反射的能量而使

大氣增溫，因而靠近地面的大氣溫度高，遠離地面的空氣溫度低，高度每增加

100m,氣溫約下降0.65℃。遙想蘇東坡當年且吟且唱著：“我欲乘風歸去，惟恐

瓊樓玉宇，高處不勝寒，起舞弄清影，何似在人間。”

0空氣具仍電烈的就流運動近地層的空氣接受地面的熱輻射后溫度升高，

與高空冷空氣發生垂直方向的對流，構成了對流層空氣的強烈的對流運動。因為

海陸之分、晝夜之別以及緯度高低之差，所以不同地區溫度也有差別，形成了空

氣的水平對流。

(3)溫度、堰度等各要葛水平分布不均大氣與地球表面接觸，塵埃、水蒸

汽、微生物、人類活動產生的有毒物質進入空氣層，化學過程活躍；氣團變冷、

變熱，形成天氣現象，大氣污染也是指這一層。

對流層中氣象條件復雜，既有形成污染物易于擴散的條件，又會出現污染物

不易擴散的條件。人類活動排放的污染物主要聚集在對流層。大氣污染主要也是

在這一層發生。因而對流層的狀況對人類生活影響最大，與人類關系最密切，是

我們進行研究的主要對象。

2、平流層

對流層層頂之上的大氣為平流層，其上界仰展到約55km處。

平流層內溫度垂直分布的端點、是大氣溫度隨高度的增加而升高。這一方面是

由于它受地面輻射影響小，另一方面也是由于該層含有臭氧，存在著臭氧層。臭

氧層可直接吸收太陽的紫外線輻射，造成了氣溫的增加。

臭氧層的存在對地面免受太陽紫外輻射和宇宙輻射起著很好的防護作用，否

則，地面上所有的生命將會由于這種強烈的輻射而致死。然而，近年來，由于地

面向大氣排放氯氟燒化合物過多，局部臭氧層被消蝕成洞，太陽及宇宙輻射可直

接穿過“臭氧空洞”，給地球上的生物造成危害。若這種情況繼續下去，其后果

將是極為嚴重的。因此，保護臭氧層是當今世界面臨的緊迫任務之一。

臭氧的濃度隨高度的分布，具有不連續或突變現象（見圖5-2）。大氣中03

主要存在于10?50km的大氣層中，絕大部分集中在平流層，對流層只占了10%

左右。近地面層臭氧含量少，從10km高度開始增加，到20?30km高度濃度達

到最大值，稱為“臭氧層”，再往上逐漸減少，到50Km以上就極少了。這是由

于不同高度上03的形成條件不同造成的。

因為大氣中的03的形成主要是在太陽輻射的作用下，氧分子與氧原子結合

而成的。在大氣的上層，太陽輻射的強度很大，使得氧分子離解過多，因此氧分

子與氧原子相遇形成03的機會很少，即使臭氧形成，由于吸收太陽輻射，又促

使03自身發生分解，因此上層大氣臭氧含量不多。而在20?30km高度的大氣

層，具備臭氧形成的最適宜條件，既有充足的氧分子，又有充足的氧原子，因此

這一層次的臭氧含量特別豐富，濃度達到最大值，被稱為“臭氧層”。

在低層大氣（對流層），由于太陽輻射大為減弱，03的形成主要受閃電作

用影響，但因閃電又不經常發生，氧分子難以分解，缺乏形成臭氧所需的大量氧

分子，因此含量極少，且非常不穩定。在各個高度上濃度不一，都有臭氧量的多

層和少層、厚層和薄層。

據觀測，大氣中CH4的增加將引起對流層02的增加，而N20和CFCs的增加

將引起平流層03的減少。

3、中間層

由平流層頂至85km高處范圍內的大氣稱為中間層。由于該層中沒有臭氧這

一類可直接吸收太陽輻射能量的組分，因此其溫度垂直分布的特點是氣溫隨高度

的增加而迅速降低,其頂部氣溫可低于190K,是大氣層中最冷的一層。中間層

底部的空氣通過熱傳導接受了平流層傳遞的熱量，因而溫度最高。這種溫度分布

下高上低的特點，使得中間層空氣再次出現強烈的垂直對流運動。

4、暖層

暖層位于85?800km的高度之間。這一層空氣密度很小，氣體在宇宙射線作

用下處于電離狀態，又稱為電離層。由于電離后的氧能強烈地吸收太陽的短波輻

射，使空氣迅速升溫，因欣茬這一層中氣溫的分布是隨高度的增加而增加,其頂

部可達750?1500K。電離層能反射無線電波，對遠距離通訊極為重要。

5、散逸層

暖層層頂以上的大氣，統稱為散逸層，也稱為外層大氣。該層大氣極為稀

薄，氣溫高，分子運動速度快。某些高速運動的粒子能克服地球引力的作用而逃

逸到太空中去，所以稱其為散逸層。

二、大氣組成

地球大氣的主要成分是氮和氧，這種大氣的化學組成在太陽系的九大行星中

非常特殊。離地球最近的兩顆行星——金星和火星的大氣化學組成就與地球大氣

完全不同，其主要成分是二氧化碳，氧含量極少，幾乎不存在。

地球大氣的成分除主要氣體氮和氧外，還有氮和二氧化碳，上述四種氣體占

大氣圈總體積的99.99%。此外還有頰，氮、氟、債、氫、甲烷、一氧化二氮、

一氧化碳、臭氧、水汽、二氧化硫、硫化氫、氨、氣溶膠等微量氣體（表5.1）。

在組成地球大氣的多種氣體中，包括穩定組分和可變的不穩定組分。氮、氧、

僦、演、氮、氟、甲烷、氫、愈等是大氣中的穩定組分，這一組分的比例，從地

球表面至90公里的高度范圍內都是穩定的。

二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、臭氧、水汽等是地球大氣中的不穩定組分。

另外，地球大氣中還含有一些固體和液體的雜質。主要來源于自然界的火山

爆發、地震、巖石風化、森林火災等和人類活動產生的煤煙、塵、硫氧化物和氮

氧化物等，這也是地球大氣中的不穩定組分。

地球大氣圈的形成與演化，經歷了漫長的地質時期。現在大氣圈的面貌是地

球各圈層（主要是生物圈）塑造的。生物圈各組分與大氣之間保持著十分密切的

物質與能量的交換，它們從大氣中攝取某些必需的成分，經過光合作用、呼吸作

用和其殘體的好氣或厭氣分解作用，又把一些氣體釋放到大氣中去，使大氣的組

分保持著精巧的平衡。

如果大氣組分的這種平衡一旦遭到破壞，就會對許多生物甚至會對整個生物

圈造成災難性的生態后果。

就以大氣組分中的二氧化碳而論，盡管它在大氣圈中只占0.03%,但對地

球上的生物卻很重要。據估算，生物圈每年由大氣吸收的二氧化碳約為480X109

噸，而向大氣排放的二氧化碳也差不多是這一數值。19世紀工業革命以前，大

氣中二氧化碳的濃度一直保持在0.028%。工業革命后，隨著人口增加和工業發

展，人類活動已經開始打破了二氧化碳的自然平衡。植被（尤其是森林）的破壞

和大量化石燃料及生物體的燃燒使生物圈向大氣排放的二氧化碳量超過了它從

大氣中吸收的二氧化碳量，使大氣二氧化碳濃度逐年上升，目前已經達到0.035

%左右。由于二氧化碳具有吸收長波輻射的特性，而使地球表面溫度升高，并因

此導致一系列連鎖反應，其中對人類影響較大的是溫度上升會使極地冰帽融化，

海平面上升，世界上許多地區將被淹沒在海水之下。

相反，如果二氧化碳含量減少，則會引起氣溫下降，這種溫度下降的幅度即

使很小，也會帶來很大的影響。因為溫度下降會使作物生長期縮短，而導致產量

減少。

對于含量極少的甲烷也是如此，其濃度目前為L4ppm,只要略有增高，在

現有氧的濃度下就會因閃電而燃燒。而更重要的是，甲烷的“溫室效應”比二氧

化碳效果強300多倍。對全球變暖起著重要作用。

對于生命活動至關重要的氧更是如此。大氣中氧濃度的降低或增高都會影響

許多重要的生命過程和產生一些意想不到的惡果。氧濃度的大小決定了生物的演

化過程。30億年前，地球大氣中氧的濃度只有現在濃度的千分之一，生命只可

能出現在水下10米深處。大約距今6億年時，地球大氣中氧的濃度達到了現在

濃度的百分之一，生物開始出現在水面上,這是生物發展史上的第一個關鍵濃度。

到了大約4億年以前，大氣中氧的濃度達到了現在濃度的十分之一，生物從海洋

登上了陸地，這是生物發展史上的第二個關鍵濃度。此后，地球大氣中氧的濃度

盡管也出現過小幅度的波動（比現在濃度高），但一直保持在一定的水平上，即

復氧與耗氧之間達到了某種平衡。

另外，大氣中氧含量如果由現在的21%增高至25%,則雷電就能把嫩枝與

草地點燃，造成連綿不斷的火災，使全球植被化為烏有。當然，這只是一種假想

的情況，因為發生森林火災的同時也消耗了大氣中的氧，這里還存在一些負反饋

機制問題。

誠然，大氣圈以其巨大的體積與質量，更由于存在著反饋機制，要想改變其

組成的百分之一，千分之一乃至萬分之一并非易事。然而，人類以其巨大的數量

和今日高度發展的科學技術，卻確實在對大氣圈發生著一定的影響。

第二節大氣污染

一、大氣污染的定義

（1）定義；大氣污染系指由于人類活動或自然過程引起某些物質介入大氣中，

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舒適，健康

和福利或危害了環境。

（2）形成過程：所謂人類活動不僅包括生產活動，而且也包括生活活動，如做

飯、取暖、交通等。自然過程，包括火山活動、山林火災、海嘯、土壤和巖石的

風化及大氣圈中空氣運動等。一般說來，由于自然環境所具有的物理.化學和生

物機能（即自然環境的自凈作用），會使自然過程造成的人氣污染，經過一定時間

后自動消除（即使生態平衡自動恢復）.所以可以說，大氣污染主要是人類活動造

成的。

二、大氣污染物的種類

1..大氣污染物

(1)定義：大氣污染物系指由于人類活動或自然過程排入大氣的并對人或環境

產生有害影響的那些物質。

(2)種類：按其存在狀態可概括為二大類：氣溶膠狀態污染物，氣體狀態污染

物

(一)氣溶膠狀態污染物

在大氣污染中，氣溶膠系指固體粒子，液體粒子或它們在氣體介質中的懸浮

體。從大氣污染控制的角度，按照氣溶膠的來源和物理性質，可將其分為如下兒

種：

a粉塵(dust)：粉塵系指懸浮于氣體介質中的小固體粒子，能因重力作用發

生沉降，但在某一段時間內能保持懸浮狀態.它通常是由于固體物質的破碎、研

磨、分緞、輸送等機械過程，或土壤，巖石的風化等自然過程形成的。粒子的形

狀往往是不規則的。粒子的尺寸范圍，在氣體除塵技術中，一般為l—200um左

右.屬于粉塵類的大氣污染物的種類很多，如粘土粉小，石英粉塵、煤粉、水泥

粉塵、各種金屬粉塵等.

在大氣污染控制中，還根據大氣中的粉塵(或煙塵)顆粒的大小，將其分為飄

塵、降塵和總懸浮微粒.

①飄塵：飄塵指大氣中粒徑小于10即1的固體顆粒.它能較長期地在大氣中

飄浮，有時也稱浮游粉塵.

②降塵：降塵指大氣中粒徑大于10即1的固體顆粒。在重力作用下它可在較

短時間內沉降到地面。

②總懸浮微粒(TSP)：總懸浮微粒系指大氣中粒徑小于100阿的所有固體顆

粒.

b煙(fume)：煙一般系指由冶金過程形成的固體粒子的氣溶膠。它是由熔

融物質揮發后生成的氣態物質的冷凝物，在生成過程中總是伴有諸如氧化之類

的化學反應。煙的粒子尺寸很小，一般為0.01—1即1左右。產生煙是一種較為

普遍的現象，如有色金屬冶煉過程中產生的氧化鉛煙、氧化鋅煙，在核燃料后處

理廠中的氧化鈣煙等。

c飛灰(flyash)：飛灰系指隨燃料燃燒產生的煙氣飛出的分散得較細的灰

分。

d黑煙(smoke)：黑煙一般系指由燃料燃燒產生的能見氣溶膠.在某些情況下，

粉塵、煙、飛灰、黑煙等小固體粒子氣溶膠的界限，很難明顯區分開，在各種

文獻特別是工程中，使用得較混亂，根據我國的習慣，一般可將冶金過程或化學

過程形成了固體粒子氣溶膠稱為煙塵；將燃料燃燒過程產生的飛灰和黑煙，在不

需仔細區分時，也稱為煙塵.在其他情況，或泛指小固體粒子的氣溶膠時，則通

稱粉塵。

e霧(fog)：是氣體中液滴懸浮體的總稱.在氣象中指造成能見度小于1km

的小水滴懸浮體。在工程中，霧一般泛指小液體粒子懸浮體，它可能是由于液體

蒸汽的凝結，液體的霧化及化學反應等過程形成的，如水霧、酸霧、堿霧、油霧

等.

(-)氣體狀態污染物

氣體狀態污染物是以分子狀態存在的污染物，簡稱氣態污染物。

氣態污染物的種類很多，大部分為無機氣體.常見的有五大類：以二氧化硫

為主的含硫化合物，以氧化氮和二氧化氮為主的含氮化合物，碳氧化物、碳氫化

合物及鹵素化合物等，如表1-2所示.

對于氣態污染物，又可分為一次污染物和二次污染物。一次污染物是指直接

從污染源排到大氣中的原始污染物質；二次污染物是指由一次污染物與大氣中已

有組分或兒種一次污染物之間經過一系列化學或光化學反應而生成的與一次污

染物性質不同的新污染物質。在大氣污染中目前受到普遍重視的一次污染物主要

有硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx),碳氧化物(CO,C02)以及碳氫化物(HC)等.受

到普遍重視的二次污染物主要是硫酸煙霧(Sulfuroussmog)和光化學煙霧

(Photochemicalsmog)。

氮氧化物(NOx)主要是指NO和N02oNO和N02都是對人體有害的氣體。氮氧

化物和碳氫化合物(HC)在大氣環境中受強烈的太陽紫外線照射后發生光化學反

應而產生二次污染物，這種又一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧現

象，稱為光化學煙霧。

經過研究表明，在60(N(北緯)?60(S(南緯)之間的一些大城市，都可能發

生光化學煙霧。光化學煙霧主要發生在陽光強烈的夏、秋季節。隨著光化學反應

的不斷進行,反應生成物不斷蓄積,光化學煙霧的濃度不斷升高,約3h?4h后達

到最大值。這種光化學煙霧可隨氣流飄移數百公里,使遠離城市的農村莊稼也受

到損害。

三、大氣污染物的來源和發生量

(1)燃料的燃燒：冬季取暖一煤煙型污染

(2)工業生產過程：如冶金過程形成的煙

(3)交通運輸：汽車廢氣、揚起的塵土

(4)自然災害：火山噴發、流星燃燒產生宇宙灰塵

四、我國大氣污染現狀

(一)八大公害事件

1、馬斯河谷事件

1930年12月1?5日比利時馬斯河谷工業區工業區處于狹窄的盆地中，

12月1?5日發生氣溫逆轉，工廠排出的有害氣體在近地層積累，三天后有人發

病，癥狀表現為胸痛、咳嗽、呼吸困難等。一周內有60多人死亡。心臟病、肺

病患者死亡率最高。

2、多諾拉事件

1948年10月26?31日美國賓夕法尼亞洲多諾拉鎮該鎮處于河谷，10月

最后一個星期大部分地區受反報旋和逆溫控制，加上26?30日持續有霧，使大

氣污染物在近地層積累。二氧化硫及其氧化作用的產物與大氣中塵粒結合是致害

因素，發病者5911人，占全鎮人口43%。癥狀是眼痛、喉痛、流鼻涕、干咳、

頭痛、肢體酸乏、嘔吐、腹瀉，死亡17人。

3、洛杉磯光化學煙霧事件

40年代初期美國洛杉磯市全市250多萬輛汽車每天消耗汽油約1600萬升,

向大氣排放大量碳氫化合物、氮氧化物、一氧化碳。該市臨海依山，處于50公

里長的盆地中，汽車排出的廢氣在日光作用下，形成以臭氧為主的光化學煙霧。

4、倫敦煙霧事件

1952年12月5~8日英國倫敦市5~8日英國兒乎全境為濃霧覆蓋，四天

中死亡人數較常年同期約多40000人，45歲以上的死亡最多，約為平時3倍；1

歲以下死亡的，約為平時2倍。事件發生的一周中因支氣管炎死亡是事件前一周

同類人數的9.3倍。

5、四日市哮喘事件

1961年日本四日市1955年以來，該市石油冶煉和工業燃油產生的廢氣，

嚴重污染城市空氣。重金屬微粒與二氧化硫形成硫酸煙霧。1961年哮喘病發作,

1967年一些患者不堪忍受而自殺。1972年市共確認哮喘病患者達817人，死亡

10多人。

6、米糠油事件

1968年3月日本北九洲市、愛知縣一帶生產米糠油用多氯聯苯作脫臭工

藝中的熱載體，由于生產管理不善，混入米糠油，食用后中毒，患病者超過1400

人，至七八月份患病者超過5000人，其中16人死亡，實際受害者約13000人。

7、水俁病事件

1953?1956年日本熊本縣水俁市含甲基汞的工業廢水污染水體，使水俁

灣和不知火海的魚中毒，人食用毒魚后受害。1972年日本環境廳公布：水俁灣

和新縣阿賀野川下游有汞中毒者283,其中60人死亡。

8、痛痛病事件

1955?1972年日本富山縣神通川流域鋅、鉛冶煉廠等排放的含廢水污染

了神通川水體，兩岸居民利用河水灌溉農田，使稻米和飲用水含鎘而中毒，1963

年至1979年3月共有患者130人，其中死亡81人。

(-)溫室效應概論

二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結果是形成一種無

形的玻璃罩，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間發散，其結果是地球表

面變熱起來。因此，二氧化碳也被稱為溫室氣體。

溫室效應是指透射陽光的密閉空間由于與外界缺乏熱交換而形成的保溫效

應，就是太陽短波輻射可以透過大氣射入地面，而地面增暖后放出的長短輻射卻

被大氣中的二氧化碳等物質所吸收，從而產生大氣變暖的效應。大氣中的二氧化

碳就像一層厚厚的玻璃，使地球變成了一個大暖房。據估計，如果沒有大氣，地

表平均溫度就會下降到——23℃,而實際地表平均溫度為15℃,這就是說溫室

效應使地表溫度提高38℃。但是，二氧化碳含量過高，就會使地球仿佛捂在一

口鍋里，溫度逐漸升高，就形成“溫室效應”。形成溫室效應的氣體，除二氧

化碳外，還有其他氣體。其中二氧化碳約占75%、氯氟代烷約占15%?20%,此

外還有甲烷、一氧化氮等30多種。

空氣中含有二氧化碳，而且在過去很長一段時期中，含量基本上保持恒定。

這是由于大氣中的二氧化碳始終處于“邊增長、邊消耗”的動態平衡狀態。大

氣中的二氧化碳有80%來自人和動、植物的呼吸，20%來自燃料的燃燒。散布

在大氣中的二氧化碳有75%被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶

解于水中。還有5%的二氧化碳通過植物光合作用，轉化為有機物質貯藏起來。

地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陸地上的森林，尤其是熱

帶雨林。這就是多年來二氧化碳占空氣成分0.03%(體積分數)始終保持不變的

原因。

但是近幾十年來，由于人口急劇增加，工業迅猛發展，呼吸產生的二氧化碳

及煤炭、石油、天然氣燃燒產生的二氧化碳，遠遠超過了過去的水平。而另一方

面，由于對森林亂砍亂伐，大量農田建成城市和工廠，破壞了植被，減少了將二

氧化碳轉化為有機物的條件。再加上地表水域逐漸縮小，降水量大大降低，減少

了吸收溶解二氧化碳的條件，破壞了二氧化碳生成與轉化的動態平衡，就使大氣

中的二氧化碳含量逐年增加。空氣中二氧化碳含量的增長，就使地球氣溫發生了

改變。據分析，在過去二百年中，二氧化碳濃度增加25%,地球平均氣溫上升

0.5℃。估計到下個世紀中葉，地球表面平均溫度將上升1.5——4.5℃,而在中

高緯度地區溫度上升更多。

如果二氧化碳含量比現在增加一倍，全球氣溫將升高3c?5°C,兩極地

區可能升高10℃,氣候將明顯變暖。氣溫升高，將導致某些地區雨量增加，某

些地區出現干旱，颶風力量增強，出現頻率也將提高，自然災害加劇。更令人擔

憂的是，由于氣溫升高，將使兩極地區冰川融化，海平面升高，許多沿海城市、

島嶼或低洼地區將面臨海水上漲的威脅，甚至被海水吞沒。20世紀60年代末，

非洲下撒哈拉牧區曾發生持續6年的干旱。由于缺少糧食和牧草，牲畜被宰殺，

饑餓致死者超過150萬人。

這是“溫室效應”給人類帶來災害的典型事例。因此，必須有效地控制二

氧化碳含量增加，控制人口增長，科學使用燃料，加強植樹造林，綠化大地，防

止溫室效應給全球帶來的巨大災難。

氣溫升高不可避免地使極地冰層部分融解，引起海平面上升。海平面上升對

人類社會的影響是十分嚴重的。如果海平面升高1m,直接受影響的土地約5X106

km2,人口約10億，耕地約占世界耕地總量的1/3。如果考慮到特大風暴潮和鹽水

侵入,沿海海拔5m以下地區都將受到影響,這些地區的人口和糧食產量約占世界

的1/20一部分沿海城市可能要遷入內地，大部分沿海平原將發生鹽漬化或沼澤

化，不適于糧食生產。同時,對江河中下游地帶也將造成災害。當海水入侵后，會

造成江水水位抬高,泥沙淤積加速,洪水威脅加劇，使江河下游的環境急劇惡化。

溫室效應和全球氣候變暖已經引起了世界各國的普遍關注，目前正在推進制訂國

際氣候變化公約,減少二氧化碳的排放已經成為大勢所趨。

科學家預測，如果我現在開始有節制的對樹木進行采伐，到2050年，全球

暖化會降低5%0

1.影響

受到溫室效應和周期性潮漲的雙重影響，西太平洋島國圖瓦盧的大部分地

方，即將被海水淹沒，包括首都的機場及部分住宅和辦公室。

由于溫室效應會導致南北極冰雪融化，水平線上升，直接威脅圖瓦盧，所以

該國在國際環保會議上一向十分敢言。前總理佩魯曾聲稱圖瓦盧是“地球暖化的

第一個受害者”。

-50年內圖瓦盧九個小島將在世界地圖上永遠消失

圖瓦盧這個名不見經傳的西太平洋島國也許在世界上多數人還不知道它的

存在之前，就要從地球上消失了。該國即將成為世界上第一個被海洋吞沒的國家。

2005年，各島國元首和聯合國秘書長安南出席了在毛里求斯舉行的一次聯

合國會議。會上，圖瓦盧駐聯合國大使索波艾佳回憶當年的美景百感交集：他小

時候去一個小島探望姑媽，那里的美麗景象至今給他留下了深刻的印象：陽光、

沙灘、植物，還有3間小屋和廚房。那時候，島上的25位居民盡情享受著天堂

般的生活。但今天，小島已不復存在，留給人們的只是黃沙。

索波艾佳說，他的家鄉努庫費陶也未能逃過被海水淹沒的厄運。現在，僥幸

“存活”下來的土地，也因為海水滲透，已經無法種出糧食，島上兒代人為生的

芋頭產量逐年減少，而且，飲用水也變得又咸又苦了。

未來的圖瓦盧何去何從？圖瓦盧人是否應該搬離家園？這些問題在聯合國

會議上并沒有得到解決。但有一點不容置疑：將來的某一天，他們肯定要離開那

片土地。

看過電影《大撒把》的人恐怕都會對男主角葛優的一句臺詞印象深刻：“在

浩瀚的太平洋上，散落著一串璀璨的明珠。”的確，在美麗的南太平洋上鑲嵌著

許多風景綺麗的島國。在這串珍珠之中，位于斐濟以北的圖瓦盧便是其中亮麗的

一顆。其中早在2001年，圖瓦盧領導人在一份聲明中說，他們對抗海平面上升

的努力已告失敗，并宣布他們將放棄自己的家園，舉國移民新西蘭。圖瓦盧將由

此成為全球第一個因海平面上升而進行全民遷移的國家。大約在50年以后，這

個美麗的島國將沉沒于大洋之中，在世界地圖上人們再也找不到這個國家的位

置。

-提前宣讀“訃告”L1萬國民面臨滅頂之災

圖瓦盧總面積只有26平方公里，總人口1.1萬人，屬于熱帶海洋性氣候，

一年四季風景如畫。人們將構成這個國家的九個環狀珊瑚小島稱為太平洋上的

“九顆閃亮明珠”并不過分，因為在很多人眼里，圖瓦盧真的像一個世外桃源。

然而，美國權威的華盛頓地球政策研究所發表了一份不僅令圖瓦盧人民，也

令所有關心人類命運的人聞之心焦的“訃告”：由于人類不注意保護地球環境，

保持生態平衡，由此造成的溫室效應導致海平面上升，太平洋島國圖瓦盧的1.1

萬國民將面臨滅頂之災。惟一的解決辦法就是全國大搬遷，永遠離開這塊他們世

世代代居住、生活的土地。據悉，移民將從明年起正式啟動。

-生于海洋難道注定要死于海洋

2000年2月18日，生養圖瓦盧人民的大海已經給了他們一次可怕的預演。

在那一天，該國的大部分地區被海水淹沒，首都的機場及部分房屋都泡在了汪洋

大海之中。該國的海平面于2月19日下午5時左右上升至3.2米，2月20日下

午5時44分海潮才緩慢退卻。由于這個由9個環形小珊瑚島組成的國家最高海

拔也不過4.5米，所以低洼地方的房屋全部沒頂。

2.特點

溫室有兩個特點：溫度較室外高，不散熱。生活中我們可以見到的玻璃育

花房和蔬菜大棚就是典型的溫室。使用玻璃或透明塑料薄膜來做溫室，是讓太陽

光能夠直接照射進溫室，加熱室內空氣，而玻璃或透明塑料薄膜又可以不讓室內

的熱空氣向外散發，使室內的溫度保持高于外界的狀態，以提供有利于植物快速

生長的條件。

3.后果

1）地球上的病蟲害增加；

2）海平面上升；

3）氣候反常，海洋風暴增多；

4）土地干旱，沙漠化面積增大。

科學家預測：如果地球表面溫度的升高按現在的速度繼續發展，到2050年

全球溫度將上升2—4攝氏度，南北極地冰山將大幅度融化，導致海平面大大上

升，一些島嶼國家和沿海城市將淹于水中，其中包括幾個著名的國際大城市：紐

約，上海，東京和悉尼。

4.溫室效應可使史前致命病毒威脅人類

美國科學家近日發出警告，由于全球氣溫上升令北極冰層溶化，被冰封十幾

萬年的史前致命病毒可能會重見天日，導致全球陷入疫癥恐慌，人類生命受到嚴

重威脅。

紐約錫拉丘茲大學的科學家在最新一期《科學家雜志》中指出，早前他們發

現一種植物病毒T0MV,由于該病毒在大氣中廣泛擴散，推斷在北極冰層也有其

蹤跡。于是研究員從格陵蘭抽取4塊年齡由500至14萬年的冰塊，結果在冰層

中發現T0MV病毒。研究員指該病毒表層被堅固的蛋白質包圍，因此可在逆境生

存。

這項新發現令研究員相信，一系列的流行性感冒、小兒麻痹癥和天花等疫癥

病毒可能藏在冰塊深處，目前人類對這些原始病毒沒有抵抗能力，當全球氣溫上

升令冰層溶化時，這些埋藏在冰層千年或更長的病毒便可能會復活，形成疫癥。

科學家表示，雖然他們不知道這些病毒的生存希望，或者其再次適應地面環境的

機會，但肯定不能抹煞病毒卷土重來的可能性。

5.由來

溫室效應主要是由于現代化工業社會過多燃燒煤炭、石油和天然氣，這些燃

料燃燒后放出大量的二氧化碳氣體進入大氣造成的。

為減少大氣中過多的二氧化碳，一方面需要人們盡量節約用電（因為發電燒

煤），少開汽車。另一方面保護好森林和海洋，比如不亂砍濫伐森林，不讓海洋

受到污染以保護浮游生物的生存。我們還可以通過植樹造林，減少使用一次性方

便木筷，節約紙張（造紙用木材1,不踐踏草坪等等行動來保護綠色植物，使它

們多吸收二氧化碳來幫助減緩溫室效應。

6.新說

自1975年以來，地球表面的平均溫度已經上升了0.9華氏度，由溫室效應

導致的全球變暖已成了引起世人關注的焦點問題。學術界一直被公認的學說認為

由于燃燒煤、石油、天然氣等產生的二氧化碳是導致全球變暖的罪魁禍首。然而

經過兒十年的觀察研究，來自美國Goddard空間研究所的詹姆斯?漢森博士提出

新觀點，認為溫室氣體主要不是二氧化碳，而是碳粒粉塵等物質。

碳粒粉塵是一種固體顆粒狀物質，主要是由于燃燒煤和柴油等高碳量的燃料

時碳利用率太低而造成的，它不僅浪費資源，更引起了環境的污染。眾多的碳粒

聚集在對流層中導致了云的堆積，而云的堆積便是溫室效應的開始，因為40%至

90躲的地面熱量來自由云層所產生的大氣逆輻射，云層越厚，熱量越是不能向外

擴散，地球也就越裹越熱了。

漢森博士對于各種溫室氣體的含量變化都做了整理記錄，發現在1950至

1970年間，二氧化碳的含量增長了近兩倍，而從70年代到90年代后期，二氧

化碳含量則有所減少。用目前流行的理論很難解釋仍在惡化的全球變暖的現象。

漢森博士認為，除了碳粒粉塵以外，還有一些氣體物質能導致溫室效應，如

對流層中的臭氧（正常的臭氧應集中在平流層中）、甲烷，還有巨毒無比的氯氟

煌。但這些污染源的治理就相對困難些了。可喜的是，近兒十年來非二氧化碳的

溫室氣體含量已經有了一定的下降，如若甲烷和對流層中的臭氧含量也能逐年

下降趨勢，那么再過50年，地球表面平均溫度的變化將近乎零。

碳粒粉塵并不是不可避免的東西，隨著內燃機品質的不斷提高，甚或不使用

內燃機的交通工具的問世，不能燒盡而剩余的碳粒是可以減少的。漢森博士的學

說能夠成立，則給地球帶來了降溫的新希望，但愿地球早日退燒。

工業革命前大氣中CO?含量是280ppm,如按目前增長的速度，到2100年C02

含量將增加到550ppm,即幾乎增加一倍。全世界的許多氣象學家都在努力研究,

C02含量增加一倍以后，到2100年全球的平均氣溫會增高多少？

（三）酸雨概述

酸雨的形成原因

酸雨是指pH值小于56的雨水、凍雨、雪、雹、露等大氣降水。大量的

環境監測資料明，由于大氣層中的酸性物質增加，地球大部分地區上空的云水正

在變酸，如不加控制，酸雨區的面積將繼續擴大，給人類帶來的危害也將與日俱

增。現已確認，大氣中的二氧化硫和二氣化氮是形成酸雨的主要物質。美國測定

的酸雨成分中，硫酸占6096,硝酸占32%,鹽酸占6除其余是碳酸和少量有機酸。

大氣中的二氧化硫和二氧化氮主要來源于煤和石油的燃燒，它們在空氣中氧化劑

的作用下形成溶解于雨水的種酸。據統計，全球每年排放進大氣的二氧化硫約1

億噸，二氧化氮的5000萬噸，所以，酸雨主要是人類生產活動和生活造成的。

目前，全球已形成三大酸雨區。我國覆蓋四川、貴州、廣東、廣西、湖南、

湖北、江西、浙江、江蘇和青島等省市部分地區，面積達200多萬平方公里的酸

雨區是世界三大酸雨區之一。我國酸雨區面積擴大之快、降水酸化率之高，在世

界上是罕見的。世界上另兩個酸雨區是以德、法、英等國為中心，波及大半個歐

洲的北歐酸雨區和包括美國和加拿大在內的北美酸雨區。這兩個酸雨區的總面積

大約1000多萬平方公里，降水的pH值小于0.5,有的甚至小于0.4o

酸雨會造成的危害

下酸雨時，樹口I?會受到嚴重侵蝕，樹木的生存受到嚴重危害。并且，地面也

會酸化。在土壤中生長著許許多多的細菌生物，這些生物對植物的生長有著極為

重要的作用。例如，在黑土里生長著種類與世界人口一樣多的細菌。若土壤被酸

雨侵蝕，除一少部門分，土壤里面的大多數細菌都將無法存活。

此外，土壤中的營養成分被酸溶解后會流失掉，這也構成了對樹木的危害。

在加拿大和歐洲，有15%到60%的森林受到不同程度的酸雨侵蝕而大面積枯

萎。若如此下去，在不久的將來，森林就將會部消失。

不僅森林受到嚴重威脅，土壤由于受到酸性侵蝕，也會引起農業減產。為此,

我們正在把堿性石灰投入到酸性土壤中進行中和。但是，用石灰中和并不是萬全

之策，還不能從根本上解決問題。

此外，酸雨容易腐蝕水泥、大理石，并能使鐵金屬表面生銹，因此，建筑物

容易受損，公園中的雕刻以及許多古代遺跡也容易受腐蝕。

酸雨的黑色幽默

▲泡菜

酸雨酸化了土壤以后，進一步也酸化了地下水。德國、波蘭和前捷克交界的

黑三角地區（當地先以森林，后以森林被酸雨破壞而著名）的一位家庭主婦，在接

待日本客人奉茶時說："我們這個地區只有幾口井的井水可供飲用。我們自己也

常開玩笑說，只要用井水泡蔬菜，就能夠做出很好的泡菜（酯腋菜）來。”

▲染發

酸化的地下水還腐蝕自來水管。瑞典南部馬克郡的西里那村，有一戶人家三

個孩子的頭發都從金黃色變成了綠色。這就是使馬克郡出名的"綠頭發”事件。原

因是他們把井中的汲水管由鋅管換成了銅管，而pH小于5.6的水對銅有較強的

腐蝕性，產生銅綠。所以這戶人家的浴室和洗漱臺都已被染成銅綠色。這種溶有

銅或鋅離子的水還能使嬰幼兒發生原因不明的腹瀉。馬克郡的幼兒園發生過的集

體''食物中毒”也是這個原因(大約半數的瑞典人都是把地下水作為飲用水源的)。

英國的蘭克夏，水龍頭里曾放出含有因水管腐蝕而造成大量鐵銹的濁水。酸雨甚

至使輸水管道因腐蝕而破裂。1985年圣誕節前4天，英國約克夏直徑1米的輸

水管破裂，備用的也都不能使用，使20萬人一度處于斷水的恐慌之中。

▲慢車

波蘭的托卡維茲因酸雨腐蝕鐵軌，火車每小時開不到40公里，而且還顯得相

當危險。

酸雨襲擊南極

令人震驚的是，南極也觀測到了酸雨，而且是比較強的酸雨。例如，我國南

極長城站1998年4月曾先后8次觀測到酸雨，其中最低pH值只有4.450長城

站的鐵質房屋和塔臺被銹蝕得成層剝落，有的不得不進行更新。為了減緩腐蝕，

每年要刷2-3次油漆。

第六章顆粒污染物控制

第一節除塵技術基礎

第二節重力沉降

概念：是利用含塵氣體中的顆粒受重力作用而自然沉降的原理，將顆粒污染物與

氣體分離的過程。

優點：①結構簡單②造價低③便于維護管理④壓力損失小⑤可處理高溫氣體

(350-550℃)；

缺點：沉降小顆粒的效率低(80%-90%),一般只能去除50微米以上的大顆粒；

應用：主要用作高效除塵裝置的初級除塵器。

一、顆粒沉降速度

作用在顆粒上的總力：F=F1-F2-F3

F1=n/6dp3PPg

F2=n/6dp3Pg

阻力為F3=CDXJT/4dp2V2/2Xp

沉降力F1—F2=n/6dp3pPg—n/6dp3Pg=n/6Xdp3(PP-P)g

PP：顆粒的真密度(Kg/m3)；P：顆粒密度(Kg/m3)；V：顆粒對流

體的相對速度(m/s)；g：重力加速度(m/s2)；CD：阻力系數

二、重力沉降室的設計

沉降室設計計算的假設條件：①通過沉降斷面的水平氣流速度分布是均勻

的，并呈層流狀態；②在沉降室入口斷面上粉塵分布是均勻的；③顆粒的水平移

動速度與氣流速度相同。

(一)沉降時間與沉降速度

V(m/s)為水平氣流平均速度，L(m)為氣流通過長度，則氣流通過時間

為

t1=L/V(s)

粒徑為dp的顆粒，如果沉降速度為Vt,則顆粒從頂部降落到底部所需的時間

為：

t2=H/Vt

若使粒徑為dp的顆粒在沉降室全部沉降下來，則必須保證t12t2,即

L/V^H/Vt

(二)沉降室尺寸

若已知H,可求出沉降室的最小長度L；若L已定，可求出最大高度H。沉降室

的寬度W取決于處理氣體量Q：Q=WHV=WLVt

(三)沉降室捕集效率

如果沉降室尺寸和氣流速度V確定后，可求得沉降室能夠全部捕集的最小粒徑

dmin=(1811VH/(gpPL))1/2=(18nQ/(gPPLW))1/2

dp<dmin顆粒的去除率，與其在沉降室中的位置有關。

用Z代表粒徑為dp的顆粒在t秒內的垂直降落速度，那么

Z=Vtt=LVt/V

該沉降室對粒徑dp的顆粒的分級效率為：

nd=Z/H=LVt/(HV)=LWVt/Q

沉降室的主要結構形式：空心式、水平氣流沉降室、裝有橫向隔板、裝有豎

向隔板。

垂直氣流沉降室：屋頂式、擴大煙管式、帶有錐型導硫器的擴大煙管式。

第三節旋風除塵

概念：是利用旋轉的含塵氣流產生的離心力將顆粒污染物從氣體中分離出來的過

程。

優點：①結構簡單②占地面積小③投資低④操作維修方便⑤壓力損失、動力消耗

不大⑥可用多種材料⑦能用于高溫、高壓及有腐蝕性氣體⑧可直接回收干顆粒物

⑨應用廣泛，形式繁多。

缺點：對捕集小于5微米的顆粒效率不高

應用：一般作為預除塵。

一、旋風除塵器的工作原理

(-)旋風除塵器內的氣流運動

外旋流

內旋流

上渦旋

對上渦旋和錐頂區中細顆粒的返回問題是設計旋風除塵器是應特別注意的兩個

問題。實際氣流的運動是非常復雜的，除了切向和軸向運動外，還有徑向運動。

即在外旋流中有少量氣體沿徑向運動到中心區域，在內旋流中也存在著離心的徑

向運動到外旋流區。

二、旋風除塵器分離性能

(一)顆粒的分離直徑

n0cdp,n=100%,dp稱為全分離直徑dC100,或臨介直徑。

n=50%,dp稱為半分離直徑dc50,或切割直徑。

求半分離直徑的計算式：

1.拉波爾經驗表達式

dC50=(guHB2/(PPQ0))1/2

H：氣流入口高度B：氣流入口寬度e=2nN

0=n(2L1+L2)/H

N=(L1+L2/2)/H

L1、L2分別為圓筒和圓錐的高度

2.根據假想圓筒理論求dc50

在內外旋流的交界面上，V。最大，并且顆粒受到離心力FC最大，受到阻力FD

也最大。當Fc=FD時，在假

想圓筒界面上，粒徑為dC50的顆粒所受的離心力FC為：

Fc=JT/6dC503pPVei2/ri

式中：VOi：假想圓筒半徑ri處的切向速度

如粒子處于層流狀態，徑向氣流阻力為：

dC50=(9口Q/(“LiPPV0i2))1/2

FD=3nudC50Vri

式中:Q：通過假想圓筒界面氣流的平均徑向速度FD=3QudC50/2riLi

Vri=Q/2nriLi

(-)捕集效率

經驗式：nd=1-exp(-0.693(dp/dC50)1/(n+1))圖6-12

在求得dC50后，從圖6-12中查出旋風除塵器任意粒徑dp顆粒的分級效率，如

果還知粒子群的粒徑分布，則可按nT=￡(Z\Rindi)算出旋風除塵器的總效率。

(三)影響捕集效率的因素

1.入口風速(或流量)：由拉波爾經驗公式可知，入口Q,dC50,nd,

nTo但風速過大，粗顆粒將以較大的速度到達器壁而被反彈回內旋流，然

后被上升氣流帶出，影響效率的提高。實踐證明，入口風速210m/s,最適

12-20m/So

2.除塵器的結構尺寸-：由顆粒所受的離心力公式可知，在其它條件相同時，ri

Fc,nTo筒體高度變化對捕集效率影響不明顯，但適當增加錐體長度,

用利于提高捕集效率。減小排氣管直徑，對提高效率有利。

3.粉塵粒徑與密度：因Fc8dp3,FD8dp，所以dp,Fc,nT0

dC50-(1/PP)1/2,PP,nTO

4.氣體溫度：T,u,dC50,nTo

5.灰斗的氣密性：如果除塵器底部密閉不嚴而漏氣，會把已落入灰斗的粉塵重新

帶走，使效率顯著下降。實驗證明，當漏氣量達除塵器處理氣量的15%時，捕

集效率兒乎降為零。

三、旋風除塵器的分類及選型

(-)旋風除塵器的分類367頁6-13,6-14

1.按氣體流動狀態分切流返轉式旋風除塵器

軸流式旋轉除塵器

2.按結構形式分:圓筒體旁通式

長錐體擴散式

還可分單管、多管、組合式;上入口式、下入口式。

第四節靜電除塵

概念：是利用靜電力從氣流中分離懸浮粒子(塵粒或液滴)的一種方法。

優點：①耗能低；②氣壓損失小；③除塵效率高；④處理氣量大；⑤能連續操作;

⑥可用于高溫高壓的

場合；⑦可捕集亞微米粒子(0.1um)；⑧可實現微機控制和遠距離操作。

缺點：①設備龐大，占地面積大；②一次性投資費用高；③不易實現對高比電阻

粉塵的捕集;④不適宜直接凈化高濃度含塵氣體;⑤對制造和安裝質量要求很高;

⑥需要高壓變電及整流控制設備。

一、靜電除塵的基本原理

氣體電離：電子雪崩，電暈放電

粒子荷電：電場荷電，擴散荷電

荷電粒子的遷移和沉積

顆粒的清除

影響靜電除塵器除塵效率的因素

主要影響因素有：粉塵比電阻、氣體含塵濃度、氣流速度等。

1.粉塵的比電阻

如圖5-7-13所示，比電阻在1(/?io"Q?cm之間的粉塵，電除塵效果好。當粉塵比電

阻小于IO,。?cm時，由于粉塵導電性能好，到達集塵極后，釋放負電荷的時間快，容易感

應出與集塵極同性的正電荷，由于同性相斥而使"粉塵形成沿極板表面跳動前進"，降低除塵

效率。當粉塵比電阻大于10“Q?cm時，粉塵釋放負電荷慢，粉塵層內形成較強的電場強

度而使粉塵空隙中的空氣電離，出現反電暈現象。正離子向負極運動過程中與負離子中和，

而使除塵效率下降。

比電阻低于1。4。稱為低阻型。這類粉塵有較好的導電能力，荷電塵粒到達集塵極

后，會很快放出所帶的負電荷，同時由于靜電感應獲得與集塵極同性的正電荷。如果正電荷

形成的斥力大于粉塵的粘附力，沉積的塵粒將離開集塵重返氣流。塵粒在空間受到負離子碰

撞后又重新獲得負電荷，再向集塵極移動。這樣很多粉塵沿極板表面跳動前進，最后被氣流

帶出除塵器。用電除塵器處理金屬粉塵、炭墨粉塵，石墨粉塵都可以看到這一現象。

粉塵比電阻位于-cm的稱為正常型。這類粉塵到達集塵極后，會以正常速

度放出電荷。對這類粉塵(如鍋爐飛灰、水泥塵、平爐粉塵、石灰石粉塵等)電除塵器一般

都能獲得較好的效果。

粉塵比電阻超過ym的稱為高阻型。高比電阻粉塵到達集塵極后，電荷釋

放很慢，這樣集塵極表面逐漸積聚了一層荷負電的粉塵層。由于同性相斥，使隨后塵粒的驅

進速度減慢。另外隨粉塵層厚度的增加，在粉塵層和極板之間形成了很大的電壓降AU。

在粉塵層內部包含著許多松散的空隙，形成了許多微電場。隨AU的增大，局部地點微

電場擊穿，空隙中的空氣被電離，產生正、負離子。AU繼續增高，這種現象會從粉塵層內

部空隙發展到粉塵層表面，大量正離子被排斥，穿透粉層流向電暈極。在電場內它們與負離

子或荷負電的塵粒接觸，產生電生中和。大量中性塵粒由氣流帶出除塵器，使除塵器效果急

劇惡化，這種現象稱為反電暈。

克服高比電阻影響的方法有：加強振打，使極板表面可能保持清潔；改進供電系統，包

括采用脈沖供電和有效的自控系統；增加煙氣濕度，或向煙氣中加入SO,、NH,及Na2c。3

等化合物，使塵粒導電性增加，這種方法稱為煙氣調質。

'III|lu.?I..

10610w1012

比電阻（C*cm）

二次飛播正常反電量

|一?4,?LB-—

C

火花放電

圖5-7-13粉塵比電阻與除塵效率之間的關系

煙氣的溫度和濕度是影響粉法比電阻的兩個重要因素。圖5-7-14是不同溫度和含濕量

下，燒結機鉛煙的比電阻。從該圖可以看出，溫度較低時，粉塵的比電阻是隨溫度升高而增

加的，比電阻達到某一最大值后，又隨溫度的增加而下降。這是因為在低溫的范圍內，粉塵

的導電是在表面進行的，電子沿塵粒表面的吸附層(如水蒸汽或其它吸附層)傳送。溫度低,

塵粒表面吸附的水蒸汽多，因此，表面導電性好，比電阻低。隨著溫度的升高，塵粒表面吸

附的水蒸汽因受熱蒸發，比電阻逐漸增加。在低溫的范圍內，如果在煙氣中加入SO3、NH,

等，它們也會吸附在塵粒表面，使比電阻下降，這些物質稱為比電阻調節劑。溫度較高時,

粉塵的導電是在內部進行的，隨溫度升高，塵粒內部會發生電子熱激發作用，使比電阻下降。

從圖5-7-14還可以看出，在低溫的范圍內，粉塵的比電阻是隨煙氣含濕量的增加而下

降的，溫度較高時，煙氣的含濕量對比電阻基本上沒有影響。

從以上的分析可以看出，可以通過一下途徑降低粉塵比電阻:

①選擇適當的操作溫度;

②增加煙氣的含濕量;

③在煙氣中加入調節劑(SO2,NH3等)。

1

.

S

量

圖5-7-14煙塵比電阻與溫度的關系

2.氣體含塵濃度

粉塵濃度過高，粉塵阻擋離子運動，電暈電流降低，嚴重時為零，出現電暈閉塞，除塵

效果急劇惡化。

電除塵器內同時存在著兩種電荷，一種是離子的電荷，一種是帶電塵粒的電荷。離子的

運動速度較高，約為60~100m/s,而帶電塵粒的運動速度卻是較低的，一般在60cm/s以下。

因此含塵氣體通過電除塵器時，單位時間轉移的電荷量要比通過清潔空氣時少，即這時的電

暈電流小。如果氣體的含塵濃度很高，電場內懸浮大量的微小塵粒，會使電除塵器擔憂暈電

流急劇下降，嚴重時可能會趨近于零，這種情況稱為電暈閉塞。為了防止電暈閉塞的產生，

處理含塵濃度較高的氣體時，必須采取措施，如提高工作電壓，采用放電強烈的電暈極，增

設預凈化設備等。氣體的含塵濃度超過30g/m3時，必須設預凈化設備。

3.氣流速度

隨氣流速度的增大，除塵效率降低，其原因是，風速增大，粉塵在除塵器內停留的時間

縮短，荷電的機會降低。同時，風速增大二次揚塵量也增大。

電場風速的大小對除塵效率有較大影響，風速過大，容易產生二次揚塵，除塵效率下降。

但是風速過低，電除塵器體積大，投資增加。根據經驗，電場風速最高不宜超過L5~2.0m/s,

除塵效率要求高的除塵器不宜超過

第五節袋式除塵

概念：是利用棉、毛或人造纖維等加工的濾布捕集塵粒的過程。

優點：①對凈化微米或亞微米級粉塵粒子除塵效率高（99%-99.9%）；②適應性強，能處理

不同類型的顆粒污染物，對各種干式粉塵，特別是高比電阻粉塵凈化效率高；③操作彈性大,

其性能不受粉塵濃度、粒度、廢氣量變化的影響：④運行性能穩定，結構簡單，使用靈活，

便于回收干料，不存在污泥處理和腐蝕等問題，操作維護簡單。⑤可做成小型的袋式除塵器,

適于分散塵源的除塵；⑥可設計制造出適應不同氣量的含塵氣體（1-106）；⑦含塵氣體濃

度在相當大的范圍內變化對袋式除塵器的除塵效率和阻力影響不大。

缺點：①受濾布的耐溫（250）、耐腐等操作性能的限制；②不適于粘結性強及吸濕性強的塵

粒；③煙氣溫度不能低于露點溫度；④袋式除塵器凈化大于17000m3/h含塵氣量所需的投

資費用要比電除塵器高，而凈化小于17000m3/h含塵氣量時，投資費用比電除塵器省。

-、袋式除塵的原理

（一）除塵過程（385頁，圖6-29）

除塵過程兩階段：首先，纖維起主要捕塵作用，除塵效率不高；

其后，粉塵層起主要捕塵作用，除塵效率提高，阻力損失增加，需清灰。

四、袋式除塵器的選擇與設計

（一）濾布的選擇

性能良好的濾布應具有：①容塵量大，清灰后能在濾料上保留一定的永久性粉塵，確保較高

的濾塵效率；②濾布網孔直徑適中，透氣性好，過濾阻力低；③抗皺拆性、耐磨、耐溫及耐

腐蝕性能好，使用壽命長；④吸濕性好；⑤制作工序簡單，成本低，濾布的材料可用天然濾

料、合成纖維、無機纖維。

（-）過濾速度的確定

選擇速度時應根據物料物性和清灰方式綜合考慮（394頁，表6-7）。

（三）濾袋設計

1.濾袋面積：由氣布比公式確定，Vf=Q/（60Af）。

2.直徑和長度：濾袋的直徑d一般取200-300mm,最大不超過600mm。濾袋長度一般為2-6

米，最長不超過12米。

3.單個濾袋面積：a="dL

a：單個濾袋面積（m2）；d：濾袋直徑（m）；L：濾袋長度。

4.濾袋個數：n=Af/（ndL）

n：濾袋個數；Af:總過濾面積

第六節濕式除塵

概念：是利用洗滌液（一般為水）與含塵氣體充分接觸，將塵粒洗滌下來而使氣體凈化的方

法。

優點：①效率高：②結構簡單，造價低；③占地面積小；④操作維修方便；⑤適宜處理高溫