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1、大气污染与控制工程大气污染与控制工程环境工程导论环境工程导论内内 容容p一、大气污染概述一、大气污染概述p二、环境空气质量标准二、环境空气质量标准p三、大气污染气象学及大气污染模型三、大气污染气象学及大气污染模型p四、颗粒污染物及除尘工艺四、颗粒污染物及除尘工艺p五、五、VOCs及净化工艺及净化工艺p六、六、SOx及脱硫工艺及脱硫工艺p七、七、NOx及脱氮工艺及脱氮工艺p八、八、CO2减排措施减排措施一一.大气污染概述大气污染概述p一一.为什么要进行大气污染控制为什么要进行大气污染控制 人体健康与大气的关系人体健康与大气的关系p人一刻也离不开空气人一刻也离不开空气 人的需要量人的需要量 每天需
2、要的食物约每天需要的食物约1.5kg 每天需要的空气约每天需要的空气约15kg 人的极限耐力人的极限耐力 断食断食,断水断水5天天 可以生存可以生存 断绝空气断绝空气5分钟分钟 死亡死亡 p 获取较洁净的空气比获取较洁净的水就要难得多获取较洁净的空气比获取较洁净的水就要难得多p二、基本概念二、基本概念1.大气（大气（atmosphere）是指环绕地球的全部空气的总和是指环绕地球的全部空气的总和.2.环境空气（环境空气（ambient air）是指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气是指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气.3.大气污染（大气污染（air pollution）指由
3、于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间并因此而危害了人体现出足够的浓度，达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。一一.大气污染概述大气污染概述表表1.1 干燥洁净空气的组成干燥洁净空气的组成0.00120.00050.00050.0000080.0000020.000001甲烷甲烷(CH4)氪氪(Kr)氢氢(H2)氙氙(Xe)二氧化氮二氧化氮(NO2)臭氧臭氧(O3)78.08420.9460.9340.0330.00050.0018氮
4、氮(N2)氧氧(O2)氩氩(Ar)二氧化碳二氧化碳(CO2)氦氦(He)氖氖(Ne)体积比体积比(%)气体气体体积比体积比(%)气体气体图图 大气污染一般过程流程图大气污染一般过程流程图一一.大气污染概述大气污染概述p三三.大气污染类型大气污染类型 煤烟型污染煤烟型污染 指由于煤燃烧过程中排放的各种污染物而造成的污染。指由于煤燃烧过程中排放的各种污染物而造成的污染。氧化型污染氧化型污染 指由于机动车尾气排放和燃油锅炉的排气中含有的氮氧化指由于机动车尾气排放和燃油锅炉的排气中含有的氮氧化物和碳氢化合物，造成的二次污染物和碳氢化合物，造成的二次污染。混合型污染混合型污染 指由于燃煤和燃油过程中产生
5、的污染物互相结合在一起造指由于燃煤和燃油过程中产生的污染物互相结合在一起造成的污染。成的污染。一一.大气污染概述大气污染概述p四四.大气污染物种类大气污染物种类一一)气溶胶状态污染物气溶胶状态污染物1.粉尘粉尘 是指悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用可发生沉是指悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用可发生沉降，但在一定的时间内能保持悬浮状态。降，但在一定的时间内能保持悬浮状态。2.烟尘烟尘 是燃料和其它物质燃烧的产物是燃料和其它物质燃烧的产物。3.雾雾 是气体中液滴悬浮体的总称。是气体中液滴悬浮体的总称。一一.大气污染概况大气污染概况p四四.大气污染物种类大气污染物种类 二二)气体状态
6、污染物气体状态污染物 1.一次污染物：一次污染物：从污染源直接排入空气中的原始污染物；从污染源直接排入空气中的原始污染物；2.二次污染物：二次污染物：一次污染物进入空气后，经过一系列化学或光化一次污染物进入空气后，经过一系列化学或光化学反应生成的学反应生成的与一次污染物性质不同与一次污染物性质不同的新污染物质。的新污染物质。表表 气体状态大气污染物种类气体状态大气污染物种类SO3、H2SO4及硫酸盐及硫酸盐NO2、HNO3及硝酸盐及硝酸盐无无醛、酮、过氧乙酰硝酸酯、醛、酮、过氧乙酰硝酸酯、O3无无SO2、H2SNO、NH3CO、CO2C1C10化合物化合物HF、HCI含硫化合物含硫化合物含氮化
7、合物含氮化合物碳氧化合物碳氧化合物碳氢化合物碳氢化合物卤素化合物卤素化合物二次污染物二次污染物一次污染物一次污染物污染物污染物一一.大气污染概述大气污染概述p五五.大气污染源类型大气污染源类型1按人们的社会活动功能分类按人们的社会活动功能分类 生活污染源生活污染源 工业污染源工业污染源 交通污染源交通污染源2按污染源的几何形态分类按污染源的几何形态分类 点污染源点污染源 面污染源面污染源 线污染源线污染源一一.大气污染概述大气污染概述p六六.大气污染危害大气污染危害1.颗粒物对人体健康的影响颗粒物对人体健康的影响 飘尘对人体的危害作用飘尘对人体的危害作用(PM10,PM2.5)2.气体状态污染
8、物对人体健康的影响气体状态污染物对人体健康的影响 具有很强的刺激性的具有很强的刺激性的SO2气体气体 NOX的毒性的毒性 O3的刺激性作用的刺激性作用 挥发性有机化合物挥发性有机化合物(VOCs)中的有毒有害中的有毒有害3.对城市环境中的植物、器物和材料的损失对城市环境中的植物、器物和材料的损失4.能见度降低能见度降低一一.大气污染概述大气污染概述p七七.几个典型的大气污染现象几个典型的大气污染现象一、酸雨一、酸雨 是指是指pH 300重污染重污染 健康人运动耐受力降健康人运动耐受力降低，有明显强烈症状，低，有明显强烈症状，提前出现某些疾病提前出现某些疾病 老年人和病人应当留在室内老年人和病人
9、应当留在室内，避免体力消耗，一般人群，避免体力消耗，一般人群应避免户外活动应避免户外活动三三.大气污染气象学及大气污染模型大气污染气象学及大气污染模型p一一.大气圈层与气象要素大气圈层与气象要素1.大气圈层大气圈层（图图）按大气温度的垂直结构，大气圈分为：按大气温度的垂直结构，大气圈分为：a.对流层（对流层（表表）;b.平流层平流层 c.中间层中间层;d.热层；热层；e.逃逸层逃逸层2.主要气象要素主要气象要素 气象要素气象要素:表示大气状态的物理量和物理现象表示大气状态的物理量和物理现象.种种 类类:气温、气压、气湿、风向、风速、云况和能见度气温、气压、气湿、风向、风速、云况和能见度 对流层
10、的主要特征：1.集中整个大气质量的集中整个大气质量的3/4和几乎全部水蒸气；和几乎全部水蒸气；2.大气温度随高度的增加而降低；大气温度随高度的增加而降低；3.空气具有强烈的对流运动；空气具有强烈的对流运动；4.温度和湿度的水平分布不均匀。温度和湿度的水平分布不均匀。p二二.气象的动力因子气象的动力因子 风和湍流风和湍流1.风风:空气的水平运动空气的水平运动 1）风向）风向 a.风向频率和主导风向风向频率和主导风向 b.风玫瑰图；风玫瑰图；c.污染系数；污染系数；d.最多风向。最多风向。()2)风速风速:平均风速、最大风速，各级风速出现的频率平均风速、最大风速，各级风速出现的频率2.湍流湍流:无
11、规则阵性搅动的气流无规则阵性搅动的气流()三三.大气污染气象学及大气污染模型大气污染气象学及大气污染模型图图3.1 风向的十六方位图风向的十六方位图ab图图 烟团湍流扩散示意图烟团湍流扩散示意图(a.无湍流；无湍流；b.有湍流有湍流)风向和风速风玫瑰图风向和风速风玫瑰图()风速风速,m/s 某地区某地区1998年的风玫年的风玫瑰图。同心圆表示风的瑰图。同心圆表示风的频率，例如，吹南风的频率，例如，吹南风的频率约为频率约为11，其中风速，其中风速大于大于10.82m/s的频率约为的频率约为1 ，风 速 在，风 速 在 3.3 5 5.41m/s的频率为的频率为3.5左右。左右。2002年气象统计
12、结果风速玫瑰图2002年气象统计结果风速玫瑰图一月,平均2.91m/sNNEESESSWWNW二月,平均3.20m/sNNEESESSWWNW三月,平均3.45m/sNNEESESSWWNW四月,平均3.53m/sNNEESESSWWNW五月,平均3.40m/sNNEESESSWWNW六月,平均3.68m/sNNEESESSWWNW七月,平均3.03m/sNNEESESSWWNW八月,平均3.21m/sNNEESESSWWNW九月,平均3.30m/sNNEESESSWWNW十月,平均3.40m/sNNEESESSWWNW十一月,平均2.99m/sNNEESESSWWNW十二月,平均3.83m/
13、sNNEESESSWWNW全部,平均3.33m/sNNEESESSWWNW图例(m/s)NESW2.04.06.08.0p三三.气象的热力因子气象的热力因子 温度层结与逆温、大气稳定度温度层结与逆温、大气稳定度温度层结与逆温温度层结与逆温1干绝热直减率干绝热直减率d和气温垂直递减率和气温垂直递减率A.干绝热直减率干绝热直减率d 干空气快（包括未饱和的湿空气）绝热上升或下降单位高干空气快（包括未饱和的湿空气）绝热上升或下降单位高度时，温度降低或升高的数值。度时，温度降低或升高的数值。B.气温垂直递减率气温垂直递减率 气温随高度的变化气温随高度的变化三三.大气污染气象学及大气污染模型大气污染气象学
14、及大气污染模型p三三.气象的热力因子气象的热力因子 温度层结与逆温、大气稳定度温度层结与逆温、大气稳定度温度层结与逆温温度层结与逆温2温度层结温度层结 气温垂直分布一般有四种情况气温垂直分布一般有四种情况 气温随高度的增加而降低。此时气温随高度的增加而降低。此时0，d d 气温基本上不随高度变化。此时，气温基本上不随高度变化。此时，=0（等温层结）（等温层结）气温随高度增加而上升。此时气温随高度增加而上升。此时0 气温垂直递减率接近于气温垂直递减率接近于1K/100m1K/100m，即，即=d d （中性层结）（中性层结）三三.大气污染气象学及大气污染模型大气污染气象学及大气污染模型图图 气温
15、垂直递减率气温垂直递减率标标准准大大气气压压 0 0干干绝绝热热等温层等温层=0=0逆温层逆温层 0 0大大气气层层高高度度气温气温 d d0 0p三三.气象的热力因子气象的热力因子 温度层结与逆温、大气稳定度温度层结与逆温、大气稳定度温度层结与逆温温度层结与逆温2逆温逆温 近地层空气温度随高度的增加而上升的一种现象近地层空气温度随高度的增加而上升的一种现象.逆温类型逆温类型 辐射逆温（如图辐射逆温（如图)平流逆温平流逆温 下沉逆温（如图下沉逆温（如图)锋面逆温锋面逆温 (如图如图)三三.大气污染气象学及大气污染模型大气污染气象学及大气污染模型图图 辐射逆温的生消过程辐射逆温的生消过程(a)a
16、)逆温形成前的气温垂直分布逆温形成前的气温垂直分布;(;(b)b)逆温开始生成逆温开始生成;(;(C)C)逆温逆温逐渐向上扩展；逐渐向上扩展；(d)d)逐渐消失；逐渐消失；(e)e)完全消失完全消失三三.大气污染气象学及大气污染模型大气污染气象学及大气污染模型图图 海风入侵时的锋面与扩散海风入侵时的锋面与扩散下沉逆温下沉逆温：由于空气下沉受到压缩增温而形成的逆温（由于空气下沉受到压缩增温而形成的逆温（图图3-11）。）。锋面逆温锋面逆温：在对流层中：锋面上，冷暖空气团相遇时，如果冷暖空气的温差很大在对流层中：锋面上，冷暖空气团相遇时，如果冷暖空气的温差很大 时，就可以出现锋面逆温。时，就可以出现锋面逆温。图图 下沉逆温的形成下沉逆温的形成三三.大气污染气象学及大气污染模型大气污染气象学及大气污染模型p三三.气象的热力因子气象的热力因子 温度层结与逆温、大气稳定度温度层结与逆温、大气稳定度大气稳定度大气稳定度 大气稳定度是表示空气块在铅直方向的稳定程度大气稳定度是表示空气块在铅直方向的稳定程度 1.大气稳定度的判别大气稳定度的判别 不稳定类不稳定类（d）;中性类中性类（=d）;稳定类稳定
