搜索
第六章化工废气污染控制地球上的大气是人类生活的最基本的环境条件，大气质量的优劣，对人体健康、工农业生产乃至整个生态系统都有着直接的影响。随着近代工业的发展，人类干预自然能力的增强，人类生产生活对大气的影响越来越大，大气污染事件相继发生，致使大气质量恶化，严重威胁着人类的生产与生活。研究和控制大气污染已成为当前十分迫切的环境问题之一。•1大气结构与组成•1.1大气结构电离层暖层中间层平流层对流层地球DivisionsoftheAtmosphereWithoutouratmosphere,therewouldbenolifeonEarth.Arelativelythinenvelope,theatmosphereconsistsoflayersofgasesthatsupportlifeandprovideprotectionfromharmfulradiation.对流层平流层臭氧层中间层暖层•1.2大气的组成大气是由多种气体和水蒸气组成的混合物，由恒定气体、可变气体和不定气体组成。大气的恒定组分是指大气中的O2、N2和稀有气体。在近地层大气中这些气体组分地含量几乎可认为是不变的，它们约占大气总量的99.96%。大气的可变组分主要指CO2和H2O（g），这些气体组分受不同地区气候、季节等多种因素的影响而发生变化。正常状况下，H2O(g)约占0－4％，CO2约占0.033%。由恒定组分和可变组分所组成的大气称为洁净大气。干洁空气的组成气体类型体积分数气体类型体积分数氮（N2）78.09氪（Kr）1.0×10－1氧（O2）20.95氢（H2）0.5×10－4氩（Ar）0.93氙（Xe）0.08×10－4二氧化碳（CO2）0.03臭氧（O3）0.01×10－4氖（Ne）18×10－4一氧化二氮（N2O）（0.2～0.4）×10－4氦（He）5.24×10－4干净空气100大气的不定组分大气中的尘埃、硫化物、氮氧化物、卤素化合物等是大气中的不定组分，当它们进入大气后，可能造成大气污染。第一节化工废气的来源、分类及特点大气污染的发生通常所说的大气污染，是指某些有害物质排放到大气中，其数量、浓度和存留时间都超过了环境所能允许的极限。即超过了空气的稀释、扩散和净化能力，使大气质量恶化，给该地区的人体、动植物以及其他物品带来直接或间接的不良影响。或者说大气污染是指由于天然或人为的原因使得大气中的一些物质的含量远远超过其正常含量，因而对人体、动植物及其他物品产生不良影响的大气状况。大气污染源污染源自然源人工源火山爆发森林火灾尘土飞扬固定源移动源工厂企业排放气农业污染排放源家庭炉灶排放源交通工具1.1化工废气的来源（1）副反应和化学反应进行不完全所产生的废气。（2）原料在装卸、破碎、筛分和储运的过程中将产生含尘废气。（3）生产技术路线及设备陈旧落后，造成反应不完全，生产过程不稳定，从而造成不合格的产品或造成物料的“跑、冒、滴、漏”。（4）开停车或因操作失误，指挥不当，管理不善造成废气的排放。（5）化工生产中排放的某些气体，在光或雨的作用下发生化学反应，也能产生有害气体。土法炼焦烟尘、粉尘污染火力发电厂水泥厂1.2化工废气的分类•按污染物性质，化工废气分为三大类：1.含有无机污染物的化工废气，废气中含有SO2、H2S、CO、NO2、Cl2、HCl、HF、NH3等无机物，主要来自氮肥、磷肥、无机酸、无机盐制造业；2.有机废气，废气中含苯系物、酚、醛、醇、卤代苯、丙烯腈、氰化物、环氧化合物等有机物，主要来自有机化工原料制造业及合成材料、农药、染料和涂料等行业；3.既有有机物又有无机物废气，来自石油炼制和石油化工行业排放的废气。1.3化工废气的特点•1、种类繁多，易燃、易爆气体多。•2、排放量大，有刺激性和腐蚀性，具有一定毒性。•3、浮游粒子种类多、危害大。1.4化工废气主要污染物按其存在状态可分为：（1）气溶胶状污染物（颗粒物），如粉尘、烟尘、雾滴和尘雾等；（2）气态状污染物，如SO2、H2S、CO、NO2、Cl2、NH3等污染物。1、颗粒物：固体颗粒是指大气中的来自燃料燃烧的烟尘、工厂排出的粉尘及风自地面吹起的尘埃等物质。（1）总悬浮颗粒物（TSP）100μm的微小颗粒或者液滴。烟尘燃料燃烧•粉尘煤矿开采筛选机械处理（2）降尘（10μm）如水泥粉尘、金属粉尘、飞尘等一般颗粒大，比重也大，在重力作用下，易沉降，危害范围较小。（3）飘尘（10μm）粒径小于10μm的粒子，粒径小，比重也小，可长期漂浮在大气中，具有胶体性质，又称气溶胶(aerosol)。易随呼吸进入人体，危害健康，因此也称可吸入颗粒物。通常所说的烟(Smoke)、雾(Fog)、灰尘(Dust)均是用来描述飘尘存在形式的。1.粉尘（dust）2.飞灰（flyash）3.黑烟（smoke）4.雾（fog）5.煤烟尘（soot）6.总悬浮微粒（TSP）固体颗粒污染物对大气的污染（1）使空气变得混浊；（2）减少到达地球表面的太阳辐射量，对农业生产及地面生态系统产生一系列的不良影响；（3）能随呼吸作用进入人体或直接到达肺部产生沉淀，或随血液送往全身，或使固体颗粒表面吸附的致癌作用很强的芳香族化合物等有毒物质对人体产生直接危害。调查表明，美国洛杉矶市的空气中每立方米2.5微米以下颗粒含量是20微克，纽约16微克，都超过了美国环保局1997年设置的安全上限--15微克。英国伦敦某些繁忙街道的含量达到32微克。发展中国家大城市的污染情况更为严重，一些发展中国家的大都市空气中，每立方米微粒含量为300微克，其中大多数是直径2.5微米以下的颗粒。案例：矽肺是尘肺中危害性最大的一种类型,起因于工人吸入含有大量二氧化硅的粉尘。吸入的游离二氧化硅粉尘在肺内巨噬细胞吞噬变为尘细胞,然后进入淋巴循环,被淋巴结过滤,尘细胞受二氧化硅毒性作用逐渐纤维化和胶原化,造成淋巴结的肿大和硬化。尘细胞的聚集还是形成矽结节的基础,大量矽结节可以融合成大的团块。与此同时,肺泡间隔明显增厚，纤维组织增生，肺弹性减退，还可出现代偿性肺气肿,甚至形成肺大泡。此病的主要症状是咳嗽、吐痰,少数病人可痰中带血。半数以上的病人感胸疼,如针刺样;阴雨及气候多变时疼痛更明显。同时有胸闷、气憋、头昏、乏力、心悸、食欲减退等症状。二期矽肺三期矽肺2.气态污染物常见的有：SOx、NOx、HC化合物、CO、卤化物等•硫化物（民用炉、热点站、金属冶炼、硫酸厂）；•氮化物（硝酸厂、氮肥厂、炸药厂）；•氧化物（CO、CO2）；•卤化物（氟化物、氯化物、制碱厂）；•有机物质的污染。1）硫化物（主要是SO2）•来源：①燃料燃烧；②有色金属冶炼；③硫酸制造业。SO2浓度：3.5%以上高浓度烟气3.5%以下低浓度烟气•危害：①产生酸雨；②腐蚀生物的机体；③产生光化学烟雾。•1952年伦敦烟雾事件•1952年伦敦烟雾事件的直接原因是燃煤产生的二氧化硫和粉尘污染，间接原因是开始于12月4日的逆温层所造成的大气污染物蓄积。燃煤产生的粉尘表面会大量吸附水，成为形成烟雾的凝聚核，这样便形成了浓雾。另外燃煤粉尘中含有三氧化二铁成分，可以催化另一种来自燃煤的污染物二氧化硫氧化生成三氧化硫，进而与吸附在粉尘表面的水化合生成硫酸雾滴。这些硫酸雾滴吸入呼吸系统后会产生强烈的刺激作用，使体弱者发病甚至死亡。2）氮氧化物（NOx：包括NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等）••来源：NOx人为来源主要指燃料燃烧、工业生产和交通运输等过程排放的NOx。•燃料燃烧是指化石燃料燃烧时，排放的废气中含有NO，其浓度可达千分之几。NO排入大气后迅速转化为NO2。•工业生产是指有关企业如硝酸、氮肥和有机合成工业及电镀等工业在生产过程中排出大量NOx。•交通运输是指机动车辆和飞机等排出废气中含有大量NOx。汽车排气已成为城市大气中NOx的主要来源。•危害：①形成酸雨；②破坏臭氧层。NOx对臭氧层的破坏作用平流层中破坏臭氧层的主要NOx是NONO+O3——NO2+O2NO2+O——NO+O2总反应为：O+O3——2O2平流层中NO的来源有N2O及超音速飞机排放的NOx.3）碳氢化合物：包括烷烃、烯烃和芳烃等。•来源：石油燃料的不充分燃烧和石油类的蒸发及燃油的机动车。•危害：光化学烟雾的主要成分。碳氢化合物与空气中的氮氧化物在阳光作用下形成浅蓝色烟雾，被称为光化学烟雾，危害非常大。4）碳氧化物大气中碳的氧化物主要包括一氧化碳和二氧化碳两种气体。二氧化碳是大气的正常成分，但其浓度增加会给环境带来多种影响，主要由燃烧煤炭、石油和天然气产生。一氧化碳则是排放量很大的污染物，是一种无色、无味、无嗅的窒息性气体，即通常所说的能引起人体中毒的“煤气”。它产生于含碳化合物不完全的燃烧过程，主要来源于燃料燃烧、汽车排出的废气以及其它加工业。空气中一氧化碳含量达10ppm时就会使人中毒，浓度达1％时人在两分钟内即死亡。一氧化碳排入大气后，由于扩散和氧化等原因，虽然有可能会给人体造成不适的感觉，但一般不会达到窒息的浓度。经医学验证，当空气中一氧化碳浓度达到35ppm，就会对儿童智商造成损害。一氧化碳经呼吸道吸入后，立即与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白。因此，体内易造成碳氧血红蛋的蓄积，导致低氧血症，使组织持续缺氧。脑是人体内耗氧量最高的器官，也是对缺氧反应最敏感、最先受累的器官，长期接触低浓度的一氧化碳，即可出现头痛、头晕、乏力、心烦、急躁、记忆力减退等症状。特别是儿童，长期生活在一氧化碳达到有害浓度的环境中，大脑细胞的新陈代谢直接受到抑制，因而影响大脑的发育，结果使智商明显降低。5）其它污染物，除了上述大气污染物外，较为常见的无机气体污染物有硫化氢、氯化氢、氨、氯气等。随着有机合成工业和石油化学工业的发展，进人大气的有机化合物气体越来越多，目前较常见的苯、酚、酮、醛、芘、苯并芘、过氧硝基酰、芳香胺、氯化烃等。这些污染物一般具有恶臭气味，对人体感官有刺激作用，有的被认为有致病、致畸和致突变作用。1.5化工废气主要污染物的影响空气是地球表面一切有生命的物质赖以生存的基本条件。如果没有空气，人类的生存及其社会活动就无法维持下去，植物的光合作用不能进行，其它生物也不复存在。所以，当大气遭受污染之后，其成分、性质都发生了改变，这势必会对人体健康、动植物生长生活以及生态平衡乃至各种器物的存放产生有害的影响。•大气中的有害物质主要通过下述三个途径侵入人体造成危害：•(1)通过人的直接呼吸而进入人体;•(2)附着在食物上或溶于水中，使之随饮食而侵入人体；•(3)通过接触或刺激皮肤而进入到人体。其中通过呼吸而侵入人体是主要的途径，危害也最大。•大气污染对人的危害大致可分为急性中毒，慢性中毒，致癌三种。CzechAirPollutionFactorysmokedarkenstheskyabovePrague,CzechRepublic.TheCzechRepublicfacesasevereairpollutionproblemthatischokingthenation’sland.Airpollutionandsubsequentacidrainhaskilledordamagedmanyofthecountry’streesandbadlydegradeditssoil.对全球大气环境的影响酸雨温室效应臭氧层破坏1.6大气污染物的治理技术•气溶胶态污染物（颗粒物），分子质量大，采用除尘技术除去；•气态污染物，采用冷凝、吸收、吸附、燃烧、催化等方法进行处理。思考及练习•化工废气的主要来源？•化工废气的特点有哪些？•化工废气主要污染物有哪些？•大气污染物的治理技术（气溶胶态污染物（颗粒物）常采用除尘技术除去；气态污染物，采用冷凝、吸收、吸附、燃烧、催化等方法进行处理）。