一大气环境污染特征-2013-8-3

大气污染防治技术进展五邑大学环境与工程学院刘敏超[e-mail]一、大气环境污染特征二、大气污染控制技术除尘、吸收、吸附、催化转化燃烧法、生物法三、大气环境科学技术研究进展脱硫、脱硝、温室气体减排、VOC区域大气复合污染防治技术中国大气环境问题的发展历程70年代80年代90年代现在烟尘TSPTSPTSPPM10PM2.5SO2SO2酸雨SO2酸雨复合污染NOx光化学烟雾颗粒物：TSP总悬浮颗粒物PM10可吸入粒子PM2.5细颗粒物，细粒子技术发展现状•TSP已解决•SO2基本解决•NOX和光化学烟雾部分解决•PM2.5、复合污染刚提上日程UnderUrbanization城市化进程中人口增长populationgrowth能源消费增加energyconsumptionincrease机动车motorvehicles燃煤coalcombustion复合空气污染complexairpollutionPhotochemicalsmogAcidRainPoorVisibility(FineParticles)复合型污染大城市当前大气污染的特征煤烟型污染机动车尾气污染其它污染++•复合的含义主要是指煤烟型污染与日益恶化的机动车尾气污染及其他污染相叠加，大气中均相反应和多相反应相耦合以及局地与区域大气污染相互作用。•复合型大气污染是指大气中由多种来源的多种污染物在一定的大气条件下（如温度、湿度、阳光等）发生多种界面间的相互作用、彼此耦合构成的复杂的大气污染体系。•其结果是二次污染物，尤其是细粒子大量增加。•复合型大气污染的特征1、传统煤烟型污染逐渐削弱，但依然十分严重2、臭氧和细颗粒物等二次污染十分严峻a光化学烟雾污染、细颗粒物污染和高浓度臭氧频繁出现在珠三角地区。b细颗粒物污染是我国当前灰霾事件频发的根本原因。3、酸雨问题未能有效缓解大气氧化剂(O3,OH)SO2等细粒子HC、NOx尾气、工业、燃煤hv例：氧化性与大气气溶胶具体表现为：二次污染加重#大气氧化性增强----臭氧增高#细粒子污染严重，能见度降低#酸雨的污染难以减轻二氧化硫SO2细粒子FineParticles氧化剂Oxidants酸雨AcidRain汽车尾气Nox,HC复合污染当前城市大气污染的特征复合型大气污染以城市为中心呈区域性大气氧化性增强—夏季出现光化学烟雾现象能见度降低（一）光化学烟雾城市复合型大气污染的特点低平流层氮氧化物+碳氢化合物+阳光=臭氧+各种氧化剂+颗粒物NOx+VOC+light=O3+Oxidants+Aerosol臭氧的环境作用EnvironmentalFunctionofOzone氮氧化物NOx碳氢化合物Hydrocarbon臭氧O3+OH自由基二氧化硫SO2氮氧化物NOx硫酸、硫酸盐Sulfuricacidandsulfate硝酸、硝酸盐Nitricacidandnitrate细颗粒物Aerosol有机物VOC酸雨北京市中关村大气O3浓度日变化05010015020025005101520251997,61993,61987,6(北京市平均值)1982，4-6标准：100ppb200微克/M3ppb小时TheFeaturesofComplexAirpollutioninUrbanAreas城市复合型大气污染的特点（二）大气颗粒物可吸入粒子PM10细颗粒物PM2.5我国开展颗粒物研究的历程TSP总悬浮颗粒物PM10可吸入粒子PM2.5细颗粒物70年代80年代初90年代后期全国部分城市个别城市大气颗粒物（气溶胶）•大气中含有大量气溶胶粒子（颗粒物）可高达107——108粒子/cm3•粒径大小可覆盖四个量级，几个纳米（nm)到100微米(m)大气气溶胶（颗粒物）的粒径分布02468100.010.1110100ParticleAerodynamicDiameter(um)RelativeConcentrationAccumulationCoarsePM10PM2.5TSPPM0.1FugitiveDust,PollenSulfate,Nitrate,Ammonium,Organic&ElementalCarbon,HeavyMetals,ClaysCarbonUltrafineCondensationDroplet城市气溶胶（颗粒物）•城市气溶胶是：工业、交通、电力、其他生产和生活活动以及天然源排放的一次粒子和由气体向颗粒物转化而生成的二次粒子混合物•数浓度：1m的粒子最多•质量浓度：一般有两个峰，1m和1-10m之间PM10和PM2.5的异同细粒子（PM2.5)粗粒子(PM10)来源燃料燃烧工业和土壤尘的再扬起冶金、造纸等工业农田、裸露地面的扬尘NOx、SOx、VOC的气-粒转化建筑尘生物质燃烧生物源道路碾磨细扬尘海洋源形成途径化学反应机械粉碎成核、凝结、冷凝、成云过程尘的悬浮PM10和PM2.5的异同PM2.5PM10组成硫酸盐、硝酸盐、铵悬浮尘氢离子煤、油的飞灰元素碳（EC）有机物（OC）地壳元素（Fe,Al,Ti,Si)的氧化物水CaCO3,Nacl金属（Pb,Cd,V,Ni,Cu,Zn,Mn,Fe,等）花粉、孢子、动植物碎片、轮胎磨损碎片等大气寿命几天至几周几分钟至几天输送距离几百至几千公里小于几十公里PM2.5的环境行为及效应•光的散射和吸收降低大气能见度•云凝结核致酸物质•干沉降危害生态系统•远距离输送区域性酸沉降区域及全球气候变化•污染物载体携带有害有毒污染物•进入呼吸道影响人体健康•化学反应床多相化学反应PM2.5标准地区年均值（微克/立方米）日均值（微克/立方米）备注世界卫生组织10252005年提出美国15352006年实施澳大利亚8252003年发布我国3575拟于2016年实施•TSP和PM10中较大的粒子主要控制电厂、工业和建筑业烟尘和无组织排放；地面扬尘等，尤其是清洁卫生。•PM2.5是二次粒子为主，须控制的面较广，难度较大.a外地来源；b机动车尾气，生物质燃烧，加油站，涂料，餐饮等；TheFeaturesofComplexAirpollutioninUrbanAreas城市复合型大气污染的特点（三）一定气象条件下，城市污染呈区域性Regionaldimensionofurbanpollutionundercertainmeteorologicalcondition酸雨污染的来源降水的酸性二氧化硫氧化氮氧化物氧化有机酸SO2NOxSO2SO42-NOxNO3-酸雨的形成过程冲刷凝结核成云划分酸雨控制区的原则PrinciplesofDividingtheAcidRainControlZone•现状监测降水pH≤4.5的区域•硫沉降量超过硫沉降临界负荷的区域•在欧、美、亚世界三大酸雨区中，我国的强酸雨区面积最大，我国长江以南地区是全球强酸雨中心；•我国酸雨仍属硫酸型，但正在向硫酸-硝酸混合型转变。•城市区域全球