大气污染控制技术第1章绪论

授课教师：干方群江苏城市职业学院大气污染控制技术江苏城市职业学院二零一三年授课内容课程内容模块一：大气污染控制基础知识（3课时）模块二：燃料与洁净燃烧技术（6课时）模块三：烟气的扩散（9课时）模块四：颗粒污染物控制技术（15课时）模块五：气态污染物控制技术（9课时）模块六：工业通风技术（3课时）基础理论典型任务课程目标和任务通过本课程的理论学习和实验实训：1.了解主要大气污染物及其发生源，大气环境空气质量标准和综合防治措施；2.了解大气扩散的基本原理，初步学会估算大气污染物浓度和烟囱高度；3.掌握有关除尘技术的基本理论，具有选用除尘设备、设计除尘系统的能力；4.掌握气态污染物控制的基本原理及其方法，能进行一般气态污染物控制系统的设计和典型设备的工艺计算。考核方式总成绩（100分）=期末考试（60分）+实践环节（20分）+平时表现（20分）期末考试（60分）：闭卷考试。实践环节（20分）：主要根据实训项目及现场参观考察进行考核，依据为学生在实训过程中的态度及表现、实验报告及考察报告的撰写等。平时表现（20分）：到课率（10分）+平时作业和课堂表现（10分）。模块一：大气污染控制基础知识第一节、大气与大气污染第二节、大气污染控制主要内容第三节、大气环境质量标准第一节、大气与大气污染一、大气的组成1、大气与空气:从自然科学角度来看，空气和大气常常作为同义词，二者没有实质性的差别。按国际标准化组织（ISO）给大气和空气下的定义：大气是指地球环境周围所有空气的总和。环境空气是指暴露在人群、植物、动物和建筑物之外的室外空气。在研究近地层的空气污染规律及对空气质量进行评价时，为便于说明问题，有时两个名词分别使用。一般对于居住在室内或特指某个地方（如车间、厂区等）供动植物生存的气体习惯上称为空气。在大气物理、大气气象、自然地理以及环境科学研究中，常常是以大区域或全球性的气流作为研究对象，因此，就常用大气一词。大气组成可分为三部分：干燥清洁的空气、水蒸气和各种杂质。1)干洁空气：清洁、干燥的空气。氮：78.08%氧：20.95%氩：0.93%其它气体：0.04%2)水蒸气大气中水蒸气含量平均不到0.5%，且随着时间、地点和气象条件等不同而有较大变化，变化范围可达0.01%～4%。大气水蒸气含量的变化导致了各种天气现象：云、雾、雨、雪、霜、露等。天气现象引起大气湿度变化，同时导致大气中热能的输送和交换。另外，水蒸气吸收地球长波辐射能力较强，对地面保温起到重要作用。2、大气的组成:大气中的杂质成分主要是由自然活动和人类活动排到大气中的各种悬浮微粒和气态物质。悬浮微粒：大气中的悬浮微粒，除了由水蒸气凝结成的水滴和冰晶外，主要是各种有机的或无机的固体微粒。有机微粒：数量较少，主要是植物花粉、微生物、细菌、病毒等。无机微粒：数量较多，主要有岩石和土壤风化后的尘粒、流星在大气层中燃烧后产生的灰烬、火山喷发后留在空中的火山灰、海洋中浪花溅起在空中蒸发留下的盐粒以及地面上燃料燃烧和人类活动产生的烟尘等。气态物质：大气中的气态物质，也是由于自然过程和人类活动产生的，主要有硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氨、甲烷、甲醛、烃蒸气、恶臭气体等。3)杂质成分（一）大气污染：指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此危害了人体的舒适、甚至危害了生态环境。二、大气污染大气污染按范围来分可分为四类：（1）局部污染；（2）地区性污染（3）广域性污染（4）全球性污染空气污染物排入大气后，在大气中混合、传输并发生复杂的化学变化，最后作用到人体、动植物和材料，产生破坏性影响，构成了复杂的大气污染系统。大污染系统可以概括为由三个基本部分：污染源、大气气象因素和受体。这三个要素必然联系，缺一不可。八大公害事件——马斯河谷事件、洛杉矶光化学烟雾事件、多诺拉事件、伦敦烟雾事件、四日市哮喘事件、米糠油事件、水俣病事件、骨痛病事件。比利时马斯河谷工业区。在这个狭窄的河谷里有炼油厂、金属厂、玻璃厂等许多工厂。12月1日到5日的几天里，河谷上空出现了很强的逆温层，致使13个大烟囱排出的烟尘无法扩散，大量有害气体积累在近地大气层，对人体造成严重伤害。一周内有60多人丧生，其中心脏病、肺病患者死亡率最高，许多牲畜死亡。这是本世纪最早记录的公害事件。1、马斯河谷烟雾事件1930年夏季，美国西海岸的洛杉矶市。该市250万辆汽车每天燃烧掉1100吨汽油。汽油燃烧后产生的碳氢化合物等在太阳紫外光线照射下引起化学反应，形成浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼病。后来人们称这种污染为光化学烟雾。1955年和1970年洛杉矶又两度发生光化学烟雾事件，前者有400多人因五官中毒、呼吸衰竭而死，后者使全市四分之三的人患病。2、洛杉矶光化学烟雾事件1943年美国的宾夕法尼亚州多诺拉城有许多大型炼铁厂、炼锌厂和硫酸厂。1948年10月26日清晨，大雾弥漫，受反气旋和逆温控制，工厂排出的有害气体扩散不出去，全城14000人中有6000人眼痛、喉咙痛、头痛胸闷、呕吐、腹泻。17人死亡。3、多诺拉烟雾事件1948年自1952年以来，伦敦发生过12次大的烟雾事件，祸首是燃煤排放的粉尘和二氧化硫。烟雾逼迫所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶，行人走路都困难，烟雾事件使呼吸疾病患者猛增。1952年12月那一次，5天内有4000多人死亡，两个月内又有8000多人死去。4、伦敦烟雾事件1952年5、四日哮喘事件1964年四日市位于日本东部海湾。1955年这里相继兴建了十多家石油化工厂，化工厂终日排放的含SO2的气体和粉尘，使昔日晴朗的天空变得污浊不堪。1961年，呼吸系统疾病开始在这一带发生，并迅速蔓延。据报道患者中慢性支气管炎占25%，哮喘病患者占30%，肺气肿等占15%。1964年这里曾经有3天烟雾不散，哮喘病患者中不少人因此死去。1967年一些患者因不堪忍受折磨而自杀。1970年患者达500多人。1972年全市哮喘病患者871人，死亡11人。6、米糠油事件1968年日本米糠油事件是世界有名的公害事件之一，1968年3月发生在日本北九州市、爱知县一带。1968年3月，在日本的九州、四国等地有几十万只鸡突然死亡（所以该污染事件也称作“火鸡事件”）主要症状是张嘴喘，头和腹部肿胀，而后死亡。经检验，发现鸡饲料中有毒，但没弄清楚毒的来源，也没有追究。1968年6月至10月，日本福岛县先后有4家13人原因不明的皮肤病到九州大学附属医院求诊，患者表现为痤疮样皮疹伴有指甲发黑、皮肤色素沉着，眼结膜充血、眼脂过多等，疑是氯痤疮。由家庭多发性和食用油使用情况，怀疑与米糠油有关。7、水俣病事件1956年1956年，日本水俣湾附近发现了一种奇怪的病。这种病症最初出现在猫身上，被称为“猫舞蹈症”。病猫步态不稳，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被称为“自杀猫”。随后不久，此地也发现了患这种病症的人。患者由于脑中枢神经和末梢神经被侵害，轻者口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形，重者神经失常，或酣睡，或兴奋，身体弯弓高叫，直至死亡。这个镇有4万居民，几年中先后有1万人不同程度的患有此种病状，其后附近其他地方也发现此类症状。经数年调查研究，于1956年8月由日本熊本国立大学医学院研究报告证实，这是由于居民长期食用了八代海水俣湾中含有汞的海产品所致。8、骨痛病事件1955~1972年，日本富山县平原神通川上游的神冈矿山成为从事铅、锌矿开采、精炼及硫酸生产的大型矿山企业。然而在采矿及矿渣堆积过程中产生的含镉等重金属的废水却直接长期流入周围的环境中，在当地的水田土壤、河流底泥中产生了镉等重金属的沉淀堆积。镉通过稻米进入人体，首先引起肾脏障碍，逐渐导致软骨症，在妇女妊娠、哺乳、内分泌不协调、营养性钙不足等诱发原因存在的情况下，使妇女得上一种浑身剧烈疼痛的病，叫痛痛病，也叫骨痛病，重者全身多处骨折，在痛苦中死亡。从1931年到1968年，神通川平原地区被确诊患此病的人数为258人，其中死亡128人，至1977年12月又死亡79人。1、大气污染源大气污染物的来源可分为两类：人为污染源和自然污染源（二）大气污染源和大气污染物自然污染源是指由于自然原因向环境释放的污染物，如火山喷发、森林火灾、飓风、海啸、土壤和岩石的风化及生物腐烂等自然现象形成的污染源。人为污染源是指人类生活活动和生产活动形成的污染源。人为污染源可以继续划分：自然污染源(1)按污染源的空间分布可分成点源和面源：点源面源(2)按人们的生活功能可分成生活污染源、工业污染源和交通运输污染源：生活污染源工业污染源交通污染源工业交通生活(3)按主要大气污染物的分类统计分析，可概括为固定源和移动源：固定源移动源定义:大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人类或环境产生有害影响的那些物质。分类：按存在特征可分为气溶胶状态污染物和气体状态污染物。2、大气污染物（1）气溶胶状态污染物气溶胶是指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体系。按照气溶胶的来源和物理性质，可将其分为以下几种：1）粉尘：悬浮于气体介质中的微小固体颗粒，受重力作用能发生沉降，但在某一段时间内能保持悬浮状态。一般粒径为1~200m左右。2）烟：燃料不完全燃烧产生的固体粒子的气溶胶。一般粒径为0.01~1m左右。3）飞灰：燃料所产生的烟气中分散的非常细微的无机灰分。4）黑烟：燃料燃烧产生的能见气溶胶，是燃料不完全燃烧的碳粒。粒径大小约0.5m左右。在某些情况下，粉尘、烟、飞灰、黑烟等小固体颗粒气溶胶的界限，很难明显区分，使用较混乱。根据我国的习惯，一般将冶金过程、化学过程燃料燃烧过程产生的气溶胶，称为烟尘。其他情况下，通称粉尘。5）雾：气体中液滴悬浮体的总称。在我国的环境空气质量标准中，按照颗粒物的大小，可分为：总悬浮微粒（totalsuspendedparticles)可吸入颗粒物（inhalableparticles)可呼吸颗粒物（respirableparticle）2）可吸入颗粒物（PM10）是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径小于10m的颗粒物。1）总悬浮微粒（TSP）是指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径小于100m的颗粒物。3）可呼吸颗粒物（PM2.5）是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径小于2.5m的颗粒物。（2）气体状态污染物常见的五大类：含硫化合物，含氮化合物，碳的氧化物，有机化合物及卤素化合物。又可分为：一次污染物和二次污染物一次污染物指从污染源直接排放出来的原始污染物，它们介入大气之后，其物理化学性质均未发生改变。二次污染物指一次污染物与大气中原有成分之间，或者几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的新污染物。1）硫氧化物：主要有SO2，它是目前大气污染物中数量大，影响广的一种气态污染物。危害：二氧化硫对人的结膜和上呼吸道粘膜具有强烈刺激。长期接触低浓度二氧化硫，会出现倦怠、乏力、鼻炎、咽喉炎、支气管炎、味觉障碍、感冒不易康复等症状；二氧化硫形成酸雾或酸雨还会腐蚀金属、器材，沉降到地面会破坏土壤和水质。其主要来源为燃煤、工业。2）氮氧化物以NO和NO2为主。危害：氮氧化物中的一氧化氮与血液中血红蛋白的亲和力比一氧化碳还强。通过呼吸道及肺进入血液，使其失去输氧能力，产生一氧化碳相同的严重后果。氮氧化物侵入肺脏深处的肺毛细血管。引起肺水肿等。其主要来源为燃煤、汽车尾气和硝酸、炸药等生产过程。3）碳氧化物以CO和CO2为主。危害：CO与血红蛋白的亲和力为氧的300倍，形成氮氧血红蛋白，削弱血红蛋白向人体各组织输送氧的能力，神经中枢受损最大；CO2是主要的温室气体。其主要来源为燃煤、汽车尾气。4）有机化合物种类很多，挥发性有机物(VOC)一般是C1-C10化合物，它除了含碳和氢原子外，还含氧、硫和氮。危害：有机化合物中包含多种烃类化合物，进入人体后会使人体产生慢性中毒，有些化合物会直接刺激人的眼、鼻粘膜，使其功能减弱，有些化合物，如多环芳烃（PAN），可以致癌，更重要的是碳氢