大气污染与控制技术(二)

大气污染源和大气污染物王晓晨2012.2回顾•大气、大气污染的基本概念；•全球及我国的主要大气环境问题；•大气污染的危害；（一）大气污染源及分类大气污染源是指向大气中排放足以对环境产生有害影响物质的生产过程、设备、物体或场所等2、大气污染源污染源特点主要来源排放的污染物天然源它和人为源相比产生的污染物较少，浓度较低，具有局部地区某段时间内可能形成严重影响的特点。火山喷发二氧化硫、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、火山灰森林火灾一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、碳氢化合物等自然尘风砂、土壤尘等森林植物释放萜稀类碳氢化合物。海浪飞沫硫酸盐和亚硫酸盐人为源移动源汽车火车飞机等，分布广泛分散，难于监测和治理。交通运输过程：现代化交通运输工具一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、硫氧化合物和铅等静止源静止源则包括工厂、焚化炉等不移动的污染源。静止源污染面积广，易于集中监测治理。燃料燃烧二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、一氧化碳工业生产过程二氧化硫、硫化氢等农业活动排放：农药、化肥颗粒物、粉尘、氧化亚氮人为大气污染源（1）按污染源存在形式分：固定污染源——污染物由固定位置排放，如发电厂、烟囱等。移动污染源——污染物排放源可以移动，如交通车辆、飞机、轮船所排放出来的废气等。（2）按污染物的排放形式分：点源——集中在一点或在可当作一点的小范围内排放污染物，如从烟囱排放污染物的污染源。线源——呈线性排放污染物的污染源，如公路上的汽车流。面源——在一个大范围内排放污染物或一定区域内多个污染源所造成的污染，可视为面源（3）按污染物排放的空间分：高架源——在距地面一定高度上排放污染物，如烟囱。地面源——在地面上排放污染物，如汽车（4）按污染物排放的时间分：连续源——连续排放污染物，如火力发电厂的排烟。间断源——间歇排放污染物，如取暖锅炉的烟囱。瞬时源——无规律地短时间排放污染物，如工厂的事故排放。按污染源产生的类型分为1、工业污染源①工业用燃料燃烧②工业生产过程排放的废气类型：煤烟、粉尘、有机无机化合物特点：排放源集中、浓度高、变化大火力发电厂水泥厂2、农业污染源农用机械燃料燃烧、农药和化肥的使用。特点：排放源分散3、生活污染源民用炉灶及取暖锅炉、焚烧城市垃圾、城市垃圾的堆放特点：分布广、量大、排放高度低4、交通运输车辆行驶产生的扬尘和排放的汽车尾气，轮船、机车燃料燃烧排放的烟尘。根据对烟尘、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳四种主要污染物的统计，我国大气污染物主要来源于燃料燃烧，其次是工业生产与交通运输，它们所占的比例分别为70％、20％和10％；燃料构成以燃煤为主，约占能源消费的75％。煤的燃烧为我国大气污染物的主要来源，同时也形成了我国煤烟型大气污染的特点。因此，控制煤烟型的大气污染，将是我国近期大气污染防治的主要任务。农田大气污染大气污染物由于人类活动或自然过程排入大气的，浓度超过一定标准时对人或环境产生有害影响的物质称为大气污染物。（1）按存在方式分：气溶胶状态污染物（颗粒物）和气态污染物；（2）按污染物形成的方式分：一次污染物和二次污染物污染源•直接排入大气未发生性质改变的污染物称为一次污染物•一次污染物之间或一次污染物和大气原有组分发生化学反应后生成的新的污染物称为二次污染物。（3）按化学成分分：含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、卤代化合物、尘类颗粒物、有机化合物、放射性物质和其它有毒物质。气态污染物分类(1)含硫化合物SO2、H2S、SO3、H2SO4与MSO4等。(2)含氮化合物NO、NO2、NH3、HNO3与MNO3等。(3)碳氧化合物CO和CO2。(4)碳氢化合物有机废气，C1~C10有机化合物，醛、酮、过氧乙酰硝酸酯、O3。(5)卤素化合物含氯和含氟化合物，如HF、HCl。哪些是一次污染物，哪些是二次污染物？•主要大气污染物天然污染物和人为污染物，引起公害的往往是人为污染物。依照污染物存在的形态，分为颗粒污染物与气态污染物。1、颗粒污染物（包括进入大气的固体或液体粒子）按来源和物理性质分为：（a）粉尘（dust）粒径1～200µm，主要由机械作用或是土壤、岩石的风化形成的，如粘土粉尘、煤粉等。（b）烟（fume）粒径0.01～1µm，主要由冶金过程熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物，如PbO烟、ZnO烟等。（c）飞灰（flyash）燃料燃烧产生的烟气排出的分散的较细的灰分。（d）黑烟（smoke）燃料燃烧产生的能见气溶胶，不包括水蒸气。约为0.5µm（e）雾（fog）气体中液滴悬浮体的总称，如水雾、酸雾、油雾。小于200µm颗粒物的粒度、性质和成因按存在状态，分为颗粒物和气态污染物总悬浮微粒物（TSP）、飘尘和降尘主要有一次污染物：SO2、H2S、NO、NH3、CO、CO2、HF、HCl、C1—C12化合物二次污染物：SO3、H2SO4、MSO4、NO2、MNO3、醛类、酮类、酸类。其粒径绝大多数在100μm以下，其中多数在10μm以下。它是分散在大气中的各种粒子的总称，也是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。飘尘指可在大气中长期飘浮的悬浮物，分为PM10（粒径10μm）和PM2.5（粒径2.5μm）。PM10可以通过呼吸道进入人体，从而对人体健康产生危害，PM2.5的危害则更为严重。降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物,一般直径大于30μm，由于其自身的重力作用会很快沉降下来。单位面积的降尘量可作为评价大气污染物程度的指标之一。2、气态污染物•气态污染物是指以气体状态分散在气体中的各种污染物。•对于气态污染物，受到普遍重视的一次污染物主要有含硫化合物（SO2、H2S）、氮氧化物（NO、NH3）、碳氧化物（CO和CO2）、以及碳氢化合物（C1~C10有机化合物）。•受到普遍重视的二次污染物主要有硫酸烟雾和光化学烟雾伦敦型烟雾即硫酸烟雾:以煤为原料，大气中的烟尘、SO2，与水蒸气混合并发生化学反应所生成的烟雾，称为硫酸烟雾，也称伦敦型烟雾。洛杉矶型烟雾即光化学烟雾:以石油为能源，排入大气的一次污染物，在太阳紫外线的作用下发生光学反应，参与光化学反应的一次和二次污染物的混合物，所形成的烟雾污染称为光化学烟雾，也称洛杉矶型烟雾。其主要成分有醛类、酮类、过氧乙酰硝酸酯、O3硫酸型烟雾与光化学烟雾的比较特征硫酸型烟雾（伦敦烟雾）光化学烟雾（洛杉矶烟雾）首次记录20世纪前世纪40年代中期类型还原型氧化型一次污染物SO2、CO、煤烟颗粒碳氢化合物、NOx二次污染物硫酸、硫酸盐气溶胶O3、PAN、HNO3醛类、颗粒物、硝酸盐等污染源燃煤汽油、煤气、石油温度冷(4C以下)，冬热(24C以上)，夏秋相对湿度高，通常多雾低，通常热和干燥污染峰值时间早晨中午洛杉矶烟雾恶性污染事件：（1）马斯河谷事件：1930年12月1日－5日，比利时马斯河谷的气温发生逆转，工厂排出的有害气体和煤烟粉尘，在近地大气层中积聚。3天后，开始有人发病；一周内，60多人死亡，还有许多家畜死亡。这次事件主要是由于几种有害气体和煤烟粉尘污染的综合作用所致，当时大气中的二氧化硫浓度高达25—100mg/m3。（现国家标准小时平均0.7mg/m3)（2）多诺拉事件：1948年10月26日－31日，美国宾夕法尼亚州的多诺拉小镇，大部分地区持续有雾，全镇43%的人口（5911人）相继发病，17人死亡。这次事件是由二氧化硫与金属元素、金属化合物相互作用所致，当时大气中二氧化硫浓度高达(0.5－2.0)ppm，并发现有尘粒。（3）伦敦烟雾事件：1952年12月5－8日，伦敦天气异常，这时的风速不超过每小时3公里。气温也在下降，形成逆温层，相对湿度达到82%。在这种无风、逆温和浓雾的气候条件下，污染物蓄积伦敦上空，使伦敦的空气充满了难闻的煤烟味。大气中尘粒高达4.46mg/m3，是平时的10倍，二氧化硫高达3.8mg/m3，是平时的6倍。4天中对于往常死亡人数4000多人。据统计，伦敦地区在烟雾期间共有4703人死亡。除烟雾期间外，在后来的两个月中还有8000多人相继病死，尸体解剖分析，大都存在因烟雾引起的呼吸道刺激症状。幸存者中有成千上万人患上支气管炎，冠心病、肺结核、心脏病、肺炎、肺癌、流感等各种疾病。（4）洛杉矾光化学烟雾事件：1936年在洛杉矶开采出石油后，刺激了当地汽车业的发展。由于汽车汽化率低，每天有大量碳氢化合物排人大气中，受太阳光的作用，形成了浅蓝色的光化学烟雾，使这座本来风景优美、气候温和的滨海城市，成为“美国的雾城”（36年起到50年代）。这种烟雾刺激人的眼、喉、鼻，引发眼病、喉头炎和头痛等症状，致使当地死亡率增高。同时，又使远在百里之外的柑桔减产，松树枯萎。洛杉矶光化学烟雾事件（5）四日事件：据报道，四日市工业粉尘和二氧化硫的排放量每年达13万吨。大气中二氧化硫浓度超过标准5-6倍，烟雾层厚达500米，其中飘浮着多种有害气体和金属粉尘。1961年，日本四日市哮喘大流行，原因就是大气污染，居民长期吸入含有二氧化硫、铅等物质的混合气体，引发了哮喘病。1964年，四日市有连续3天烟雾不散，哮喘患者开始死亡。到了1967年，一些患者因不堪忍受痛苦而自杀。1972年，确认为四日哮喘的患者达817人，死亡10多人。（6）切尔诺贝利核电站事故（7）印度帕博尔毒气泄漏事件（8）重庆川东北“12.23”井喷事件•2003年12月23日22时，地处重庆市开县高桥镇的川东北气矿一矿井发生天然气“井喷”事件，大量硫化氢泄漏，使243条生命撒手人寰，万余群众中毒受害。被称作是新中国成立以来最严重的一起工业事故。事故直接原因是由于有关人员对井的特高出气量估计不足、违章操作以及未能及时发现溢流征兆并采取挽救措施，而造成有毒物质扩散，导致大量人员中毒伤亡。重庆川东北“12.23”井喷事件（9）延边一氧化碳中毒事件•2006年2月13日开始，吉林省延边朝鲜族自治州六个县（市）出现大范围一氧化碳中毒事件，人数达到277人，其中15人死亡。•据初步调查显示，事故的主要原因是由于2月13号开始，延边地区天气异常转暖，形成了230米厚的逆温层，气压偏低，风速不到一级，空气流通不畅，导致当地一些居住在平房区的居民，在烧煤炉取暖时，发生散发性一氧化碳中毒。污染物排放量的确定确定污染物排放量的方法有三种：物料平衡法，经验计算法（排放系数、排污系数法），实测法物料平衡法:•根据物质守恒定律，在生产过程中，投入的物料量等于产品所含这种物料的量与这种物料流失量的总和。•如果物料流失量全部由烟囱排出或由排水排出，则污染排放量就等于物料流失量。21QGGG—Q—单位时间内污染物的排放量，g/s—单位时间内物料流失总量，g/s—单位时间内物料投入总量，g/s—单位时间内生产的产品中所含这种物料的量，g/s如果物料流失量的一部分由烟囱或排水排放，其他部分进入渣中，则排放量应由物料流失量乘以修正系数得到，即2GG1G2QG——修正系数，是排污口排放的物料量与物料流失量的比值。课本P10要求（1-4）SO2排放量的计算公式（1-5）烟尘排放量的计算公式会用于计算80%2(1)QBS（1-4）d(1)1fhfhBAGC（1-5）•经验计算法根据生产过程中，单位产品的经验排污系数求得污染物排放量的计算方法称为经验计算法。QKWg/kg/tQhKtW污染物排放量，k单位产品的经验排污系数，某种产品的单位时间产量，/h•实测法实测法是通过对某个污染源现场测定，得到污染物的排放浓度和流量（烟气），然后计算出排出量。3kgm3Q=CLC-实测的污染物算术平均浓度，/mL-烟气或废水的流量，/h习题1、大气污染源的划分方法及内容是什么？2、大气污染源的定义是什么？3、简述大气污染物的种类。4、简述确定污染物排量的方法。Theend!1．大气质量控制标准的种类及作用（1）大气环境质量标准•对大气环境中各种污染物含量的限度。•目标：保障人体健康和生态系统不受破坏。•进行大气质量管理和评价、制定大气污染防治规划和污染物排放标准的依据，环境管理部门的监督依据。（2）大气污染物排放标准•对从污染