環(huán)境工程基礎(chǔ)ppt課件

第三章 大氣污染控制技術(shù),3.1 大氣污染的一般概念 3.2 大氣污染氣象學(xué)基礎(chǔ) 3.3 空氣除塵技術(shù) 3.4 可溶性氣體污染物去除技術(shù),1,3.1 大氣污染的一般概念,3.1.1 大氣污染及其分類 3.1.2 大氣污染的對(duì)環(huán)境的影響 3.1.3 我國(guó)大氣污染概況 3.1.4 大氣污染控制及環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),3.2 大氣污染氣象學(xué)基礎(chǔ),3.2.1 大氣圈結(jié)構(gòu)與氣象要素 3.2.2 大氣的熱力過(guò)程 3.2.3 大氣的運(yùn)動(dòng)和風(fēng),2,3.1.1 大氣污染及其分類,1. 大氣污染的定義 大氣污染指大氣中某種物質(zhì)的濃度超過(guò)正常水平，造成可測(cè)的對(duì)人體、動(dòng)物、植被和材料的影響的大氣狀況。 大氣污染指大氣中某種不良成分達(dá)到一定的濃度，造成有害的影響的大氣狀況。這種成分可能對(duì)人體健康、植被、器物或者全球環(huán)境以及通過(guò)渾濁的空氣或不愉快的氣味對(duì)環(huán)境美學(xué)造成負(fù)面的影響。 如果大氣中的物質(zhì)達(dá)到一定濃度，并持續(xù)足夠的時(shí)間，以致對(duì)公眾健康、動(dòng)物、植物、材料、大氣特性或環(huán)境美學(xué)產(chǎn)生可測(cè)量的不利影響，這就是大氣污染。,3,2. 排放源分類,人為因素 交通 發(fā)電 工業(yè)生產(chǎn) 工業(yè)與民用燃燒 其他,自然因素 地理因素：火山 天氣因素: 日照 微生物作用: 腐爛 植被因素 其他,4,亞洲的典型空氣污染源：發(fā)電、工業(yè)、交通、民用燃料、植物燃燒等,5,3. 形成類型分類： 一次大氣污染物:,直接以原始形態(tài)排放入大氣中并達(dá)到足夠的排放量從而造成健康威脅的污染物 一次大氣污染物來(lái)源,6,3.形成類型分類：二次大氣污染,二次大氣污染物指大氣中的一次污染物通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成的化學(xué)物質(zhì)。 光化學(xué)煙霧是大氣中氮氧化物和碳?xì)浠衔镌谧贤饩€照射下反應(yīng)生成的多種污染物的混合物。 光化學(xué)煙霧最具危害的兩種物質(zhì)是臭氧(O3)和過(guò)氧乙酰硝酸酯(PAN)。,7,光化學(xué)煙霧形成過(guò)程,8,光化學(xué)煙霧對(duì)比照片,9,細(xì)顆粒物對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量造成的危害要遠(yuǎn)比粗顆粒物大 形成氣溶膠，長(zhǎng)期懸浮在空氣中 細(xì)顆粒物本身可能是有毒、有害物質(zhì) 細(xì)顆粒物易成為其它污染物的運(yùn)載體和反應(yīng)體 細(xì)顆粒物污染可導(dǎo)致低能見(jiàn)度顯著降低,4. 污染物性狀分類：細(xì)顆粒物污染,10,碳?xì)錃怏w污染物 一氧化碳污染物 二氧化硫 氮氧化物 臭氧層破壞氣體 溫室氣體,4. 污染物性狀分類：氣態(tài)污染物,11,4. 污染物性狀分類：酸沉降,酸沉降是指某一平面上具有致酸潛勢(shì)的物質(zhì)的積累。 致酸物質(zhì)是自然和人為活動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生的。 致酸物質(zhì)按存在形態(tài)分為干和濕兩種。,12,自然源、電廠以及內(nèi)燃機(jī)等排放出的污染物在大氣中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生導(dǎo)致酸沉降的化學(xué)物質(zhì)。,13,酸雨的危害,水的低pH值使得魚(yú)的骨骼畸形生長(zhǎng)，最終導(dǎo)致死亡,引起樹(shù)木的大量不正常死亡,嚴(yán)重腐蝕建筑物,14,中國(guó)酸雨的分布變化主要位于長(zhǎng)江以南,15,3.1.2 大氣污染對(duì)環(huán)境的影響,1. 對(duì)人體健康的影響 CO對(duì)人體健康的影響,16,NO2對(duì)人體健康的影響,17,臭氧對(duì)人體健康的影響,注：部分人群接觸臭氧后肺功能下降,18,突發(fā)性嚴(yán)重大氣污染事故,1952年12月倫敦?zé)熿F事件中死亡人數(shù)與大氣中煙塵和二氧化硫濃度的相關(guān)性,19,2. 對(duì)植物的傷害,二氧化氮濃度和暴露時(shí)間與植物死亡、葉器官損傷和新陳代謝或生長(zhǎng)影響之間的關(guān)系,20,3. 對(duì)器物和材料的影響,平均二氧化硫濃度和不同暴露時(shí)間對(duì)低碳鋼的腐蝕作用關(guān)系,21,4. 對(duì)大氣能見(jiàn)度的影響,對(duì)大氣能見(jiàn)度或清晰度有影響的污染物，一般應(yīng)是氣溶膠粒子、能通過(guò)大氣反應(yīng)生成氣溶膠粒子的氣體或有色氣體，包括： 總懸浮顆粒物（TSP） SO2和其它氣態(tài)含硫化合物，在大氣中以較大反應(yīng)速率生成硫酸鹽和硫酸氣溶膠粒子 NO和NO2，在大氣中反應(yīng)生成硝酸鹽和硝酸氣溶膠粒子 光化學(xué)煙霧，反應(yīng)生成亞微米氣溶膠粒子,22,3.1.3 我國(guó)大氣污染概況 1.污染現(xiàn)狀,1999年全國(guó)重點(diǎn)城市主要大氣污染物分布,23,2002年中國(guó)城市空氣質(zhì)量狀況,不同空氣質(zhì)量狀況下的人口比例,全國(guó)城市空氣質(zhì)量分級(jí)比例,24,不同規(guī)模城市空氣污染程度（2002年）,25,經(jīng)濟(jì)水平和污染狀況的綜合比較,TSP concentrations in selected cities in various years from 1990 to 1995 and national GNP per capita,Annual TSP concentration(g/m3),26,2. 控制大氣污染的技術(shù)措施,清潔生產(chǎn)：清潔的生產(chǎn)過(guò)程和清潔的產(chǎn)品 可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略 改善能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)和布局，提高清潔能源和優(yōu)質(zhì)能源比例 提高能源利用效率和節(jié)約能源 推廣少污染的煤炭開(kāi)采技術(shù)和清潔煤技術(shù) 積極開(kāi)發(fā)利用新能源和可再生能源 建立綜合性工業(yè)基地：各企業(yè)間相互利用原材料和廢棄物，減少污染物排放總量,27,3. 控制污染的經(jīng)濟(jì)政策,必要的環(huán)境保護(hù)投資 環(huán)保投資占國(guó)民生產(chǎn)總值（GNP）的比例，發(fā)展中國(guó)家為0.5%1，發(fā)達(dá)國(guó)家為1%2 我國(guó)目前比例為0.7%0.8，希望能達(dá)到1.5 實(shí)行“污染者和使用者支付原則”，可采用的經(jīng)濟(jì)手段： 建立市場(chǎng)（排污許可證制度等） 稅收手段（污染稅、資源稅等） 收費(fèi)制度（排污費(fèi)等） 財(cái)政手段（生態(tài)環(huán)境基金等） 責(zé)任制度（賠償損失和罰款等）,28,4. 能源利用狀況改善,注：中國(guó)正在不斷提高能源使用的效率，但還未達(dá)到美國(guó)的水平（1980-1995年數(shù)據(jù)）,29,4. 主要污染物排放強(qiáng)度降低,注：近年來(lái)GDP持續(xù)增長(zhǎng)，主要污染物排放卻有所下降 來(lái)源：中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒，中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào),30,3.1.4 大氣污染控制及環(huán)境標(biāo)準(zhǔn) 1.空氣污染及控制系統(tǒng),31,2.大氣污染控制的研究?jī)?nèi)容,空氣污染源 污染物在大氣中的物理、化學(xué)行為 污染物對(duì)受體的影響 污染控制技術(shù) 控制大氣污染的法律法規(guī),32,3. 中華人民共和國(guó)大氣污染防治法,1987年9月5日由第六屆全國(guó)人大常委會(huì)第22次會(huì)議通過(guò)，1988年6月1日起執(zhí)行 1995年8月29日，第八屆全國(guó)人大常委會(huì)第15次會(huì)議對(duì)該法進(jìn)行了修訂 2000年對(duì)該法再次修訂,33,1995年8月29日修改后的大氣污染防治法，在控制大氣污染，改善大氣環(huán)境質(zhì)量方面起到了積極的作用： 強(qiáng)化了酸雨和二氧化硫污染控制 推動(dòng)了煤炭的清潔利用 加快了淘汰嚴(yán)重污染大氣的落后工藝和設(shè)備的步伐 開(kāi)始生產(chǎn)和使用無(wú)鉛汽油 法規(guī)實(shí)施后，一些地區(qū)依法強(qiáng)化環(huán)境管理，大氣環(huán)境質(zhì)量確實(shí)得到了改善,34,但未能有效地遏制大氣環(huán)境質(zhì)量的惡化：,大氣污染形勢(shì)仍然十分嚴(yán)峻，大多數(shù)城市還處于比較嚴(yán)重的污染程度； 缺少推動(dòng)煤炭清潔利用的法律措施，燃煤污染仍然沒(méi)有得到有效遏制； 大中城市機(jī)動(dòng)車排氣污染正在迅速增加； 大多數(shù)城市揚(yáng)塵污染突出； 大氣污染物排放總量居高不下，缺少有效的法律措施； 現(xiàn)行法律的法律責(zé)任部分內(nèi)容偏少，力度不夠。,35,2000年第二次修訂的指導(dǎo)思想,面對(duì)現(xiàn)實(shí)，對(duì)我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期難以改變的現(xiàn)狀以及經(jīng)濟(jì)條件給予了充分考慮； 針對(duì)要害，主要是針對(duì)燃煤、機(jī)動(dòng)車、揚(yáng)塵等造成的大氣污染； 抓住重點(diǎn)，主要是抓住重點(diǎn)城市、重點(diǎn)區(qū)域； 在禁止超標(biāo)排放、按排污量收費(fèi)，以及總量控制和排污許可證方面取得了重大突破； 強(qiáng)化法律責(zé)任，加強(qiáng)執(zhí)法監(jiān)督。,36,5. 大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系,環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB30951996 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 綜合排放標(biāo)準(zhǔn) GB162971996 大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn),37,行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn),GWPB 31999 鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB49151996 水泥廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB90781996 工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB161711996 煉焦?fàn)t大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB132231996 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB1455493 惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GWPB 11999 輕型汽車污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB14761.293 車用汽油機(jī)排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB14761.593 汽油車怠速污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB14761.693 柴油車自由加速煙度排放標(biāo)準(zhǔn) GB14761.793 汽車柴油機(jī)全負(fù)荷煙度排放標(biāo)準(zhǔn) GB1462193 摩托車排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GWPB 52000 飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn),38,GB546891 鍋爐煙塵測(cè)試方法 GB1164289 輕型汽車排氣污染物測(cè)試方法 GB/T1476293 車用汽油機(jī)排氣污染物試驗(yàn)方法 GB/T1476393 汽油車燃油蒸發(fā)污染物的測(cè)量 收集法 GB1134089 汽車曲軸箱排放物測(cè)量方法 GB/T384593 汽油車排氣污染物的測(cè)量 怠速法 GB/T384693 柴油車自由加速煙度的測(cè)量 GB384783 汽油柴油機(jī)全負(fù)荷煙度測(cè)量法 GB/T546693 摩托車排氣污染物的測(cè)量 怠速法 GB/T1462293 摩托車排氣污染物的測(cè)量 工況法,標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法,39,環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) Ambient air quality standard,主題內(nèi)容與適用范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分、標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)、污染物項(xiàng)目、取值時(shí)間及濃度限值，采樣與分析方法及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的有效性規(guī)定。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于全國(guó)范圍的環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)。,40,各項(xiàng)污染物的濃度限值,41,3.2 大氣污染氣象學(xué)基礎(chǔ) 3.2.1 大氣圈結(jié)構(gòu)與氣象要素,42,大氣圈的結(jié)構(gòu)。大氣層可以分為對(duì)流層（最貼近地面、密度最大的一層）、平流層（較高的、氣體組成相同但密度較小的氣層）以及電離層（由已電離的氣體組成）,大氣圈垂直結(jié)構(gòu),43,44,大氣圈垂直結(jié)構(gòu),對(duì)流層（10km左右） 集中了大氣質(zhì)量的3/4和全部的水蒸氣，主要天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這一層 溫度隨高度的增加而降低，每升高100m平均降溫0.650C 強(qiáng)烈對(duì)流作用 溫度和濕度的水平分布不均,近地層地面上50100m，熱量和動(dòng)量的常通量層,45,大氣圈垂直結(jié)構(gòu),平流層（對(duì)流層頂5055km） 同溫層對(duì)流層頂3540km，氣溫-550C左右 同溫層以上，氣溫隨高度增加而增加 集中了大部分臭氧 沒(méi)有對(duì)流運(yùn)動(dòng)，污染物停留時(shí)間很長(zhǎng) 中間層（平流層頂85km） 氣溫隨高度升高而迅速降低 對(duì)流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,46,大氣圈垂直結(jié)構(gòu),暖層（中間層頂800km） 氣溫隨高度升高而增高 氣體分子高度電離電離層 散逸層（暖層以上） 氣溫很高，空氣稀薄 空氣粒子可以擺脫地球引力而散逸 大氣壓力總是隨高度的升高而降低 均質(zhì)大氣層8085km以下，成分基本不變,47,主要?dú)庀笠?1氣溫 天氣預(yù)報(bào)中：1.5m高、百葉箱內(nèi)氣溫。 2氣壓 單位：mb（毫巴） 大氣的壓強(qiáng) 1atm101326Pa1013.26mb=760mmHg,48,主要?dú)庀笠?3氣濕 絕對(duì)濕度1m3濕空氣中含有的水汽質(zhì)量 相對(duì)濕度空氣的絕對(duì)濕度與同溫度下飽和空氣的絕對(duì)濕度的百分比 含濕量濕空氣中1kg干空氣包含的水汽質(zhì)量 水汽體積分?jǐn)?shù)水汽在濕空氣中所占的體積分?jǐn)?shù) 露點(diǎn)同氣壓下空氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度,49,主要?dú)庀笠?4風(fēng)向和風(fēng)速 水平方向的空氣運(yùn)動(dòng)叫做風(fēng)（垂直方向升降氣流） 風(fēng)的來(lái)向叫風(fēng)向（16個(gè)方位圓周等分） 風(fēng)速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)空氣在水平方向上運(yùn)動(dòng)距離（2或10min平均） (km/h) F風(fēng)力級(jí)（012級(jí)）,50,主要?dú)庀笠?5云 大氣中水汽的凝結(jié)現(xiàn)象叫做云（使氣溫隨高度變化?。?云量:天空被云遮蔽的成數(shù)（我國(guó)10分，國(guó)外8分） 云高:云底距地面底高度 低云（2500m以下） 中云（25005000m） 高云（5000m以上） 云狀:卷云（線）,積云（塊）,層云（面),雨層云(無(wú)定形）,51,主要?dú)庀笠?6能見(jiàn)度 正常視力的人，在天空背景下能看清的水平距離 級(jí)別（09級(jí)，相應(yīng)距離為5050000米）,52,3.2.2 大氣的熱力過(guò)程,太陽(yáng)、大氣和地面的熱交換 太陽(yáng)以紫外線、可見(jiàn)光、紅外線的形式輻射熱量 太陽(yáng)輻射加熱地球表面 地面長(zhǎng)波輻射加熱大氣 近地層大氣溫度隨地表溫度變化,53,氣溫的垂直分布（溫度層結(jié)）,氣溫的垂直分布溫度層結(jié),54,大氣穩(wěn)定度及其判據(jù),定義：大氣在垂直方向上穩(wěn)定的程度；反映其是否容易對(duì)流 定性描述：,不穩(wěn)定條件下有利于擴(kuò)散,55,逆溫,逆溫不利于擴(kuò)散 輻射：,輻射逆溫： 地面白天加熱，大氣自下而上變暖； 地面夜間變冷，大氣自下而上冷卻.,56,逆溫,輻射逆溫的生消過(guò)程,57,煙流型與大氣 穩(wěn)定度的關(guān)系,波浪型（不穩(wěn)） 錐型（中性or弱穩(wěn)） 扇型（逆溫） 爬升型（下穩(wěn)，上不穩(wěn)） 漫煙型（上逆、下不穩(wěn)）,58,3.2.3 大氣的運(yùn)動(dòng)和風(fēng),引起大氣運(yùn)動(dòng)的作用力,59,近地層風(fēng)速廓線模式,平均風(fēng)速隨高度變化 中性層結(jié)：對(duì)數(shù)律，粗糙度和摩擦速度,60,近地層風(fēng)速廓線模式,平均風(fēng)速隨高度變化 非中性層結(jié)： 指數(shù)律，穩(wěn)定度參數(shù),61,地方性風(fēng)場(chǎng),1海陸風(fēng),62,地方性風(fēng)場(chǎng),3城市熱島環(huán)流,63,