《大氣污染物控制工程》

1、大氣污染控制工程1-1大氣污染的定義和分類、大氣組成800km、大氣組成ppmv:partpermillionbyvolume,百萬分之一頭氣污染物濃度通常較底，常用ppmv表示(Jacobson,2002)、大氣組成氣體對流層清潔大氣混合比(PPbv)對流層污染大氣混合比(PPbv)水氣(出0)3000-4x107(4%)甲烷(ch4)18001800-2500一氧化碳(CO)40-2002000-10000臭氧(。3)10-10010-350一氧化硫(so2)0.02-1130氧化氮(NO)0.005-0.10.05-300氧化氮(no2)0.01-0.30.2-2001ppmv=1,00

2、0ppbv(Jacobson,2002):、大氣污染的定義大氣污染是一種大氣狀態(tài),在這種狀態(tài)下,一些物質(zhì)的濃度超出了正常的范圍,從而對人、動物、植物、材料或氣候產(chǎn)生可以測量的影響。如果大氣中的某些物質(zhì)達到一定濃度,并持續(xù)足夠的時間,以致對公眾健康、動物、植物、材料、大氣特性或環(huán)境美學(xué)產(chǎn)生可測量的不利影響,這就是大氣污染。三、大氣污染控制工程中的硏究內(nèi)容局地和區(qū)域性大氣污染全球性大氣環(huán)境問題室內(nèi)空氣污染霾：顆粒物污染臭氧和光化學(xué)煙霧污染酸雨氣候變化臭氧層破壞包括甲醛、苯及氫氣等污染,以及吸煙造成的污染等,但這部分內(nèi)容不作為本課程討論的重點室內(nèi)空氣污染Fireplace理:tRadonWoodst

3、oveAsbestosinsolationMothcrystalsPlywoodCurtainsPaint乂DisinfectanfsPesticidesCleanersSolventsAerosolsGluesKeroseneheaterCarbonmonoxide四、大氣污染及控制系統(tǒng)排放源大氣傳輸物理、化學(xué)轉(zhuǎn)化受體自動控制大氣受體法律政策第一童緒論r污梁氣彖子第四童大氣擴散濃度估算模式第五童A-A-弟八早第七童第八童第九童第十童污染源控制技術(shù)五、大氣污染控制工程的研究內(nèi)容大氣污染的影響大氣污染法規(guī)和標準體系大氣污染源及控制技術(shù)污染物在大氣中的行為顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)除塵裝置氣態(tài)污染物控

4、制技術(shù)基礎(chǔ)硫氧化物的污染控制固定源氮氧化物污染控制揮發(fā)性有機物污染控制第十一章城市機動車污染控制II章大氣污染綜合性介紹1-2大氣污染物和排放源、大氣污染物環(huán)境空氣質(zhì)量標準(GB3095-2012)中規(guī)定的污染物:常規(guī)監(jiān)測污染物(表1)二氧化硫(SO2)二氧化氮(NO2)一氧化碳(CO)臭氧(。3)可吸入顆粒物(PM10)細顆粒物(PM2.5)其他污染物(表2)總懸浮顆粒物(TSP)鉛(Pb)苯并a庇(BaP)一氧化氮(NO)、大氣污染物一次污染物二次污染物由排放源直接排放的污染物由一次污染物在大氣中轉(zhuǎn)化形成的污染物二氧化硫（SO2）臭氧（。3）一氧化碳（CO）二次顆粒物鉛（Pb）汞（Hg）等

5、重金屬苯并a庇（BaP）氮氧化物（NO+NO2，合稱NOx）一次顆粒物碳氫化合物（HC）或揮發(fā)性有機物（VOC）氨（NH3）刺激眼睛傷害植物傷害植物刺激眼睛:、常見大氣污染過程中的污染物（包括硫酸鹽、硝酸鹽、錢鹽）2015年6月18日PM25=10jjg/rrP能見度80km2015年7月5日PM2.5-80pg/m3能見度10km細顆粒物PM2.5:空氣動力學(xué)當量直徑小于2.5pm的顆粒物一次顆粒物：元素碳（EC）礦物成分（如硅酸鹽）一次有機氣溶膠（POA）二次顆粒物：二次無機顆粒物（SNA）（前體物NOx、SO?、NH3）二次有機氣溶膠（SOA）（前體物VOCs）細顆粒物：PM25的化學(xué)組

6、成：1999年2008年，清華園站0C微量元素礦物組分EC口錢鹽硝酸鹽硫酸鹽細顆粒物：PM2.5的化學(xué)組成：2013年1月，清華園站OOOOOOOOOOOOOOOOOOW98765432:ZL)豐PM2.5含水量PM2.5（網(wǎng)）抄1NH1NO3有機物黑碳(NH4)2SO4NH4NO3有機物10002013/1/12013/1/32013/1/52013/1/72013/1/92013/1/112013/1/132013/1/15時間光化學(xué)煙霧：1943年洛杉磯光化學(xué)煙霧事件臭氧（。3）過氧乙酰硝酸酯（PAN）氮氧化物碳氫化合物氣溶膠（顆粒物）醛類等有機物酸沉降:濕沉降（酸雨）：pH02+0:氧

7、氣分子和氧原子也可以合并生成臭氧分子，以便吸收更多的紫外線：022009+OO上述反應(yīng)過程吸收了99%的來自于太陽的紫外線。氟氯繪(CFCs)很大程度上導(dǎo)致了平流層臭氧的減少。C1+O3TC1O+O2C10+0tC1+C)2這兩個反應(yīng)都造成了臭氧的減少。、排放源自然源排放源排放源類型主要污染物火山爆發(fā)S02等含硫化合物、火山灰等海洋海鹽飛沫雷電NOx白蟻等動物ch4植物VOC自然源人為源、排放源人為源排放源類型主要污染物交通運輸NOx、PM、HC、CO等火力發(fā)電NOx、SO?、PM等工業(yè)過程VOC、PM等工業(yè)及民用燃料燃燒NOx、SO?、PM、VOC、CO等垃圾焚燒NOx、PM、有毒有機物如二

8、噁英等生物質(zhì)燃燒PM、VOC等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)NH3CH4等中國城市的大氣污染概況1999年全國重點城市主要大氣污染物分布2002年中國城市空氣質(zhì)量狀況三級34.7%一級3.2%二級30.9%劣于三級31.2%三級41.6%26.3%全國城市空氣質(zhì)量分級比例不同空氣質(zhì)量狀況下的人口比例經(jīng)濟水平和污染狀況的綜合比較GNPpercapitainUSDollarsin1995(euJ、QOT1)uo4e4u(DouoodSJL-enuuvTSPconcentrationsinselectedcitiesinvariousyearsfrom1990to1995andnationalGNPpercapita1-

9、3大氣污染的4、對人體健康的影響8對人體健康的影響510對呼吸道疾病患者有影響30人滯留8h，視力及神經(jīng)機能出現(xiàn)障礙40人滯留8h，出現(xiàn)氣喘120接觸，中毒，血液中COHb10%250接觸，頭疼，血液中COHb=40%500接觸，劇烈心痛，眼花，虛脫300030min即死亡對人體健康的影響CO(ppmv)亠、對人體健康的影響NO?對人體健康的影響N02(ppmv)對人體健康的影響1聞到臭味5聞到強臭味1015lOminBB、鼻受到刺激501min內(nèi)人呼吸困難803min感到胸痛、惡心100150在3060min內(nèi)死亡250很快死亡污染物的濃度f所能承受的時間|4、對人體健康的影響突發(fā)性嚴重大氣

10、污染事故00O43210O75005O52O0123456789101112131415煙霧持續(xù)時間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尖性飛對人體健康的影響2010年全球20個首要致死風(fēng)險因子飲食風(fēng)險高血壓吸煙固體燃料導(dǎo)致的室內(nèi)空氣污染肥胖髙血糖環(huán)境大氣顆粒物污染缺乏體冇鍛煉飲灑高膽固醇兒童低體重職業(yè)性危險鉛眾露次優(yōu)哺乳不良衛(wèi)生條件低丹密度家庭眾力吸毒環(huán)境大氣臭氧污染維生素A缺乏百萬死亡12048引自MajidEzzati:、對植物的傷害Edd、fe(oN10葉片損傷與植物死亡、葉器官損傷和新陳代謝或生長影響之間的尖系暴露時間,hSource:Springer

11、-VerlagandProf.D.C.MacLean二對材料的影響Source:AirandWasteManagementAssociation二氧化硫平均濃度和不同暴露時間與低碳鋼的腐蝕之間的尖系（1963-1964年9月，在芝加哥的七個地點進行的實驗）四、對大氣能見度的影響能見度與大氣中顆粒物濃度的尖系能見度與PM2.5呈對數(shù)負相尖吳系n050100150,200250300PM2.5濃度，pig/m3能見度與大氣中顆粒物濃度的關(guān)系應(yīng)用最廣的估算能見度的方程是Koschmeider方程:1200km-|ig/m3Particleconcentration厶為能見度范圍，即一般人剛剛可以將暗

12、色物體（例如山或高樓）從天空的背景上分辨出來的距離。此方程是估算方程，基于大氣顆粒物為一般組成的情況。能見度與自然景觀USEPA在1999年宣布，將在未來幾十年內(nèi)致力于提高國家公園和曠野地區(qū)的空氣質(zhì)量例：美國大煙霧山國家公園（北卡羅萊納州）照片霧天五、對氣候變化的影響輻射強迫（W/m2）:18502000致冷效應(yīng)210-1-21.40.2COo0.80.4-1.30.5云量變化+0.50五、對氣候變化的影響54321ooooO01*幗吉陽f全球平均極地地區(qū)黑碳增暖效果對比圖1-4大氣污染防治法規(guī)及標準體系、我國大氣污染防治法規(guī)和標準體系概覽中華人民共和國憲法第二十六條國家保護和改善生活環(huán)境和生

13、態(tài)環(huán)境，防治污染和其他公害。中華人民共和國環(huán)境保護法第四條保護環(huán)境是國家的基本國策第三十二條國家加強對大氣、水、土壤等的保護，建立和完善相應(yīng)的調(diào)監(jiān)測、評估和修復(fù)制度。中華人民共和國憲法I中華人民共和國環(huán)境保護法I中華人民共和國大氣污染防治法一r環(huán)境空氣質(zhì)量標準污染物排放標準:、中華人民共和國大氣污染防治法1987年9月5日由第六屆全國人大常委會第22次會議通過，1988年6月1日起執(zhí)行；1995年8月29日，第八屆全國人大常委會第15次會議對該法進行了修訂；2000年4月29日再次修訂;第三次修訂（注：2015年8月29日第十二屆全國人民代表大會常務(wù)委員會通過）:、中華人民共和國大氣污染防治法

14、大氣污染防治法自頒布以來，經(jīng)過不斷修正，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：:在強化酸雨和二氧化硫污染控制的同時，針對要害，著力控制燃煤、機動車、揚塵等造成的大氣污染:推動了煤炭的清潔利用:加快了淘汰嚴重污染大氣的落后工藝和設(shè)備的步伐:停止生產(chǎn)和使用含鉛汽油:推出了禁止超標排放、按排污量收費，以及總量控制和排污許可證制度:確定了大氣污染防治的重點城市、重點區(qū)域:強化法律責(zé)任，加強執(zhí)法監(jiān)督:、中華人民共和國大氣污染防治法目前的大氣污染防治法難以有效解決現(xiàn)存冋題污染物SO2,PM10PM10fPM2.5,o3（及所有前體物）地區(qū)城市區(qū)域主要來源煤煤，移動源等需要通過法律明確城市、

15、區(qū)域和國家的大氣污染防治責(zé)任1、大氣污染物排放標準固定源污染物排放標準（以火電廠排放標準為例）GB13223-2011火電廠大氣污染物排放標準2014重點控制!2011OCSO2:50mg/m3/JN0 x:100mg/m320032：mgm-PM*20ms/m3CNOx:100-200mg/m3riV1-mg/mUPM:30mg/m3S02:400-1200mg/m31996N0 x:450-1000mg/m3PM:50mg/m3SO2:1200-2100mg/m3N0 x:650-1000mg/m3PM:200mg/m3NOX806040200EUrEur0*EuroIIEuroEuroI

16、IV:歐I歐V國I國V10080604020NOxPMEuroEuroEuroguroWWIVV0EuroEuro0I輕型汽油車重型柴油車1、大氣污染物排放標準移動源污染物排放標準我國機動車排放標準正在逐步加嚴，與國際接軌91929394959697989920000102030405060708091011標汎地區(qū)排放標準EUR01EUR02EUR03EUR04EUR05中國汽油車排放標準二、大氣污染物排放標準工業(yè)過程源污染物排放標準鋼鐵工業(yè)排放標準GB28661-2012鐵礦采礦工業(yè)污染物排放標準GB28662-2012鋼鐵燒結(jié)、球團工業(yè)大氣污染物排放標準GB28663-2012煉鐵工業(yè)大

17、氣污染物排放標準GB28664-2012煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標準GB28665-2012軋鋼工業(yè)大氣污染物排放標準GB28666-2012鐵合金工業(yè)污染物排放標準GB16171-2012煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標準2005年世界衛(wèi)生組織(WHO)提出大氣污染物環(huán)境濃度指導(dǎo)值PM10PM25O3NO2SO2年均24h平均年均24h平均8h平均年均1h平均1h平均10分鐘平均第一階段目標701503575125第二階段目標50100255016050第三階段目標30751537.5205010251004020020500中華人民共和國國家標準環(huán)境空氣質(zhì)量標準Ambientairqualityst

18、andardGB3095-1996國家環(huán)境保護局1996-01-18批準（代替GB3095-82）1996-10-01實施:主題內(nèi)容與適用范圍本標準規(guī)定了環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分、標準分級、污染物項目、取值時間及濃度限值，采樣與分析方法及數(shù)據(jù)統(tǒng)計的有效性規(guī)定。本標準適用于全國范圍的環(huán)境空氣質(zhì)量評價。環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)的分類和標準分級A環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)分類/一類區(qū)為自然保護區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其它需要特殊保護的地區(qū)。/二類區(qū)為城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。/三類區(qū)為特定工業(yè)區(qū)。A環(huán)境空氣質(zhì)量標準分級（環(huán)境空氣質(zhì)量標準分為三級）/一類區(qū)執(zhí)行一級標準/二類區(qū)執(zhí)

19、行二級標準/三類區(qū)執(zhí)行三級標準來源：北京市環(huán)境保護局主頁()空氣污染指數(shù)分級標準(試行)API空氣質(zhì)量級別空氣質(zhì)量狀況對健康的影響050I優(yōu)可正常活動51100II良可正?；顒?01150IIIIII輕微污染長期接觸，易感人群岀現(xiàn)癥狀151200ni2輕度污染長期接觸，健康人群岀現(xiàn)癥狀201250IVIV中度污染一定時間接觸后，健康人群岀現(xiàn)癥狀251300IV2中度重污染一定時間接觸后,心臟病和肺病患者癥狀顯著加劇300V重度污染健康人群明顯強烈癥狀，提前岀現(xiàn)某些疾病2000年4月27日發(fā)布空氣污染指數(shù)分級濃度限值空氣污染指數(shù)污染物濃度（mg/m）APIPMio（日均值）SO2（日均值）no2

20、（日均值）CO（小時均值）03（小時均值）500.0500.0500.08050.1201000.1500.1500.120100.2002000.3500.8000.280600.4003000.4201.6000.565900.8004000.5002.1000.7501201.0005000.6002.6200.9401501.200計算公式：當?shù)趉種污染物濃度為PgH時，其分指數(shù)為Ik=-（厶,丿+Ik、j）+Ik、jP+P注：各變量含義參看教材我國環(huán)境空氣質(zhì)量標準的演變GB3095-82GB3095-1996項目二級限值，pg/m3TSP日均300so2日均150NOx日均100CO

21、日均4000o3時均160項目TSP與WHCMT1接軌GB3095-2012二級限值,pg/m31小時平均日平均=300PM10150SO2500NOx150150WONO2co-12080100004000O3160年平均200100605040基本項目二級限值,pg/m31小時平均日平均年平均PM2.57535PM1015070so250015060no22008040co1000040003200最大8小時平均160只TIE項目四、環(huán)境空氣質(zhì)量標準表1環(huán)境空氣污染物基本項冃濃度限值附件)ICSB.04020Z50中華人民共和國國家標準GB30952012環(huán)境空氣質(zhì)旱標準.Xinbienc

22、airqimiicystandaidsxvb子徧力我4於劉科用層4f出儀於TiCH凈力冷.2012-02-29發(fā)布2016-0卜01夾施環(huán)境保護撫.立滾np3豕質(zhì)at監(jiān)皆檢驗檢狡總局序號污染物項目平均時間濃度限值號位-級二級1二氧化硫（SO2）年平均2060Mgrn324小時平均501501小時平均1505002二氧化氮（NOT年平均404024小時平均80801小時平均2002003訊化碳YQ）24小時平均441小時平均10104臭氧（05）日最大8小時平均100160Ligm31小時平均1602005顆鈾物（粒從小于等于10nm）年平均407024小時平均501506顆粒物（粒徑小于等于2.5uni）年W均153524小時平均35表2環(huán)境空氣污染物菽他項目濃度限值序號污染物項目平均時間濃度限值恤位級二級1總懸浮顆粒物（TSP年平均80200pg/m，24小時平均1203002氮