大氣污染及其防治課件

1、大氣污染 及其防治第1頁，共45頁。一、大氣圈及其結構 1.大氣圈： 概念：在自然地理學上，把由于地心引力而隨地球旋轉的大氣層叫作大氣圈. 厚度： 大約有 1 104 km 溫度： 隨高度的變化 用氣溫的變化率 r =d T / d Z 表示 2.大氣圈結構: 均質層分為: 對流層、平流層和中間層 非均質層中又分: 暖層（電離層）和散逸層（外層） 第2頁，共45頁。大氣圈的結構 第3頁，共45頁。1. 對流層：對流層是大氣圈中最下面的一層，該層的厚度隨地球緯度不同有所差別，在極地約為 610km; 在中緯度約為1012km ; 在赤道處可達 1618km 。對流層的平均厚度約為 12km，而其

2、空氣質量約占大氣層總質量的 75% 左右。在這一層里除有純凈的干空氣外，還含有一定量的水蒸氣，適宜的濕度對人和動植物的生存起著重要作用。對流層的溫度分布特點是下部氣溫高 ,上部氣溫低，所以，其大氣易形成較強烈的對流運動。由于太陽輻射和大氣環(huán)流的影響，對流層常出現(xiàn)極其復雜的氣象現(xiàn)象。人類活動排放的污染物也大多聚集于對流層，即大氣污染主要發(fā)生在這一層，特別是靠近地面 12km 的近地層，因此對流層與人類的關系最為密切。 第4頁，共45頁。2. 平流層：平流層位于對流層之上，平流層下部的氣溫幾乎不隨高度而變化，為一等溫層。該等溫層的上界大約距地面為 204O km 。平流層的上部氣溫隨高度上升而增高

3、。這是因為在平流層的上部存在一厚度約為 20公里的臭氧層。該臭氧層能強烈吸收 20030O nm 的太陽紫外線，致使平流層上部的氣層明顯地增溫。在平流層中，很少發(fā)現(xiàn)大氣上下的對流，一般多是處于平流流動，極少出現(xiàn)云、雨、風暴天氣。大氣透明度好，氣流也穩(wěn)定。進入平流層中的污染物，停留時間可達數(shù)十年之久。氮氧化物、氯化氫以及氟利昂有機制冷劑等能與臭氧層中的臭氧發(fā)生光化學反應，致使臭氧濃度降低，嚴重時臭氧層還可能出現(xiàn) “ 空洞”。地球表面上的紫外線將增強，從而導致地球上更多的人患有皮膚癌，地球上的生態(tài)系統(tǒng)也會受到極大的威脅。第5頁，共45頁。3. 中間層中間層位于平流層頂之上，層頂高度大約為 8085

4、km，在這一層里有強烈的垂直對流運動，氣溫隨高度增加而下降，中間層頂溫度可降至 -83-1130C 。第6頁，共45頁。4. 暖層暖層位于中間層的上部，暖層的上界距地球表面有 800 多公里該層的下部基本上是由分子氮所組成，而上部是由原子氧所組成。原子氧可吸收太陽輻射出的紫外光，因而，暖層中氣體的溫度是隨高度增加而迅速上升的。由于太陽光和宇宙射線的作用，使得暖層中的氣體分子 大量被電離，所以暖層又稱為電離層。第7頁，共45頁。5. 外層這是大氣圈的最外層這層相當厚，是從大氣圈逐步過渡到星際空間的大氣層。第8頁，共45頁。二、大氣組成： 其組成可認為是由恒定、可變和不定三種類型組分所組成的恒定組

5、分-系指大氣中含有的 N 、0 、Ar 及微量的 Ne 、He 、Kr、Xe 等稀有氣體 可變組分-主要是指大氣中的 C02 和水蒸氣等 不定組分-主要是塵埃、硫、硫化氫、硫氧化物、碳氧化物及惡臭氣體等第9頁，共45頁。三、大氣環(huán)境質量保證的重要性：潔凈的大氣對生命來說是至關重要： 一個成年人每天呼吸大約兩萬次，吸入的空氣量大約為 1015m3, 約為每天吃人食物重量的 10 倍。生命的新陳代謝一時一刻也離不開空氣，人5 周不吃飯 ,5 天不飲水，尚能生存，而 5 分鐘不呼吸就會死亡。 污染的大氣對動植物的生長和生存造成危害，嚴重時還會造成死亡： 在受污染的大氣中，常含有 CO、SO2、N0

6、x 、H2S 、NH3 、Cl2 、HCl 和碳氫化合物（如 ,CH4 、C1OH16 等）、過氧乙酷硝酸脂 (PAN) 以及多種的無機或有機物氣體等。懸浮于大氣中的污染物,不僅對太陽 -地球間熱量收支平衡有影響,造成局部或全球氣候和氣象的不正常,而且能直接對動植物的生長和生存造成危害,污染嚴重時還會造成死亡。第10頁，共45頁。四、大氣污染的涵義 自然界中局部的質能轉換和人類所從事總類繁多的生活、生產(chǎn)活動，向大氣排放出各種污染物，當污染物超過環(huán)境所能允許的極限（環(huán)境容量）時，大氣質量發(fā)生惡化，對人們的生活、工作、健康、精神狀態(tài)、設備財產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境等遭受到惡劣影響和破壞，此類現(xiàn)象稱為大氣污染

7、 第11頁，共45頁。五、環(huán)境空氣質量標準中華人民共和國國家標準環(huán)境空氣質量標準 (GB3095-1996) 標準規(guī)定了總懸浮顆粒物 (TSP) 、可吸人顆粒物 (PM10) 、S02 、NOx、N02 、CO 、03 、Pb 、苯并a芘(BaP )及氟化物( F )10 種污染物的濃度限值及監(jiān)測采樣和分析方法 第12頁，共45頁。污染物名稱取值時間濃 度 限 值濃度單位一級標準二級標準三級標準S02年平均日平均1小時平均0.020.050.150.060.150.500.l00.250.70mg/m3(標準狀態(tài))TSP年平均日平均0.080.120.200.300.300.50PM10年平均

8、日平均0.040.050.100.150.150.25NOx年平均日平均1小時平均0.050.l O0.150.050.100.150.100.150.30mg/m3(標準狀態(tài)N02年平均日平均1小時平均0.040.080.120.040.080.120.080.120.24CO日平均1小時平均4.0010.004.0010.006.0020.00031小時平均0.120.160.20Pb季平均年平均1.501.00g/m3(標準狀態(tài))苯并a芘 BaP日平均0.01氟化物 (以F計)日平均1小時平均720月平均植物生長季平均1.81.23.02.0g/(m2d) 各 項 污 染 物 的 濃 度

9、 限 值注 ： 適用于城市地區(qū) ; 適用于牧業(yè)區(qū)和以牧業(yè)為主的半農(nóng)半牧區(qū)，蠶桑區(qū) ; 適用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)區(qū) 第13頁，共45頁。大氣污染源及主要污染物的發(fā)生機制 一、大氣污染源二、主要大氣污染物及其發(fā)生機制第14頁，共45頁。一、大氣污染源：由自然災害和人類活動所造成的,一般所說的大氣污染問題多是人為因素所引起的 污染物發(fā)生的類型: 1.生活污染源 2. 工業(yè)污染源 3. 交通污染源 4. 農(nóng)業(yè)污染源第15頁，共45頁。二、主要大氣污染物及其發(fā)生機制具有普遍影響的污染物，最主要的來源是燃料燃燒。 (一)顆粒污染物 1. 粉塵 (dust) 2. 煙 (fume) 3. 飛灰 (fly ash)

10、4. 黑煙 (smoke) 5. 霧 (fog) 6. 煤煙塵 (soot) 7. 總懸浮微粒 (TSP) ( 二)氣態(tài)污染物 氣態(tài)污染物種類很多。已經(jīng)過鑒定的大氣污染物有 100 多種 一次污染物 - 由污染源直接排人大氣的，一次氣態(tài)污染物主要有以二氧化硫為主的含硫化合物、一氧化氮和二氧化氮為主的含氮化合物、碳的化合物、碳氫化合物、及鹵素化合物等。 二次污染物 - 由一次污染物經(jīng)過化學或光化學反應生成的二次污染物第16頁，共45頁。某些污染物的發(fā)生源及其相關的行業(yè)物質名稱化學式或符號發(fā)生源及其相關行業(yè)二氧化硫SO2含硫燃料及含硫物質燃燒,硫酸、冶金、造紙等工業(yè)三氧化硫S03含硫燃料及含硫物質

11、燃燒,硫酸、有機化工工業(yè)硫化氫HS石油煉制,煤氣工業(yè),合成氨工業(yè),紙漿生產(chǎn)硫酸H2S04硫酸生產(chǎn),肥料工業(yè),無機化工二硫化碳CS2二硫化碳生產(chǎn),溶劑、植物熏蒸一氧化氮NO燃料及其他物質高溫燃燒,硝酸工業(yè),染料工業(yè)二氧化氮N02燃料及其他物質高溫燃燒,硝酸工業(yè),紙漿生產(chǎn),甘油硝化,金屬腐蝕和清洗一氧化二氮N20主要來自夭然源(土壤硝酸鹽N05經(jīng)細菌脫氮作用)、燃料燃燒和化肥的施用氨NH3主要來自動物廢棄物、土攘腐殖質的氨化、土壤氨基肥料的分解、細菌將廢棄物中的有機物分解、燃料燃燒、合成氨工業(yè)第17頁，共45頁。物質名稱化學式或符號 發(fā) 生 源 及 其 相 關 行 業(yè)一氧化碳CO城市大氣中一氧化碳

12、主要來源是燃料燃燒,一氧化碳天然來源有甲燒的轉化、海水中一氧化碳的釋放、植物排放、短類氧化生成的一氧化碳及植物葉綠素光解二氧化碳C02天然源有甲燒轉化、海洋脫氣、動植物呼氣、礦物燃料燃燒甲燒CH4主要來源是厭氧細菌發(fā)酵、發(fā)生在沼澤、泥搪、濕凍土帶、水稻田底部、牲畜反魚、原油和煤氣儲罐或管線泄漏非甲烷烴NMHC自然界植物排放的非甲饒有機物(燒、烯短及EE、醇類),汽油燃燒、焚燒爐的排放,有機溶劑的使用,石油工業(yè),交通運輸業(yè)氯化氫HCl鹽酸工業(yè),燒堿工業(yè),塑料處理、金屬表面清洗氯Cl2鹽酸工業(yè),液氯的生產(chǎn),氯堿工業(yè),漂白粉生產(chǎn)氟化氫HF化肥生產(chǎn),窯業(yè),煉鋁工業(yè),煉鋼業(yè),玻璃工業(yè),火箭燃料生產(chǎn)廠甲基

13、氯CH3Cl主要來自海洋釋放第18頁，共45頁。物質名稱化學式或符號發(fā)生源及其相關行業(yè)甲基溴CH3Br主要來自海洋釋放甲基腆CH3I主要來自海洋釋放三氯甲烷CHCl3有機化學試THj生產(chǎn)和使用氯乙烷C2H3Cl3有機化學試劑生產(chǎn)和使用四氯化碳CCl4有機化學試劑生產(chǎn)和使用氯乙烯C2H3Cl有機化學試劑生產(chǎn)和使用四氟化硅SiF4化肥生產(chǎn)光氣COCl2印染工業(yè),有機合成氰化氫HCN氫氨酸生產(chǎn),煉鐵,煤氣工業(yè),化學工業(yè),電鍍業(yè)三氯化磷PCl3醫(yī)藥生產(chǎn),二氯化磷生產(chǎn)五氯化磷PCI5三氯化磷,氧氯化磷生產(chǎn)第19頁，共45頁。1. 硫氧化物來源單體硫燃燒: S+02=SO2 SO2+ 1/2 Oz=S03

14、硫鐵礦的燃燒 4FeS2+1102=2Fe203+8S02 S02 + 1/2 02 = S03硫醚、硫醇等有機硫化物的燃燒: CH3CH2CH2CH2SH H2S+2H2 十 2 C 十 C2H4分解出的 H2S 再氧化為 : 2H2S + 302 2SO2 + 2 H20第20頁，共45頁。地球上全年 S02 的發(fā)生量 單位 :106t發(fā) 生 源發(fā) 生 量煤燃燒石油燃燒石油煉制有色金屬冶煉從工廠發(fā)生的硫氧化物6225.53.710.71.9人為污染源排放的二氧化硫總量103.8從海洋發(fā)生的 S02( 其中 H2S 折算成 S02)從陸地上發(fā)生的S02( 其中 H2S 折算成 S02)從海鹽

15、粒子形成的 S02（S042- 折算成 S02）火山活動發(fā)生的 SO2 (將其中 H2S 折算成 S02)5048445天然污染源排放的二氧化硫總量147第21頁，共45頁。S02和氮氧化物一樣都是形成酸雨或酸沉降的主要前提物現(xiàn)在 ,世界酸雨區(qū)主要集中于歐洲、北美和中國三個地區(qū)。 20 世紀 80 年代初 , 中國酸雨只出現(xiàn)在西南燃高硫煤少數(shù)城市地區(qū)。1983 年酸雨嚴重區(qū)域是以重慶為中心的四川省 ; 以貴陽為中心的貴州省 ; 以南昌為中心的江西省 , 形成了西南、中南兩個明顯的酸雨區(qū)。而到 1985 年 , 我國已形成四個明顯酸雨污染區(qū) , 一是西南地區(qū) , 二是湘贛浙地區(qū) , 三是廈門、福

16、州沿海的東南地區(qū) , 四是青島地區(qū)。此外還發(fā)現(xiàn)石家莊、太原地區(qū)也在日益酸化。第22頁，共45頁。2. 氮氧化物來源NOx 類很多 , 它是 NO 、N20 、NO2 、N203 、N204 、N205 等的總稱 由燃燒過程生成的 N02 有兩類: 一類是在高溫燃燒時，助燃空氣的風和 02 發(fā)生反應而生成的 NO2 另一類是燃料中的吡啶 (C5H5N) 哌啶 (C5H11N) 等含氮化合物，經(jīng)高溫分解成 N2 和 O2 后再反應生成的 N02, N2 十 O2 2 NO 2NO + 02=2N02 第23頁，共45頁。全世界由人為和天然污染源向大氣排放 NOx 的估算最 單位 216t/a污 染

17、 源排 放 量 估 算Stedman等人(1983)Logan (1983)天然源: 閃電 平流層注入 NH3氧化 生物質燃燒 土壤排放103316332623333926 天然源總計排放量6596126人為污染源g66108第24頁，共45頁。3. 一氧化碳來源C + 1/2 02 CO C + C02 2CO 烷烴 OH 自由基氧化形成的 CO 海水中 CO 的釋放 植物葉綠素光分解產(chǎn)生的 CO汽車尾氣排放的 CO 第25頁，共45頁。4. 碳氫化合物來源大氣中的碳氫化合物 (HC) 通常是指 C1-C8 可揮發(fā)的所有碳氫化合物，屬于有機烴類 第26頁，共45頁。5. 硫酸煙霧來源硫酸煙霧

18、是大氣中 S02 在相對溫度比較高，氣溫比較低，并有顆粒氣溶膠存在時而發(fā)生的。大氣中顆粒氣溶膠具有凝聚大氣中水分和吸收 SO2與氧氣的能力。在顆粒氣溶膠表面上發(fā)生 S02 的催化氧化反應，生成亞硫酸和硫酸，即 S02 洛解于水滴時發(fā)生的化學反應為 : SO2+H20 H + HS03 2HS032- + 2H + 02 2H2S04( 霧 ) 最嚴重的一次硫酸煙霧事件，發(fā)生在 1962 年 12 月 5 日，歷時 5 天，死亡 4000 多人 第27頁，共45頁。6. 光化學煙霧來源引起光化學煙霧的是 NO2危害：城市上空籠罩著白色煙霧（有時帶有紫色或黃色 ), 大氣能見度降低，具有特殊氣味，

19、剌激眼睛和喉帖膜，造成呼吸困難。生成的強氧化劑臭氧 (03) 可使橡膠制品開裂，植物葉片受害、變黃甚至枯萎。 第28頁，共45頁。 大氣中主要污染物對人體的影晌 一、顆粒污染物對人體健康的影響 二、二氧化硫對人體健康的影響 三、氮氧化物對人體健康的影響 四、光化學氧化劑對人體健康的影響 五、一氧化碳對人體健康的影響 六、碳氫化合物對人體健康的影響 七、其他有害物質對人體健康的影響 第29頁，共45頁。一、顆粒污染物對人體健康的影響大于 10m 的粒子-沉降；小于 10 m 顆粒物-稱作飄塵。飄塵中0.01-0.1m 的粒徑數(shù)目最多 對人體健康危害最大的是 10 m 以下懸浮的顆粒物一一飄塵。飄

20、塵經(jīng)過呼吸道沉積于肺泡 沉積在肺部的污染物如被搭解，就會直接侵人血液，造成血液中毒 工業(yè)粉塵及其可能引起的疾病第30頁，共45頁。粉塵的種類可引起的疾病燃燒排放的煙塵佝僂病氧化鉛、絡化合、氟化合物中毒性疾病鋁、鐵、鋅塵金屬熱癥植物塵枯草熱癥羽毛、毛發(fā)哮喘癥無機和有機物粉塵慢性支氣管炎懸浮硅石粉矽肺炭粉炭肺鐵粉鐵肺鋁粉鋁肺香煙塵香煙塵肺粉塵的種類可引起的疾病焦油鐳放射性礦物粉塵肺癌石英石粉、鉻化合物塵 肺癌氧化鐵粉塵 肺癌元機和有機物粉塵流行性病、白喉、結核病氟及氟化物塵氟黑皮膚病及皮膚癌鎳塵鎳鐮濕彥可可、焦油皮膚癌第31頁，共45頁。二、二氧化硫對人體健康的影晌 S02 是無色具有惡臭剌激性氣

21、體，對鼻腔和呼吸道粘膜產(chǎn)生剌激，如果吸人濃度超過 10mL/m3, 人們不僅有強剌激感，而且還會發(fā)生鼻腔出血、呼吸受阻等現(xiàn)象。 S02 還可增強致癌物苯并 (a) 芘的致癌作用 第32頁，共45頁。三、氮氧化物對人體健康的影晌 NO2 主要是指 NO 和 N02. 它對人的生理影響還不十分清楚。如果動物與高濃度 NO 相接觸，可出現(xiàn)中樞神經(jīng)病變。 NO 與血紅蛋白 (Hb) 親和力強，比CO 大幾百倍。對動物作高濃度 NO 試驗，證實有變性血紅素 Met.Hb 和一氧化氮血紅蛋白(NOHb) 生成。使動物血壓降低、血管擴張、血液中生成變性血紅素，以及對神經(jīng)系統(tǒng)有一定的麻醉作用等 NO2 對人體

22、的影響還與其他污染物的存在有關。N02 的浮游微粒最容易侵人肺部，沉積率很高，可導致呼吸道及肺部病變，出現(xiàn)氣管炎、肺氣腫及肺癌等癥。 第33頁，共45頁。 空氣中 NO2 濃度對人體的影晌N02濃度/mL-m3作用時間/h人 體 所 產(chǎn) 生 的 癥 狀0.12有嗅覺1.6-2.O15(min)慢性支氣管炎患者呼吸困難52從事間歇運動的健康人出現(xiàn)呼吸阻力增大、動脈血液中氧氣分壓降低13眼和鼻有刺激感,胸部不適25-751胸部絞痛300-500發(fā)生支氣管炎及肺水腫死亡第34頁，共45頁。四、光化學氧化劑對人體健康的影晌 光化學氧化劑對人體的影響類似NOx，但比 NOz 的影響更強。光化學氧化劑有臭

23、氧和過氧乙?；跛岽椎榷喾N物質，臭氧是其中主要氧化劑之一 。與濃度為1mL/m3 臭氧接觸 1h 能使肺細胞蛋白質發(fā)生變化 ; 接觸 4h, 在 24h 后出現(xiàn)肺水腫 ; 臭氧可直接侵人呼吸道深處；使眼睛產(chǎn)生剌激感；使哮喘病患者發(fā)作頻率增加 ; 使患慢性呼吸器官疾病患者病情惡化。第35頁，共45頁。五、 一氧化碳對人體健康的影晌 CO 是無色、無嗅的氣體。由呼吸道吸入的 CO 容易與血紅蛋白 (Hb) 相結合生成碳氧血紅蛋白 (COHb) 。碳氧血紅蛋白阻礙血紅蛋白向體內供氧當人與濃度大于 1200mL/m3 的 CO 接觸時，可使神經(jīng)麻痹，發(fā)生生命危險。 第36頁，共45頁。六、碳氫化合物對

24、人體健康的影晌 碳氫化合物 - 以碳元素 (C) 和氫元素 (H) 形成的化合物總稱它與氮氧化物一樣同是形成光化學煙霧的主要物質 光化學反應產(chǎn)生的衍生物丙烯醛、甲醛等都對眼睛有剌激作用。多環(huán)芳短中有不少是致癌物質，如苯并 (a) 芘就是公認的強致癌物 第37頁，共45頁。七、其他有害物質對人體健康的影響 鉻及鉻化物 - 鉻及鉻化物侵人人體，可蓄積于肝臟、腎臟和腸粘膜上。鉻污染的積累性中毒可引起疼痛病鉛及鉛化物 - 鉛進入人體后，大部分蓄積于骨髓中。但是由含鉛汽油中所產(chǎn)生的四乙基鉛進入人體后，多蓄積于肝臟和腎臟。無機鉛中毒可使四肢肌肉麻木面色蒼白。有機鉛中毒能引起嚴重的神經(jīng)狂或神經(jīng)錯亂等病癥。氟及氟化物 - 氟及氟化氫對眼睛及呼吸道有強烈的剌激作用。吸入高濃度的氟及氟化氫氣體時，可引起肺水腫和支氣管炎 氯及氯化氫 - 氯是有毒的氣體，其濃度在 5lO mL/ 曠時對人的上呼吸道發(fā)生剌激作用 ; 在 50100 mL/m3 時可引起肺水腫第38頁，共45頁。 大氣污染的防治主要氣體污染物的治理技術 大氣污染綜合防治技術 第39頁，共45頁。 主要氣體污染物的治理技術(一)從排煙中去除 S02 的技術 (二)從排煙中去除 NOX 的技術 (三)氟化物的治理 第40頁，共45頁。(一)從排煙中去除 S02 的技術1. 濕法排煙脫硫 (1) 氨法