沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院環(huán)境工程概論課件-第一章

大氣與大氣污染大氣污染物及其來源大氣污染綜合防治環(huán)境空氣質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)第一章概論主要內(nèi)容：環(huán)境工程學(xué)-大氣部分第一節(jié)大氣與大氣污染一、大氣的組成（一）大氣與空氣

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）給大氣和空氣的定義：大氣是指環(huán)繞地球周圍所有空氣的總和(TheentiremassofairwhichsurroundtheEarth)；環(huán)境空氣是指人類、植物、動(dòng)物和建筑物暴露于其中的室外空氣(Outdoorairtowhichpeople,plants,animalsandstructuresareexposed)。

環(huán)境工程學(xué)-大氣部分

（二）大氣圈及其垂直結(jié)構(gòu)

1、大氣圈（1）定義：自然地理學(xué)把受地心引力而隨地球旋轉(zhuǎn)的大氣稱為大氣圈，厚度大約有10000km。大氣物理學(xué)和污染氣象學(xué)研究中，常把大氣圈層上界定為1200-1400km。（2）分布：大氣圈中的空氣分布是不均勻的。大氣質(zhì)量的90％集中在30km以下的范圍內(nèi)，高度100km以上大氣的質(zhì)量僅占大氣圈質(zhì)量的1%。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分2、垂直結(jié)構(gòu)對(duì)流層平流層中間層暖層（熱層，電離層）散逸層（逃逸層，外層

）均質(zhì)大氣層（簡稱均質(zhì)層）：地球表面向上到大約80-85km，主要成分氮和氧的組成比例幾乎不變，按氣溫在垂直方向上的變化分為對(duì)流層、平流層和中間層。

非均質(zhì)層氫層（3200-9600km）氦層（1100-3200km）原子氧層（200-1100km）氮層（90-200km）環(huán)境工程學(xué)-大氣部分環(huán)境工程學(xué)-大氣部分（三）大氣的組成大氣

干燥清潔的空氣

水汽

懸浮微粒物

大氣是由多種氣體混合組成的，按其成分可以概括為三部分，亦即干燥清潔的空氣、水汽和懸浮微粒。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分1、干潔空氣的組成

氮、氧和氬占干潔大氣總體積的99.96%，其他不到0.04%，相對(duì)分子量28.966。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分

2、水蒸氣

在大氣中的平均含量不到0.5%，隨空間、時(shí)間和氣象條件變化而變化。在熱帶雨林地區(qū)，其體積分?jǐn)?shù)可達(dá)4%；沙漠干燥區(qū)或極地區(qū)可小于0.01%。一般低緯度地區(qū)高于高緯度地區(qū)，下層高于上層，夏季高于冬季。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分3、懸浮顆粒物

大氣中含有沉降速率很小的固體和液體微粒，稱之為懸浮顆粒物或懸浮微粒，它是低層大氣的重要組成部分,粒徑一般在10-4

m～幾十

m，多集中于大氣底層，不論含量還是化學(xué)成分都是不變的。濃度分布隨時(shí)間、地點(diǎn)和氣象條件而變化，通常是陸上多于海上，城市多于鄉(xiāng)村，冬季多于夏季。對(duì)輻射的吸收與散射，云、霧和降水的形成，大氣光電現(xiàn)象具有重要作用，對(duì)大氣污染有重要影響。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分二、大氣污染

（一）大氣污染

1、定義：大氣污染通常是指由于人類活動(dòng)和自然過程引起某種物質(zhì)進(jìn)入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到了足夠的時(shí)間，并因此而危害了人體的舒適、健康和福利，甚至危害了生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)象。

2、成因：自然因素：火山活動(dòng)、山林火災(zāi)、海嘯、土壤和巖石的風(fēng)化及大氣圈中空氣運(yùn)動(dòng)等；人為因素：工業(yè)廢氣、燃燒、汽車尾氣和核爆炸等。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分

（二）大氣污染的類型按污染范圍分為四類根據(jù)污染物的性質(zhì)劃分據(jù)燃料性質(zhì)和組成成分(1)局部性大氣污染(2)地區(qū)性大氣污染(3)廣域性大氣污染(4)全球性大氣污染(1)還原型（煤炭型）

主要污染物是二氧化硫、一氧化碳和顆粒物(2)氧化型（汽車尾氣型）主要的一次污染物是一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏?1)煤煙型(2)石油型(3)混合型(4)特殊型(5)沙塵型環(huán)境工程學(xué)-大氣部分（三）主要大氣污染物

氣溶膠環(huán)境工程學(xué)-大氣部分氣態(tài)物質(zhì)1、氣溶膠狀態(tài)污染物：

在大氣污染中，氣溶膠是指沉降速度可以忽略的小固體、液體粒子或它們在氣體介質(zhì)中的懸浮體系。其直徑約為0.002~100μm大小的液滴或固態(tài)粒子。

在我國環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)大氣中顆粒物的大小，將其分為總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物?？倯腋☆w粒物（TSP）：指能懸浮在空氣中的，粒徑dp≦100μm的顆粒物。它是分散在大氣中的各種粒子的總稱?？晌腩w粒物（PM10）：能長期漂浮在大氣中，粒徑dp≦10μm的顆粒物，也稱為懸浮粒子或飄塵。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分2、氣態(tài)污染物環(huán)境工程學(xué)-大氣部分硫酸煙霧：大氣中的SO2等硫氧化物在有水霧、含有重金屬的懸浮顆粒物或氮氧化物存在時(shí)，經(jīng)過一系列化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而生成的硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠。光化學(xué)煙霧：在陽光照射下，大氣中的氮氧化物、碳?xì)浠锖脱趸瘎┲g發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)生成的淡藍(lán)色煙霧（還有的呈紫色或黃褐色）。光化學(xué)煙霧的刺激性和危害比一次污染物強(qiáng)烈得多。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分（四）大氣污染物的計(jì)量源強(qiáng)：污染源排放污染物的速率；點(diǎn)源——g/s、t/a、m3/s

線源——g/m·s

面源——g/m2·s大氣中污染物的量，以污染物質(zhì)量濃度表示，即單位體積空氣中的污染物質(zhì)量，單位分別為mg/m3或

g/m3。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分（五）大氣污染的特點(diǎn)1、不可見性，污染物成分測定較困難3、無國界性2、廣泛性、危害的長期性、控制的復(fù)雜性環(huán)境工程學(xué)-大氣部分三、全球性大氣污染問題環(huán)境工程學(xué)-大氣部分環(huán)境工程學(xué)-大氣部分

（一）酸雨

1、定義

國際上將酸性強(qiáng)于正常雨水的降水，亦即pH值小于5.6的降水稱為酸雨，包括雨、雪和霧。其酸度可能高出正常雨水的100倍。

環(huán)境工程學(xué)-大氣部分

我國酸雨區(qū)主要分布于長江以南、青藏高原以東地區(qū)及四川盆地，覆蓋四川、貴州、廣東、廣西、湖南、湖北、江西、浙江、江蘇和青島等省市部分地區(qū)，面積達(dá)200多萬平方公里的酸雨區(qū)是世界三大酸雨區(qū)之一。我國酸雨區(qū)面積擴(kuò)大之快、降水酸化率之高，在世界上是罕見的。北方城市降水年均pH值低于5.6的有青島、圖們、太原和石家莊。

以德、法、英等國為中心，波及大半個(gè)歐洲的北歐酸雨區(qū)。包括美國和加拿大在內(nèi)的北美酸雨區(qū)。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分2、酸雨形成機(jī)制

一般認(rèn)為，酸雨是由SO2、NOX和氯化物等大氣污染物，在一定條件下通過化學(xué)反應(yīng)而生成H2SO4、HNO3和HCl，并隨降雨、雪等降落到地面。酸雨的主要成分是H2SO4和HNO3，占酸雨總酸量的90％以上。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分2、溫室氣體的組成：這類痕量氣體稱之為溫室氣體，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的主要溫室氣體有二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、水汽，對(duì)流層臭氧（O3）、氧化亞氮（N2O）和氯氟烴（CFCs）等。（二）溫室效應(yīng)1、定義：大氣中某些痕量氣體含量增加，引起地球平均氣溫上升的現(xiàn)象稱為溫室效應(yīng)。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分上海是許多人眼中全球變暖的重災(zāi)區(qū)，中國最有可能被“淹沒”的地方之一。如果海平面升高20米后，站在“東方明珠”上向下看，外灘上的“萬國建筑博覽群”幾乎都已被淹沒，只留下曾經(jīng)的摩天大樓矗立在一片汪洋之中。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分第一個(gè)因海平面上升舉國搬遷的國家:圖瓦盧環(huán)境工程學(xué)-大氣部分環(huán)境工程學(xué)-大氣部分

環(huán)境工程學(xué)-大氣部分

（三）臭氧層破壞

平流層中最重要的化學(xué)組分就是臭氧，它保存了大氣中90%的臭氧，于是將距地25～30公里這一層高濃度的臭氧稱為“臭氧層”。Ozone(O3)氧分子在紫外線的作用下生成臭氧UVOOOODiatomic*oxygen(O2)OOOOOOOO環(huán)境工程學(xué)-大氣部分由于人為的因素，特別是大量使用作為制冷劑和霧化劑的氟利昂排放到大氣中，這種平衡遭到嚴(yán)重破壞，加速了臭氧的分解，導(dǎo)致很多地區(qū)的臭氧層變得稀薄，通過衛(wèi)星從整體上看，好像一層膜上破了一個(gè)洞，所以被稱做“臭氧層空洞”。臭氧層厚度用多布森單位表示，１個(gè)多布森單位是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下千分之一厘米的臭氧層厚度，當(dāng)臭氧層厚度低于２２０個(gè)多布森單位時(shí)，臭氧層便出現(xiàn)空洞。1、臭氧層空洞的形成環(huán)境工程學(xué)-大氣部分主要原因：人類過多使用氟氯烴（CFCS）和哈龍類物質(zhì)。實(shí)際上，在臭氧層內(nèi)，臭氧的形成是眾多物質(zhì)參與，一系列化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡的結(jié)果。臭氧在遇到H、OH、NO、Cl、Br時(shí)，就會(huì)被催化，加速分解為O2。氯氟烴之所以被認(rèn)為是破壞臭氧層的物質(zhì)就是因?yàn)樗鼈冊谠谔栞椛湎路纸獬鯟l和Br原子。2、原因環(huán)境工程學(xué)-大氣部分氟里昂CFCsClBr哈龍Halons泡沫起泡劑溶劑清洗劑致冷劑汽霧劑噴霧劑煙絲膨脹劑滅火劑環(huán)境工程學(xué)-大氣部分第二節(jié)大氣污染防治1、改變?nèi)剂系臉?gòu)成，改進(jìn)燃燒方式，提高燃料利用率，以減少顆粒物的排放；

2、安裝除塵裝置，在顆粒物排放到大氣環(huán)境之前，將其除掉，以減輕對(duì)大氣的污染。

一、主要大氣污染物的防治技術(shù)（一）大氣顆粒物的控制環(huán)境工程學(xué)-大氣部分1、燃料脫硫2、煙氣脫硫

——石灰/石灰石洗滌法

——氨法

——吸附法

1、改進(jìn)燃燒技術(shù)減少NOx的產(chǎn)生；2、煙氣中去除NOx。（二）SO2的污染控制（三）NOX的污染控制環(huán)境工程學(xué)-大氣部分1、也是最根本和最終的途徑，改變汽車的動(dòng)力。如開發(fā)電動(dòng)汽車及代用燃料汽車。此途徑使汽車根本不產(chǎn)生或只產(chǎn)生很少的污染氣體。

印度空氣動(dòng)力汽車

科技雜志《大眾機(jī)械》證實(shí)，印度塔塔汽車公司(TataMotors)推出首批以空氣為動(dòng)力的零污染汽車。這些汽車每加滿一次“燃料”----壓縮空氣，可行駛1000英里，最高速度可達(dá)96英里。每輛汽車的售價(jià)在1萬美元左右。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分（四）汽車尾氣的污染控制劃汽車

駕駛員可以模擬劃船，登臺(tái)階，引體向上以及杠鈴臥推等。車體本身由碳纖維和環(huán)保材料制成，電池也是充電電池。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分未來風(fēng)電混合動(dòng)力汽車

奔馳公司研制的F0賽車將尊貴與時(shí)尚完美地融合在一起。在某種程度上，這種擁有圓滑外表的汽車仍需要借助電力，但利用風(fēng)能無疑是它的最大亮點(diǎn)。F0賽車是最先在這種規(guī)模下將生態(tài)效益與豪華雅致融合在一起的嘗試之一。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分2、改善現(xiàn)有的汽車動(dòng)力裝置和燃油質(zhì)量。采用設(shè)計(jì)優(yōu)良的發(fā)動(dòng)機(jī)、改善燃燒室結(jié)構(gòu)、采用新材料、提高燃油質(zhì)量等都能使汽車排氣污染減少，但是不能達(dá)到“零排放”。3、采用一些先進(jìn)的機(jī)外凈化技術(shù)。這些技術(shù)對(duì)汽車產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行凈化以減少污染，此途徑也不能達(dá)到“零污染”。機(jī)外凈化技術(shù)就是在汽車的排氣系統(tǒng)中安裝各種凈化裝置，采用物理的、化學(xué)的方法減少排氣中的污染物。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分

（一）定義

為了達(dá)到區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量目標(biāo)，對(duì)多種大氣污染控制方案的技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、區(qū)域適應(yīng)性和實(shí)施可能性等進(jìn)行優(yōu)化選擇和評(píng)價(jià)，得出最優(yōu)的控制技術(shù)方案和工程措施。二、大氣污染綜合防治環(huán)境工程學(xué)-大氣部分（二）大氣污染綜合防治措施1、全面規(guī)劃、合理布局2、嚴(yán)格環(huán)境管理3、控制大氣污染的技術(shù)措施（1）實(shí)施清潔生產(chǎn)（2）實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略：綜合能源規(guī)劃與管理，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采技術(shù)和清潔煤技術(shù)；積極開發(fā)利用新能源和可再生能源，如水電、核能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等。?）建立綜合性工業(yè)基地4、控制污染的經(jīng)濟(jì)政策實(shí)行“污染者和使用者支付原則”5、綠化造林6、安裝廢氣凈化裝置環(huán)境工程學(xué)-大氣部分第三節(jié)環(huán)境空氣質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

環(huán)境空氣質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)是執(zhí)行環(huán)境保護(hù)法和大氣污染防治法、實(shí)施環(huán)境空氣質(zhì)量管理及防治大氣污染的依據(jù)和手段。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分一、環(huán)境空氣質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的種類和作用

環(huán)境空氣質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)按用途分：環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)大氣污染控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)大氣污染預(yù)警預(yù)報(bào)標(biāo)準(zhǔn)

按其適用范圍分國家標(biāo)準(zhǔn)地方標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境工程學(xué)-大氣部分

（一）環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是以保障人體健康和一定的生態(tài)環(huán)境為目標(biāo)，而對(duì)大氣環(huán)境中各種污染物的允許含量所作的限制規(guī)定。是最基本的大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，是進(jìn)行大氣環(huán)境科學(xué)管理，制定大氣污染防治規(guī)劃和大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)，是環(huán)境管理部門的執(zhí)法依據(jù)。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分各項(xiàng)污染物的濃度限值注：①適用于城市地區(qū)；②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)；③適用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)區(qū)。污染物名稱取值時(shí)間濃度限值濃度單位一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二氧化硫

SO2年平均

日平均

1小時(shí)平均0.02

0.05

0.150.06

0.15

0.500.10

0.25

0.70mg/m3

(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))總懸浮顆粒物TSP年平均

日平均0.08

0.120.20

0.300.30

0.50mg/m3

(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))可吸入顆粒物PM10年平均

日平均0.04

0.050.10

0.150.15

0.25mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))二氧化氮

NO2年平均

日平均

1小時(shí)平均0.04

0.08

0.120.080.12

0.240.08

0.12

0.24mg/m3

(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))一氧化碳

CO日平均

1小時(shí)平均4.00

10.004.00

10.006.00

20.00mg/m3

(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))臭氧

O31小時(shí)平均0.160.200.20mg/m3

(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))鉛

Pb季平均

年平均1.50

1.00μg/m3

(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))苯并[a]芘

B[a]P日平均0.01μg/m3

(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))氟化物

F日平均

1小時(shí)平均7①

20①μg/m3

(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))月平均植物生長季平均1.8②

1.2②3.0③

2.0③

μg/(dm2?d)

（二）大氣環(huán)境污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)是為實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)污染源排入大氣的污染物允許含量的限制規(guī)定。是控制大氣污染源的污染物排放量和選擇設(shè)計(jì)凈化裝置的重要依據(jù)，也是環(huán)境管理部門的執(zhí)法依據(jù)。大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)可分為國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)境工程學(xué)-大氣部分（三）大氣污染控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

是根據(jù)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)引申出來的輔助標(biāo)準(zhǔn)，如燃料、原料使用標(biāo)準(zhǔn)，凈化裝置選用標(biāo)準(zhǔn)，排氣囪高度標(biāo)準(zhǔn)幾衛(wèi)生防護(hù)距離標(biāo)準(zhǔn)等。是為保證達(dá)到污染物排放標(biāo)準(zhǔn)而從某一方面做出的具體技術(shù)規(guī)定，目的是使生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和管理人員容易掌握和執(zhí)行。

環(huán)境工程學(xué)-大氣部分

（四）警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)

大氣污染警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)是為保護(hù)大氣環(huán)境不致惡化，或根據(jù)大氣污染發(fā)展趨勢預(yù)防發(fā)生污染事故而規(guī)定的空氣中污染物含量的極限值。超過這一限值就應(yīng)警報(bào)，以便采取必要的預(yù)防措施，盡量減少對(duì)人們的危害。

環(huán)境工程學(xué)-大氣部分二、空氣污染指數(shù)及報(bào)告

1、空氣污染指數(shù)分級(jí)及其濃度限值

為了客觀反映我國空氣污染狀況，近年開始了大中城市空氣污染指數(shù)（API）日報(bào)工作。目前計(jì)入空氣污染指數(shù)的項(xiàng)目確定為：PM10、SO2、NO2、CO和O3。

空氣污染指數(shù)的范圍從0到500，其中50、100、200分別對(duì)應(yīng)于我國《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的一、二、三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的污染物平均濃度限值，500則對(duì)應(yīng)于對(duì)人體健康產(chǎn)生明顯危害的污染水平。

環(huán)境工程學(xué)-大氣部分空氣污染指數(shù)分級(jí)濃度限值空氣污染指數(shù)污染物濃度/mgm-3APIPM10(日均值)SO2

(日均值)NO2(日均值)CO(日均值)O3

(日均值)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環(huán)境工程學(xué)-大氣部分空氣污染指數(shù)范圍及相應(yīng)的空氣質(zhì)量級(jí)別空氣污染指數(shù)API空氣質(zhì)量狀況、級(jí)別對(duì)健康的影響建議采取的措施0～50優(yōu)秀Ⅰ可正常活動(dòng)

51～100良好Ⅱ101~200輕微污染Ⅲ

易感人群癥狀有輕度加劇，健康人群出現(xiàn)刺激癥狀

心臟病和呼吸系統(tǒng)疾病患者應(yīng)減少體力消耗和戶外活動(dòng)201~300中度污染Ⅳ

心臟病和肺病患者癥狀顯著加劇，運(yùn)動(dòng)耐受力降低，健康人群中普遍出現(xiàn)癥狀

老年人和心臟病、肺病患者應(yīng)在停留在室內(nèi)，并減少體力活動(dòng)>300重污染Ⅴ

健康人運(yùn)動(dòng)耐受力降低，有明顯強(qiáng)烈癥狀，提前出現(xiàn)某些疾病

老年人和病人應(yīng)當(dāng)留在室內(nèi)，避免體力消耗，一般人群應(yīng)避免戶外活動(dòng)環(huán)境工程學(xué)-大