1、第第五节五节大气污染大气污染控制工程控制工程环境保护与可持续发展15日傍晚，北京出现沙尘天气，北京市气象台当日17时40分曾发布沙尘暴黄色预警信号。据了解，这次沙尘暴是近13年来北京遭遇的最强沙尘天气。根据研究，亚洲沙尘年总量约为 800 Tg（百万吨），约为全球沙尘总量(约 1500 Tg) 的一半 , 其中400-500 Tg 输入北太平洋，约 240 Tg 沉降在中国沙漠，约 73 Tg 在黄土高原。沙尘暴同时也是“污染暴”。污染元素 Zn, Cu, Pb, As, Cd, S 都比平时高出几倍至近十倍。其中 As, S, Cd, Pb在 PM2.5 中的富集系数分别高达 29.6, 2
2、8.4, 43.5, 12.7，这些污染物部分来自于沙尘暴在长距离传输过程中，矿物气溶胶与沿途污染源排放的污染气溶胶的混合。污染物增加的另一原因在于，沙尘暴入侵气团与北京本地污染气团之间的交汇叠加，同时大量增加的细粒子也有利于污染物的积聚。沙尘暴中 PM2.5 细粒子占 TSP（总悬浮颗粒物）的 30%左右，污染物在 PM2.5 细粒子中的浓度占 TSP 总浓度的45%-69%。对流层特点：对流层特点：气温随高度增加而降低；气温随高度增加而降低；空气具有剧烈的对流运动，空气具有剧烈的对流运动，天气现象复杂多变；天气现象复杂多变；密度大密度大平流层的特点：平流层的特点：温度随高度的增加而升高；温
3、度随高度的增加而升高；大气稳定，没有上下对流，大气稳定，没有上下对流，天气晴朗，能见度高，利于天气晴朗，能见度高，利于飞机飞行；飞机飞行；臭氧层：臭氧层：15-50 km 工业污染源工业污染源 由火力发电、钢铁、化工和硅酸盐等工矿企业在生产由火力发电、钢铁、化工和硅酸盐等工矿企业在生产过程中所排放的煤烟、粉尘及有害化合物等形成的污过程中所排放的煤烟、粉尘及有害化合物等形成的污染源。此类污染源由于不同工矿企业的生产性质和流染源。此类污染源由于不同工矿企业的生产性质和流程工艺的不同，其所排放的污染物种类和数量大不相程工艺的不同，其所排放的污染物种类和数量大不相同，但有一个共同的特点是：排放源集中、
4、浓度高、同，但有一个共同的特点是：排放源集中、浓度高、局地污染强度高，是城市大气污染的罪魁祸首。局地污染强度高，是城市大气污染的罪魁祸首。 农业污染源农业污染源 主要是不当施用农药、化肥、有机粪肥等过主要是不当施用农药、化肥、有机粪肥等过程产生的有害物质挥发扩散，以及施用后期程产生的有害物质挥发扩散，以及施用后期NOX、CH4、挥发性农药成分从土壤中逸散、挥发性农药成分从土壤中逸散进入大气等形成的污染源。进入大气等形成的污染源。 交通运输污染源交通运输污染源 由汽车、飞机、火车和轮船等交通运输工具由汽车、飞机、火车和轮船等交通运输工具运行时向大气中排放的尾气。这类污染源属运行时向大气中排放的尾
5、气。这类污染源属流动污染源，主要污染物是烟尘、碳氢化合流动污染源，主要污染物是烟尘、碳氢化合物、物、NOX 、金属尘埃等，是城市大气环境恶、金属尘埃等，是城市大气环境恶化的主要原因之一。化的主要原因之一。 生活污染源生活污染源 是指居民日常烧饭、取暖、沐浴等活动，燃是指居民日常烧饭、取暖、沐浴等活动，燃烧化石燃料而向大气排放烟尘、烧化石燃料而向大气排放烟尘、SO2 、NOX等污染物。这类污染源属固定源，具有分布等污染物。这类污染源属固定源，具有分布广、排放量大、污染浓度低等特点，是一些广、排放量大、污染浓度低等特点，是一些城市大气污染不可忽视的污染源。城市大气污染不可忽视的污染源。 按污染源存
6、在的形式分为：固定源和流动源按污染源存在的形式分为：固定源和流动源两类。两类。 固定源就是位置和地点固定不变的污染源。固定源就是位置和地点固定不变的污染源。主要指工矿企业在生产中排放的大量污染物主要指工矿企业在生产中排放的大量污染物。冶金、钢铁、建材等工业企业都是对大气。冶金、钢铁、建材等工业企业都是对大气环境污染严重的固定源。环境污染严重的固定源。 流动污染源是指交通工具在行驶时向大气中流动污染源是指交通工具在行驶时向大气中排放的有害气体而形成的污染源。排放的有害气体而形成的污染源。 按排放空间高度分：按排放空间高度分：1、高架源：、高架源： 在距地面一定高度排放污染物，如电厂烟囱在距地面一
7、定高度排放污染物，如电厂烟囱等等 。2、低架源：、低架源： 在地面上或离地面高度很低的排放源。在地面上或离地面高度很低的排放源。按排放形式分：按排放形式分： 点源点源2. 线源线源 沿着一条线排放污染物，如汽车、火车等沿着一条线排放污染物，如汽车、火车等3. 面源面源 在一个大范围内排放污染物，如煤田自燃的煤堆、在一个大范围内排放污染物，如煤田自燃的煤堆、密集而低矮的居民住宅烟囱群等密集而低矮的居民住宅烟囱群等 根据污染物的化学性质及其存在的大气状况根据污染物的化学性质及其存在的大气状况，可将大气污染分为还原型大气污染和氧化，可将大气污染分为还原型大气污染和氧化型大气污染。型大气污染。 根据燃
8、料性质和污染物的组成，可将大气污根据燃料性质和污染物的组成，可将大气污染分为煤炭型、石油型、混合型和特殊型四染分为煤炭型、石油型、混合型和特殊型四类。类。 （一）颗粒物（一）颗粒物 （二）含硫化合物（二）含硫化合物 （三）氮氧化物（三）氮氧化物 （四）碳氧化物（四）碳氧化物 （五）光化学氧化剂（五）光化学氧化剂（六）碳氢化合物（六）碳氢化合物 大气中主要污染物 （一）颗粒物（一）颗粒物 1. 颗粒物是指大气中弥漫着的固态和液态物质颗粒物是指大气中弥漫着的固态和液态物质，成份较复杂。，成份较复杂。（1）总悬浮颗粒物）总悬浮颗粒物(TSP)：用标准大容量颗粒：用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到
9、的颗粒物的总质量采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒物。其粒径多在，通常称为总悬浮颗粒物。其粒径多在100 m以下，尤以以下，尤以10 m以下的为最多。以下的为最多。（2）降尘：颗粒物粒径大于）降尘：颗粒物粒径大于10 m的颗粒物叫降的颗粒物叫降尘。它们在重力的作用下能很快降落到地面。尘。它们在重力的作用下能很快降落到地面。（3）飘尘：颗粒物粒径小于）飘尘：颗粒物粒径小于10 m 的颗粒物称的颗粒物称为飘尘。它们能长时间地悬浮于大气中而不沉为飘尘。它们能长时间地悬浮于大气中而不沉降下来。降下来。（4）可吸入粒子：易于通过呼吸过程而进入呼）可吸入粒子：易于通过呼吸过程而进入
10、呼吸道的粒子。目前国际标准化组织建议将其定吸道的粒子。目前国际标准化组织建议将其定为粒径为粒径10 m。大气飘尘的危害大气飘尘的危害（1）影响大气的物理性质；）影响大气的物理性质； （2）使建筑物、金属制品等受到腐蚀；）使建筑物、金属制品等受到腐蚀；（3）对人、动植物产生危害；）对人、动植物产生危害；（4）与其它大气污染物协同作用形成大气污染。）与其它大气污染物协同作用形成大气污染。 近年来，人们认识到大气悬浮颗粒中的可吸入近年来，人们认识到大气悬浮颗粒中的可吸入颗粒物对人体健康的危害远比粗颗粒大，而且颗粒物对人体健康的危害远比粗颗粒大，而且是引起城市大气酸雨、光化学烟雾、能见度降是引起城市大
11、气酸雨、光化学烟雾、能见度降低的重要因素，许多研究已经揭示出低的重要因素，许多研究已经揭示出PM10对人对人体健康的严重危害和对气候的重要影响。体健康的严重危害和对气候的重要影响。 有研究表明：有研究表明：PM10每上升每上升10 ，每日总，每日总死亡率上升死亡率上升1%，呼吸系统疾病上升，呼吸系统疾病上升3.4%，心血管病上升心血管病上升1.4%，哮喘病上升，哮喘病上升3%，肺功，肺功能下降能下降0.1%。在忙于制造颗粒物的同时，人们也将不可避在忙于制造颗粒物的同时，人们也将不可避免的吸入这些颗粒物。一般状态下，一个成免的吸入这些颗粒物。一般状态下，一个成年人一昼夜呼吸的空气量为年人一昼夜呼
12、吸的空气量为10-15 m3，吸入的，吸入的悬浮颗粒物可达数万个。一想到要跟颗粒物悬浮颗粒物可达数万个。一想到要跟颗粒物打如此多的交道，当然就有必要追问，它和打如此多的交道，当然就有必要追问，它和人的相处和谐吗？人的相处和谐吗？由于参与呼吸的关系，人们一度认为，由于参与呼吸的关系，人们一度认为，TSP就是引就是引起空气质量下降，导致人体健康受损的罪魁祸首。起空气质量下降，导致人体健康受损的罪魁祸首。然而，随着研究的深入，科学家们发现，然而，随着研究的深入，科学家们发现，TSP群体群体中的一大部分被中的一大部分被“冤枉冤枉”了。因为在这些颗粒物了。因为在这些颗粒物中，绝大多数粒径超过中，绝大多数
13、粒径超过10 m物质将会被鼻腔和咽物质将会被鼻腔和咽喉阻挡，不会被吸入肺的深部，所以喉阻挡，不会被吸入肺的深部，所以TSP作为衡量作为衡量人体健康的标准，还不够具体和确切。因此，基人体健康的标准，还不够具体和确切。因此，基于总悬浮颗粒物的空气质量标准，也逐渐被替代。于总悬浮颗粒物的空气质量标准，也逐渐被替代。可吸入颗粒物可吸入颗粒物PM10。PM10又被称为飘尘，它是粒径小于或等于又被称为飘尘，它是粒径小于或等于10 m的颗的颗粒物。目前，粒物。目前，PM10是中国空气质量的常规监测项目，是中国空气质量的常规监测项目，因此我们常常能在天气预报里见到因此我们常常能在天气预报里见到“首要污染物为可
14、首要污染物为可吸入颗粒物吸入颗粒物”的说法。的说法。在颗粒物环境下暴露的时间不同，颗粒物对人体健康在颗粒物环境下暴露的时间不同，颗粒物对人体健康的影响也是不同的，基于短期暴露和长期暴露下的状的影响也是不同的，基于短期暴露和长期暴露下的状态，对于颗粒物的浓度水平规定也分为日平均浓度和态，对于颗粒物的浓度水平规定也分为日平均浓度和年平均浓度。由于很少有人关注短期暴露产生的健康年平均浓度。由于很少有人关注短期暴露产生的健康效应，所以世界卫生组织推荐以年平均浓度评价空气效应，所以世界卫生组织推荐以年平均浓度评价空气质量。质量。在我国的环境空气质量标准中，城镇居民区和在我国的环境空气质量标准中，城镇居民
15、区和一般工业区的一般工业区的PM1 0年平均浓度限值为年平均浓度限值为0.10 mg/m3。根据。根据NGO组织组织“公众环境研究中心公众环境研究中心”的统计，在全国的统计，在全国113个环境保护重点城市空气的个环境保护重点城市空气的PM10浓度监测中，浓度监测中，PM10超标的城市数量为超标的城市数量为35个，个，其中兰州以其中兰州以0.145 mg/m3居首，这一数值甚至已居首，这一数值甚至已经逼近经逼近0.15 mg/m3的特定工业区浓度限值。的特定工业区浓度限值。一般来说，颗粒物越渺小，越可怕。越是细小的颗一般来说，颗粒物越渺小，越可怕。越是细小的颗粒，越容易深入人体内部，对人体产生的
16、危害也越粒，越容易深入人体内部，对人体产生的危害也越加复杂。加复杂。研究表明，研究表明，PM10被吸入后，小于被吸入后，小于10 m 大于大于5 m 的的颗粒物会被上呼吸道挡住，主要累积在上呼吸道；颗粒物会被上呼吸道挡住，主要累积在上呼吸道；小于小于5 m大于大于2 m的颗粒物会进入到呼吸道的深部，的颗粒物会进入到呼吸道的深部，小于小于2 m的颗粒物会进入到细支气管和肺泡。的颗粒物会进入到细支气管和肺泡。大量研究表明，大量研究表明，PM10会引起人体呼吸系统、心脏及血会引起人体呼吸系统、心脏及血液系统、生殖系统和内分泌系统等广泛的损伤。对于液系统、生殖系统和内分泌系统等广泛的损伤。对于健康人而
17、言，健康人而言，PM10不是直接的致死因素，但是它却可不是直接的致死因素，但是它却可以导致患有相关疾病的敏感体质患者的死亡。虽然具以导致患有相关疾病的敏感体质患者的死亡。虽然具体的致病机理目前尚未研究透彻，但已有的体的致病机理目前尚未研究透彻，但已有的PM10流行流行病学研究表明，病学研究表明，PM10日均质量浓度增加日均质量浓度增加50 g/m3 , 死死亡率平均增加亡率平均增加4 5 %。PM2.5，被忽视的监测盲点，被忽视的监测盲点在研究过程中，人们逐渐发现，在在研究过程中，人们逐渐发现，在PM10中，直径小于中，直径小于2.5 m的颗粒物的颗粒物PM2.5需要得到更加直接和有效的需要得
18、到更加直接和有效的关注。关注。大气中直径小于或等于大气中直径小于或等于2.5 m的颗粒物，被称为的颗粒物，被称为细颗细颗粒物粒物，又叫可入肺颗粒物，简称，又叫可入肺颗粒物，简称PM2.5。PM2.5的标准的标准由美国在由美国在2019年提出，由于它对人体健康的影响比年提出，由于它对人体健康的影响比PM10更为显著，国际上目前对颗粒物的研究重点已转更为显著，国际上目前对颗粒物的研究重点已转移至移至PM2.5，并以它的基准研究结果推出，并以它的基准研究结果推出PM10基准。基准。根据美国国家航空航天局 (NASA)的卫星数据，科学家绘制出细颗粒物PM2.5的分布图，不同于藏北、北非等地区的天然粉尘
19、因素，在中国的人口密集区，高浓度的细颗粒物几乎可以肯定由人为排放造成。 在世界卫生组织制定的在世界卫生组织制定的空气质量准则空气质量准则中，中，PM2.5的的年平均浓度准则值为年平均浓度准则值为10 g/m3，虽然这一要求即便发，虽然这一要求即便发达国家也并非都能达标，但他们超标幅度相对不大，达国家也并非都能达标，但他们超标幅度相对不大，几乎都控制在几乎都控制在2-3倍以内。但在中国，我们面临的担忧倍以内。但在中国，我们面临的担忧可就要严重得多了，我国大多数城市连可就要严重得多了，我国大多数城市连35 g/m3的目的目标都未能达到，而这一数值是世卫组织在空气质量达标都未能达到，而这一数值是世卫
20、组织在空气质量达到合格的到合格的10 g/m3前，设定的前，设定的3个过渡阶段中的最低目个过渡阶段中的最低目标。标。15352019年1月1日起实施大部分发达国家目前都将大部分发达国家目前都将PM2.5作为最新的控制项目，作为最新的控制项目，取消了传统的取消了传统的TSP 项目。在美国等国，关于细颗粒项目。在美国等国，关于细颗粒物的日常监测和公众通报制度也已建立。近年来，物的日常监测和公众通报制度也已建立。近年来，原本在原本在PM2.5监测领域一片空白的亚洲国家和地区，监测领域一片空白的亚洲国家和地区，也有了突破。目前，香港、印度、泰国等地均已在也有了突破。目前，香港、印度、泰国等地均已在空气
21、质量标准中增加了空气质量标准中增加了PM2.5的指标。的指标。2019年，环保部修订年，环保部修订环境空气质量标准环境空气质量标准，PM2.5被纳入常规监测项目。被纳入常规监测项目。PM2.5来自哪里，都有些什么成分？来自哪里，都有些什么成分？虽然自然过程也会产生PM2.5，但其主要来源还是人为排放。人类既直接排放PM2.5，也排放某些气体污染物，在空气中转变成PM2.5。直接排放主要来自燃烧过程，比如化石燃料（煤、汽油、柴油）的燃烧、生物质（秸秆、木柴）的燃烧、垃圾焚烧。在空气中转化成PM2.5的气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物。PM2.5来自哪里，都有些什么成分？来自
22、哪里，都有些什么成分？其它的人为来源包括：道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、厨房烟气。自然来源则包括：风扬尘土、火山灰、森林火灾、漂浮的海盐、花粉、真菌孢子、细菌。PM2.5的来源复杂，成分自然也很复杂。主要成分是元素碳、有机碳化合物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐。其它的常见的成分包括各种金属元素，既有钠、镁、钙、铝、铁等地壳中含量丰富的元素，也有铅、锌、砷、镉、铜等主要源自人类污染的重金属元素。有研究人员测定了北京的PM2.5来源：尘土占20%；由气态污染物转化而来的硫酸盐、硝酸盐、氨盐各占17%、10%、6%；烧煤产生7%；使用柴油、汽油而排放的废气贡献7%；农作物等生物质贡献6%；植物碎屑贡献1
23、%。该研究中也测定了北京PM2.5的成分：含碳的颗粒物，硫酸根，硝酸根，铵根加在一起占了重量了69% 。类似地，测定的上海PM2.5中有41.6%是硫酸铵、硝酸铵，41.4%是含碳的物质。虽然空气中不同大小的颗粒物均能降低能见度，不过相比于粗颗粒物，更为细小的PM2.5降低能见度的能力更强。能见度的降低其本质上是可见光的传播受到阻碍。当颗粒物的直径和可见光的波长接近的时候，颗粒对光的散射消光能力最强。可见光的波长在0.4-0.7微米之间，而粒径在这个尺寸附近的颗粒物正是PM2.5的主要组成部分。理论计算的数据也清楚地表明这一点：粗颗粒的消光系数约为0.6平方米/克，而PM2.5的消光系数则要大
24、得多，在1.25-10平方米/克之间，其中PM2.5的主要成分硫酸铵、硝酸铵和有机颗粒物的消光系数都在3左右，是粗颗粒的5倍。所以，PM2.5是灰霾天能见度降低的主要原因。cnpm25/city/dalian.htmlcnpm25/city/dalian.htmlcnpm25/city/dalian.htmlcnpm25/city/dalian.html（二）含硫化合物（二）含硫化合物 污染大气的含硫化合物有污染大气的含硫化合物有H2S、SO2、SO3、硫酸酸、硫酸酸雾及硫酸盐气溶胶等，但在大气中主要是雾及硫酸盐气溶胶等，但在大气中主要是SO2。 大气中的大气中的SO2主要来源于矿物燃料的燃烧
25、。据估计主要来源于矿物燃料的燃烧。据估计，全世界每年由于人类活动排放到大气中的，全世界每年由于人类活动排放到大气中的SO2可能可能超过一亿五千万吨，其中超过一亿五千万吨，其中2/3来自于煤的燃烧，来自于煤的燃烧，1/3来来自石油的燃烧，矿物燃料燃烧时，主要生成自石油的燃烧，矿物燃料燃烧时，主要生成SO2。 SO2是无色、有刺激性和窒息性的气体，对呼吸是无色、有刺激性和窒息性的气体，对呼吸道有刺激作用，能引起呼吸道和心血管疾病。值得注道有刺激作用，能引起呼吸道和心血管疾病。值得注意的是意的是SO2与飘尘的协同作用将使其毒性大大增强，与飘尘的协同作用将使其毒性大大增强，使得大气污染加剧。使得大气污
26、染加剧。 大气中的大气中的SO2可以通过均相或非均相氧化生成可以通过均相或非均相氧化生成SO3 。SO3一经形成，便迅速与大气中的水蒸气作用生成一经形成，便迅速与大气中的水蒸气作用生成硫酸，生成的硫酸是严重危害健康的物质，其毒性远硫酸，生成的硫酸是严重危害健康的物质，其毒性远大于大于SO2。 （三）氮氧化物（三）氮氧化物 对流层中危害较大的氮氧化物是对流层中危害较大的氮氧化物是NO和和NO2，统，统称为总氮氧化物（称为总氮氧化物（NOx）。当矿物燃料高温燃烧时）。当矿物燃料高温燃烧时，空气中的，空气中的N2与与O2结合而生成结合而生成NO；温度越高，生；温度越高，生成成NO的速度和量越大，由这
27、种方式生成的的速度和量越大，由这种方式生成的NOx称为称为热热NOx；另一类是因燃料中含有吡啶、氨基化合物；另一类是因燃料中含有吡啶、氨基化合物等含氮化合物，在燃烧的过程中生成了等含氮化合物，在燃烧的过程中生成了NOx，这种，这种方式数生成的方式数生成的NOX称为称为燃料燃料NOx；另外一些工厂；另外一些工厂(如如生产硝酸或使用硝酸、氮肥厂等生产硝酸或使用硝酸、氮肥厂等)的生产过程中也会的生产过程中也会排放排放NOx到大气中。到大气中。 NO是无色，有刺激性气味不活泼的气体，它能是无色，有刺激性气味不活泼的气体，它能与血红蛋白结合生成亚硝基血红蛋白而引起中毒，并与血红蛋白结合生成亚硝基血红蛋白
28、而引起中毒，并可产生缺氧症状和中枢神经受损。可产生缺氧症状和中枢神经受损。 NO氧化后生成红棕色、有刺激性的氧化后生成红棕色、有刺激性的NO2，它的毒，它的毒性较强，能迅速破坏肺细胞，可能是引起肺气肿和肺性较强，能迅速破坏肺细胞，可能是引起肺气肿和肺癌的病因。癌的病因。 NO2又是一吸光物质，易发生光化学反应，是形又是一吸光物质，易发生光化学反应，是形成光化学反应的元凶，由此产生的二次污染物的危害成光化学反应的元凶，由此产生的二次污染物的危害更大。更大。 （四）碳氧化物（四）碳氧化物 一氧化碳一氧化碳 大气中大气中CO来源于燃料的燃烧。而由汽车来源于燃料的燃烧。而由汽车尾气中的尾气中的CO造成
29、的大气污染已引起世界各国造成的大气污染已引起世界各国的重视。的重视。 值得注意的是一氧化碳的另一人工源是值得注意的是一氧化碳的另一人工源是吸烟排出的烟气。吸烟者吸入的吸烟排出的烟气。吸烟者吸入的CO远高于不远高于不吸烟者。吸烟者。 CO的主要危害是妨碍体内氧气的传输。的主要危害是妨碍体内氧气的传输。它与血红蛋白的亲和力比氧大二百多倍，而它与血红蛋白的亲和力比氧大二百多倍，而生成的羰基血红蛋白的解离速度比氧合血红生成的羰基血红蛋白的解离速度比氧合血红蛋白小蛋白小3600多倍，因此一旦生成羰基血红蛋多倍，因此一旦生成羰基血红蛋白就很难解离，导致输氧能力降低，造成机白就很难解离，导致输氧能力降低，造
30、成机体缺氧，危害人体健康。体内缺氧时对所有体缺氧，危害人体健康。体内缺氧时对所有的器官都有影响，而最敏感的是中枢神经系的器官都有影响，而最敏感的是中枢神经系统和心肌。统和心肌。 CO2是无色、无毒的气体，目前由于人类活动是无色、无毒的气体，目前由于人类活动排放到大气中的排放到大气中的CO2的量不断增加，而吸收的量不断增加，而吸收CO2的森林反遭到严重破坏，使得大气中的森林反遭到严重破坏，使得大气中CO2的浓度不断增加。据测定，一个世纪前，大气的浓度不断增加。据测定，一个世纪前，大气中中CO2的含量约为的含量约为284 ppm,目前已达到目前已达到379 ppm。 CO2浓度的增加，可能对全球的
31、气候产生影浓度的增加，可能对全球的气候产生影响，因而是目前环境科学上颇为注意的问题之响，因而是目前环境科学上颇为注意的问题之一。一。 （五）光化学氧化剂（五）光化学氧化剂 1. 光化学反应和光化学烟雾光化学反应和光化学烟雾 在太阳紫外线作用下，大气中的某些在太阳紫外线作用下，大气中的某些污染物发生反应，生成新的污染物，这污染物发生反应，生成新的污染物，这种反应叫种反应叫光化学反应光化学反应。由此产生的烟雾。由此产生的烟雾称为称为光化学烟雾光化学烟雾。2、光化学烟雾形成的条件、光化学烟雾形成的条件（1）充足的阳光，无风；）充足的阳光，无风；（2）出现逆温；）出现逆温；（3）大气含有一定浓度的）大
32、气含有一定浓度的NO2和碳氢化和碳氢化合物。合物。3. 光化学反应机理光化学反应机理（1）污染空气中）污染空气中NO2的光解是光化学烟的光解是光化学烟雾形成的起始反应雾形成的起始反应 NO2+hv ( 430nm)NO2* NO2*NO+O O +O2+MO3+M O3+NO O2+NO2（2）碳氢化合物与）碳氢化合物与O3、NO 及及O 、 OH等自由基作用生成醛、酮、酸以及等自由基作用生成醛、酮、酸以及RO2 、HO2 、RCO 等自由基。等自由基。（3）过氧自由基引起）过氧自由基引起NO向向NO2转化，并转化，并导致导致O3和过氧乙酰硝酸酯（和过氧乙酰硝酸酯（PAN）等生）等生成。成。大
33、气污染物对臭氧层的破坏大气污染物对臭氧层的破坏 1.NOx对臭氧层的破坏作用对臭氧层的破坏作用 平流层中破坏臭氧层的主要平流层中破坏臭氧层的主要NOx是是NO NO+O3NO2+O2 NO2+ONO+O2总反应为：总反应为：O+O32O2 平流层中平流层中NO的来源有的来源有N2O及超音速飞机排及超音速飞机排放的放的NOx. 2. HO 自由基对臭氧的破坏作用自由基对臭氧的破坏作用 HO+O3HO2+O2 HO2+O3HO+2O2 或或 HO2OHOO2总反应：总反应：2O33O2或或 O3+O2O2 平流层中平流层中HO主要来源于主要来源于H2O（g）、）、CH4、H2与与O的作用的作用 H
34、2O+O2HO CH4+OCH3+HO H2 + OHO+H 3氟氯烃类对臭氧的破坏氟氯烃类对臭氧的破坏 O3+ClClO+O2 ClO+OCl+O2总反应：总反应： O3+O2O2 一个氯原子可使一个氯原子可使10万个万个O3分子被破坏，因分子被破坏，因此其危害相当大。此其危害相当大。 太阳短波辐射能穿过大气层到达地球表面，一部分被地球吸收，一部分被反射回太空去。地球吸收太阳短波辐射能后，地球变暖，温度升高。它一方面以长波形式向大气辐射热量，一方面又以对流、传导方式把热量传送给大气。可见，大气的热量是地球供给的，而不是直接来自于太阳。所以，通常大气温度是下层高，上层低，即大气层温度是由下向上
35、逐渐降低的。大气探测资料表明，在自由大气中，每垂直升高100米，气温约下降0.6。与此相应的，下层空气密度小而轻，上层空气密度大而重，形成“头重脚轻”的不稳定状态。这种不稳定状态易使空气上下对流交换，有利于大气底层水汽、污染物向太空扩散，不易雾的形成和污染物积聚。 但到了冬季，北半球太阳辐射大大地减弱，地表长波辐射大于吸收的太阳辐射，出现入不敷出的情况，地表温度就越来越低，尤其是晴朗无风的夜晚。在这种情况下，大气层温度结构就容易出现下层温度低、上层温度高的反常现象，即气象上所说的“逆温”现象。这就意味着大气层“头轻脚重”，稳定得很。逆温层就像个大锅盖盖在大气层上面，使低层的水汽和污染物无法向太
36、空扩散出去，十分有利于雾的形成和污染物的积聚。这就是冬季为什么逆温现象多，而污染加重的原因。 随着烟雾的袭来，天气阴沉，太阳无光，压得人透不过气来，同时也便会闻到煤烟味和其它难闻的气味。身体抵抗能力较差的人，便会出现胸闷、咳嗽、喉痛、呕吐、呼吸困难等症状，这就是逆温现象。中华人民共和国大气污染防治法中华人民共和国大气污染防治法1987年年9月月5日由第六届全国人大常委会第日由第六届全国人大常委会第22次次会议通过，会议通过，1988年年6月月1日起执行日起执行2019年年8月月29日，第八届全国人大常委会第日，第八届全国人大常委会第15次次会议对该法进行了修订会议对该法进行了修订2000年对该
37、法再次修订年对该法再次修订大气环境质量控制标准体系1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.GB30952019GB162972019GWPB 32019GB49152019GB90782019GB161712019GB132232019GB1455493GWPB 12019GB14761.293GB14761.593GB14761.693GB14761.793环境空气质量标准大气污染物综合排放标准锅炉大气污染物排放标准水泥厂大气污染物排放标准工业炉窑大气污染物排放标准炼焦炉大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准恶臭污染物排放标准轻型汽车污染物排放标准车用汽油机排气污染物
38、排放标准汽油车怠速污染物排放标准柴油车自由加速烟度排放标准汽车柴油机全负荷烟度排放标准14.15.16.17.18.GB1462193GWPB 52000GB546891GB1164289GB/T1476293摩托车排气污染物排放标准饮食业油烟排放标准锅炉烟尘测试方法轻型汽车排气污染物测试方法车用汽油机排气污染物试验方法19.GB/T1476393汽油车燃油蒸发污染物的测量20. GB1134089汽车曲轴箱排放物测量方法21.GB/T384593汽油车排气污染物的测量22. GB/T38469323. GB38478324. GB/T54669325. GB/T1462293柴油车自由加速烟
39、度的测量汽油柴油机全负荷烟度测量法摩托车排气污染物的测量 怠速法摩托车排气污染物的测量 工况法中华人民共和国国家标准环境空气质量标准 GB30952019环境空气质量一级标准：为保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何危害性影响的空气质量要求。环境空气质量二级标准：为保护人群健康和城市、乡村的动植物，在长期和短期的接触情况下，不发生伤害的空气质量要求。环境空气质量三级标准：为保护人群不发生急慢性中毒和城市一般动植物正常生长的空气质量要求。环境空气质量功能区分类一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业
40、区和农村地区。三类区为特定工业区。污染物名称污染物名称取值时间取值时间 浓度限值浓度限值浓度单位浓度单位一级标一级标准准二级标二级标准准三级标三级标准准二氧化硫二氧化硫年平均年平均日平均日平均1小时平均小时平均0.020.050.150.060.150.500.100.250.70毫克毫克/立方米立方米(标准状态标准状态) 总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物年平均年平均日平均日平均0.080.120.200.300.300.50毫克毫克/立方米立方米(标准状态标准状态) 可吸入颗粒物可吸入颗粒物年平均年平均日平均日平均0.040.050.100.150.150.25毫克毫克/立方米立方米(标准状态标准状
41、态)二氧化氮二氧化氮年平均年平均日平均日平均1小时平均小时平均0.040.080.120.080.120.240.080.120.24毫克毫克/立方米立方米(标准状态标准状态)一氧化碳一氧化碳日平均日平均1小时平均小时平均4.0010.004.0010.006.0020.00毫克毫克/立方米立方米(标准状态标准状态)臭氧臭氧1小时平均小时平均0.160.200.20毫克毫克/立方米立方米(标准状态标准状态)氟化物氟化物日平均日平均1小时平均小时平均720微克微克/立方米立方米(标准状态标准状态)月平均植物生月平均植物生长季平均长季平均1.81.23.02.0微克微克/(平方分米平方分米*日日)
42、注：适用于城市地区；适用于牧业区和以牧业为主的半农半牧区，蚕桑区；适用于农业和林业区。空气污染指数(Air Pollution Index，简称API)是一种反映和评价空气质量的方法，就是将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成为单一的概念性数值形式、并分级表征空气质量状况与空气污染的程度，其结果简明直观，使用方便，适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。空气污染指数的确定原则：空气质量的好坏取决于各种污染物中危害最大的污染物的污染程度。空气污染指数是根据环境空气质量标准和各项污染物对人体健康和生态环境的影响来确定污染指数的分级及相应的污染物浓度限值。目前我国所用的空气污染指数的分级标准是：
43、(1) API=50 对应的污染物浓度为国家空气质量日均值一级标准；(2)API=100 对应的污染物浓度为国家空气质量日均值二级标准；(3)API=200 对应的污染物浓度为国家空气质量日均值三级标准；(4)API更高值段的分级对应于各种污染物对人体健康产生不同影响时的浓度限值，API=500对应于对人体产生严重危害时各项污染物的浓度。 空气污染指数对应的污染物浓度限值空气污染指数对应的污染物浓度限值污染指数污染指数污染物浓度（毫克污染物浓度（毫克/立方米）立方米）APISO2（日均值）（日均值）NO2（日均值）（日均值）PM10（日均值）（日均值）CO（小时均值）（小时均值）O3（小时均值
44、）（小时均值）500.0500.0800.050 50.1201000.1500.1200.150 100.2002000.8000.2800.350 600.4003001.6000.5650.420 900.8004002.1000.7500.5001201.0005002.6200.9400.6001501.200控制大气污染的技术措施控制大气污染的技术措施实施清洁生产实施清洁生产清洁的生产过程和清洁的产品。清洁的生产过程：节约资源和能源，避免使用有毒有害的原材料，降低排放物的数量和毒性。清洁的产品：使用过程不危害生态环境、人体健康，使用寿命长，易于回收再利用。可持续发展的能源战略可持续
45、发展的能源战略改善能源供应结构和布局，提高清洁能源和优质能源比例提高能源利用效率和节约能源推广少污染的煤炭开采技术和清洁煤技术积极开发利用新能源和可再生能源能源结构能源结构煤炭煤炭:70.7%石油：石油：17.2%天然气天然气:3.2% 水能水能:8.2%核能核能:0.7%能源效率：美、日、德、法、意、加、英平均能耗： 11.7*106J/1美元 中国： 69*106J/1美元27优质能源少优质能源少能源环境问题突出能源环境问题突出30绿化造林绿化造林绿色植物是生态环境的重要组成部分，美化环境、调绿色植物是生态环境的重要组成部分，美化环境、调节气候、保持水土节气候、保持水土净化空气：吸收净化空
46、气：吸收CO2、有害气体、颗粒物、杀菌、有害气体、颗粒物、杀菌降低噪声降低噪声安装废气净化装置安装废气净化装置采取了上述各种大气污染防治措施后，大气污染采取了上述各种大气污染防治措施后，大气污染物的排放浓度物的排放浓度仍达不到排放标准，则必须安装废气净化装置。是控制大气污仍达不到排放标准，则必须安装废气净化装置。是控制大气污染的重要手段。染的重要手段。颗粒物的治理颗粒物的治理 大气中的颗粒物主要来自于矿石燃料的燃烧。因此大气中的颗粒物主要来自于矿石燃料的燃烧。因此减少颗粒物的方法主要有两种，一种是改变能源结减少颗粒物的方法主要有两种，一种是改变能源结构或对燃煤进行加工利用；另一种是在废气排放前
47、构或对燃煤进行加工利用；另一种是在废气排放前先将颗粒物处理掉，处理方法通常有以下几种：先将颗粒物处理掉，处理方法通常有以下几种：1. 重力除尘装置重力除尘装置 其原理是使含尘气体中的尘埃借助重力其原理是使含尘气体中的尘埃借助重力作用沉降而达到除尘的目的。作用沉降而达到除尘的目的。 这种方法简便，投资少，缺点是占地面积这种方法简便，投资少，缺点是占地面积大，对粒径较大的尘埃具有较好的作用，而大，对粒径较大的尘埃具有较好的作用，而对较小的尘粒的去除率低对较小的尘粒的去除率低(约为约为5060)，因此只能作为初级除尘手段因此只能作为初级除尘手段。 含尘气流进入重力沉降室后，由於扩大流动截面含尘气流进
48、入重力沉降室后，由於扩大流动截面积，而使气体流速大為降低，使较重颗粒在重力积，而使气体流速大為降低，使较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。作用下缓慢向灰斗沉降。Vo：水平速度：水平速度Us：沉降速度：沉降速度 2. 惯性力除尘装置惯性力除尘装置 该方法是利用粉尘与气体在运动时的惯该方法是利用粉尘与气体在运动时的惯性力不同，通过使含尘气体冲击挡板或使气性力不同，通过使含尘气体冲击挡板或使气流急剧改变流向，然后借助尘粒的惯性力将流急剧改变流向，然后借助尘粒的惯性力将尘粒从气流中分离而达到分离除尘的目的。尘粒从气流中分离而达到分离除尘的目的。 这种方法设备简单，但其除尘效果也较这种方法设备简单，但其
49、除尘效果也较低，约为低，约为5070%；对粒径较小的尘粒（；对粒径较小的尘粒（10 m mm）效果较差。）效果较差。在沉降室内设置在沉降室内设置挡板，使含尘气挡板，使含尘气流冲击在挡板上，流冲击在挡板上，气流方向发生转气流方向发生转变，藉助尘粒本变，藉助尘粒本身的惯性力作用，身的惯性力作用，使其与气流分离。使其与气流分离。 3. 离心力除尘装置离心力除尘装置 该法是通过使含尘气体在装置中进行高速该法是通过使含尘气体在装置中进行高速旋转而使气体中的尘粒产生较大的离心力，旋转而使气体中的尘粒产生较大的离心力，从而与气体分离。从而与气体分离。 这种方法设备简单，费用较低，维护方便这种方法设备简单，费
50、用较低，维护方便，除尘效果也较前两种高（，除尘效果也较前两种高（8090）。但）。但对细小的尘粒（对细小的尘粒（5 m mm）去除效果较低。）去除效果较低。含尘气流进入除尘器后，主要沿外壁由上向下作旋转运动。当旋转气流的大部份到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排出管排出。通常将旋转向下之外圈气流称为外涡旋，旋转向上之中心气流称为内涡旋（两者的旋转方向相同）。气流作旋转运动时，尘粒在离心力作用下移向外壁，到达外壁之尘粒在气流及重力共同作用下，沿壁面落入灰斗中。 4. 洗涤塔除尘洗涤塔除尘 这种方法使利用液体所形成的液滴、液膜、这种方法使利用液体所形成的液滴、液膜、雾膜等洗涤含尘气体而达到
