第01章绪论1.ppt

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1、大气污染控制工程本课程学习的重要性n生活在地球上的人类，每分钟都离不开空气，人在5天内不吃饭、不饮水有可能生存，但断绝空气5秒钟就会死亡。n一个成年人每日所消耗的食物约1.5Kg，而需要的空气量约为15Kg（约12m3），相当于食物需要量的10倍。n工业生产过程特别是化石燃料的燃烧过程需要消耗更多的空气。n大气圈存在于地球表面数百公里高空的范围内，其总重量约为51015 t。地球上的空气和土地、水源及其他物质一样，其存在量是有限的。第一章第一章 绪绪 论论本本 章章 主主 要要 内内 容：容：v大气与大气污染大气与大气污染v大气污染源与大气污染物大气污染源与大气污染物v大气污染物的浓度表示方法

2、大气污染物的浓度表示方法v大气污染的影响大气污染的影响 本本 章章 主主 要要 内内 容：容：v大气污染防治法规与标准体系大气污染防治法规与标准体系v中国的大气污染现状与特点中国的大气污染现状与特点v中国的大气污染综合防治技术与政策中国的大气污染综合防治技术与政策v大气污染与全球气候大气污染与全球气候1.1 1.1 大气与大气污染大气与大气污染1.1.1 近地层结构（重点对流层和平流层）近地层结构（重点对流层和平流层）电离层电离层平流层平流层珠穆朗玛峰珠穆朗玛峰臭氧层臭氧层喷气飞机喷气飞机对流层对流层 1.1.2 大气环流大气环流对流对流西风带西风带信风信风 1.1.3 大气的组成大气的组成

3、n大气与空气大气与空气 从自然科学的角度来看，大气与空气是同义词，二者并没有实质性的差别。但在研究大气污染规律与对空气质量进行评价时，为了便于说明问题，这二个词常常分别使用。n空气空气 一般说来，对于室内或特指某个场所供人和动、植物生存的气体，习惯上称为空气。例如，室内空气、车间空气、厂区空气等。n 大气大气（atmosphere(of the Earth）在大气物理学、大气气象学、自然地理学及环境科学的研究中，需要以大区域或全球性的气流为研究对象，常常用大气这个词。国际标准化组织（ISO）的定义为：地球环境周围所有空气的总和（The entire mass of air which surr

4、ounds the Earth）n环境空气环境空气（ambient air）国际标准化组织（ISO）的定义为:指人群，植物，动物和建筑物所暴露的室外空气(Outdoor air to which people,plants,animals and structures are exposed)。n 关于课程的名称 根据我们日常所监测和评价的实际环境的主要保护对象，使用“环境空气”较“大气”更为合适，故我认为本课程的名称改为“环境空气污染控制工程”较为合适。n 大气的组成 表11列出了干洁空气的组成。大气是多种气体的混合物，它的组成包括三部分：a.恒定（基本保持不变的）组分:系指氮、氧、氩及微量

5、的氖、氦、氪、氙等稀有气体。其中氮、氧、氩三种组分共占大气总量的99.6%;b,可变组分:主要是指大气中的二氧化碳和水蒸气等;c.不定组分（P2 最后三段）1.1.4 大气污染大气污染1.1.4.1 大气污染的定义（试比较其差别）v大气污染指大气中某种物质的浓度超过正常水平，造成可测的对人体、动物、植被和材料的影响的大气状况。v大气污染指大气中某种不良成分达到一定的浓度，造成有害的影响的大气状况。这种成分可能对人体健康、植被、器物或者全球环境以及通过浑浊的空气或不愉快的气味对环境美学造成负面的影响。v如果大气中的物质达到一定浓度，并持续足够的时间，以致对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环

6、境美学产生可测量的不利影响，这就是大气污染。1.1.4.2 定义中的关键词 a.某种不良成分 b.达到一定的浓度 c.持续足够的时间1.1.4.3 大气污染的类型n局部地区污染 P3n地区性污染 P3n广域污染 P3n全球污染 P3 1.1.5 空气污染系统（Air Pollution Systems）人口增长人口增长科技社会科技社会恶化空气质量恶化空气质量经济增长经济增长国际冲突国际冲突费用增加费用增加带来不便带来不便健康问题健康问题减少自由减少自由新技术新技术 Emission sources Source control Atmosphere Receptors Receptors Hu

7、mans Animals Plants MaterialsresponseAutomatic controlLegislative action Emission sourcesAtmosphere Receptors pollutantsmixed and chemical transformation 1.1.6 空气污染及控制系统空气污染及控制系统排放来源污染物大气混合和化学转化感受器自动控制大气立法行动感受器反应 1.1.7 大气污染的研究内容大气污染的研究内容 v Sources of air pollutants(大气污染物的来源)v Pollution Control Techn

8、ology（污染控制技术）v Atmospheric behavior of air pollutants(大气污染物的大气行为)v Effects of air pollutants(大气污染物的影响)v Legislative and regulatory measures（立法和管理措施）1.2 大气污染源与大气污染物1.2.1 大气污染源 Anthropogenic sources（人为污染源）Transportation（交通运输）Electric power generation（发电）Industrial processes（工业生产）Industrial and domesti

9、c fuel burning（工业和家庭燃料燃烧）Refuse burning（废物燃烧）Etc.（其他）（续）自然污染源 Natural sources（自然污染源）Geological:geyser,volcano,ocean（地质原因：火山喷发，海啸）Meteorological:lightning（气象原因：闪电）Fauna:ruminants,termites（动物：反刍动物，白蚁）Vegetations（蔬菜）Etc.（其他）Sources of airborne pollution in Asia are many:power generation,industry,traffi

10、c,home cooking,and biomass burningSource:David Streets.Energy Use,Emissions,and Air Pollution in Asia亚洲有很多空气污染物的来源：如发电厂，工业生产，交通运输，家庭烹饪和生物质燃烧基本控制方程：例如：例如：活动水平：人均经济活动量活动水平：人均经济活动量排放因子：单位经济活动造成的污染物排放量排放因子：单位经济活动造成的污染物排放量污染物排放总量人口 活动水平排放因子1.2.2 大气污染物1.2.2.1 一次大气污染物v 直接以原始形态排放入大气中并达到足够的排放量从而造成健康威胁的污染物Sou

11、rces of Primary Air Pollutants（一次大气污染物的来源）Pollutant（污染物）Sources（来源）Carbon monoxide（CO2）Incomplete burning of fossil fuels,Tobacco smoke矿物燃料的不完全燃烧，烟草烟Hydrocarbons(碳氢化合物)Incomplete burning of fossil fuels,Tobacco burningParticulates固体微粒Chemicals,Burning fossil fuels,Farming operations,Industrial waste

12、s,Building demolition化学物质、矿物燃料的燃烧，工业生产，工业废物，楼房爆破Sulfur dioxide（二氧化硫）Burning fossil fuels,Smelting ore 矿物燃料的燃烧，熔炼矿石Nitrogen compounds（氮氧化合物）Burning fossil fuels 矿物燃料的燃烧1.2.2.2 二次大气污染物v二次大气污染物指大气中的一次污染物通过化学反应生成的化学物质。v光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下反应生成的多种污染物的混合物。v光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧(O3)和过氧乙酰硝酸酯(peroxyacetyln

13、itrates,PAN)。1.2.2.3 光化学烟雾形成过程 NO2（微量）NO2+UV NO2 NO2 NO+O O+O2 O3 O3+NO NO2+O2 O3 O3+HC 醛类及其它氧化物 醛类 复杂的有机化合物 刺激眼睛 NO 汽车排气 HC NO2 太阳 紫外光 紫外光 HC+O2+NO2+UV O3+甲醛+PAN+氧化产物 O3 PAN 甲醛、丙稀醛等 伤害植物 伤害植物 刺激眼睛 刺激眼睛 氧化产物 聚合与核长大 气溶胶 光雾*1.2.2.4 光化学烟雾实例1.2.3 气溶胶状态污染物 n总悬浮颗粒物 P45 （Total Suspended Particular,TSP）指能悬浮

14、在空气中，空气动力学当量直径100微米的颗粒物。n可吸入颗粒物 P45 （Particular Matter less than 10微米，PM10）指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径10微米的颗粒物。细颗粒物对人体健康和大气环境质量造成的危害要远比粗颗粒物大。细颗粒物本身可能是有毒、有害物质。细颗粒物易成为其它污染物的运载体和反应体。细颗粒物污染可导致低能见度显著降低。细微颗粒物污染北京市国安宾馆附近PM2.5的化学成分谱 细粒子的组成二次粒子污染9/27/1999-10/3/1999Unknown15%SO434%NO35%NH47%Ca3%OC20%EC3%Traceelements1

15、3%9/27/1999-10/3/1999Unknown15%SO434%NO35%NH47%Ca3%OC20%EC3%Traceelements13%6/22/1999-6/30/1999Unknown9%SO420%NO31%NH44%Ca22%OC28%EC3%Traceelements13%6/22/1999-6/30/1999Unknown9%SO420%NO31%NH44%Ca22%OC28%EC3%Traceelements13%6/22/1999-6/30/1999Unknown9%SO420%NO31%NH44%Ca22%OC28%EC3%Traceelements13%6/

16、22/1999-6/30/1999Unknown9%SO420%NO31%NH44%Ca22%OC28%EC3%Traceelements13%微量元素未知未知微量元素未知1.2.4 气体状态污染物 n含硫化合物 P13n含氮化合物n碳的氧化物n有机化合物n卤素化合物n光化学氧化剂 氧化剂、臭氧（O3）、过氧乙酰硝酸酯（PNA）、过氧苯酰硝酸酯（PBA）、和其它能使碘化钾的碘离子氧化的痕量物质。P13 上述气态污染物又可分为一次污染物和二次污染物，见P5表12。1.3 大气污染物浓度的表示方法1.3.1 体积浓度 通常表示气体污染物在空气的浓度以ppm(百万分之几即10-6)为单位。它是一个比值，是一个无量纲的量，但需注意，它是体积比值，不是质量比值。与此含义相同，在浓度很低时，以pphm(亿分之几即10-9)和ppb(十亿分几即10-12)表示。1.3.2 质量浓度n在更普遍的情况下，气体污染物在空气的浓度是质量浓度，以mg/m3为单位。n它不是一个单纯的比值。n是一个有量纲的量，它表示一立方米体积空气或烟气中所含污染物的质量。1.3.3 体积浓度与质量浓度的换算n1atm、0下换算