环境管理_环境保护与水处理技术讲义

2019/9/10,1,环境保护概论与水处理技术,环境与环境保护概论 生态学基本知识 环境污染与人体健康 污染源 大气污染及其防治 水污染及其治理 固体废物的处理和利用,2019/9/10,2,环境噪声及其控制 其他环境污染及其防治 环境法 环境标准 能源知识简介 中州大学 魏振枢主讲,2019/9/10,3,第一章 环境与环境保护概论,1-1 环境概论 一 环境的概念 1、定义:是指影响人类生存和发展的各种天然的和人工改造的自然因素的总体。 2、分类 水圈 原生自然环境：基本未受人类 气圈 影响，如极地、沙漠、冻土 1)自然环境 区、原始森林等。 岩石圈 次生自然环境：受到人类发展 生物圈 活动的影响，如次生林、天 然牧场等。,2019/9/10,4,2）社会环境：又称人造环境，是指经过人类创造或 加工过的物质设施和社会结构。 或者说，是人类在自然环境环境基础上，为不断提 高自己的物质精神生活而创造出的环境。 生产环境（工业、农业） 交通环境（机场、港口、铁路、公路等） 商业环境（商业区） 聚落环境（院落、生活居住区、城市） 文教环境（文化教育区） 卫生环境（医院、疗养院等） 旅游环境（文物古迹、风景名胜等）,二 城市环境 1、聚落:人类聚居的场所、活动的中心。 聚落环境:人类聚居场所的环境。 院落环境:是由一些功能不同的建筑物和场院 组成的基本环境单元。 北极小冰屋 热带茅舍 西南竹楼 蒙古包 西北窑洞 干旱区平顶屋 火炕、火墙,2019/9/10,6,村落环境：农业人口聚居的地方。 城市环境： 2、城市环境 1）定义：是人类利用和改造环境而创造出来的高度 人工化的生存环境。 2）目前状况 UN规定：100万以上为特大；50100万为大型； 2050万为中等； 220万为小城市。 目前中国城市为724个，特大城市为33个。 1998年统计,12.481亿人,城镇人口3.7942亿,占30.4%. 城市化:城市人口在总人口中的比重. 没有城市化,无法提高物质文明和精神文明 急剧城市化会造成一系列的管理问题和环境问题.,2019/9/10,7,3)急剧城市化的危害 下垫面改变 大气污染 大气环境的影响 大气热量增加 气体和颗粒污染物 热岛效应 水耗量大 水资源枯竭 水环境的影响 硬度增加,质量下降 水质恶化 18世纪前以瘟疫流行为主 18世纪后以三废为主 生物环境的影响 城市荒漠 震动、噪声、微波污染 其他因素的影响 交通紊乱、住房拥挤、供应紧张 垃圾处理困难,2019/9/10,8,城市环境系统 大气 自然环境子系统 水 土 绿地 工业 经济环境子系统 交通 基础设施 科技 教育 社会环境子系统 文化 社会意识,2019/9/10,9,1-2 环境科学,一 环境问题 1、定义:由于人类活动作用与人们周围的环境所引 的环境质量变化,以及这种变化反过来对 人类的生产、生活和健康的影响问题. 2、分类 原生环境问题(第一环境问题):地震、海啸、火山活 动、崩塌、滑坡、泥石流、洪涝、干旱、 台风、地方病 生态环境破坏:引起 次生环境问题(第二环境问题): 自然条件变化,可影 响人类生产活动 环境污染:毒化环境, 危害人类健康.,2019/9/10,10,3、环境问题发展的四个阶段 1)环境问题萌芽阶段(工业革命以前) 刀耕火种,原始捕捞 砍伐森林、破坏草原 水土流失、水旱灾害频繁 2)环境问题的发展恶化阶段(工业革命20世纪50年代以前) 工业革命造成污染严重,出现大量的污染事件. 3)环境问题的第一次高潮(20世纪50年代80年代前) 出现在50、60年代.人口迅猛增加;工业不断集中和扩大,能源消耗大增.污染的点与面急剧扩大. 与此同时,1972年开始着手治理工作. 4)环境问题的第二次高潮(20世纪80年代以后) 三类:全球性大气污染;大面积生态破坏;突发性严重污染事件迭起.1992年召开环发大会.,2019/9/10,11,两次高潮的不同: 其一:影响范围不同.第一次在工业发达国家,重点是局部性、小范围的环境污染问题.第二次是大范围,乃至全球性的环境污染和大面积生态破坏. 其二:危害后果不同.前次是环境污染对人体健康的影响,也对经济造成损害;后者影响到全人类的生存与发展 其三:就污染源而言.前次污染来源不太复杂,较易通过调查弄清其来龙去脉,有效进行控制和治理.后次污染源和破坏源众多,分布广而复杂,只靠一个国家难以奏效. 其四:前次的“公害事件”与后次的突发性严重污染事件不同.一是突发性,二是事故污染范围大,危害严重,经济损失巨大.,2019/9/10,12,二 环境科学 1、环境科学的特定研究对象 环境科学是以“人类-环境”这对矛盾为对象,研究其对立统一关系的发生与发展、调节与控制,以及利用与改造的科学. 2、环境科学的特点 综合性 人类所处地位的特殊性 学科形成的独特性 3、环境科学的基本任务 探索全球范围内自然环境演变的规律; 探索全球范围内人与环境的相互依存关系; 协调人类的生产、消费活动同生态要求之间的关系; 探索区域污染综合防治的途径.,2019/9/10,13,4、环境科学的研究内容 环境学 环境数学 环境物理学 环境化学 基础环境学 环境生物学 环境地学 环境医学 环境空气动力学 环境工程学 环境管理学 环境规划 应用环境学 环境监测 环境质量评价 环境经济学 环境法学 环境行为学,2019/9/10,14,1-3 环境保护的重要性,一 世界八大公害事件 二 其他世界著名污染事件 1、1984年12月3日印度Bhopal毒气泄露事件 2、1986年4月26日前苏联基辅切尔诺贝利核电站泄露事件 3、19世纪中叶，英国伦敦先后两次霍乱大流行 4、海湾战争引起海洋石油污染事件 5、中国唐山大地震,2019/9/10,15,三 我国的环境状况 1、中国环境保护的发展历程(三个阶段) (1)中国环保事业的起步(19731978年) 1972年发生几件较大环境事件 1972年参加6月5日在斯德哥尔摩召开的人类环境会议. 环境保护事业的奠基第一次全国环境保护会议于1973年8月520日在北京召开,主要贡献有: 承认有污染,“现在就抓,为时不晚”; 审议通过32字方针; 关于保护和改善环境的若干规定(试行); 环保机构的设立,1974年10月,经国务院批准正式成立了国务院环境保护领导小组.,2019/9/10,16,创业时期的环境保护工作主要作四个方面的工作: 全国重点区域的污染源调查、环境质量评价及污染防治途径的研究; 开展了以水、气污染治理和“三废”综合利用为重点的环保工作; 制定环境保护规划和计划; 逐步形成一些环境管理制度,制定了“三废”排放标准. (1973年11月17日,由国家计委、国家建委、卫生部联合颁布了中国第一个环境标准工业“三废”排放试行标准,共4章19条.,2019/9/10,17,(2)改革开放时期环保事业的发展(19791992年) 1983年12月311984年1月7日在北京召开了第二次全国环境保护会议,主要有以下4个方面: 环境保护基本国策的确立; “三同步”、“三统一”战略方针的提出; “三同步”:“同步规划、同步实施、同步发展” “三统一”:“经济效益、社会效益与环境效益的统一” 确定了符合国情的三大环境政策“预防为主、防治结合、综合治理”、“谁污染谁治理”、“强化环境管理”; 提出了到20世纪末的环保战略目标 强调环境保护是我国的一项基本国策. 我国环保政策、法规体系已经初步形成.,2019/9/10,18,1989年4月底至5月初在北京召开了第三次全国环境保护会议,主要贡献如下: 提出努力开拓有中国特色的环境保护道路. 总结确定了八项有中国特色的环境管理制度. 可以总结为以下3个方面: 贯彻“三同步”方针,促进经济与环境协调发展的制度. 主要包括环境影响评价及“三同时”制度.这两项制度结合起来形成防止新污染产生的两个有力的制约环节,保证经济建设与环境建设同步实施,达到同步协调发展的目标. “三同时”:防治污染项目必须与主体工程同时设计、施工、投产. 控制污染,以管促治的制度. 主要包括排污收费、排污申报登记及排污许可证制度,污染集中控制,以及限期治理制度. 环境责任制与定量考核制度.,2019/9/10,19,(3)可持续发展时代的中国环境保护(1992年以后) 世界已经进入可持续发展时代 国际贸易中的环境原则; 工业生产发展的环境原则; 经济决策中的环境原则. 1996年7月在北京召开了第四次全国环境保护会议,会议主要成果为: 提高了认识,提出了有力的政策措施; 提出两项重大举措: 一是要求2000年排放总量控制在国家批准的水平; 二是中国跨世纪绿色工程规划. 中央人口资源环境工作座谈会 1999年3月在北京召开,江泽民讲话.,2019/9/10,20,2、我国环境状况 全国排污量:废气 1015亿m3;废水 350亿m3 存在问题: 江河湖海污染严重.国家环保局重点治理:33211工程 “三河”: 淮河; 海河; 辽河 “三湖”: 滇池; 太湖; 巢湖(安徽) “两区”: 酸雨控制区; SO2控制区 “一市:首都北京市 “一海”:渤海 食品污染严重: 装修污染严重: 化妆品污染严重:,2019/9/10,21,第二章 生态学基本知识,2-1 基本内容 一 定义:是研究生物与其生存环境之间相互关系的学科 生物: 动物200多万种,植物30多万种,微生物10多万种 环境 自然环境 社会环境 二 生态系统 1、定义:在一定空间里,生物与环境之间构成的整体. 注意三点: 划分有人为因素,可大可小,小可成大. 系统中不断进行着物质交换和能量流动. 动态平衡,2019/9/10,22,一个小池塘中: 浮游植物(如藻类) 浮游动物 鱼类 鸟类 光合 作用 O2 微生物分解为基本 消耗 元素和化合物,2019/9/10,23,2、组成 生产者: 绿色植物 生物群落(生物系统) 消费者: 分级(食草、食肉) 分解者: 真菌、细菌、微生物 能量(太阳辐射、温度、热流等) 群落环境(环境系统) 地形(海拔) 水、土、气、风等无机物质 生产者 消费者 或者四部分组成 分解者 无生命物质,2019/9/10,24,生产者 消费者 土壤营养库 分解者 物质循环 能量流动,2019/9/10,25,说明: 1)消费者之间可以构成食物链,其中各环节称作营养级,一般生产者为第一营养级,一级消费者为第二营养级通常45级,各级间能量利用率约为10%. 一切生物均经光合作用储存能量; 缩短食物链可以提高能量利用率; 食物链长,说明生活富裕:亚洲: 粮食 人 欧洲: 粮食 牲畜 人 猪多 肥多 粮食多 是颠倒的食物链.,2019/9/10,26,2)环境中污染物随食物链富集,危害人类. 与人类有关的两条食物链 陆地: 土壤 农作物 畜禽 人 水体中:水体 浮游植物 浮游动物 鱼类 鸟类 人 美国密执安湖中PCB(polychlorinated biphenyl) 海水 鱼类 鸟类 人 0.010.000001 0.0110 1100 0.110(ppm) 美国密执安湖中DDT 水 湖泥 虾 鱼 鸟 ppm 0.000002 0.014 0.041 36 99(5107) 倍数比 7000 3 73146 1633 北极爱斯基摩人137Cs过量:苔藓 驯鹿 人食用富集 无机汞 有机汞,致使毒性增加.,2019/9/10,27,3)生物圈是地球上最大的生态系统,2019/9/10,28,3、生态系统的功能 1)能量流动 五大特征: 一切能量来源于太阳能; 太阳光合作用储存能量; 能量通过食物链进行传递; 能量单向流动; 能量流动过程中逐级递减. 能量在流动过程中遵循热力学第一定律和热力学第二定律.,2019/9/10,29,2)物质循环 主要有:C、H、N、O、S、P、Zn、Mn、Cu、Mo、Co、Ca、Mg、K、H2O等.重点是C、N、O、H2O. 水的循环 氮的循环:,2019/9/10,30,氮的循环: 固氮:生物固氮 豆科植物及其他高等植物根瘤菌 工业固氮 合成氨 岩浆固氮 火山爆发时的岩浆固氮 大气固氮 雷雨闪电时通过电离作用 合计 万吨 利用:进入土壤中NH3NO2-(NO3-) 氨基酸蛋白质动物 食用 排出:动物新陈代谢(排泄) 蛋白质分解 NH3、尿素和尿酸 进入土壤 动植物尸体土壤微生物分解为CO2、H2O、NH3 一部分经硝化成NO2-(NO3-) 被植物吸收 一部分反硝化游离N2到大气中 总之返回大气中的氮量为: 万吨 固氮作用超过反硝化作用,每年多680万吨,出现富营养化现象.,2019/9/10,31,3)信息联系 营养信息、 化学信息、 物理信息、 行为信息. 达尔文的: 猫多 田鼠 土蜂 三叶草多,2019/9/10,32,三 生态平衡 1、定义:在一定条件下,生态系统中能量流动和物质 循环表现为稳定的状态. 2、特点 动 动态平衡 定 相对稳定(能量、物质、生物种类、生物数量) 变 外界条件发生变化,可破坏现存的生态平衡. 小:不超过自净能力 大:平衡破坏,2019/9/10,33,3、生态平衡的破坏 自然原因(第一环境问题,天灾)自然异常变化 如火山、地震、海啸、台风、水旱、流行病 原因 人为原因(第二环境问题,人祸)两方面造成: 对自然资源不合理利用,滥砍乱伐,滥捕动物. 排放污染物,如重金属、农药、石油等 生物种类成分的改变 危害 环境因素的改变 信息系统的破坏,2019/9/10,34,农田、森林 鱼塘 猪场 牛场 氧化塘 发电厂 生产能源 生活能源 肉类加工厂 沼气池 固体废物加工 沉淀池 菲律宾马尼拉马雅农场农业生态系统图,2019/9/10,35,粮 农作物 蛋 鸡 副 鸡 产 粪 品 肉 猪 猪 粪 沼气 沼气池 渣 电 发电 输 肥水 出 家庭生态农业模式示意图,2019/9/10,36,2-2 环境保护与资源保护,1、世界森林覆盖率为22%,我国1996年统计公布的为 13.92%. 2、英国作家莱切尔.卡尔逊(Rachel.Carson)1962年发表了寂静的春天(Silent Spring),揭露了环境污染问题. 3、经验证明，森林覆盖率达到30%,则自然环境就比较好.,2019/9/10,37,第三章 环境污染与人体健康,3-1 人与环境的辨证关系 一 人体通过新陈代谢与周围环境进行物质交换 人体中各元素平均含量与地壳中各元素含量同步,如人体血液中60多种元素含量和岩石中这些元素含量有明显的相关性. (见幻灯) 环境污染使某些化学物质突增,或者出现了本来没有的合成化学物质,就破坏了人-环境关系,因此而致病.,2019/9/10,38,二 人体与环境间保持动态平衡 空气 水 维持生命.使正常生长,从事活动. 1、四大要素 土壤 污染物同时带入人体中 食物 2、外界条件变化 小: 未超过环境自净能力,可以自动调节.如缺氧,噪声 大: 使生态平衡失调,超过人体忍受限度时,可中毒、 致病、致癌、致畸等,2019/9/10,39,3-2 环境污染及其对人体的作用,一 环境污染物来源 1、定义:人们在生产生活过程中,排入大气、水、土 壤中并引起环境污染或导致环境破坏的物质. 生产性: 三废、农药、化学品 2、来源 生活性: 污水、粪便、废弃物 放射性: 化学 3、分类 物理 生物,2019/9/10,40,二 污染的特征 地区广 影响范围大 人口多 组成复杂 作用时间长; 可达24小时 进入环境中稀释,思想麻痹 浓度低、情况复杂 协同 种类多,产生复杂效应 拮抗 污染容易、治理难,2019/9/10,41,三 环境污染对人体健康的影响因素 1、环境污染对人体健康的的影响因素的判断标准 是否引起急性中毒 是否引起慢性中毒 有无致癌、致畸及致突变作用 是否引起寿命的缩短 是否引起生理、生化的变化,2019/9/10,42,2、影响因素 非必需元素 均可引起异常反应,应最高限量 有毒元素 剂量 少量 发生功能障碍 必需元素 适量 过量 致病 作用时间 有蓄积性 O3+NOx、CH 协同(生) 飘尘+ SO2 多因素联合 CO + H2S 拮抗 Se阻止CH3HgCH3生成 Zn阻止Pb、Cd摄入 个体敏感性,2019/9/10,43,人体中含碘量:2050mg 人体每日需碘量 成人:70100g; 青少年:160200 g 儿童:50 g 婴儿: 20 g 若缺碘: 甲状腺肿 若多碘: 高碘性地方性甲状腺肿 人体中每日每人需氟量为:1.01.5mg. 其中65%来自饮水. 若饮水中含氟量 1.0mg/L(ppm): 氟斑牙病增加 4.0mg/L(ppm): 氟骨病(氟中毒),2019/9/10,44,四 污染物在人体内的转归 转归:各种环境污染物作用于人体,在人体中的迁移变化的途径,称之.迁移过程中的存在状态会发生变化. 环境病是环境健康效应中的一种比较严重的病理性改变. 储存 吸收 运转 生物转化 排泄 作用,2019/9/10,45,呼吸道 消化道 1、侵入和吸收 皮肤 其他(如粘膜、伤口) I2-甲状腺;DDT-脂肪 2、分布与蓄积(靶器官) CH3HgCH3-脑 Pb-骨;Cd-肝肾肠粘膜 氧化还原和水解 3、毒物的生物转化 结合反应 可以解毒 可以增加毒性 肾 4、毒物的排泄 消化道 呼吸道 分泌物,2019/9/10,46,总之,当某毒物污染环境作用于人群时,并不是所有的人都同样的出现毒反应、发病或者死亡,而是出现一种“金字塔”式的分布.这主要是与个体对有害因素的敏感性不同有关,作为环境医学的一项重要任务,就是早发现亚临床期生理、生化的变化和保护敏感人群.,2019/9/10,47,3-3 环境污染对人体健康的危害,一 环境的健康效应(health effect) 1、定义:各种因素作用于人体,引起人体健康状况发 生相应的生理性、病理性的改变为之. 2、环境病: 是环境健康效应中的一种比较严重的病 理性改变.,2019/9/10,48,原生环境病(地方病):由自然环境因素引起的环境病. 地方性甲状腺肿:人体中大约含碘2050mg; 地方性克山病(心脏病): 地方性克汀病(呆小病):缺碘性呆小,聋哑,瘫痪. 地方性氟中毒(氟骨病): 关节疼痛,畸形,严重残废. 地方性大骨节病: 病因不明,多在山区,半山区. 硬水与心血管疾病.,2019/9/10,49,次生环境病(公害病):由环境污染引起的环境病. 水俣病:汞中毒(日本熊本县水俣湾) 骨痛病:痛痛病(日本富山县神通川流域的镉中毒) 油症儿:日本九州市PCB中毒 小头症:日本广岛爆炸中心原子弹辐射致畸 海豹儿:反应停化学药物(Thalidomide) 四日哮喘病:日本四日市 现代饮食病:防腐剂、杀菌剂、漂白剂、抗氧化剂、 甜味剂、调味剂、着色剂等,2019/9/10,50,二 环境污染对人体健康的危害 1、急性危害 突然发病 2、慢性危害 1)大气污染:使城市慢性呼吸道患者增加,成肺心病,癌 2)土壤和水体污染: 3)生物污染:微生物、寄生虫、昆虫等 3、远期危害 致癌 致畸 致突变 致敏,2019/9/10,51,第四章 污染源,4-1 污染源分类 一 概念 发生源: 如火电厂排放二氧化硫,火电厂为SO2的发生源. 污染物来源: 如燃料燃烧对大气造成了污染,则表明污染物来源于燃料燃烧. 通常我们所说的污染源指前者. 二 分类 燃料燃烧问题 1、工业污染源 工业用水污染 工业生产过程所造成的污染 工业噪声,2019/9/10,52,噪声 2、交通运输污染源 运输毒物 油料燃烧 农药污染 3、农业污染源 化肥过量污染 土壤流失及农业废弃物污染 生活用燃料的燃烧 4、生活污染源 生活污水(600L/人,天; 5gN/人,天 36gBOD/人,天 ) 生活垃圾,2019/9/10,53,4-2 污染源调查,一 重要性 二 调查原则 1、目的要求要明确(可以有不同的方法和步骤); 2、要把污染源、环境和人体健康作为一个系统考虑 3、要重视污染源所处的位置及周围环境; 4、要有一定的工作程序. 三 污染源排放量、排放强度的计算 1、污染物排放量计算方法 废水: mi = CiQ i10-6 (吨/天或者吨/年) 废气; mi = CiQi 10-9 (吨/天或者吨/年) mi:某种污染物排量, (t/d, t/y); Ci: 某种污染物实测浓度,(液体:mg/L;气体:mg/m3); Qi: 废水(气)总排量,(m3/d, m3/y).,2019/9/10,54,2、经验估算方法 1)烟气排放量估算(空气过剩系数):为理论值的1.5倍. 2)烟灰量: 式中:B:用煤量(kg/h); Ap: 灰份%(烟煤为1226%); b: 燃料中的灰份%(即随烟气排放的烟灰) 3)SO2: 体积量: 重量: 式中: S: 煤的含硫量%; ty: 排烟温度; B: 用煤量(kg/h) 4)氮氧化物: 热NOx 燃料NOk 5)一氧化碳,2019/9/10,55,4-3 污染源评价,一 目的 对环境影响评价,确定主要污染物和主要污染源. 考虑因素: 排放量 污染物毒性 最终目的是确定不同污染物对环境影响大小顺序. 二 评价方法 等标指数:等标污染负荷,应用较多. 排毒系数:即按毒性标准进行,应用较少.,2019/9/10,56,1、等标污染负荷(又称等标指数) 以污染物排放标准作为评价标准进行分析计算,其含义为某种污染物超标准的倍数. 它反映了污染物浓度与排放标准之间的关系. 某物: 某厂: Qi: 某一污染物废物量(水) t(m3)/d(y) 某区段: Ci: 某一污染物实测浓度 mg/L 全区域: Coi: 某一污染物工业排放 标准, mg/L 相当于(mi/Coi),2019/9/10,57,2、污染负荷比 又称为某污染物或者某污染源的评价指数百分率. 全区域各物负荷比: 全区域各厂负荷比: 全区域各段负荷比 由K可以显示出指定范围内 的分布.,2019/9/10,58,3、排毒系数 按照毒性大小标准进行标准化处理. 式中: Fi: 引起毒反应的人数 mi: 污染物排放量 di: 能导致一人出现毒作用反应的污染物最小 摄入量 废水: di=某污染物慢性中毒阈剂量(mg/kg)成人平均体重(55kg) 废气: di=某污染物慢性中毒阈剂量(mg/m3)成人每日呼吸量(10m3) PiFi均为进行标化计算的数值,含义不同是评价标准不同.,2019/9/10,59,三 污染源评价中的几个问题 1、污染物及污染源的评价主要是对其潜在危害来讲的,因此,在评价过程中,难以将其对环境的实际效应反映出来,因为实际效应与外界环境状况有关. 2、评价标准的综合性 目的不同,标准不同; 力求科学反映污染物对环境的影响,如感官、降解、 远期危害等.(饮水中:酚含量2 ppm, CN-10ppm) 应考虑对尽可能多的污染物进行评价. 3、污染源的综合评价问题是找出主要矛盾和矛盾的主要方面.,2019/9/10,60,练习:,2019/9/10,61,第五章 大气污染及其防治,5-1 概述 一 大气的组成 1、大气与空气 大气: 大区域全球性气流为研究对象; 空气: 对于室内或特指某个场所供呼吸用的. 2、大气圈的结构 (投影) 3、大气组成 恒定组分: N2、O2、Ar 可变组分: CO2、H2O 不定组分: H2S、SOx、NOx,2019/9/10,62,二 大气的重要性 1、人类生存的依据 2、助燃 3、保护生物 阻止红外线辐射,地球温度变化幅度小; 阻止紫外线辐射,地面辐射少,减少皮肤癌的发生. 4、反射电磁波-传播消息 三 大气污染定义 ISO: 大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象. 原因: 人类活动-自然过程 必要条件: 足够的浓度和时间,2019/9/10,63,5-2 大气污染源及主要污染物发生机制,一 大气污染源 二 主要大气污染物 大气中五大污染物 1、颗粒污染物(Total Suspended Particle,简称TSP) 粉尘 雾尘 尘粒 煤尘 烟尘,2019/9/10,64,2、气态污染物 SOx(H2S):以SO2数量最大,危害最大. NOx(NH3): 种类较多. COx: 主要燃烧和呼吸释放. CH: 主要指有机废气,如烃、醇、酮、酯、胺等. 卤素化合物: 主要是含氯化合物及含氟化合物. 3、二次污染物 一次污染物: SO2+煤尘.湿度大,气温低 伦敦型烟雾 浓度可达4.5mg/m3 二次污染物: 硫酸雾和硫酸盐气溶胶 洛杉矶型烟雾: NOx+ CH + h 工业型光化学烟雾: NOx+CH+h+重金属颗粒+酸雾. 四日市和兰州市,2019/9/10,65,5-3 大气污染的危害,一 大气污染侵入人体的主要渠道 呼吸道(为主) 消化道(食物) 体表接触侵入(皮肤接触) 二 主要危害 植物 1、对自然环境的破坏 生活 气候 全球气候三大问题: 酸雨、温室效应、臭氧层破坏,2019/9/10,66,2、对人体健康的危害 补充 CO2年增长率 2.39ppm/y 正常值: 316ppm 目前: 330 预计2000年: 379,2019/9/10,67,5-4 影响大气污染物扩散的因素,一 气象因素 风: 气压不同的空气流动. 1、动力因子 气态污染物浓度=(污物排量/平均风速) 湍流 2、热力因子 1)温度层结: 地球表面上方大气T随h而变的情况. 温度垂直递减率 定义: 垂直于地球表面方向上每升高100m气温的变化 值. 取值: 在对流层 =0.65oC/100m,2019/9/10,68, 0 正常层(对流层) h T 原因:大气直接吸收太阳辐射能造成的增温没有 地面辐射造成的增温显著,即地面是大气的主要 增温热源. 由于地层大气中含有吸收地面辐射能较强 的水蒸气和固体颗粒物,在大气中分布是愈往上 愈少. = 0 等温层 0 逆温层,2019/9/10,69,气温干绝热递减率 意义:干空气团或未饱和的湿空气团绝热上升(膨 胀,T )或者下降(压缩,T ),单位高度(100m) 温度的变化. 取值:,2019/9/10,70,2)大气稳定度 大气稳定度与气温干绝热递减率有密切关系,大气垂直运动的增强或者减弱取决于(/d): d :处于不稳定状态,上下运动,仍有升降,易于扩 散稀释. =d :中性状态,上下运动,推那停那. 例如: =0.5C/100m 气团处于200m高空,温度为12 C d=1 C/100m 若气团上升至300m,温度为11C,则要下降至200m处. 若气团下降至100m,温度为13C,则要上升至200m处.,2019/9/10,71,300 200 100 逆温状态 不稳定状态 300 200 100 11 12 13 11 12 13 中性状态 逆温区域状态,2019/9/10,72,二 地理因素 1、动力因子: 主要是地形、地物的机械作用改变了 气流的运动. 地形: 主要是谷地、盆地,由于四周群山屏障,减小风 速,阻止空气流动,易造成逆温. 地物: 主要指城市各类建筑物(尤指高层)阻碍局部地 区气流运行,降低风速,在建筑物背风区形成小 范围的涡流,不利于污染物扩散. 日落后先冷 热 冷,2019/9/10,73,2、热力效应 由于下垫面性质不同,使得受热、散热不均匀,引起温度场和风场的变化. 例如由于下垫面性质的差异,使地表热力状况不均匀受热,形成局部气流,对大气污染物的扩散有着明显的影响. 三 其他因素 1、污染物的几何形状和排放方式不同 面状排放 连续排放(危害最大) 地面排放 2、污染源的 污染物浓度源强/源高,2019/9/10,74,5-5 大气污染物的综合防治简介,一 综合防治的必要性 二 综合防治的原则 1、以源头控制为主,实施全过程控制 2、合理利用大气自净能力与人为措施相结合 3、分散治理与综合防治相结合 4、按功能区实行总量控制与浓度控制相结合 5、技术措施与管理措施相结合 三 城市大气污染综合防治 1、制定综合防治规划,实现“一控双达标” 一控: 实施污染物排放总量控制; 双达标: 所有工业污染源都要达标排放; 重点城市的环境空气和地面水环境质量达标.,2019/9/10,75,2、调整工业结构,推行清洁生产 3、改善能源结构,大力节约能源 4、综合防治汽车尾气及扬尘污染 5、完善城市绿化系统 6、强化城市大气环境质量管理 四 治理重点 1、消烟除尘 2、排烟脱硫 3、排烟脱硝,2019/9/10,76,五 消烟除尘技术 1、除尘装置的技术性能指标 烟尘浓度的表示方法 烟尘的个数浓度 颗粒物的个数/单位气体体积 烟尘的质量浓度 g/m3 除尘装置的处理量 含义: 单位时间内所能处理烟气量的大小. 单位: m3/h m3/s 除尘装置的效率 除尘效率 除下的烟尘量/含尘烟气总量 除尘效果 未除烟尘量/含尘烟气总量 除尘装置的压力损失(压力降) 烟气经除尘装置所消耗的能量,(Pa;mmH2O),2019/9/10,77,G: 烟尘流量, g/s 清净气体 C: 含尘浓度, g/m3 G2、C2、Q2 Q: 单位时间的烟尘量, m3/s 含尘气体 G1、C1、Q1 除尘效率: 除尘效果: 多级除尘效率: 捕集尘粒 G3、C3、Q3,2019/9/10,78,2、除尘设备简介 机械式除尘器 按机制分类 过滤式除尘器 湿式除尘器 静电除尘器 湿式除尘器 是否用液体分类 干式除尘器 高效除尘器 除尘效率高低分类 中效除尘器 低效除尘器 附: 各种除尘装置实用性能比较,2019/9/10,79,六 排烟脱硫 气态酸性氧化物(同碱、盐反应) 1、原理 SO2 中间价态 溶于水 2、方法 1)干法 优点: 排烟温度高,易扩散. 缺点: 效率低,设备庞大. 活性炭吸附法 催化氧化法,2019/9/10,80,2)湿法 优点:方法简单,流程短,建设费用省 缺点:温度低,湿度大,烟气上升高度低,难扩散. 氨法: 2NH3.H2O+SO2(NH4)2SO3+H2O(工艺成熟,简单操作方便,重点掌握) 回收(NH4)2SO4: (NH4)2SO3+(1/2)O2 (NH4)2SO4 回收石膏: (NH4)2SO4+Ca(OH)2 CaSO4.2H2O+2NH3 回收硫磺: (NH4)2SO3 2NH3+SO2 + H2O SO2 + H2S 3S + 2H2O,2019/9/10,81, 钙法 Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O CaSO3 + SO2 + H2O Ca(HSO3)2 回收石膏: CaSO3 + (1/2)O2 + 2H2O CaSO4.2H2O Ca(HSO3)2 + NO + H2O CaSO4.2H2O +(1/2)N2 2Ca(HSO3)2 + NO2 + 2H2O 2CaSO4.2H2O +(1/2)N2 + 2SO2 (此法同时除去NO x) 碱法(钠法) NaOH 镁法 MgxMnOy 和MgO Grillo法 MgxMnOy 副产物H2SO4浓度可达98%. Chemical法(MgO),2019/9/10,82,七 排烟脱硝(氮) NOx为气态酸性氧化物 1、原理 中间价态,有氧化还原性,氧化性为主 NO难溶于水,常需变成NO2 2、方法 碱液吸收 NaOH、Na2CO3、NH3水 NO + NO2+2MOH2MNO3+H2O+MnO2 吸收法 2MOH + 2NO2 MNO2 + MNO3 + H2O 稀硝酸吸收 浓硫酸吸收 活性炭 吸附法 丝光沸石分子筛,2019/9/10,83,非选择性催化还原法 定义: 在催化剂的作用下,还原剂不加选择地与废气 中的NOx与O2同时发生反应. 温度: 400500C 催化剂: Pt、Cu、Co、Ni、Cr、Mn等的氧化物 主要反应: CH4 + 4NO CO2 + 2H2O + 2N2 CH4 + 4NO2 4NO + CO2 + 2H2O 选择性催化还原法 定义: 在催化剂作用下,还原剂只选择性地与废气中 的NOx与O2同时发生反应. 还原剂气体: NH3、H2S等. 主要反应: 2NO + Cl2 2NOCl 2NOCl + 2NH3 NH4Cl + H2O + N2 ,2019/9/10,84,八 其他气态污染物和汽车尾气治理技术,2019/9/10,85,5-6 大气环境质量现状评价,一 大气环境标准的制定 1、制定原则 1)科学性 环境基准: 对环境中各种污染物浓度对人体、生物及对建筑物的危害影响进行综合分析研究，必要时进行工业毒理学实验和流行病学调查,分析污染物剂量与环境效应之间的相关性,通常人们把这种相关性的系统资料称之. 基准是科学实验和社会调查的研究结果,是环境污染物与特定对象之间“剂量-反应”关系的科学总结,不考虑社会、经济、技术等人为因素,不具有法律效力. 标准: 考虑社会、经济、技术等人为因素,经综合分析制定并有政府颁布的具有法律效力的法规.,2019/9/10,86,2)可行性 应考虑本国的经济、技术条件和国情. 经过努力可以实现. 3)区域的差异性 我国幅员辽阔,地理、气象、水文情况差异很大,制定国家环境质量标准时一般采用分区、分级的原则.将环境空气质量标准的适用范围分为三类功能区,把大气环境质量标准也分为三级,相应类区执行相应等级. 一类区: 自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区; 二类区: 城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区; 三类区: 特定工业区.,2019/9/10,87,2、大气环境质量标准分为以下三级: 一级标准: 为保护自然生态和人群健康,在长期接触情况下,不发生任何危害影响的空气质量要求; 二级标准: 为保护人群健康和城市、乡村的动植物,在长期和短期接触情况下,不发生伤害的空气质量要求; 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(敏感者除外)正常生长的空气质量要求. 详细内容见环境保护p244页表13-3,2019/9/10,88,二 大气污染物排放标准的制定 我国制定的第一个大气污染物排放标准是1973年颁布的工业三废排放试行标准,当时仅对13类有害气体的排放作出规定. 1996年颁布的大气污染物综合排放标准(GB16297-1996)则规定了33种大