环境工程概论大气污染概念PPT课件.ppt

主要学习内容 32学时 章节安排 1 2 3 4 6 总论 3 环境伦理及生态学基础 3 水污染及其控制工程 8 物理性污染及其控制 4 大气污染过程及其控制工程 6 5 固体废物处理及其应用 2 7 环境质量评价及环境管理 4 8 清洁生产与审核 2 第四章大气污染过程及其控制工程 第一节大气污染 一 大气的组成二 大气污染及污染源三 一次污染物和二次污染物四 主要废气污染物及其危害五 空气污染和人体健康 兴趣是最好的老师 1 大气组成可分为哪几个组分 什么是洁净大气 2 大气中的不定组分主要是指哪些成分 3 什么是大气污染 大气污染源有几种划分方法 4 按污染物的排放方式 大气污染源可分为哪几种 这样划分方法主要目的在于 5 重要的空气污染物有哪几种 6 什么是一次污染物 二次污染物 7 了解主要废气污染物及其危害 8 空气污染物进入人体的途径有哪些 我国现行空气质量标准分为几级 各自对应的区域是什么 人是完全靠空气生存的 成年人平均每天约需1公斤粮食和2公斤水 但对空气的需求就大得多 每天约13 6公斤 合10立方米 本章仅讨论有关人为污染问题 而且重点讨论小范围的空气 大气 污染问题 引言 一 大气的组成大气和空气 从自然科学角度来看 并没有实质性的差别 常常做为同意词 但在环境科学中 为了便于说明问题 有时两个名词分别使用 一般 对于室内和特指某个地方 如车间 厂区等 供动植物生存的气体 习惯上称为空气 在大气物理 大气气象和自然地理的研究中 是以大区域或全球性的气流作为研究对象 因此常用大气一词 上述两类污染 也可统称为大气污染 一 大气的组成 大气或空气是多种气体的混合物 就其组成可以分为恒定的 可变的和不定的三种组分 恒定组分 其中氮78 09 氧20 95 氖0 93 这三者共占空气总体积的99 97 加上微量的氖 氦 氪 氖 氡等稀有气体 可变的组分系指空气中的二氧化碳和水蒸气 在通常情况下二氧化碳的含量为0 02 0 04 水蒸气的含量为4 以下含有上述组份的空气 洁净空气 一 大气的组成 大气或空气是多种气体的混合物 就其组成可以分为恒定的 可变的和不定的三种组分 大气中不定组分自然界的火山爆发 森林火灾 海啸 地震等暂时性的灾难所引起的由于人类社会生产的发展 城市增多与扩大 人口密集 或由于城市工业布局不合理 环境管理不善等人为因素 使得大气中增加或增多了某些不定组分 如煤烟 尘 硫氧化物 氮氧化物等 这是空气中不定组分的最主要来源 也是造成空气污染的主要根源 一 大气的组成 大气 空气 污染的定义可概括如下 自然界中局部的质能变化和人类的生产和生活活动 改变大气圈中某些原有成分和向大气中排放有毒害物质 以致使大气质量恶化 影响原来有利的生态平衡体系 严重威胁着人体健康和正常工农业生产 以及对建筑物和设备财产等构成损坏即为大气污染不同的研究目的以及污染源的特点 污染源的类型有四种划分方法 二 大气污染源 1 按污染源存在的形式划分 固定污染源 位置固定 如工厂的排烟或排气 移动污染源 位置可以移动 在移动过程中排放大量废气 如汽车等 这种分类方法适用于进行大气质量评价时满足绘制污染源分析图的需要2 按污染物排放的方式分 高架源 污染物通过高烟囱排放 一般情况下 这是排放量比较大的污染源 面源 许多低矮烟囱集合起来而构成的一个区域性的污染源 高度小于15米的烟囱 线源 移动污染源在一定街道上造成的污染 这种分类方法适用于大气扩散计算 二 大气污染源 3 按污染物排放的时间分 连续源 污染物连续排放 如化工厂的排气筒等 间断源 排出源时断时续 如取暖锅炉的烟囱 瞬间源 排放时间暂短 如某些工厂的事故排放 博帕尔化学品泄漏 1984年 40吨极毒甲基异氰酸酯的联合碳化物公司的储气罐泄漏出来 这种分类方法适用于分析污染物排放的时间规律 4 按污染物产生的类型分 工业污染源 生活污染源 家庭炉灶排气 交通运输污染源 汽车排气 二 大气污染源 1 重要的空气污染物碳氢化合物 HC 一氧化碳 CO 氮氧化物 NOX 硫氧化物 SOX 和微粒物质 Particulates 等五种2 一次污染物一次污染物是指从各类污染源排出的物质 一次污染物又可分为反应性污染物和非反应性污染物两类 反应性污染物的性质不稳定 在大气中常与某些其它物质产生化学反应 或作为催化剂促进其它污染物产生化学反应 非反应性污染物 其性质较为稳定 它不发生化学反应 或反应速度很缓慢 三 一次污染物和二次污染物 一次污染物在大气中的物理作用或化学反应可分为以下几种气体污染物之间的化学反应 可在有催化剂或无催化剂作用下发生 2H2S十SO2 3S 2H2O空气中粒状污染物对气体污染物的吸附作用 或粒状污染物表面上的化学物质与气体污染物之间的化学反应 4Mg0 4S02一3MgS04十MgS气体污染物在气溶胶中的溶解作用 气体污染物在太阳光作用下的光化学反应 三 一次污染物和二次污染物 3 二次污染物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 常见的二次污染物有 臭氧 过氧化乙酰硝酸酯 PAN 硫酸及硫酸盐气溶胶 硝酸及硝酸盐气溶胶 以及一些活性中间产物 如过氧化氢基 HO2 氢氧基 OH 过氧化氮基 NO3 和氧原子等 三 一次污染物和二次污染物 1 碳氧化物一氧化碳性质 无色 无臭 无味的气体危害人类 血红素 CO 羧基血红素 结合能力是氧的200 300倍 导致窒息死亡 血液中碳氧血红蛋白的临界浓度为4 若超过此限 对心血管疾病患者影响非常大 危害程度的决定因素 CO浓度 接触时间 呼吸速度 有无吸烟习惯等 来源 燃料燃烧不充分 汽车尾气 怠速状态时产生量更大 世界每年排两亿多吨 在大气中保持2 3年 事例 油田地区居民天然气取暖 燃气热水器 四 主要废气污染物及其危害 1 碳氧化物二氧化碳 含碳物质完全燃烧的产物 也是动物呼吸排出的废气 它本身无毒 对人体无害 但其含量 8 时会令人窒息 近年来研究发现 现代大气中的CO2的浓度不断上升引起地球气候变化 这个问题称之为 温室效应 所以联合国环境决策署决议将CO2列为危害全球的6种化学品之一 防治措施 目前对CO的局部排放源的控制措施主要集中在汽车方面 如使用排气的催化反应器 加入过量空气使CO氧化成CO2 四 主要废气污染物及其危害 2 氮氧化物NO NO2 N2O NO3 N2O3 N2O4 N2O5性质 呈棕黄色气体 炼钢厂黄龙 来源 矿物燃料的燃烧过程高温燃烧 N2 O2 NOX实验证明 NO的生成速度是随燃烧温度增高而加大的 在300 以下 产生很少的NO 燃烧温度高于1500 时 NO的生成量就显著增加 因此 燃烧温度越高 氧的浓度越大或反应时间越长 则NO的生成量就越大 热解NO燃烧中含有吡啶 C5H5N 咔唑 C12H8N 及氨基化合物 RNH2 等含氮化合物在燃烧时分解出的氮和氧 生成的NO叫作燃烧NO 四 主要废气污染物及其危害 钢铁厂排放的废气 现在很少见了 不允许出现 80年代初青岛钢厂能看到 2 氮氧化物二氧化氮的具体危害如下 毁坏棉花 尼龙等织物 破坏染料 使其褪色 并腐蚀镍青铜材料 损害植物 在0 5ppmNO2下持续35天 能使柑桔落叶和发生萎黄病 在0 25ppmNO2下8个月 柑桔即减产 一般城市空气中的NO 浓度能引起急性呼吸道病变接触2 5ppmNO2五年的工人 观察到牙齿脱落 齿龈发炎 四 主要废气污染物及其危害 四 主要废气污染物及其危害 3 碳氢化合物人为排放源 汽油燃烧 38 5 焚烧 28 3 溶剂蒸发 11 3 石油蒸发和运输消耗 8 8 提炼废物 7 1 美国排放碳氢化合物占总产量的比例高达34 其中半数以上来自交通运输 汽车排放的碳氢化合物主要有两类 烃类 如甲烷 乙烯 乙炔 丙烯 丁烷等 醛类 如甲醛 乙醛 丙醛 丙烯醛和苯甲醛等 此外还有少量芳烃和微量多环芳烃致癌物 甲烷烃 天然本底值高 不会引起光化学烟雾非甲烷烃 没有空气质量标准 光化学烟雾的产生物质自然界中含量无直接危害 长期高浓度接触有害 今日说法 9个花季少女打工2个月 使用汽油溶剂洗刷容器 导致终生瘫痪 4 硫化合物主要是指SO2 无色刺激性气体来源 燃料燃烧75 以上来自固定源燃料的燃烧 而其中的80 又是燃煤的结果 机容量10万千瓦 每小时耗煤粉48吨 而每小时向大气排出SO2约2880公斤 一年的排放量大约可达12600吨空气中SO2多于0 3ppm时 即可由味道尝出来 而多于3ppm时 则可由鼻子的刺激性臭味闻出来危害 二氧化硫的腐蚀性较大 软钢板在0 12ppmSO2中腐蚀一年失重约16 二氧化硫能使空气中动力线硬化和拉索钢绳的使用寿命缩短 它要求电气接点不得不采用象金一类耐腐蚀的贵金属 它还使皮革失去强度 建筑材料变色破坏 塑像及艺术品毁坏 四 主要废气污染物及其危害 它能损害植物的叶片 影响其生长并降低其产量 它能刺激人的呼吸系统 尤以有肺部慢性病和心脏病的老年人最易受害 此外 二氧化硫还有促癌作用 当空气中有微粒物质共存时 其危害可增大3 4倍 伦敦烟雾事件主凶飘尘 帮凶SO2 四次伦敦烟雾事件的比较 四 主要废气污染物及其危害 4 硫化合物H2S 产生源 城市下水道 污水处理厂 石油加工过程等 有毒气体 易溶于水 刺激性引起眼结膜炎 侵入血液中与血红蛋白结合 生成硫化血红蛋白而使人缺氧 窒息死亡 空气中H2S的体积分数为0 04时便有害于人体健康 0 1时就可致人死亡 大气中允许的硫化氢浓度为0 01g m3 炼油厂检修发生H2S中毒死亡事件 四 主要废气污染物及其危害 5 微粒微粒是指空气中分散的液态或固态物质 其粒度在分子级 即直径约0 0002微米和500微米之间 具体包括气溶胶 烟 尘 雾和炭烟等 气溶胶 悬浮于空气中的固液微粒 其直径一般小于1微米 尘 10微米的固体微粒称为降尘 10微米的称为飘尘 烟 1微米的固体颗粒 雾 液体微粒 其直径可达100微米 此外还有极细的 可集成一串的炭烟 肉眼能分辨出来的微粒直径约为100微米微粒的粒度 性质 成固和物态 四 主要废气污染物及其危害 1 粒度0 00020 1110100500 微米 分子粒度 布朗运动聚合大 对环境影响重大 在重力下迅速下降 化学反应或燃烧时气化物质凝结而成 机械研磨或侵蚀作用而成 肉眼可辨 2 性质 细菌粒度 常称飘尘 粉尘粒度 3 成因 液态固态液固态 4 气溶胶 烟 雾 尘 微粒的粒度 性质 成因和物态 危害 遮挡阳光 使气温降低 或形成冷凝核心 使云雾和雨水增多 以致影响气候 使可见度降低 交通不便 航空与汽车事故增加 兰州进入紧急状态 全国唯一拒绝柴油车的城市 卫星照片找不到兰州 美国怀疑中国有城市隐蔽技术可见度差 照明耗电增加 燃料消耗随之增多 因此空气污染也更严重 形成恶性循环 燃煤时生成的SOX 再加上微粒的作用 对呼吸系统的危害特别大 四 主要废气污染物及其危害 危害 用四乙铅作汽油的防爆剂时 排入空气中的铅有97 为直径小于0 5微米的微粒 分布很广 危害很大对人体的损害表现 TSP污染区和对照区居民上呼吸道炎症发病率比较 四 主要废气污染物及其危害 在肺泡中沉积率最大的粉尘其粒径为2 4微米 可以自由地进出于肺部的 在呼吸道和肺泡膜内的沉积率最低的粒子 其直径为0 4微米 颗粒小于0 4微米时 在呼吸道和肺泡内的沉积率又逐渐增大沉积在肺部的污染物 可能被细胞吸收 造成细胞破坏 侵入肺组织或淋巴结引起尘肺 矽肺 玻璃石粉 煤肺 石棉肺 6 其它有害的空气污染物石棉能引起多种疾病 还能引起职业性肺癌 一般大气中也含石棉微粒 而且一般居民肺中也有存在 但其效应目前尚不清楚 石棉类打交道的人 40年之后才会因接触过石棉而痛苦地死亡铍能引起各种肺病 急性中毒多引起死亡 慢性铰中毒潜伏期几个月或几年 铍主要用作火箭的燃料 空气中铰微尘主要来自研磨 切割和燃烧等作业中汞是最近引起重视的空气污染物 因为无机汞能自然 通过微生物 转变为剧毒的有机汞 甲基汞 而依集于生物中 汞蒸汽对中枢神经系统的毒性极大 汞的空气污染主要来源于油漆 水力发电站 汞加工厂和有色金属冶炼厂 四 主要废气污染物及其危害 7 光化学烟雾 二次污染物光化学烟雾则是HC和NOx在阳光作用下发生化学反应而生成刺激性的产物光化学烟雾的危害性如下 刺激眼睛 这是由具有刺激性的二次污染物甲醛 过氧化苯甲酰硝酸酯 PBzN PAN 过氧乙酰硝酸酯 和丙稀醛引起的 臭氧会引起胸部压缩 刺激粘膜 头痛 咳嗽 疲倦等症状 臭氧能损害有机物质 如橡胶 棉布 尼龙和聚酯等 目前哮喘病的增多与氧化剂的增多有关 还会引起植物毁坏 四 主要废气污染物及其危害 1 大气污染物进入人体的途径 大气污染物进入人体的途径 五 空气污染与人体健康 2 空气污染事故 逆温层和低风速 使空气处于停滞状态 烟 SO2及其它污染物浓度增大引起咳嗽 眼疼及其它疾病 污染水平达高蜂时死亡率增大 年岁越大 过度死亡越多 五 空气污染与人体健康 2 空气污染事故 各种年岁的死亡人数均增加 死亡多由于呼吸系统和心脏疾病所引起 多种污染物的结合 使各种疾病增加 事故持续5 7天 五 空气污染与人体健康 3 慢性健康影响城市环境会引起肺癌 但不能说一定是由于空气污染所致 不过动物试验证明 空气中多环的有机化合物是致肺癌的物质 慢性支气管炎和气喘病也有类似的情况 即吸烟者