环境工程概论阶段练习2.doc

第二阶段练习题1. 大气结构和组成。地球表面覆盖着多种气体组成的大气，称为大气层。一般是将随地球旋转的大气层叫做大气圈。大气的垂直方向上的温度、组成与物理性质也是不均匀的。根据大气温度垂直分布的特点，在结构上可将大气圈分为五个气层：1对流层，2.平流层，3.中间层，4.暖层，5.散逸层。大气是由多种成分组成的混合气体，该混合气体的组成通常认为包括如下几部分：1干洁空气（干洁空气中主要是N2和O2，含量分别为78.09%和20.95%），2.水汽，3.悬浮微粒。2. 大气污染，污染物的主要来源，一次污染物，二次污染物。按照国际标准化组织(ISO)作出的定义：大气污染最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危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。主要大气污染物：（1） 颗粒污染物：进入大气的固体粒子和液体粒子均属于颗粒污染物，有：尘粒、粉尘、飘尘（PM10和PM2.5）、烟尘、雾尘、煤尘。（2） 气态污染物 以气体形态进入大气的污染物称为气态污染物。气态污染物种类极多，常见的有五种类型的气态污染物。含硫化合物 主要指SO2、SO3和H2S等，其中以SO2的数量最大，危害也最大，是影响大气质量的最主要的气态污染物。含氮化合物 含氮化合物种类很多，其中最主要的是NO、NO2、NH3等。碳氧化合物 污染大气的碳氧化合物主要是CO和CO2。碳氢化合物 此处主要是指有机废气。有机废气中的许多组分构成了对大气的污染，如烃、醇、酮、酯、胺等。卤素化合物 对大气构成污染的卤素化合物，主要是含氯化合物及含氟化合物，如HCl、HF、SiF4等。大气污染物的主要来源：工业生产、农业生产、人们的生活、交通运输等。若大气污染是从污染源直接排出的原始物质，进入大气后其性态没有发生变化，则称其为一次污染物；若由污染源排出的一次污染物与大气中原有成分，或几种一次污染物之间，发生了一系列的化学变化或光化学反应，形成了与原污染物性质不同的新污染物，则所形成的新污染物称为二次污染物，如硫酸烟雾和光化学烟雾，其毒性一般比一次污染物还强。3. 大气稳定度的判断。大气的温度层结是指大气的气温在垂直方向上的分布，即指在地表上方不同高度大气的温度情况。大气的湍流状况在很大程度上取决于近地层大气的垂直温度分布，因而大气的温度层结直接影响着大气的稳定程度，稳定的大气将不利于污染物的扩散。常用温度层结作为大气湍流状况的指标，从而判断污染物的扩散情况。 (1) 气温垂直递减率气温垂直递减率的含义是：在垂直地球表面方向上，高度每增加100m的气温变化值。在正常的气象条件下，对流层内不同高度上的值不同，其平均值约为0.65/100m。实际大气的气温垂直分布总括起来有下述三种情况： 气温随高度的增加而降低，其温度垂直分布与标准大气相同，此时0。 高度增加，气温保持不变，符合这样特点的气层为等温层，此时=0。 气温随高度的增加而上升，其温度垂直分布与标准大气相反。这种现象称为温度逆增，简称逆温。出现逆温的气层叫逆温层，此时0。实际大气的气温垂直分布情况见图3-2。 （2）逆温：当0时，气温出现逆温。图3-2 大气的温度层结逆温层的出现将阻止气团的上升运动，使逆温层以下的污染物不能穿过逆温层，只能在其下方扩散，因此可能造成高浓度污染。很多空气污染事件都发生在有逆温的静风的条件下，故对逆温现象必须予以高度重视。 (3) 气温的干绝热递减率干空气团或未饱和的湿空气团绝热上升或下降单位高度(通常取100m)时，温度降低或升高的数值叫干绝热递减率，用表示。利用式(3-2)和气压与高度的关系式可得 (3-3)式中 g重力加速度，g=9.81 m s-2；CP干空气的定压比热，0.996 J kg-1 K-1；根据计算可得d0.98/100m，表明干空气在大气中绝热上升（或下降）100m要降低（或升高）0.98。4. 大气层逆温产生的原因辐射逆温 、下沉逆温 、地形逆温 、锋面逆温、 平流逆温5. 温室效应和温室气体。大气层中的某些微量组分，能使太阳的短波辐射透过，加热地面，而地面增温后所放出的热辐射，却被这些组分吸收，使大气增温，这种现象称为温室效应。能使地球大气增温的微量组分，称为温室气体。主要的温室气体有CO2、CH4、N2O、CFC(氟氯烷烃)等。80年代研究结果表明，人为造成的各种温室气体对全球的温室效应所起作用的比例不同，其中CO2的作用占55%、CFC占24%、CH4占15%、N2O占6%，因此CO2的增加是造成全球变暖的主要原因。6. 什么是酸雨？它在产生和造成的危害酸雨又称为酸沉降，它是指pH值小于5.6的天然降水(湿沉降，包括雨、雪、霜、雾、露、雹等)和酸性气体及颗粒物的沉降(干沉降)。90%以上的酸雨是由化石燃料燃烧产生的SO2和NOx排到大气中后转化而来的。酸雨的危害：酸雨沉降到土壤中，提高了土壤的酸度，造成土壤酸化现象；酸雨破坏水体生态系统，危害鱼类的生存，水生生物濒临绝迹；酸雨毁坏森林和草原，使树木枯死，农作物减产；酸雨能腐蚀建筑材料、金属结构、油漆等，一些露天的价值连城的历史遗迹和艺术瑰宝因酸雨腐蚀而面目全非；酸雨还损害人体健康，使地面水和地下水变酸，水中金属含量增高。7. 除尘器分类及除尘的主要机制。依照除尘器除尘的主要机制可将其分为机械式除尘器、过滤式除尘器、湿式除尘器、静电除尘器等四类。 （1）机械式除尘器 机械式除尘器是通过质量力的作用达到除尘目的的除尘装置。质量力包括重力、惯性力和离心力，主要除尘器形式为重力沉降室，惯性除尘器和旋风除尘器等。(2)过滤式除尘器过滤式除尘是使含尘气体通过多孔滤料，把气体中的尘粒截留下来，使气体得到净化的方法。滤袋的捕尘通过以下的机制完成：筛分作用；惯性碰撞作用；扩散作用；静电作用；重力沉降作用。(3) 湿式除尘湿式除尘也称为洗涤除尘，该方法是用液体(一般为水)洗涤含尘气体，使尘粒与液膜、液滴或气泡碰撞而被吸附，凝集变大，尘粒随液体排出，气体得到净化。湿式除尘器主要通过以下作用捕获尘粒：惯性碰撞；扩散作用； 凝聚作用；粘附。(4)静电除尘静电除尘是利用高压电场产生的静电力(库仑力)的作用实现固体粒子或液体粒子与气流分离的方法。通过三个阶段实现尘气分离： 电晕放电；粒子荷电；粒子沉降；粒子清除。8. 工业废气中低浓度二氧化硫的主要脱除方法及分类。（1）按脱硫产物是否可利用，脱除SO2的方法分为抛弃法和回收法两种。抛弃法是将脱硫的生成物作为废物抛掉，方法简单、费用低廉，并可同时除尘。回收法是将SO2转变成有用的物质回收，成本高，所得副产品存在着应用及销路问题，而且通常需在脱硫系统前配套高效除尘系统。（2）烟气脱硫方法按脱硫剂是液态还是固态分为湿法和干法两种。湿法脱硫采用液体吸收剂洗涤SO2烟气中的SO2，湿法工艺包括氨法、石灰石/石灰法、双碱法、氧化镁法、柠檬酸盐法、钠碱法、海水法等。湿法工艺所用设备简单，操作容易，脱硫效益高，但脱硫后烟气温度较低，不利于烟气的排放扩散，常需再加热后进行排放。干法脱硫采用固体吸收剂、吸附剂或催化剂除去废气中的SO2，干法脱硫工艺包括活性碳法、氧化法、炉内喷钙法、电子束法、非平衡等离子体法、石灰石炉