环境管理_颗粒物污染与控制概述

要闻 2012 3 5 2012 3 18 PM2 5 一词首次出现在政府工作报告中 国务院总理温家宝昨日在政府工作报告中强调 今年在京津冀 长三角 珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市开展细颗粒物 PM2 5 等项目监测 2015年覆盖所有地级以上城市 目前中国气象部门有74个PM2 5观测站 其中长的已有十几年的观测时间 气象部门还进行PM10的观测 全国共有95个观测站 此外 还有73个更精细化的PM1观测站 这些观测站已经形成了一个比较完整的观测体系 颗粒物污染与控制 何谓PM2 5 PM2 5有何危害 我国空气质量标准是什么 视频 空气质量播报 空气污染指数 空气污染指数 AirPollutionIndex API 就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式 并用于分级表征空气污染程度和空气质量状况 这种方法适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势 空气污染指数分级标准 2000年4月27日发布 空气污染指数的计算方法式中 Cx Ix 分别为第x种污染物的浓度值和污染分指数值 cx j Ix j 分别为第x种污染物在j转折点的极限浓度值和污染分指数值 cx j 1 Ix j 1 分别为第x种污染物在j 1转折点的浓度极限值和污染分指数值 API max I1 I2 Ii In 4日 市环境监测中心发布预报称空气质量为中度污染 5日经市环保局确认 空气质量为轻度污染 在环境空气质量 API指数 体系上 国际上的标准是监控二氧化硫 二氧化氮 臭氧 一氧化碳 可吸入颗粒物 PM10 细粒子颗粒物 PM2 5 PM1 能见度 我国只监控二氧化硫 二氧化氮 可吸入颗粒物 我国 环境空气质量标准 GB3095 1996 1996年10月1日起实施总悬浮颗粒物 TSP 可吸入颗粒物 PM10 SO2 NOx NO2 苯并 a 芘 铅 氟化物2000年1月6日 环保总局发布了环境空气质量标准修改单取消NOx 更改了NO2和O3的一些分级标准 没有PM2 5 按粒径大小分 大气 颗粒物 降尘 粒径 100 30 粒子 靠重力的作用可降到地面 TSP totalsuspendedparticles 粒径0 02 100 PM10 可吸入颗粒物 指动力学直径 10 的粒子 可通过呼吸进入人体 PM2 5 细颗粒物 动力学直径 2 5 的粒子 可吸入肺 PM可吸附多种化学物质 粒径大于10微米以上的颗粒物大部分被阻挡在上呼吸道 鼻腔和咽喉部位 颗粒小于10微米能穿透咽喉部进入下呼吸道 小于5微米直径的可进入呼吸道的深部 尤其粒径小于2 5 的细粒子 可直接吸入肺泡 长期累积 由于其中多数为二次有机气溶胶 含有很多有毒有害物质 对人体健康造成很大威胁 为揭示空气污染对人体的影响 中美科学家选择了广州 武汉 兰州 重庆4个城市 就空气污染与儿童肺功能之间的关系作了历时5年的调查研究 共选择了8所小学 调查了8196个家庭 收集了300万个数据 研究结果 严重的空气污染可使儿童肺功能受到显著影响儿童患感冒咳嗽 咳痰 气喘 支气管炎的几率与PM10 PM2 5的浓度成显著正相关儿童哮喘与SO2浓度成显著正相关空气污染越重 儿童呼吸系统患病率越高 影响最大的污染因子是PM10 PM2 5和TSP 其次为SO2 PM2 5的环境作用 降低大气能见度云凝结核干沉降远距离输送污染物载体进入呼吸道化学反应床 阳伞效应致酸物质危害生态系统区域性酸沉降携带有毒有害污染物影响人体健康多相化学反应 美国于2003年制定了pM2 5的标准 65mg m3 PM2 5对健康的危害 细粒子颗粒物十分微小 可以穿透呼吸道的防护结构 深入到支气管和肺部 直接影响肺的通气功能 诱发肺部硬化 哮喘和支气管炎 甚至导致心血管疾病 细粒子颗粒物吸附在肺泡上很难脱落 而且 细粒子颗粒物还能携带空气中的病毒 细菌 放射性尘埃和重金属等物质 对呼吸系统 心血管 免疫系统 生育能力 神经系统和遗传等都有影响 目前中国气象部门有74个PM2 5观测站 其中长的已有十几年的观测时间 气象部门还进行PM10的观测 全国共有95个观测站 此外 还有73个更精细化的PM1观测站 这些观测站已经形成了一个比较完整的观测体系 Source Cohenetal 2005 PM10inMajorcities 中国是全球PM2 5浓度高值区 VanDonkelaarAetal Estimatingground levelPM2 5usingaerosolopticaldepthdeterminedfromsatelliteremotesensing JOURNALOFGEOPHYSICALRESEARCH 2006 VisibilityineastChinadecreased10kmduring1957 2005 withadecreasingrateof0 24km yr PM2 5pollutionandregionalhaze 二次颗粒物成为我国PM2 5的重要组成部分 PM2 5化学组成 清华校测点 颗粒物的来源 可吸入颗粒物的形成主要有两个途径 其一 各种工业过程 燃煤 冶金 化工 内燃机等 直接排放的超细颗粒物 其二 大气中二次形成的超细颗粒物与气溶胶等 粒径2 5微米至10微米的粗颗粒物主要来自道路扬尘等 2 5微米以下的细颗粒物 PM2 5 则主要来自化石燃料的燃烧 如机动车尾气 燃煤 挥发性有机物等 大气污染控制技术颗粒污染物的控制 除尘技术重力式除尘器和惯性力除尘器旋风除尘器湿式除尘器水膜除尘器文丘里水膜除尘器冲击式除尘器布袋除尘器电除尘器 重力沉降室 通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置 气流进入重力沉降室后 流动截面积扩大 流速降低 较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降层流式和湍流式两种 重力沉降室 结构简单投资少压力损失小 一般为50 100Pa 维修管理容易 优点 体积大效率低仅作为高效除尘器的预除尘装置 除去较大和较重的粒子 缺点 惯性除尘器 机理沉降室内设置各种形式的挡板 含尘气流冲击在挡板上 气流方向发生急剧转变 借助尘粒本身的惯性力作用 使其与气流分离 惯性除尘器 结构形式 冲击式 反转式 气流冲击挡板捕集较粗粒子 改变气流方向捕集较细粒子 冲击式惯性除尘装置反转式惯性除尘装置a单级型b多级型a弯管型b百叶窗型c多层隔板型 惯性除尘器 一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘净化效率不高 一般只用于多级除尘中的一级除尘 捕集10 20 m以上的粗颗粒压力损失100 1000Pa 旋风除尘器 利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置 旋风除尘器 结构组成 普通旋风除尘器是由进气管 筒体 锥体和排气管等组成 旋风除尘器 气流与尘粒的运动 气流沿外壁由上向下旋转运动 外涡旋少量气体沿径向运动到中心区域旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转 内涡旋到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗气流从除尘器顶部向下高速旋转时 一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上 到达顶部后 再沿排出管外壁旋转向下 最后从排出管排出 上涡旋 旋风除尘器气流与尘粒的运动 气流与尘粒的运动 续 气流运动包括切向 轴向和径向 切向速度 轴向速度和径向速度切向速度决定气流质点离心力大小 颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁 电除尘器 旋风除尘器对于dp 5um的粒子效率低 必须借助外力 电场力等 捕集更小的粒子 单区电除尘器 使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上与其他除尘器的根本区别在于 分离力直接作用在粒子上 而不是作用在整个气流上具有耗能小 气流阻力小的特点 电除尘器 压力损失小 一般为200 500Pa处理烟气量大 可达105 106m3 h能耗低 大约0 2 0 4kWh 1000m3对细粉尘有很高的捕集效率 可高于99 可在高温或强腐蚀性气体下操作 电除尘器的主要优点 电除尘器的工作原理 三个基本过程 湿式除尘器 使含尘气体与液体 一般为水 密切接触 利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置 湿式除尘器 可以有效地除去直径为0 1 20 m的液态或固态粒子 亦能脱除气态污染物高能和低能湿式除尘器低能湿式除尘器压力损失为0 2一1 5kPa 对10 m以上粉尘的净化效率可达90 95 高能湿式除尘器压力损失为2 5 9 0kPa 净化效率可达99 5 以上 湿式除尘器 根据湿式除尘器的净化机理 大致分为重力喷雾洗涤器旋风洗涤器自激喷雾洗涤器板式洗涤器填料洗涤器文丘里洗涤器机械诱导喷雾洗涤器 在耗用相同能耗时 比干式机械除尘器高 高能耗湿式除尘器清除0 1 m以下粉尘粒子 仍有很高效率 可与静电除尘器和布袋除尘器相比 而且还可适用于它们不能胜任的条件 如能够处理高温 高湿气流 高比电阻粉尘 及易燃易爆的含尘气体在去除粉尘粒子的同时 还可去除气体中的水蒸气及某些气态污染物 既起除尘作用 又起到冷却 净化的作用 湿式除尘器的优点 排出的污水污泥需要