大气污染控制工程2015-第1讲-概论

大气污染控制工程,授课教师:殷进,Phone-mail:yinjin,2,课程简介,课程目的：本课程主要讨论大气污染控制的基本理论、各种控制方法的过程分析及典型控制设备的工艺设计计算，介绍城市空气质量管理的一些基本知识,培养同学分析和解决空气污染控制工程问题的能力。结合大气污染控制工程实验、课程设计及毕业设计（论文）等其它教学环节，为学生进行大气污染控制工程设计、科研及技术管理打下必要的基础。,3,课程简介,课程内容概要：大气污染物、来源、危害、影响（1/12/2）城市空气污染管理控制基础(1)大气污染物在大气中的迁移转化(2-4)大气污染物的控制技术基础(5/7)*常见大气污染物的控制工艺(6/8-11)*大气污染控制系统设计基础(13),4,课程简介,课程学习要求：基本概念典型技术的基本原理典型污染物控制的工艺流程典型工艺的设计性和操作性计算,考试：,考试形式：闭卷(题型:名词解释、填空、简答题、计算题)得分计算：出勤率20%，课堂表现10%（5%发言），考试70%,5,课程简介,参考书目:1.NoeldeNeversAirpollutioncontrolengineeringAir(2thedition)清华大学出版社Mcgraw-hill20002.朱岗崑大气污染物理学基础高等教育出版社19903.童志权工业废气净化与利用化学工业出版社20014.吴忠标实用环境工程手册大气污染控制工程化学工业出版社20015.刘天齐三废处理工程技术手册废气卷化学工业出版社19996.羌宁城市空气质量管理与控制科学出版社20037.熊振湖大气污染防治技术及工程应用机械工业出版社20038.WayneT.DavisAirPollutionEngineeringManual,secondeditionAWMA(Air,ForelementSelenium,however,thereisathresholdlevelofdose,belowthevalue,noeffect;butaboveit,withtoxicity.,63,CO对人体健康的影响,概论大气污染的影响,64,NO2对人体健康的影响,概论大气污染的影响,65,臭氧对人体健康的影响,注：部分人群接触臭氧后肺功能下降,概论大气污染的影响,66,突发性严重大气污染事故,1952年12月伦敦烟雾事件中死亡人数与大气中烟尘和二氧化硫浓度的相关性,概论大气污染的影响,67,二、对植物的伤害,大气污染对植物的危害表现为三种情况,高浓度时产生急性危害，使植物叶子表面产生伤斑或坏死斑，或直接使植物叶面枯萎脱落；低浓度长期影响产生慢性危害，使植物叶片退绿；低浓度污染产生所谓不可见危害，即植物外表不出现受害症状，但生理机能受到影响，产量下降，品质变坏，对病虫害的抵抗能力减弱。,概论大气污染的影响,68,注：二氧化氮浓度和暴露时间与植物死亡、叶器官损伤和新陈代谢或生长影响之间的关系,Source：Springer-VerlagandProf.D.C.MacLean,概论大气污染的影响,69,三、对器物和材料的影响,大气污染对金属制品、油漆涂料、皮革制品、纺织品、橡胶制品和建筑物等具有损害作用；这种损害包括玷污性损害和化学性损害，前者是粉尘粘附在器物表面造成的，后者是由于污染物的化学作用，使器物和材料腐蚀或损坏。,概论大气污染的影响,70,注：平均二氧化硫浓度和不同暴露时间与低碳钢的腐蚀之间的关系（19631964年9月，在芝加哥的七个地点进行的实验）,Source：AirandWasteManagementAssociation,概论大气污染的影响,71,四、对能见度和气候的影响,大气污染的危害之一就是能见度降低；一般而言，对大气能见度有影响的污染物是气溶胶、能通过反应生成粒子的气体或有色气体。,总悬浮颗粒物（TSP）；SO2和其他气态含硫化合物，可以较快速度反应生成硫酸盐或硫酸气溶胶粒子；NO和NO2，可以通过化学反应生成硝酸盐或硝酸气溶胶粒子，另外，NO2呈红棕色，可导致大气的可见着色；光化学烟雾，可生成亚微米的气溶胶粒子。,概论大气污染的影响,72,能见度是指视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨认出的目标物（黑色、大小适度）的最大水平距离。通常我们说能见度变差其实指的就是颗粒物对光线产生了散射作用，使得我们无法看清楚远方的物体。,研究表明大气中由散射引起的光衰减是造成大气能见度下降的重要原因。可见光辐射的波长约为0.4至0.8m的范围，而其最大强度为0.52m左右，因此，大小在0.1至1m亚微粒范围内的固体和液滴对能见度的下降作用很大。值得注意的是，同样范围的颗粒物也能侵入人的肺部从而导致严重的健康问题。,概论大气污染的影响,73,概论大气污染的影响,城市空气中颗粒物的粒径分布及对光线散射能力的示意图,74,概论大气污染的影响,能见度与大气中颗粒物浓度的关系,式中，颗粒物浓度C以mg/m3计，能见度Lv以m计。以上方程式是根据典型的大气颗粒状况估算出来的，在相对湿度超过70时，上述方程式可能会得出相当大的误差。,应用最广的估算能见度的方程是Koschmeider方程：,75,能见度与自然景观USEPA在1999年宣布，将在未来几十年内致力于提高国家公园和旷野地区的空气质量。例：美国大烟雾山国家公园（北卡罗莱纳州）照片,概论大气污染的影响,76,概论大气污染防治法规与标准体系,1.中华人民共和国大气污染防治法1987年9月5日由第六届全国人大常委会第22次会议通过，1988年6月1日起执行1995年8月29日，第八届全国人大常委会第15次会议对该法进行了修订2000年对该法再次修订,77,概论大气污染防治法规与标准体系,1995年8月29日修改后的大气污染防治法，在控制大气污染，改善大气环境质量方面起到了积极的作用：,强化了酸雨和二氧化硫污染控制推动了煤炭的清洁利用加快了淘汰严重污染大气的落后工艺和设备的步伐开始生产和使用无铅汽油法规实施后，一些地区依法强化环境管理，大气环境质量确实得到了改善,78,概论大气污染防治法规与标准体系,但未能有效地遏制大气环境质量的恶化：,大气污染形势仍然十分严峻，大多数城市还处于比较严重的污染程度；缺少推动煤炭清洁利用的法律措施，燃煤污染仍然没有得到有效遏制；大中城市机动车排气污染正在迅速增加；大多数城市扬尘污染突出；大气污染物排放总量居高不下，缺少有效的法律措施；现行法律的法律责任部分内容偏少，力度不够。,79,概论大气污染防治法规与标准体系,2000年第二次修订的指导思想,面对现实，对我国以煤为主的能源结构短期难以改变的现状以及经济条件给予了充分考虑；针对要害，主要是针对燃煤、机动车、扬尘等造成的大气污染；抓住重点，主要是抓住重点城市、重点区域；在禁止超标排放、按排污量收费，以及总量控制和排污许可证方面取得了重大突破；强化法律责任，加强执法监督。,80,2.大气环境质量标准体系,GB30951996环境空气质量标准GB162971996大气污染物综合排放标准GWPB31999锅炉大气污染物排放标准GB49151996水泥厂大气污染物排放标准GB90781996工业炉窑大气污染物排放标准GB161711996炼焦炉大气污染物排放标准GB132231996火电厂大气污染物排放标准GB1455493恶臭污染物排放标准GWPB11999轻型汽车污染物排放标准GB14761.293车用汽油机排气污染物排放标准GB14761.593汽油车怠速污染物排放标准GB14761.693柴油车自由加速烟度排放标准GB14761.793汽车柴油机全负荷烟度排放标准,概论大气污染防治法规与标准体系,81,GB1462193摩托车排气污染物排放标准GWPB52000饮食业油烟排放标准GB546891锅炉烟尘测试方法GB1164289轻型汽车排气污染物测试方法GB/T1476293车用汽油机排气污染物试验方法GB/T1476393汽油车燃油蒸发污染物的测量收集法GB1134089汽车曲轴箱排放物测量方法GB/T384593汽油车排气污染物的测量怠速法GB/T384693柴油车自由加速烟度的测量滤纸烟度法GB384783汽油柴油机全负荷烟度测量法GB/T546693摩托车排气污染物的测量怠速法GB/T1462293摩托车排气污染物的测量工况法,概论大气污染防治法规与标准体系,82,3.中华人民共和国国家标准环境空气质量标准AmbientairqualitystandardGB30951996(代替GB309582)国家环境保护局1996-01-18批准1996-10-01实施,主题内容与适用范围本标准规定了环境空气质量功能区划分、标准分级、污染物项目、取值时间及浓度限值，采样与分析方法及数据统计的有效性规定。本标准适用于全国范围的环境空气质量评价。,概论大气污染防治法规与标准体系,83,概论大气污染防治法规与标准体系,环境空气质量功能区的分类和标准分级,环境空气质量功能区分类一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。二类区为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。三类区为特定工业区。环境空气质量标准分级（环境空气质量标准分为三级）一类区执行一级标准二类区执行二级标准三类区执行三级标准,84,概论大气污染防治法规与标准体系,各项污染物的浓度限值,85,概论大气污染防治法规与标准体系,空气污染指数分级标准(试行),2000年4月27日发布来源：北京市环境保护局主页（）,86,概论大气污染防治法规与标准体系,空气污染指数分级浓度限值,计算公式：当第k种污染物浓度为时，其分指数为,注：各变量含义参看教材,87,概论大气污染防治法规与标准体系,88,概论大气污染防治法规与标准体系,2009年,89,我国主要大气污染物排放趋势,概论我国的大气污染防治现状与思考,90,2013年1月PM2.5日均浓度分布,概论我国的大气污染防治现状与思考,91,2013年1月颗粒物主要组分的变化,概论我国的大气污染防治现状与思考,92,重污染过程频发：2013年国庆节,北京空气质量指数,石家庄空气质量指数,概论我国的大气污染防治现状与思考,93,重污染过程频发：哈尔滨采暖初期,2013年10月PM2.5浓度日变化,PM2.5最大小时浓度达到1956毫克/立方米,能见度于20日傍晚开始急剧下降，能见度不足百米，局部2-3米。,第一次：中小学放假两天！,概论我国的大气污染防治现状与思考,94,不同污染物排放呈现不同的空间分布特征,SO2排放量较大的地区主要是京津冀、长三角、珠三角和成渝地区，NOx和VOCs则主要分部在京津冀、长三角和珠三角地区，PM2.5和CO的排放主要分部在华北地区和华东地区。,概论我国的大气污染防治现状与思考,95,省会城市大气污染堪忧,WHO公布了世界1082个城市2008-2010年可吸入颗粒物年均浓度分布，我国32个省会城市参与排名，最好的是海口，排名第814位，其余均在890位以后，北京排名相当靠后，列1035位,概论我国的大气污染防治现状与思考,96,酸雨污染格局没有明显改变！,2009年，酸雨分布未发生明显变化。全国酸雨污染仍然较重，酸雨（pH5.6）发生面积约120万平方公里。在我国西南、华南地区出现的区域性的酸雨污染由原来的硫酸型酸雨逐渐向硫氮混合型酸雨转变，且呈加剧趋势。,概论我国的大气污染防治现状与思考,97,人为源SO2污染分布最广的区域,(Richter,WittrockandBurrowsIUP/IFE-UB),概论我国的大气污染防治现状与思考,98,全球氮氧化物污染上升最快！,概论我国的大气污染防治现状与思考,99,我国典型地区大气氧化性持续增强,O3,东部沿海和中西部典型区域臭氧污染均呈加重趋势近地面臭氧增加较快，但其控制途径尚不明确,概论我国的大气污染防治现状与思考,100,2001-2006年PM2.5浓度平均值（Source：NASA，2010年）,我国成为PM2.5污染最严重的国家之一,概论我国的大气污染防治现状与思考,101,灰霾发生频率居高不下,概论我国的大气污染防治现状与思考,102,概论我国的大气污染防治现状与思考,103,PM2.5对能见度的影响,广州,武清,嘉兴,概论我国的大气污染防治现状与思考,104,颗粒物中的毒害组份：多环芳烃,广州市(新垦、五山、荔湾）13种多环芳烃的总浓度范围39154ng/m3.其中苯并a芘浓度最高可达19ng/m3,远超出了我国现行环境空气质量标准(10ng/m3)，与新标准日均2.5ng/m3相比,差距更大.,(段菁春,2006),概论我国的大气污染防治现状与思考,105,颗粒物中的毒害组份：重金属,我国近年来重金属污染事件频发，据环境保护部统计，2009年环保部接报的12起重金属、类金属污染事件，致使4035人血铅超标，182人镉超标，引发32起群体事件。其中大气重金属污染也是主要来源之一.,2012年6月6日晚，清远市处置工作领导小组及专家组召开联席会议，与会人员一致认为：造成清远连州市星子镇儿童血铅超标的主要污染源是连州发电厂，首要污染物是电厂烟尘。,检测研究表明，北京PM2.5中重金属砷浓度达到日均浓度中位数为23.08纳克/立方米。根据2012年2月发布的环境空气质量标准中砷的年平均参考浓度限值为6纳克/立方米，此次研究检测浓度为该限值的3.85倍。,概论我国的大气污染防治现状与思考,106,空气污染中国导致123.4万人死亡2010年全球疾病负担评估清华大学、美国健康影响研究所,在全球空气污染严重的中国和亚洲一些发展中国家，其健康风险尤其高。在全球疾病负担研究的所有风险因子中，室外空气污染在中国的死亡率和整体健康负担中均排名第四位，仅仅次于饮食风险、高血压、吸烟前三项风险因素。2010年在中国导致了123.4万人死亡以及2500万健康生命年的损失。其中在死亡人数中，由室外空气颗粒物污染导致的脑血管疾病死亡人数为604519人，慢性阻塞性肺疾病为196202人，缺血性心脏病为283331人，下呼吸道感染10469人，气管、支气管和肺癌139369人。占2010年全部死亡近14.9%。,概论我国的大气污染防治现状与思考,107,日本读卖新闻称：日本九州等地光化学烟雾来自中国,日本指中国臭氧跨境污染2007-5-14【大公报讯】日本九州大学及国立环境研究所的研究指出，九日高气压笼罩日本，九州北部到关东一带观测到光化学烟雾，这可能是发生在中国的臭氧境外传输的结果，专家呼吁有必要制订一套有关越境污染的国际标准。,概论我国的大气污染防治现状与思考,108,全球大气汞排放的空间分布图,概论我国的大气污染防治现状与思考,我国大气污染严重的主要原因,经济发展方式粗放，产能、产量过剩能源消费超计划增长，结构和利用不合理机动车保有量增长过快，路油管问题突出个别污染物减排，多数污染物持续增长环境监管能力不足，违法排污屡禁不止,109,概论我国的大气污染防治现状与思考,110,我国当前大气污染的特征,复合型煤燃烧+汽车尾气+扬尘能见度降低大气氧化性增强以城市为中心，呈区域性,概