大气污染与控制技术(二)

大气污染源和大气污染物,王晓晨2012.2,回顾大气、大气污染的基本概念；全球及我国的主要大气环境问题；大气污染的危害；,（一）大气污染源及分类,大气污染源是指向大气中排放足以对环境产生有害影响物质的生产过程、设备、物体或场所等,2、大气污染源,人为大气污染源,（1）按污染源存在形式分：固定污染源污染物由固定位置排放，如发电厂、烟囱等。移动污染源污染物排放源可以移动，如交通车辆、飞机、轮船所排放出来的废气等。,（2）按污染物的排放形式分：点源集中在一点或在可当作一点的小范围内排放污染物，如从烟囱排放污染物的污染源。线源呈线性排放污染物的污染源，如公路上的汽车流。面源在一个大范围内排放污染物或一定区域内多个污染源所造成的污染，可视为面源,（3）按污染物排放的空间分：高架源在距地面一定高度上排放污染物，如烟囱。地面源在地面上排放污染物，如汽车,（4）按污染物排放的时间分：连续源连续排放污染物，如火力发电厂的排烟。间断源间歇排放污染物，如取暖锅炉的烟囱。瞬时源无规律地短时间排放污染物，如工厂的事故排放。,按污染源产生的类型分为,1、工业污染源工业用燃料燃烧工业生产过程排放的废气类型：煤烟、粉尘、有机无机化合物特点：排放源集中、浓度高、变化大,火力发电厂,水泥厂,2、农业污染源农用机械燃料燃烧、农药和化肥的使用。特点：排放源分散3、生活污染源民用炉灶及取暖锅炉、焚烧城市垃圾、城市垃圾的堆放特点：分布广、量大、排放高度低4、交通运输车辆行驶产生的扬尘和排放的汽车尾气，轮船、机车燃料燃烧排放的烟尘。根据对烟尘、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳四种主要污染物的统计，我国大气污染物主要来源于燃料燃烧，其次是工业生产与交通运输，它们所占的比例分别为70、20和10；燃料构成以燃煤为主，约占能源消费的75。煤的燃烧为我国大气污染物的主要来源，同时也形成了我国煤烟型大气污染的特点。因此，控制煤烟型的大气污染，将是我国近期大气污染防治的主要任务。,农田大气污染,大气污染物,由于人类活动或自然过程排入大气的，浓度超过一定标准时对人或环境产生有害影响的物质称为大气污染物。,（1）按存在方式分：气溶胶状态污染物（颗粒物）和气态污染物；（2）按污染物形成的方式分：一次污染物和二次污染物污染源直接排入大气未发生性质改变的污染物称为一次污染物一次污染物之间或一次污染物和大气原有组分发生化学反应后生成的新的污染物称为二次污染物。（3）按化学成分分：含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、卤代化合物、尘类颗粒物、有机化合物、放射性物质和其它有毒物质。,气态污染物分类(1)含硫化合物SO2、H2S、SO3、H2SO4与MSO4等。(2)含氮化合物NO、NO2、NH3、HNO3与MNO3等。(3)碳氧化合物CO和CO2。(4)碳氢化合物有机废气，C1C10有机化合物，醛、酮、过氧乙酰硝酸酯、O3。(5)卤素化合物含氯和含氟化合物，如HF、HCl。,哪些是一次污染物，哪些是二次污染物？,主要大气污染物天然污染物和人为污染物，引起公害的往往是人为污染物。依照污染物存在的形态，分为颗粒污染物与气态污染物。1、颗粒污染物（包括进入大气的固体或液体粒子）按来源和物理性质分为：（a）粉尘（dust）粒径1200m，主要由机械作用或是土壤、岩石的风化形成的，如粘土粉尘、煤粉等。（b）烟（fume）粒径0.011m，主要由冶金过程熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物，如PbO烟、ZnO烟等。（c）飞灰（flyash）燃料燃烧产生的烟气排出的分散的较细的灰分。（d）黑烟（smoke）燃料燃烧产生的能见气溶胶，不包括水蒸气。约为0.5m（e）雾（fog）气体中液滴悬浮体的总称，如水雾、酸雾、油雾。小于200m,颗粒物的粒度、性质和成因,按存在状态，分为颗粒物和气态污染物,总悬浮微粒物（TSP）、飘尘和降尘,主要有一次污染物：SO2、H2S、NO、NH3、CO、CO2、HF、HCl、C1C12化合物二次污染物：SO3、H2SO4、MSO4、NO2、MNO3、醛类、酮类、酸类。,其粒径绝大多数在100m以下，其中多数在10m以下。它是分散在大气中的各种粒子的总称，也是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。,飘尘指可在大气中长期飘浮的悬浮物，分为PM10（粒径10m）和PM2.5（粒径2.5m）。PM10可以通过呼吸道进入人体，从而对人体健康产生危害，PM2.5的危害则更为严重。,降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物,一般直径大于30m，由于其自身的重力作用会很快沉降下来。单位面积的降尘量可作为评价大气污染物程度的指标之一。,2、气态污染物,气态污染物是指以气体状态分散在气体中的各种污染物。对于气态污染物，受到普遍重视的一次污染物主要有含硫化合物（SO2、H2S）、氮氧化物（NO、NH3）、碳氧化物（CO和CO2）、以及碳氢化合物（C1C10有机化合物）。受到普遍重视的二次污染物主要有硫酸烟雾和光化学烟雾,伦敦型烟雾即硫酸烟雾:以煤为原料，大气中的烟尘、SO2，与水蒸气混合并发生化学反应所生成的烟雾，称为硫酸烟雾，也称伦敦型烟雾。洛杉矶型烟雾即光化学烟雾:以石油为能源，排入大气的一次污染物，在太阳紫外线的作用下发生光学反应，参与光化学反应的一次和二次污染物的混合物，所形成的烟雾污染称为光化学烟雾，也称洛杉矶型烟雾。其主要成分有醛类、酮类、过氧乙酰硝酸酯、O3,硫酸型烟雾与光化学烟雾的比较,洛杉矶烟雾,恶性污染事件：（1）马斯河谷事件：1930年12月1日5日，比利时马斯河谷的气温发生逆转，工厂排出的有害气体和煤烟粉尘，在近地大气层中积聚。3天后，开始有人发病；一周内，60多人死亡，还有许多家畜死亡。这次事件主要是由于几种有害气体和煤烟粉尘污染的综合作用所致，当时大气中的二氧化硫浓度高达25100mg/m3。（现国家标准小时平均0.7mg/m3),（2）多诺拉事件：1948年10月26日31日，美国宾夕法尼亚州的多诺拉小镇，大部分地区持续有雾，全镇43%的人口（5911人）相继发病，17人死亡。这次事件是由二氧化硫与金属元素、金属化合物相互作用所致，当时大气中二氧化硫浓度高达(0.52.0)ppm，并发现有尘粒。,（3）伦敦烟雾事件：1952年12月58日，伦敦天气异常，这时的风速不超过每小时3公里。气温也在下降，形成逆温层，相对湿度达到82%。在这种无风、逆温和浓雾的气候条件下，污染物蓄积伦敦上空，使伦敦的空气充满了难闻的煤烟味。大气中尘粒高达4.46mg/m3，是平时的10倍，二氧化硫高达3.8mg/m3，是平时的6倍。4天中对于往常死亡人数4000多人。,据统计，伦敦地区在烟雾期间共有4703人死亡。除烟雾期间外，在后来的两个月中还有8000多人相继病死，尸体解剖分析，大都存在因烟雾引起的呼吸道刺激症状。幸存者中有成千上万人患上支气管炎，冠心病、肺结核、心脏病、肺炎、肺癌、流感等各种疾病。,（4）洛杉矾光化学烟雾事件：1936年在洛杉矶开采出石油后，刺激了当地汽车业的发展。由于汽车汽化率低，每天有大量碳氢化合物排人大气中，受太阳光的作用，形成了浅蓝色的光化学烟雾，使这座本来风景优美、气候温和的滨海城市，成为“美国的雾城”（36年起到50年代）。这种烟雾刺激人的眼、喉、鼻，引发眼病、喉头炎和头痛等症状，致使当地死亡率增高。同时，又使远在百里之外的柑桔减产，松树枯萎。,洛杉矶光化学烟雾事件,（5）四日事件：据报道，四日市工业粉尘和二氧化硫的排放量每年达13万吨。大气中二氧化硫浓度超过标准5-6倍，烟雾层厚达500米，其中飘浮着多种有害气体和金属粉尘。1961年，日本四日市哮喘大流行，原因就是大气污染，居民长期吸入含有二氧化硫、铅等物质的混合气体，引发了哮喘病。1964年，四日市有连续3天烟雾不散，哮喘患者开始死亡。到了1967年，一些患者因不堪忍受痛苦而自杀。1972年，确认为四日哮喘的患者达817人，死亡10多人。,（6）切尔诺贝利核电站事故,（7）印度帕博尔毒气泄漏事件,（8）重庆川东北“12.23”井喷事件,2003年12月23日22时，地处重庆市开县高桥镇的川东北气矿一矿井发生天然气“井喷”事件，大量硫化氢泄漏，使243条生命撒手人寰，万余群众中毒受害。被称作是新中国成立以来最严重的一起工业事故。事故直接原因是由于有关人员对井的特高出气量估计不足、违章操作以及未能及时发现溢流征兆并采取挽救措施，而造成有毒物质扩散，导致大量人员中毒伤亡。,重庆川东北“12.23”井喷事件,（9）延边一氧化碳中毒事件,2006年2月13日开始，吉林省延边朝鲜族自治州六个县（市）出现大范围一氧化碳中毒事件，人数达到277人，其中15人死亡。据初步调查显示，事故的主要原因是由于2月13号开始，延边地区天气异常转暖，形成了230米厚的逆温层，气压偏低，风速不到一级，空气流通不畅，导致当地一些居住在平房区的居民，在烧煤炉取暖时，发生散发性一氧化碳中毒。,污染物排放量的确定,确定污染物排放量的方法有三种：物料平衡法，经验计算法（排放系数、排污系数法），实测法,物料平衡法:根据物质守恒定律，在生产过程中，投入的物料量等于产品所含这种物料的量与这种物料流失量的总和。如果物料流失量全部由烟囱排出或由排水排出，则污染排放量就等于物料流失量。,Q单位时间内污染物的排放量，g/s单位时间内物料流失总量，g/s单位时间内物料投入总量，g/s单位时间内生产的产品中所含这种物料的量，g/s如果物料流失量的一部分由烟囱或排水排放，其他部分进入渣中，则排放量应由物料流失量乘以修正系数得到，即,修正系数，是排污口排放的物料量与物料流失量的比值。,课本P10要求（1-4）SO2排放量的计算公式（1-5）烟尘排放量的计算公式会用于计算,经验计算法根据生产过程中，单位产品的经验排污系数求得污染物排放量的计算方法称为经验计算法。,实测法实测法是通过对某个污染源现场测定，得到污染物的排放浓度和流量（烟气），然后计算出排出量。,习题,1、大气污染源的划分方法及内容是什么？2、大气污染源的定义是什么？3、简述大气污染物的种类。4、简述确定污染物排量的方法。,Theend!,1大气质量控制标准的种类及作用（1）大气环境质量标准对大气环境中各种污染物含量的限度。目标：保障人体健康和生态系统不受破坏。进行大气质量管理和评价、制定大气污染防治规划和污染物排放标准的依据，环境管理部门的监督依据。（2）大气污染物排放标准对从污染源出口排入大气的污染物含量的限度，以实现大气环境质量标准目标。是直接控制污染物的排放量和进行净化装置设计的依据，是环境质量要求和国家治理技术水平的综合体现。,（二）大气环境质量控制标准,按污染扩散规律推算排放标准依据大气环境质量标准，用污染物在大气中的扩散规律和计算模式推算不同烟囱高度下的容许排放量；或根据污染源的排放量，推算最低烟囱高度。“总量控制”标准根据地区环境的自净能力环境容量，限定整个地区排放的污染物总量，再按责任分担率计算出各个污染源的允许排放量。确定地区的环境容量要考虑两方面：a.维持自然环境净化污染物的能力；b.要使环境污染的程度维持在一定水平以下，即要达到大气环境质量标准的目标。,1)设置三类指标：通过排气筒排放气的最高允许浓度；通过排气筒排放高度规定的最高允许排放速率；以无组织排放方式排放的废气，规定无组织排放的监控点相应的监控浓度限制。2)排放速率标准分级：现有污染源分为一、二、三级，新污染源分为二、三级，按所在环境空气质量区别，执行相应级别的排放速率标准。3）对新老污染源规定了不同排放限值：97年1月1日前设立的污染源为现有（老）污染源，97年1月1日后设立的污染源为新污染源。,大气污染物排放标准执行要求,（3）技术设计标准技术设计标准是从污染物排放标准引伸出来。为保证达到大气环境质量标淮或污染物排放标准的要求而从某一方面作具体规定，使设计或管理人员容易掌握和执行。如排气烟囱高度标准，废气净化装置选用标准，燃料使用标准及卫生防护带等。（4）警告标准是大气污染恶化到需要向公众发出警报的污染物浓度标准，或根据大气污染发展趋势需要发出警报强行限制已产生的污染危害和污染物的排放量标淮。日本和美国等都有某种大气污染物警报标准。作用：防止严重的大气污染事件。,环境空气质量标准1）环境空气质量标准GB309596：一级标准：在长期接触的情况下，不发生任何影响的空气质量。二级标准：在长期和短期接触情况下，不发生伤害的空气质量。三级标准：人群不发生急性、慢性中毒和城市一般动植物正常生长的空气质量。1.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。2.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。,各项污染物的浓度限值,注：适用于城市地区；适用于牧业区和以牧业为主的半农半牧区，蚕桑区；适用于农业和林业区。,目前计入空气污染指数的项目有：可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）,P15空气污染指数计算方法,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（）,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：各变量含义参看环境监测,思考题,大气环境质量标准分哪几类？某地某天空气中二氧化硫的平均浓度是0.10mg/m3,总悬浮颗粒物的平均浓度0.35mg/m3，符合环境空气质量标准的几级标准？假定某地区的PM10日均值为0.256mg/m3,SO2日均值为0.320mg/m3,NO2日均值为0.110mg/m3,计算其污染指数及首要污染物。,大气污染物综合防治,所谓大气污染综合防治就是为了达到区域环境空气质量控制目标，对多种大气污染控制方案的技术可行性、经济合理性、区域适应性和实施可行性等进行最优化选择和评价，从而得出最优的技术方案和工程措施。,大气污染综合防治措施：1、严格的环境管理2、以环境为中心，实行综合防治3、控制大气污染的技术政策4、控制大气污染的经济政策,颗粒状污染物、气体污染物都易在大气中扩散、污染面大，大气污染具有明显的区域性特征。前述方法对点污染源排放物进行治理，综合防治才能解决区域性的大气污染问题。大气污染的综合防治：从区域环境整体出发，综合运用各种防治大气污染的技术措施，并充分考虑到该地区的环境特征，对所有影响大气质量的因素进行全面系统的分析，制定最优的防治措施，并充分利用环境自净能力，达到控制区域性大气环境质量的目的。,1）全面规划、合理布局调查地区各污染源所排放的各类污染物的种类、数量、时空分布的基础上，提出改善和控制污染的优化方案，做好区域环境规划，采取综合防治措施。2）改善能源结构，提高能源有效利用率煤炭是我国的主要能源，煤在燃烧过程中排放出大量二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、尘等有害物。因此改善能源结构是根本，使用天然气及二次能源如煤气、液化石油气、电等，重视太阳能、风能、地热等清洁能源的利用。3）区域集中供热分散于千家万户的炉灶及各单位的小型锅炉遍及各处，成为大气烟尘的主要污染源。发展区域集中供暖供热是消除烟尘的有效措施。,4）大气污染控制治理技术发展清洁生产，选择无污染、少污染的原材料和能源，替代污染