《大气污染及其防治》PPT课件.ppt

大气污染 及其防治,一、大气圈及其结构,1.大气圈：概念：在自然地理学上，把由于地心引力而随地球旋转的大气层叫作大气圈.厚度：大约有 1 104 km 温度：随高度的变化 用气温的变化率 r=d T/d Z 表示 2.大气圈结构:均质层分为:对流层、平流层和中间层 非均质层中又分:暖层（电离层）和散逸层（外层）,大气圈的结构,1.对流层：,对流层是大气圈中最下面的一层，该层的厚度随地球纬度不同有所差别，在极地约为 610km;在中纬度约为1012km;在赤道处可达 1618km。对流层的平均厚度约为 12km，而其空气质量约占大气层总质量的 75%左右。在这一层里除有纯净的干空气外，还含有一定量的水蒸气，适宜的湿度对人和动植物的生存起着重要作用。对流层的温度分布特点是下部气温高,上部气温低，所以，其大气易形成较强烈的对流运动。由于太阳辐射和大气环流的影响，对流层常出现极其复杂的气象现象。人类活动排放的污染物也大多聚集于对流层，即大气污染主要发生在这一层，特别是靠近地面 12km 的近地层，因此对流层与人类的关系最为密切。,2.平流层：,平流层位于对流层之上，平流层下部的气温几乎不随高度而变化，为一等温层。该等温层的上界大约距地面为 204O km。平流层的上部气温随高度上升而增高。这是因为在平流层的上部存在一厚度约为 20公里的臭氧层。该臭氧层能强烈吸收 20030O nm 的太阳紫外线，致使平流层上部的气层明显地增温。在平流层中，很少发现大气上下的对流，一般多是处于平流流动，极少出现云、雨、风暴天气。大气透明度好，气流也稳定。进入平流层中的污染物，停留时间可达数十年之久。氮氧化物、氯化氢以及氟利昂有机制冷剂等能与臭氧层中的臭氧发生光化学反应，致使臭氧浓度降低，严重时臭氧层还可能出现“空洞”。地球表面上的紫外线将增强，从而导致地球上更多的人患有皮肤癌，地球上的生态系统也会受到极大的威胁。,3.中间层,中间层位于平流层顶之上，层顶高度大约为 8085km，在这一层里有强烈的垂直对流运动，气温随高度增加而下降，中间层顶温度可降至-83-1130C。,4.暖层,暖层位于中间层的上部，暖层的上界距地球表面有 800 多公里该层的下部基本上是由分子氮所组成，而上部是由原子氧所组成。原子氧可吸收太阳辐射出的紫外光，因而，暖层中气体的温度是随高度增加而迅速上升的。由于太阳光和宇宙射线的作用，使得暖层中的气体分子 大量被电离，所以暖层又称为电离层。,5.外层,这是大气圈的最外层这层相当厚，是从大气圈逐步过渡到星际空间的大气层。,二、大气组成：,其组成可认为是由恒定、可变和不定三种类型组分所组成的恒定组分-系指大气中含有的 N、0、Ar 及微量的 Ne、He、Kr、Xe 等稀有气体 可变组分-主要是指大气中的 C02 和水蒸气等 不定组分-主要是尘埃、硫、硫化氢、硫氧化物、碳氧化物及恶臭气体等,三、大气环境质量保证的重要性：,洁净的大气对生命来说是至关重要：一个成年人每天呼吸大约两万次，吸入的空气量大约为 1015m3,约为每天吃人食物重量的 10 倍。生命的新陈代谢一时一刻也离不开空气，人5 周不吃饭,5 天不饮水，尚能生存，而 5 分钟不呼吸就会死亡。污染的大气对动植物的生长和生存造成危害，严重时还会造成死亡：在受污染的大气中，常含有 CO、SO2、N0 x、H2S、NH3、Cl2、HCl 和碳氢化合物（如,CH4、C1OH16 等）、过氧乙酷硝酸脂(PAN)以及多种的无机或有机物气体等。悬浮于大气中的污染物,不仅对太阳-地球间热量收支平衡有影响,造成局部或全球气候和气象的不正常,而且能直接对动植物的生长和生存造成危害,污染严重时还会造成死亡。,四、大气污染的涵义,自然界中局部的质能转换和人类所从事总类繁多的生活、生产活动，向大气排放出各种污染物，当污染物超过环境所能允许的极限（环境容量）时，大气质量发生恶化，对人们的生活、工作、健康、精神状态、设备财产以及生态环境等遭受到恶劣影响和破坏，此类现象称为大气污染,五、环境空气质量标准,中华人民共和国国家标准环境空气质量标准(GB3095-1996)标准规定了总悬浮颗粒物(TSP)、可吸人颗粒物(PM10)、S02、NOx、N02、CO、03、Pb、苯并a芘(BaP)及氟化物(F)10 种污染物的浓度限值及监测采样和分析方法,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,大气污染源及主要污染物的发生机制,一、大气污染源二、主要大气污染物及其发生机制,一、大气污染源：,由自然灾害和人类活动所造成的,一般所说的大气污染问题多是人为因素所引起的 污染物发生的类型:1.生活污染源 2.工业污染源 3.交通污染源 4.农业污染源,二、主要大气污染物及其发生机制,具有普遍影响的污染物，最主要的来源是燃料燃烧。(一)颗粒污染物 1.粉尘(dust)2.烟(fume)3.飞灰(fly ash)4.黑烟(smoke)5.雾(fog)6.煤烟尘(soot)7.总悬浮微粒(TSP)(二)气态污染物 气态污染物种类很多。已经过鉴定的大气污染物有 100 多种 一次污染物-由污染源直接排人大气的，一次气态污染物主要有以二氧化硫为主的含硫化合物、一氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物、碳的化合物、碳氢化合物、及卤素化合物等。二次污染物-由一次污染物经过化学或光化学反应生成的二次污染物,某些污染物的发生源及其相关的行业,1.硫氧化物来源,单体硫燃烧:S+02=SO2 SO2+1/2 Oz=S03硫铁矿的燃烧 4FeS2+1102=2Fe203+8S02 S02+1/2 02=S03硫醚、硫醇等有机硫化物的燃烧:CH3CH2CH2CH2SH H2S+2H2 十 2 C 十 C2H4分解出的 H2S 再氧化为:2H2S+302 2SO2+2 H20,地球上全年 S02 的发生量 单位:106t,S02和氮氧化物一样都是形成酸雨或酸沉降的主要前提物,现在,世界酸雨区主要集中于欧洲、北美和中国三个地区。20 世纪 80 年代初,中国酸雨只出现在西南燃高硫煤少数城市地区。1983 年酸雨严重区域是以重庆为中心的四川省;以贵阳为中心的贵州省;以南昌为中心的江西省,形成了西南、中南两个明显的酸雨区。而到 1985 年,我国已形成四个明显酸雨污染区,一是西南地区,二是湘赣浙地区,三是厦门、福州沿海的东南地区,四是青岛地区。此外还发现石家庄、太原地区也在日益酸化。,2.氮氧化物来源,NOx 类很多,它是 NO、N20、NO2、N203、N204、N205 等的总称 由燃烧过程生成的 N02 有两类:一类是在高温燃烧时，助燃空气的风和 02 发生反应而生成的 NO2 另一类是燃料中的吡啶(C5H5N)哌啶(C5H11N)等含氮化合物，经高温分解成 N2 和 O2 后再反应生成的 N02,N2 十 O2 2 NO 2NO+02=2N02,全世界由人为和天然污染源向大气排放 NOx 的估算最 单位 216t/a,3.一氧化碳来源,C+1/2 02 CO C+C02 2CO 烷烃 OH 自由基氧化形成的 CO 海水中 CO 的释放 植物叶绿素光分解产生的 CO汽车尾气排放的 CO,4.碳氢化合物来源,大气中的碳氢化合物(HC)通常是指 C1-C8 可挥发的所有碳氢化合物，属于有机烃类,5.硫酸烟雾来源,硫酸烟雾是大气中 S02 在相对温度比较高，气温比较低，并有颗粒气溶胶存在时而发生的。大气中颗粒气溶胶具有凝聚大气中水分和吸收 SO2与氧气的能力。在颗粒气溶胶表面上发生 S02 的催化氧化反应，生成亚硫酸和硫酸，即 S02 洛解于水滴时发生的化学反应为:SO2+H20 H+HS03 2HS032-+2H+02 2H2S04(雾)最严重的一次硫酸烟雾事件，发生在 1962 年 12 月 5 日，历时 5 天，死亡 4000 多人,6.光化学烟雾来源,引起光化学烟雾的是 NO2危害：城市上空笼罩着白色烟雾（有时带有紫色或黄色),大气能见度降低，具有特殊气味，剌激眼睛和喉帖膜，造成呼吸困难。生成的强氧化剂臭氧(03)可使橡胶制品开裂，植物叶片受害、变黄甚至枯萎。,大气中主要污染物对人体的影晌,一、颗粒污染物对人体健康的影响 二、二氧化硫对人体健康的影响 三、氮氧化物对人体健康的影响 四、光化学氧化剂对人体健康的影响 五、一氧化碳对人体健康的影响 六、碳氢化合物对人体健康的影响 七、其他有害物质对人体健康的影响,一、颗粒污染物对人体健康的影响,大于 10m 的粒子-沉降；小于 10 m 颗粒物-称作飘尘。飘尘中m 的粒径数目最多 对人体健康危害最大的是 10 m 以下悬浮的颗粒物一一飘尘。飘尘经过呼吸道沉积于肺泡 沉积在肺部的污染物如被搭解，就会直接侵人血液，造成血液中毒 工业粉尘及其可能引起的疾病,二、二氧化硫对人体健康的影晌,S02 是无色具有恶臭剌激性气体，对鼻腔和呼吸道粘膜产生剌激，如果吸人浓度超过 10mL/m3,人们不仅有强剌激感，而且还会发生鼻腔出血、呼吸受阻等现象。S02 还可增强致癌物苯并(a)芘的致癌作用,三、氮氧化物对人体健康的影晌,NO2 主要是指 NO 和 N02.它对人的生理影响还不十分清楚。如果动物与高浓度 NO 相接触，可出现中枢神经病变。NO 与血红蛋白(Hb)亲和力强，比CO 大几百倍。对动物作高浓度 NO 试验，证实有变性血红素 Met.Hb 和一氧化氮血红蛋白(NOHb)生成。使动物血压降低、血管扩张、血液中生成变性血红素，以及对神经系统有一定的麻醉作用等 NO2 对人体的影响还与其他污染物的存在有关。N02 的浮游微粒最容易侵人肺部，沉积率很高，可导致呼吸道及肺部病变，出现气管炎、肺气肿及肺癌等症。,空气中 NO2 浓度对人体的影晌,四、光化学氧化剂对人体健康的影晌,光化学氧化剂对人体的影响类似NOx，但比 NOz 的影响更强。光化学氧化剂有臭氧和过氧乙酰基硝酸醋等多种物质，臭氧是其中主要氧化剂之一。与浓度为1mL/m3 臭氧接触 1h 能使肺细胞蛋白质发生变化;接触 4h,在 24h 后出现肺水肿;臭氧可直接侵人呼吸道深处；使眼睛产生剌激感；使哮喘病患者发作频率增加;使患慢性呼吸器官疾病患者病情恶化。,五、一氧化碳对人体健康的影晌,CO 是无色、无嗅的气体。由呼吸道吸入的 CO 容易与血红蛋白(Hb)相结合生成碳氧血红蛋白(COHb)。碳氧血红蛋白阻碍血红蛋白向体内供氧当人与浓度大于 1200mL/m3 的 CO 接触时，可使神经麻痹，发生生命危险。,六、碳氢化合物对人体健康的影晌,碳氢化合物-以碳元素(C)和氢元素(H)形成的化合物总称它与氮氧化物一样同是形成光化学烟雾的主要物质 光化学反应产生的衍生物丙烯醛、甲醛等都对眼睛有剌激作用。多环芳短中有不少是致癌物质，如苯并(a)芘就是公认的强致癌物,七、其他有害物质对人体健康的影响,铬及铬化物-铬及铬化物侵人人体，可蓄积于肝脏、肾脏和肠粘膜上。铬污染的积累性中毒可引起疼痛病铅及铅化物-铅进入人体后，大部分蓄积于骨髓中。但是由含铅汽油中所产生的四乙基铅进入人体后，多蓄积于肝脏和肾脏。无机铅中毒可使四肢肌肉麻木面色苍白。有机铅中毒能引起严重的神经狂或神经错乱等病症。氟及氟化物-氟及氟化氢对眼睛及呼吸道有强烈的剌激作用。吸入高浓度的氟及氟化氢气体时，可引起肺水肿和支气管炎 氯及氯化氢-氯是有毒的气体，其浓度在 5lO mL/旷时对人的上呼吸道发生剌激作用;在 50100 mL/m3 时可引起肺水肿,大气污染的防治,主要气体污染物的治理技术 大气污染综合防治技术,主要气体污染物的治理技术,(一)从排烟中去除 S02 的技术(二)从排烟中去除 NOX 的技术(三)氟化物的治理,(一)从排烟中去除 S02 的技术,1.湿法排烟脱硫(1)氨法：2NH3H20 十 S02(NH4)2SO3+H20(NH4)2S03 十 S02 十 H2 O 2NH4HS03 采用不同方法处理中间产物，可回收硫酸铵、石膏和单体硫等副产物。(2)钠法：2NaOH+SO2 Na2S03+H2 O Na2C03 十 SO2 Na2S03+CO2 Na2S03 十 S02+H20 2NaHS03 生成的 Na2S03 和 NaHS03 后的吸收液，可以经过无害化处理后弃去或经适当方法处理后获得副产品。(3)钙法：(4)镁法：2.干法排烟脱硫(l)活性炭法 S02+1/2O2+H2O H2S04 H2S04+CO S02+H20+C02(2)接触氧化法此法与工业接触法制酸一样，是以硅石为载体，以五氧化二舰或硫酸何等为催化氧化剂，使 S02 氧化制成无水或 78%的硫酸。,(二)从排烟中去除 NOX 的技术,排烟脱氮概念 从燃烧装置排出的氮氧化物主要以 NO 形式存在。NO 比较稳定，在一般条件下，它的氧化还原速度比较慢。从排烟中去除 NO2 的过程简称“排烟脱氮”(或称“排烟脱硝”)排烟脱氮方法 1.非选择性催化还原法 2.选择性催化还原法 3.吸收法,(三)氟化物的治理,随着炼铝工业、磷肥工业、硅酸盐工业及氟化学工业的发展,氟化物的污染愈来愈严重。由于氟化物易溶于水和碱性水熔液中，因此去除气体中的氟化物一般多采用湿法。但是湿法的工艺流程及设备较为复杂,20 世纪 50 年代出现了用干法从烟气中回收氟化物的新工艺。治理方法 1.湿法净化含氟化物烟气 2.干法净化含氟化物烟气,三、大气污染综合防治技术,防治措施:(一)加强规划管理(二)提高能源和原材料的利用率(三)提倡清洁生产(四)使用清洁能源,单国江,谢谢！,