第二章 大气污染与防治-1.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,*,*,第二章 大气污染与防治,1,OUTLINE,2.1,大气污染概述,2.2,燃烧与大气污染,2.3,悬浮颗粒物污染控制,2.4,硫氧化物污染控制,2.5,氮氧化物污染控制,2.6,挥发性有机物污染控制,2.7,城市机动车污染控制,2,大气,国际标准化组织（,ISO,）给大气和空气的定义：,大气是指包围地球周围所有空气的总和（,The entire mass of air which surround the earth,）；,环境空气是指暴露在人群、植物、动物和建筑物之外的室外空气（,Outdoor air to which,people,plants,animals and structures are exposed,）。,2.1,大气污染概述,3,大气圈,在自然地理学中，把受地心引力而随地球旋转的大气称为,大气圈,，厚度大约有,10000km,。,在大气污染研究中，常把大气圈上界定为,1200-1400km,，,1400km,以外，气体已非常稀薄，就是宇宙空间了。,大气圈中的空气分布是不均匀的。海平面上的空气,密度,最大，近地面的空气密度随高度上升而减小。,地球表面的大气,温度,不仅随纬度、季节变化，而且随高度变化。,4,大气环流,问题：,1.,大气环流如何形成的？,2.,大气环流有哪些好处？,5,世界气象组织（,WMO,）根据大气温度的垂直分布特点，并考虑大气垂直运动等情况，将大气分为,5,层。,对流层,平流层,中间层,暖层（热层，电离层）,散逸层（逃逸层，外层）,均质大气层（简称均质层）：地球表面向上到大约,80-85km,，主要成分氮和氧的组成比例几乎不变。,非均质层,6,对流层,10km-16km,，主要成分,N,2,、,O,2,、,H,2,O,、,CO,2,和,Ar,等,特点：,气温随高度升高而递减，平均每升高,100m,气温降低,0.65,度,密度大，大气总质量的,75%,集中在此层，有强烈的空气对流运动，主要的天气过程（雨、雪、冰雹等）都在此层形成，进入大气中的污染物大部分都在此层活动。,7,平流层,对流层顶,-50km,，主要成分,N,2,、,O,2,、,O,3,特点：,对流层顶到,30km,为,同温层,，为,-55,度左右；同温层以上的平流层随高度升高而升高，至平流层顶达,-3,度。,空气无对流运动，以,平流运动,为主，大气稳定，污染物一旦进入平流层，停留时间长，会造成较大的全球影响。,在高为,15-35km,的范围内，有厚约,20km,的,臭氧层,，臭氧有吸收紫外线的能力，可使人类等免受紫外线的辐射。,8,中间层,平流层顶,-85km,，主要成分,N,2,、,O,2,、,NO,+,、,O,2,+,等,特点：,大气稀薄,温度随高度的增加而迅速降低，顶部温度可降低至,-83,度以下,9,热层（电离层）,中间层顶,-800km,，主要成分,O,+,、,NO,+,、,O,2,+,等离子,特点：,温度随高度的增加而急剧上升，最高可达,1700,度,10,散逸层,热层以上,特点：,大气极为稀薄,大部分分子电离，气体及微粒受地心引力小，能飞离地球重力场进入太空,11,散逸层,12,13,大气的组成,干燥清洁的空气,水蒸汽,悬浮颗粒物,大气,14,成分,分子量,体积比（,%,）,氮（,N,2,）,28.01,78.09,氧（,O,2,）,32.00,20.95,氩（,Ar,),39.94,0.93,二氧化碳（,CO,2,）,44.01,0.03,氖（,Ne,）,20.18,0.0018,氦（,He,）,4.00,0.0005,臭氧（,O,3,）,48.00,0.00006,氢（,H,2,）,2.02,0.00005,氪（,Kr,）,83.70,微量,氙（,Xe,）,131.30,微量,甲烷（,CH,4,）,16.04,微量,一氧化二氮（,N,2,O,）,44.01,微量,氮、氧和氩占干洁空气总体积的,99.96%,，其他不到,0.04%,，空气的相对分子量为,28.97,15,水蒸汽,在大气中的平均含量不到,0.5%,，随,空间,、,时间,和,气象,条件变化而变化。,水蒸汽是实际大气中唯一在自然条件下发生,相变,的成分。,水蒸汽对太阳辐射的吸收能力较弱，但,对地面长波辐射的吸收,能力较强。,16,水蒸汽迁移,地下水迁移,渗漏,降水,降水,海洋,蒸发,蒸发,陆地,湖泊,蒸腾,地表径流,河流,17,悬浮颗粒物,大气中含有沉降速率很小的固体和液体微粒，称之为悬浮颗粒物或悬浮微粒，它是底层大气的重要组成部分，粒径一般在,10,-4,m-10,1,m,。,可分为,有机物,和,无机物,两类。,浓度分布,随时间,、,地点,和,气象条件,而变化。,对辐射的吸收与散射，云、雾和降水的形成，对大气污染有重要影响。,18,大气污染,国际标准化组织（,ISO,）给出的定义：,是指,人类活动,和,自然过程,引起某种物质进入大气中，显示出,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。,19,大气污染的类型,根据,污染源的化学性质,还原型（煤烟型）污染,氧化型（机动车尾气）污染,根据,燃料的性质,煤烟型,石油型,混合型,20,大气污染的历史回顾,第一阶段,：,18,世纪末到,20,世纪中期，,煤烟型污染,，主要污染物为烟尘、,SO,2,。,第二阶段,：,20,世纪,50,年代至,60,年代，,“石油型”污染,，主要污染物为飘尘、重金属、,SO,2,、,NO,x,、,CO,和,CH,化合物等。,第三阶段,：,20,世纪,70,年代后期，,区域性污染,或,全球性污染,。,21,主要的大气污染物,悬浮颗粒物,在总悬浮颗粒物（,TSP,）中粒径大于,10,m,的物质几乎都可被鼻腔和咽喉所补集，而小于,10 m,的颗粒容易进入肺泡而造成很大伤害，称为可吸入颗粒物，简写为,PM,10,。,在,TSP,中，当颗粒物的直径小于,2,.5,m,时，被吸入人体的微粒将可以通过血液循环流遍全身，对人体健康危害更大，因而许多研究者已经开始着手研究粒径小于,2,.5,m,的大气颗粒物，简写为,PM,2,.5,。,22,煤矿工人的肺,23,碳氧化物,CO,：无色、无臭、易燃的有毒气体，是含碳化合物不完全燃烧时的产物，其中,80%,都是由汽车发动机不完全燃烧排放的，另外家庭炉灶、工业燃煤锅炉、煤气加工等工业过程也排放大量,CO,。,CO,通过与血红蛋白结合，使血液携带氧的能力下降而引起缺氧，产生头晕等症状，严重时会致人死亡。,CO,2,：无毒气体，主要来源于化学燃料等的燃烧和生物的呼吸作用。虽然,CO,2,对人体无显著危害，但人们更为关注的是它的过量排放所引起的温室效应。,24,硫氧化物,SO,2,：无色、有刺激性气味的气体，主要来自含硫煤和石油的燃烧、石油的冶炼、有色金属冶炼和硫酸制造等，,SO,2,能刺激人的呼吸系统，尤其有肺部慢性病和心脏病的老年人最易受害，并具有致癌作用，在空气中与微粒物共存时，危害会增大,3-4,倍。,SO,3,：,SO,2,在大气中易被氧化成,SO,3,，而,SO,3,与水反应生成硫酸烟雾，并同时发生反应生成硫酸盐。硫酸和硫酸盐可形成硫酸烟雾和酸性降水，造成很大的危害。,25,氮氧化物,大部分来源于矿物燃料的燃烧，如汽车尾气排放、生产或使用硝酸的工厂、氮肥厂的排放等，在高温条件下，,NOx,主要以,NO,的形式存在，但,NO,在大气中极易被氧化生成,NO,2,。,NOx,对环境危害极大，既是形成,酸雨,的主要污染物之一，又是形成大气中,光化学烟雾,的重要物质和,消除臭氧,的重要因子。,大气中的,NOx,最终转化为硝酸和硝酸盐，经沉降从大气中去除。,26,碳氢化物,指,C,1,C,8,的所有碳氢化合物，主要来源于石油燃料的不充分燃烧、石油类的挥发和运输损耗等。,CH,4,：在大多数光化学反应中是惰性的，但却是一种重要的温室 气体。,非甲烷烃（,NMHC,）：是形成光化学烟雾的主要成分。,27,当代面临的主要大气环境问题,煤烟型大气污染,光化学烟雾,温室效应,酸雨,臭氧层破坏,室内空气污染,28,煤烟型大气污染,29,光化学烟雾,碳氢化物,氮氧化物,30,31,光化学烟雾对环境的影响,32,温室效应,33,温室气体,34,35,36,温室效应对环境的影响,-1,气候变暖,37,温室效应对环境的影响,-2,海平面上升,38,温室效应对环境的影响,-3,气候异常,美国飓风（,2006,）,中国南方暴雪（,2008,）,澳大利亚干旱（,2007,）,欧洲暖冬（,2007,）,39,温室效应对环境的影响,-4,生物多样性的影响,40,温室效应对环境的影响,-5,对人体健康的影响,41,温室效应,控制的对策,停止滥伐森林，广泛植树造林,削减人为,CO,2,的排放量,1997,年,12,月通过了“京都议定书”，规定了工业化国家在,2000,年以后减少温室气体排放量的目标和时间。要求,2008-2012,年间将全球温室气体排放量削减,5.2%,，其中欧盟将,6,种温室气体的排放量削减,8%,，美国削减,7%,，日本削减,6%,。,42,酸雨,新闻报道：,2007,年,05,月,11,日，全国,269,个酸雨站中有降水,pH,值观测的站为,140,个，其中,30,个站的降水达到了强酸雨的程度，,44,个站的降水为弱酸雨程度，,66,个站为无酸雨站。,国家环保总局副局长潘岳在,求是,杂志撰文提出,中国有三分之一的地区降过酸雨。,“酸雨”已成为我国重要的环境问题,43,44,什么是酸雨？,被大气中的酸性气体污染，酸性强于正常雨水的降水，亦即,pH,值小于,5.6,的降水称为酸雨，包括酸雨、酸雪和酸雾。,正常雨水的,pH,值为多少？,纯水的,pH,值为,7.0,当大气中,CO,2,饱和时，雨雪的,pH,值为,5.6,45,酸雨的形成,46,酸雨的分布,47,对水生生态系统的危害,酸雨的危害,-1,48,对陆生生态系统的危害,酸雨的危害,-2,49,对建筑物和艺术品的危害,德国石雕的“六十年”,酸雨的危害,-3,50,对人体健康的危害,酸雨的危害,-4,51,臭氧层破坏,“,臭氧层,”,怎样形成的？,自然情况下，,“,臭氧层,”,怎样损耗的？,52,臭氧层的破坏：,1985,年,10,月，英国科学家在南极南纬,60,度观测站发现上空出现巨大的臭氧空洞，即臭氧浓度极低的地区。,1985,年，美国的“雨云,-7,号”气象卫星探测表明，南极上空臭氧减少的区域呈椭圆形。,53,54,臭氧层破坏,干扰情况下，,“臭氧层”怎样损耗的？,净结果：,Y,：指平流层中的三类物质，即奇氮（,NO,、,NO,2,）、奇氢（,OH,、,HO,2,）和奇氯（,Cl,、,ClO,）等。,55,臭氧层破坏导致紫外辐射增强,人类,皮肤癌,人类和动物眼睛,白内障病,抑制人类机体,免疫功能,农作物,生长缓慢,，产量质量下降,破坏涂料和塑料的化学结构，,缩短使用寿命,影响,空气质量,56,室内空气污染,室内空气污染是指室内外各种化学、物理、生物的污染物在室内扩散，造成室内空气质量下降的现象。,57,室内空气污染,影响室内空气质量的因素主要有,建筑物的结构和材料,、,通风换气状况,、,能源使用情况,以及,生活起居方式,等。,根据污染物的性质可将室内空气污染分为：,化学污染,由建筑材料、装饰材料、家用化学品、燃料等产生的污染,生物污染,指由生活垃圾、空调、宠物、地毯等产生的污染,包括细菌、病菌、尘螨等,物理污染,指由室外地基、建筑材料所产生的放射性氡及其子体。室内外的噪声、室内家电设备的磁辐射等,58,室内空气的主要污染物,1.,苯系物,存在于油漆、有机溶剂、黏合剂等装修材料中。致癌物，对皮肤、眼睛和上呼吸道有刺激作用,严重中毒时会导致再生障碍性贫血。,2.,甲醛,存在于各类人造板材、油漆、有机溶剂、黏合剂等装修材料中,具有强烈刺激性气味。产生嗅觉、眼、呼吸道刺激症状,产生免疫功能异常、肝肺损伤、神经衰弱症,还可损伤细胞内的遗传物质。,59,3.NH,3,冬季装修时用尿素做水泥和涂料的防冻剂,这些尿素会释放出大量的,NH,3,。在居住环境接触,NH,3,会对皮肤、呼吸道和眼睛产生刺激,长时间接触可出现胸闷、咽干、咽痛、头痛、头晕、厌食、疲劳等症状,使味觉嗅觉减退。,4.CO,2,是各种燃料的终产物,也是人体新陈代谢的产物,可来源于室内或室外。当,CO,2,浓度达到达,8%,10%,时,呼吸困难、脉搏加快、全身无力、肌肉抽搐甚至痉挛,神智由兴奋至丧失,;,达,30%,时,会导致死亡。,60,5.SO,2,SO,2,是含硫燃料燃烧过程的产物,可来源于室内或室外。当人吸入高浓度的,SO,2,时,会引发急性支气管炎,甚至会发生喉头痉挛而窒息,;,长期吸入低浓度的,SO,2,会引起慢性中毒,使嗅觉和味觉减退。,6.NOx,NOx,由各种燃料在高温燃烧过程中产生,可来源于室内或室外。,NOx,易于侵入人的呼吸道深部的细支气管及肺泡,对肺组织产生强烈的刺激和腐蚀作用,引起肺气肿。,61,7.,氯代烷烃类,三氯甲烷、三氯乙烯在装修材料和人造板家俱的漆料和黏合剂中作溶剂。慢性中毒表现为头晕、呕吐、消化不良、食欲减退、虚弱,严重者出现精神异常。三氯甲烷和三氯乙烯是人类可能的致癌物。,8.,氡,氡是由镭衰变产生的自然界唯一的天然放射性惰性气体。氡对人体的辐射伤害占人体一生中所受到的全部辐射伤害的,55%,以上,世界上有,1/5,的肺癌患者与氡有关,氡是导致人类肺癌的第二大“杀手”,世界卫生组织把它列为使人致癌的,19,种物质之一。,62,9.O,3,计算机的显示器、电视机的高电压、复印机会产生,O,3,。,O,3,具有很强的氧化作用,它对人的呼吸道具有很强的刺激性。,O,3,比重大,流动缓慢,如果复印室内通风不良,容易使操作人员产生“复印机综合症”,主要症状是咽喉干燥、咳嗽、头晕、视力减退等,严重者可导致中毒性肺水肿和神经系统方面的病变。,10.,细菌及微生物,细菌、真菌、螨虫等可在地毯、家具、窗帘、卧具、角落中快速繁殖,引起过敏性肺炎、鼻炎、皮肤过敏等疾病。据调查,33%,的建筑物空调系统含有显著水平的潜在致过敏真菌。,63,室内空气污染控制,源头去除技术（未雨绸缪型）,开发新型绿色建材,开发新型环保家电,开发新型通风技术,64,室内空气污染控制,末端去除技术（亡羊补牢型）,开发先进的污染物去除技术,光催化技术,生物过滤技术,活性碳纤维,利用绿色植物净化,65,66,环境空气质量控制标准,环境空气质量控制标准是执行环境保护法和大气污染防治法、实施环境空气质量管理及防治大气污染的依据和手段。,67,环境空气质量控制标准的种类,按其适用范围分：,国家标准,地方标准,行业标准,68,按用途分：,环境,空气,质量标准,大气污染物排放标准,大气污染控制技术标准,大气污染预警预报标准,室内空气质量标准,69,大气环境质量标准,环境空气质量标准是以保障人体健康和一定的生态环境为目标，而对大气环境中各种污染物的允许含量所作的限制规定。,是,最基本的大气环境标准,，是进行大气,环境科学管理，制定大气污染防治规划和,大气污染物排放标准的依据，是环境管理,部门的执法依据。,环境空气质量标准,（,GB3095-1996,）,70,大气环境污染物排放标准,大气环境污染物排放标准是为实现大气环境质量标准，对污染源排入大气的污染物允许含量的限制规定。,是控制大气污染源的污染物排放量和选择设计净化装置的重要依据，也是环境管理部门的执法依据。,71,大气环境污染物排放标准,如,大气污染物综合排放标准,（,GB16297-1996,）、,工业炉窑大气污染物排放标准,（,GB9078-1996,）、,炼焦炉大气污染物排放标准,（,GB16171-1996,）、,锅炉大气污染物排放标准,（,GB13271-2001,）、,火电厂大气污染物排放标准,（,GB13223-2003,）、,水泥工业大气污染物排放标准,（,GB4915-2004,）、,加油站大气污染物排放标准,（,GB20952-2007,）、,汽油运输大气污染物排放标准,（,GB20951-2007,）、,储油库大气污染物排放标准,（,GB20950-2007,）,等,72,大气污染控制技术标准,是根据污染物排放标准引申出来的辅助标准，如燃料、原料使用标准，净化装置选用标准，排气烟囱高度标准、卫生防护距离标准等。,是为保证达到污染物排放标准而从某一方面做出的具体技术规定，目的是使生产、设计和管理人员容易掌握和执行。,73,大气污染控制技术标准,如,车用汽油有害物质控制标准,（,GWKB1,-1999,）、,火电厂烟气脱硫工程技术规范,（,HJ/T 178-2005,和,HJ/T 179-2005,）、,环境保护产品技术要求,工业锅炉多管旋风除尘器,（,HJ/T 286-2006,）、,环境保护产品技术要求,中小型燃油、燃气锅炉,（,HJ/T 287-2006,）等。,74,大气污染预警预报标准,是为保护大气环境不致恶化，或根据大气污染发展趋势预防发生污染事故而规定的空气中污染物含量的极限值。超过这一限值就应警报，以便采取必要的预防措施，尽量减少对人们的危害。,如,保护农作物的大气污染物最高允许浓度,（,GB9137-1988,）等。,75,室内空气质量标准,是为保护人体健康，预防和控制室内空气污染而制定的标准。规定了室内空气质量参数及检测方法，适用于住宅和办公建筑物，其它室内环境可参照该标准执行。,室内空气质量标准,（,GB/T 18883-2002,）,76,空气污染指数,空气污染指数（,AirPollutionIndex,简称,API,）就是根据环境空气质量标准和各项污染物对人体健康和生态环境的影响，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，它将空气污染程度和空气质量状况分级表征，适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。,77,API,级别,描述,颜色,对健康的影响,适用范围,0-50,优秀,蓝色,可正常活动,自然保护区、风景名胜区等,51-100,良好,绿色,可正常活动,居民区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区,101-200,轻度污染,黄色,长期接触，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状,特定工业区,201-300,中度污染,橙黄色,一定时间接触后，心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群中普遍出现症状,300,重度污染,红色,健康人明显强烈症状，降低运动耐受力，提前出现某些疾病,78,空气污染指数的计算方法,北京空气污染指数与空气质量日报,北京市于,1999,年,4,月,1,日起，由空气质量周报改为空气质量日报，每日公布空气污染指数（,API,）及空气质量等级。,选取,SO,2,、,NO,2,、,PM,10,、,CO,和,O,3,5,种污染物为参数，其计算公式为：,79,F,i,=,A(I)-A(I-1)/B(I)-B(I-1),APIi,=A(I-1)+C(I)-B(I-1),F,i,API=Max,（,APIi,）,API,为空气污染总指数，,APIi,为某,i,污染物的空气污染分指数，,C,(,I,),为污染物实测值，,A,(,I,),、,A,(,I,-1),为某,API,指数区间的,API,指数上下值，,B,(,I,),、,B,(,I,-1),为与,A,(,I,),、,A,(,I,-1),对应的污染物浓度限值，,F,为对应,API,指数区间的斜率。,80,空气污染指数,污染物浓度,/,mg.m,-3,API,PM,10,（日均值）,SO,2,（日均值）,NO,2,（日均值）,CO,（日均值）,O,3,（日均值）,50,0.050,0.050,0.080,5,0.120,100,0.150,0.150,0.120,10,0.200,200,0.350,0.800,0.280,60,0.400,300,0.420,1.600,0.565,90,0.800,400,0.500,2.100,0.750,120,1.000,500,0.600,2.620,0.940,150,1.200,空气污染指数分级浓度限值,81,Example 1,某日，北京气象台测得北京市各污染物浓度（,mg/m,3,）分别为,PM,10,（,0.220,）、,SO,2,（,0.110,）、,NO,2,（,0.180,）、,CO,（,40,）、,O,3,（,0.160,），请问当天北京市的空气污染指数为多少？,82,Solution,1,PM,10,（,0.220,）：,F=,（,200-100,）,/,（,0.350-0.150,）,=500,API,（,PM,10,）,=100+(0.220-0.150)500=135,SO,2,（,0.110,）,:,F=,（,100-50,）,/,（,0.150-0.050,）,=500,API,（,SO,2,）,=50+(0.110-0.050)500=80,NO,2,（,0.180,）,:,F=,（,200-100,）,/,（,0.280-0.120,）,=625,API,（,NO,2,）,=100+(0.180-0.120)625=138,83,Solution 1,CO,（,40,）,：,F=,（,200-100,）,/,（,60-10,）,=2,API,（,CO,）,=100+(40-10)2=160,O,3,（,0.160,）,:,F=,（,100-50,）,/,（,0.200-0.120,）,=625,API,（,O,3,）,=50+(0.160-0.120)625=75,因此，当日北京市的,API=Max,（,APIi,）,=160,84,1.,北京气象台测得某日北京市区大气中各污染物的浓度分别为（,mg/m,3,）分别为,PM,10,（,0.088,）、,SO,2,（,0.090,）、,NO,2,（,0.150,）、,CO,（,25,）、,O,3,（,0.100,），请问当天北京市的空气污染指数为多少？,Questions,85,86,