環(huán)境工程基礎ppt課件

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第三章 大氣污染控制技術,3.1 大氣污染的一般概念 3.2 大氣污染氣象學基礎 3.3 空氣除塵技術 3.4 可溶性氣體污染物去除技術,1,3.1 大氣污染的一般概念,3.1.1 大氣污染及其分類 3.1.2 大氣污染的對環(huán)境的影響 3.1.3 我國大氣污染概況 3.1.4 大氣污染控制及環(huán)境標準,3.2 大氣污染氣象學基礎,3.2.1 大氣圈結構與氣象要素 3.2.2 大氣的熱力過程 3.2.3 大氣的運動和風,2,3.1.1 大氣污染及其分類,1. 大氣污染的定義 大氣污染指大氣中某種物質(zhì)的濃度超過正常水平，造成可測的對人體、動物、植被和材料的影響的大氣狀況。 大氣污染指大氣中某種不良成分達到一定的濃度，造成有害的影響的大氣狀況。這種成分可能對人體健康、植被、器物或者全球環(huán)境以及通過渾濁的空氣或不愉快的氣味對環(huán)境美學造成負面的影響。 如果大氣中的物質(zhì)達到一定濃度，并持續(xù)足夠的時間，以致對公眾健康、動物、植物、材料、大氣特性或環(huán)境美學產(chǎn)生可測量的不利影響，這就是大氣污染。,3,2. 排放源分類,人為因素 交通 發(fā)電 工業(yè)生產(chǎn) 工業(yè)與民用燃燒 其他,自然因素 地理因素：火山 天氣因素: 日照 微生物作用: 腐爛 植被因素 其他,4,亞洲的典型空氣污染源：發(fā)電、工業(yè)、交通、民用燃料、植物燃燒等,,5,3. 形成類型分類： 一次大氣污染物:,直接以原始形態(tài)排放入大氣中并達到足夠的排放量從而造成健康威脅的污染物 一次大氣污染物來源,6,3.形成類型分類：二次大氣污染,二次大氣污染物指大氣中的一次污染物通過化學反應生成的化學物質(zhì)。 光化學煙霧是大氣中氮氧化物和碳氫化合物在紫外線照射下反應生成的多種污染物的混合物。 光化學煙霧最具危害的兩種物質(zhì)是臭氧(O3)和過氧乙酰硝酸酯(PAN)。,7,光化學煙霧形成過程,8,光化學煙霧對比照片,9,細顆粒物對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量造成的危害要遠比粗顆粒物大 形成氣溶膠，長期懸浮在空氣中 細顆粒物本身可能是有毒、有害物質(zhì) 細顆粒物易成為其它污染物的運載體和反應體 細顆粒物污染可導致低能見度顯著降低,4. 污染物性狀分類：細顆粒物污染,10,碳氫氣體污染物 一氧化碳污染物 二氧化硫 氮氧化物 臭氧層破壞氣體 溫室氣體,4. 污染物性狀分類：氣態(tài)污染物,11,4. 污染物性狀分類：酸沉降,酸沉降是指某一平面上具有致酸潛勢的物質(zhì)的積累。 致酸物質(zhì)是自然和人為活動的過程中產(chǎn)生的。 致酸物質(zhì)按存在形態(tài)分為干和濕兩種。,12,自然源、電廠以及內(nèi)燃機等排放出的污染物在大氣中發(fā)生化學反應產(chǎn)生導致酸沉降的化學物質(zhì)。,13,酸雨的危害,水的低pH值使得魚的骨骼畸形生長，最終導致死亡,引起樹木的大量不正常死亡,嚴重腐蝕建筑物,14,,中國酸雨的分布變化主要位于長江以南,15,3.1.2 大氣污染對環(huán)境的影響,1. 對人體健康的影響 CO對人體健康的影響,16,NO2對人體健康的影響,17,臭氧對人體健康的影響,,注：部分人群接觸臭氧后肺功能下降,18,突發(fā)性嚴重大氣污染事故,1952年12月倫敦煙霧事件中死亡人數(shù)與大氣中煙塵和二氧化硫濃度的相關性,19,2. 對植物的傷害,二氧化氮濃度和暴露時間與植物死亡、葉器官損傷和新陳代謝或生長影響之間的關系,20,3. 對器物和材料的影響,平均二氧化硫濃度和不同暴露時間對低碳鋼的腐蝕作用關系,21,4. 對大氣能見度的影響,對大氣能見度或清晰度有影響的污染物，一般應是氣溶膠粒子、能通過大氣反應生成氣溶膠粒子的氣體或有色氣體，包括： 總懸浮顆粒物（TSP） SO2和其它氣態(tài)含硫化合物，在大氣中以較大反應速率生成硫酸鹽和硫酸氣溶膠粒子 NO和NO2，在大氣中反應生成硝酸鹽和硝酸氣溶膠粒子 光化學煙霧，反應生成亞微米氣溶膠粒子,22,3.1.3 我國大氣污染概況 1.污染現(xiàn)狀,1999年全國重點城市主要大氣污染物分布,23,2002年中國城市空氣質(zhì)量狀況,,不同空氣質(zhì)量狀況下的人口比例,全國城市空氣質(zhì)量分級比例,24,不同規(guī)模城市空氣污染程度（2002年）,25,經(jīng)濟水平和污染狀況的綜合比較,TSP concentrations in selected cities in various years from 1990 to 1995 and national GNP per capita,Annual TSP concentration(μg/m3),26,2. 控制大氣污染的技術措施,清潔生產(chǎn)：清潔的生產(chǎn)過程和清潔的產(chǎn)品 可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略 改善能源供應結構和布局，提高清潔能源和優(yōu)質(zhì)能源比例 提高能源利用效率和節(jié)約能源 推廣少污染的煤炭開采技術和清潔煤技術 積極開發(fā)利用新能源和可再生能源 建立綜合性工業(yè)基地：各企業(yè)間相互利用原材料和廢棄物，減少污染物排放總量,27,3. 控制污染的經(jīng)濟政策,必要的環(huán)境保護投資 環(huán)保投資占國民生產(chǎn)總值（GNP）的比例，發(fā)展中國家為0.5%～1％，發(fā)達國家為1%～2％ 我國目前比例為0.7%～0.8％，希望能達到1.5％ 實行“污染者和使用者支付原則”，可采用的經(jīng)濟手段： 建立市場（排污許可證制度等） 稅收手段（污染稅、資源稅等） 收費制度（排污費等） 財政手段（生態(tài)環(huán)境基金等） 責任制度（賠償損失和罰款等）,28,4. 能源利用狀況改善,注：中國正在不斷提高能源使用的效率，但還未達到美國的水平（1980-1995年數(shù)據(jù)）,29,4. 主要污染物排放強度降低,注：近年來GDP持續(xù)增長，主要污染物排放卻有所下降 來源：中國統(tǒng)計年鑒，中國環(huán)境狀況公報,30,3.1.4 大氣污染控制及環(huán)境標準 1.空氣污染及控制系統(tǒng),31,2.大氣污染控制的研究內(nèi)容,空氣污染源 污染物在大氣中的物理、化學行為 污染物對受體的影響 污染控制技術 控制大氣污染的法律法規(guī),32,3. 中華人民共和國大氣污染防治法,1987年9月5日由第六屆全國人大常委會第22次會議通過，1988年6月1日起執(zhí)行 1995年8月29日，第八屆全國人大常委會第15次會議對該法進行了修訂 2000年對該法再次修訂,33,,1995年8月29日修改后的大氣污染防治法，在控制大氣污染，改善大氣環(huán)境質(zhì)量方面起到了積極的作用： 強化了酸雨和二氧化硫污染控制 推動了煤炭的清潔利用 加快了淘汰嚴重污染大氣的落后工藝和設備的步伐 開始生產(chǎn)和使用無鉛汽油 法規(guī)實施后，一些地區(qū)依法強化環(huán)境管理，大氣環(huán)境質(zhì)量確實得到了改善,34,但未能有效地遏制大氣環(huán)境質(zhì)量的惡化：,大氣污染形勢仍然十分嚴峻，大多數(shù)城市還處于比較嚴重的污染程度； 缺少推動煤炭清潔利用的法律措施，燃煤污染仍然沒有得到有效遏制； 大中城市機動車排氣污染正在迅速增加； 大多數(shù)城市揚塵污染突出； 大氣污染物排放總量居高不下，缺少有效的法律措施； 現(xiàn)行法律的法律責任部分內(nèi)容偏少，力度不夠。,35,2000年第二次修訂的指導思想,面對現(xiàn)實，對我國以煤為主的能源結構短期難以改變的現(xiàn)狀以及經(jīng)濟條件給予了充分考慮； 針對要害，主要是針對燃煤、機動車、揚塵等造成的大氣污染； 抓住重點，主要是抓住重點城市、重點區(qū)域； 在禁止超標排放、按排污量收費，以及總量控制和排污許可證方面取得了重大突破； 強化法律責任，加強執(zhí)法監(jiān)督。,36,5. 大氣環(huán)境質(zhì)量標準體系,環(huán)境質(zhì)量標準 GB3095－1996 環(huán)境空氣質(zhì)量標準 綜合排放標準 GB16297－1996 大氣污染物綜合排放標準,37,行業(yè)排放標準,GWPB 3－1999 鍋爐大氣污染物排放標準 GB4915－1996 水泥廠大氣污染物排放標準 GB9078－1996 工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準 GB16171－1996 煉焦爐大氣污染物排放標準 GB13223－1996 火電廠大氣污染物排放標準 GB14554－93 惡臭污染物排放標準 GWPB 1－1999 輕型汽車污染物排放標準 GB14761.2－93 車用汽油機排氣污染物排放標準 GB14761.5－93 汽油車怠速污染物排放標準 GB14761.6－93 柴油車自由加速煙度排放標準 GB14761.7－93 汽車柴油機全負荷煙度排放標準 GB14621－93 摩托車排氣污染物排放標準 GWPB 5－2000 飲食業(yè)油煙排放標準,38,GB5468－91 鍋爐煙塵測試方法 GB11642－89 輕型汽車排氣污染物測試方法 GB/T14762－93 車用汽油機排氣污染物試驗方法 GB/T14763－93 汽油車燃油蒸發(fā)污染物的測量 收集法 GB11340－89 汽車曲軸箱排放物測量方法 GB/T3845－93 汽油車排氣污染物的測量 怠速法 GB/T3846－93 柴油車自由加速煙度的測量 GB3847－83 汽油柴油機全負荷煙度測量法 GB/T5466－93 摩托車排氣污染物的測量 怠速法 GB/T14622－93 摩托車排氣污染物的測量 工況法,標準檢測方法,39,環(huán)境空氣質(zhì)量標準 Ambient air quality standard,主題內(nèi)容與適用范圍 本標準規(guī)定了環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分、標準分級、污染物項目、取值時間及濃度限值，采樣與分析方法及數(shù)據(jù)統(tǒng)計的有效性規(guī)定。 本標準適用于全國范圍的環(huán)境空氣質(zhì)量評價。,,40,各項污染物的濃度限值,41,3.2 大氣污染氣象學基礎 3.2.1 大氣圈結構與氣象要素,42,,大氣圈的結構。大氣層可以分為對流層（最貼近地面、密度最大的一層）、平流層（較高的、氣體組成相同但密度較小的氣層）以及電離層（由已電離的氣體組成）,大氣圈垂直結構,43,,44,大氣圈垂直結構,對流層（～10km左右） 集中了大氣質(zhì)量的3/4和全部的水蒸氣，主要天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這一層 溫度隨高度的增加而降低，每升高100m平均降溫0.650C 強烈對流作用 溫度和濕度的水平分布不均,近地層－地面上50～100m，熱量和動量的常通量層,45,大氣圈垂直結構,平流層（對流層頂～50~55km） 同溫層－對流層頂35~40km，氣溫-550C左右 同溫層以上，氣溫隨高度增加而增加 集中了大部分臭氧 沒有對流運動，污染物停留時間很長 中間層（平流層頂～85km） 氣溫隨高度升高而迅速降低 對流運動強烈,46,大氣圈垂直結構,暖層（中間層頂～800km） 氣溫隨高度升高而增高 氣體分子高度電離－電離層 散逸層（暖層以上） 氣溫很高，空氣稀薄 空氣粒子可以擺脫地球引力而散逸 大氣壓力總是隨高度的升高而降低 均質(zhì)大氣層－80～85km以下，成分基本不變,47,主要氣象要素,1．氣溫 天氣預報中：1.5m高、百葉箱內(nèi)氣溫。 2．氣壓 單位：mb（毫巴） 大氣的壓強 1atm＝101326Pa＝1013.26mb=760mmHg,,48,主要氣象要素,3．氣濕 絕對濕度－1m3濕空氣中含有的水汽質(zhì)量 相對濕度－空氣的絕對濕度與同溫度下飽和空氣的絕對濕度的百分比 含濕量－濕空氣中1kg干空氣包含的水汽質(zhì)量 水汽體積分數(shù)－水汽在濕空氣中所占的體積分數(shù) 露點－同氣壓下空氣達到飽和狀態(tài)時的溫度,49,主要氣象要素,4．風向和風速 水平方向的空氣運動叫做風（垂直方向－升降氣流） 風的來向叫風向（16個方位圓周等分） 風速：單位時間內(nèi)空氣在水平方向上運動距離（2或10min平均） (km/h) F－風力級（0～12級）,50,主要氣象要素,5．云 大氣中水汽的凝結現(xiàn)象叫做云（使氣溫隨高度變化?。?云量:天空被云遮蔽的成數(shù)（我國10分，國外8分） 云高:云底距地面底高度 低云（2500m以下） 中云（2500～5000m） 高云（5000m以上） 云狀:卷云（線）,積云（塊）,層云（面),雨層云(無定形）,51,主要氣象要素,6．能見度 正常視力的人，在天空背景下能看清的水平距離 級別（0~9級，相應距離為50～50000米）,52,3.2.2 大氣的熱力過程,太陽、大氣和地面的熱交換 太陽以紫外線、可見光、紅外線的形式輻射熱量 太陽輻射加熱地球表面 地面長波輻射加熱大氣 近地層大氣溫度隨地表溫度變化,53,氣溫的垂直分布（溫度層結）,氣溫的垂直分布－溫度層結,54,大氣穩(wěn)定度及其判據(jù),定義：大氣在垂直方向上穩(wěn)定的程度；反映其是否容易對流 定性描述：,不穩(wěn)定條件下有利于擴散,55,逆溫,逆溫不利于擴散 輻射：,輻射逆溫： 地面白天加熱，大氣自下而上變暖； 地面夜間變冷，大氣自下而上冷卻.,,56,逆溫,輻射逆溫的生消過程,57,煙流型與大氣 穩(wěn)定度的關系,波浪型（不穩(wěn)） 錐型（中性or弱穩(wěn)） 扇型（逆溫） 爬升型（下穩(wěn)，上不穩(wěn)） 漫煙型（上逆、下不穩(wěn)）,58,3.2.3 大氣的運動和風,引起大氣運動的作用力,,59,近地層風速廓線模式,平均風速隨高度變化 中性層結：對數(shù)律，粗糙度和摩擦速度,60,近地層風速廓線模式,平均風速隨高度變化 非中性層結： 指數(shù)律，穩(wěn)定度參數(shù),,61,地方性風場,1．海陸風,62,地方性風場,3．城市熱島環(huán)流,63,