现代环境科学概论第7章++大气污染及防治

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1、第七章大气污染及防治1.大气污染与气象大气污染效应：污染源排放污染物大气对污染物的稀释、扩散污染物作用于受体气象因素动力因子风——空气的水平运动风向影响污染物扩散方向用风向16方位图表示风速决定污染物稀释、扩散状况用风力级别表示大气湍流——大气以不同尺度作无规则运动的流体状态风速时大时小、风向上下左右阵性搅动气流三种湍流基本形式：小尺度、大尺度、复合尺度热力因子温度层结——地表垂直方向上的气温分布逆温—气温分布与标准大气压下相反气温垂直递减率γ=0.65oC/100mγ=0等温γ<0逆温干绝热递

2、减率—温度变化由系统内能引起，与周围无热量交换（干燥或不饱和湿空气）γd=0.98oC/100m2.主要大气污染物颗粒污染物——空气中分散的固态或液态物质粉尘（dust）1～200µm固体颗粒<10µm飘尘环境监测中为可吸入颗粒物用PM10表示>10µm降尘<100µm环境监测中为总悬浮颗粒物用TSP表示烟（fume）<1µm固体微粒和液滴组成的非均匀系——气溶胶分散相：固、液微粒分散介质：空气雾（fog）<100µm液状微粒燃烧中产生的颗粒污染物：飞灰（flyash）燃烧烟气中灰状细粒煤烟尘（

3、soot）燃烧时产生的黑色烟尘1～20µm含C50%黑烟（smoke）燃烧中产生的可见气溶胶0.05～1µm气态污染物一次污染物转化污染物含硫化合物SO2H2SSO3H2SO4M2SO4含氮化合物NONH3NO2HN03MNO3碳的氧化物COCO2——碳氢化合物CmHn醛酮PANPBN卤素化合物HFHClCFCS——一氧化碳（CO）——城市大气最大污染物（80%来自汽车不完全燃烧）CO与血红蛋白结合，降低血液携氧能力CO+Hb→COHb900PPb1h中毒碳氢化合物（HC）——C1～C8挥发烃类

4、天然源：生物分解CH4、萜烯类人工源：燃料不完全燃烧有机物蒸发光化学烟雾的主要污染物卤素化合物——以Cl、F化合物为主COCO2HCl来自氯碱工业CH4C、Cl、F组成氯氟烃（CFCS）—“温室气体”水蒸气CFCS:F-11CCl3FCFCSF-12CCl2F2F-13CClF3F-14CF4F-22CHClF2F-113CClF2·CCl2FF-114CClF2·CClF2CFCS引起臭氧空洞：CFCS稳定积聚同温层UV照射下光解出ClCl破坏O3分子硫酸烟雾（伦敦烟雾LondonSmog）特

5、征燃煤引起的大气污染与冬季雾天伴生昼夜连续污染物一次污染物SO2颗粒气溶胶二次污染物硫酸雾形成条件相对湿度高气温较低<4oC日光暗危害硫酸雾为强氧化剂强腐蚀性危害人、动植形成机理SO2+H2OH2SO3H2SO3+O2H2SO4mH2SO4+nH2O（H2SO4)m(H2O)n硫酸气溶胶核SO2SO3H2SO4（H2SO4)m(H2O)n硫酸气溶胶硫酸雾10～100µm～100µm光化学烟雾（洛杉矶烟雾PhotochemicalSmog）特征燃油引起的大气污染白色（紫、黄褐）烟雾发生于夏季晴天有

6、特殊气味、刺激性污染物一次污染物NOXHC转化污染物各种氧化剂形成条件相对湿度较低气温较高>24oC日光强危害O3为强氧化剂刺激眼及呼吸道植物叶片受害形成机理光离解NO2吸收290～700UV发生三个基本反应：NO2+hν(290～430nm)NO+O(3ρ)O(3ρ)+O2+MO3+MNO+O3NO2+O2HC的作用R·O3RO·RCHOO(3ρ)ROO·R烯烃O2RCO·C=OHC+O3RCOO·R芳烃NOHO·PANHO2·PBN中间污染物最终污染物3.大气污染的防治烟尘治理除尘装置主要性

7、能分级效率（ηd%）——除尘装置对不同粒径(d±Δd)烟尘的除尘效率ηd==1－e－ada、m：含尘气体性质、运行状态参数阻力降（ΔP）——烟气经除尘装置的压力损失ΔP=ξG3dG1dρU022m除尘技术及装置重力除尘机械除尘惯性力除尘离心力除尘过滤除尘由滤料截留尘粒电除尘尘粒在电场中带电、集合、凝聚而分离声波除尘声波振动使尘粒碰撞、聚集而分离洗涤除尘气、固、液三相体系中液滴、液膜、雾沫洗涤含尘气体除尘技术性能与水反应生成H2SO3与碱反应：碱过量生成正盐、SO2过量生成酸式盐SO2化学性质与氧

8、化剂反应（O2）与还原剂反应（H2、H2S）与重金属氧化物反应煤炭中的硫：可燃硫无机硫（FeS）有机硫不燃硫硫酸盐硫排烟脱硫（SOx）燃前脱硫：燃料煤炭采用化学脱硫、物理脱硫、生物脱硫微生物脱硫两种途径：直接氧化——细菌细胞和黄铁矿固体等紧密接触而发生生物化学氧化间接氧化——细菌代谢产物硫酸高铁对黄铁矿等化学氧化脱硫菌——硫杆菌：氧化亚铁硫杆菌（硫脱率50%）、氧化硫硫杆菌（硫脱率35.8%）以还原态硫为能源同化CO2：硫化物、元素硫、硫代硫酸盐、多硫酸盐、亚硫酸盐还原态硫SO42—燃中脱硫：石