2011-7-18 1
大气污染与控制
2011-7-18 2
§ 6-1 大气污染及控制
一、大气污染源
1.工业污染源,
工业生产过程、工业燃料的燃烧
2.农业污染源：
农业燃料、有机农药
3.生活污染源：
民用炉灶、生活取暖、垃圾焚烧
4.交通污染源,
汽车尾气排放
2011-7-18 3
二、大气污染与大气污染物
1.大气污染
a.ISO定义：
指由于人类活动和自然过程引起某种物
质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足
够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康
和福利或危害环境的现象 。
2011-7-18 4
B.分类：
1）局部地区大气污染
2）区域性大气污染
3）广域性大气污染
4）全球性大气污染：指温室效应与全球气
候变暖、酸雨、臭氧层空洞
2011-7-18 5
2.大气污染的危害
对人体健康的危害
对植物的植物
对材料的危害
对大气环境的危害
2011-7-18 6
3.主要大气污染物
A.一次污染物,
是从污染源直接排出原始物质，进入大气其形
态没有发生变化的污染物 ；
B.二次污染物,
由污染源排出的一次污染物与大气中原有成分，
或几种一次污染物之间，发生了一系列的化学变化
或光化学反应，形成与原污染物性质不同 的新污染
物，则形成了新污染物称为二次污染物
2011-7-18 7
C.主要污染物
1） 颗粒污染物 (TSP,PM10)：
尘粒：＞ 75um
粉尘,降尘,10um— 75um；
可吸入颗粒 (飘尘 )：＜ 10um
烟尘,< 1um
煤尘,< 75um
*危害：
① 对人体健康的影响
② 影响日照时间和地面的能见度, 改变
局部地区的小气候条件
2011-7-18 8
2) 气态污染物,
污 染 物 一次污染物 二次污染物
含硫化合物 SO
2
,H
2
S SO
3
,H
2
SO
4
,M S O
4
碳的氧化物 CO
2
,CO
2
无
含氮化合物 NO, NH
3
NO
2
,HNO
3
、
M N O
3
,O
3
碳氢化合物 C m H m 醛、酮,
过氧乙酰基硝酸
酯
卤素化合物 HF, H C l 无
2011-7-18 9
?硫化物（ SO2,SO3）
形式：
可燃性硫,S+O2=SO2
2SO2+O2=2SO3
非可燃性硫,以 SO42- 的形式存在, 存于灰中
危害：
①对人体的健康的影响
②缩短金属寿命
③在空中可形成酸雨，对大面积森林、水体有不
利影响
2011-7-18 10
?CO：
来源：
人为污染源 固定源 （ 锅炉 ）
移动源 （ 汽车尾气排放 ）
?CO2：
不属于大气污染物，但其浓度的高低影响大
气质量及气候，对温室效应及全球的气候变暖有
直接贡献
自然污染源
2011-7-18 11
?NOX：
产生：
① 大气中 50%的 NOx由人为污染产生；
② 来源,化石燃料的燃烧过程
HNO3及与之有关的生产过程
③ 由燃料燃烧生成的 NOx,主要是 NO
2011-7-18 12
d.主要大气污染物的来源 (部分 )
自 然 排 放 人 类 活 动
排 放
大气中
背景浓度
污染物
名 称
排放源 排放量
t /a
排放源 排放量
t /a
S O
2
火山活动 未估计
煤和油的
燃烧
146*10
6
0.2 ppb
H
2
S
火山活动,
沼泽中的生
物作用
100*10
6
化学过程
污水处理
3*1 0
6
0.2 ppb
CO
森林火灾、
海洋,萜稀
反应
3*1 0
6
机动车和
其他燃 烧
过程排气
304*10
6
0.1 ppm
NO - NO
2
土壤中的细
菌作用
NO,
430 *1 0
6
NO
2
,
658*10
6
燃烧过程
53*10
6
NO
,0.2 ～ 4ppb
NO
2
,
0.5 ～ 4ppb
2011-7-18 13
三、大气污染的治理技术
*治理方式, 选用合适的除尘器
A.选用原则：
需要的除尘效率, 设备运行条件
经济性, 占地面积及空间大小
设备操作要求及寿命
其他因素等
1.颗粒污染物,
2011-7-18 14
B.除尘器的主要性能参数,
处理量 Q（ mg/m3）,
处理能力的大小
除尘效率 ?（ %）,
?总 =1-（ 1-?1） （ 1-?2） ? （ 1-?n）
除尘装置的压力损失 ?P：
能耗大小的指标
2011-7-18 15
类 型 结构
形式
处理
粒度
( u m )
压 力 降
m m H 2 O
除尘
效率
%
设备
费用
程度
运转
费用
程度
重力除尘 沉降式 50 - 1000 10 - 15 40 - 60 小 小
离心除尘 旋风式 3 - 100 50 - 150 85 - 95 中 中
湿式除尘 文丘里 0.1 - 100 300 -
1000
80 - 95 中 大
过滤除尘 袋式 0.1 - 20 100 - 200 90 - 99 中以
上
中以
上
电除尘 0.05 - 20 10 - 20 85 -
99.9
大 小 - 大
2011-7-18 16
2.气态污染物
a.主要治理方法：吸收法, 吸附法, 催化法,
燃烧法, 冷凝法
b.主要气态污染物治理简介,
1)低浓度 SO2废气的治理
?湿法：
氨法, 钠碱法, 钙碱法
?干法：
活性碳吸附, 催化氧化, 喷雾干燥法
2011-7-18 17
2)NOx废气的治理
?吸收法：采用碱液、稀硝酸溶液、浓
硫酸等作为吸收剂
?吸附法：采用吸附剂有活性碳、沸石
分子筛
?催化氧化法：适用于硝酸尾气与燃烧
烟气的治理
2011-7-18 18
3)汽车尾气治理
*主要成分：
CO,NOx,碳氢化合物, 醛, 有机铅化合物,
苯并 （ a） 芘等有害物
*主要治理方式：
?机内净化,改进发动机的燃烧方式, 使污染物
的产生量减少
?机外净化, 利用装置在发动机外部的净化设备,
对排出的废气进行净化治理
2011-7-18 19
四、大气污染综合防治
1.提高能源效率和节能
2.洁净煤技术
3.开发清洁能源和可再生能源
4.控制酸雨和二氧化硫污染
5.机动车污染的控制
6.工业污染控制
2011-7-18 20
*开发清洁能源和可再生能源
1,地热能
2,风能
3,太阳能
4.氢能技术
5.核能
6.燃料电池
2011-7-18 21
*机动车污染的控制
调整交通需求
清洁油品
清洁汽车
配套法规和标准
发展公共交通车
控制私人汽车拥有量
2011-7-18 22
?燃煤电厂
?工业锅炉
?钢铁工业
?建材工业
*提高能源效率和节能
--是解决大气污染防治的核心问题。
2011-7-18 23
2011-7-18 24
§ 4-2 全球性大气环境问题
一, 温室效应与全球气候变暖
（ Greenhouse Effect and Global Warming ）
1.温室效应,
?大气层本身具有的属性。它是确保地球气温总
能维持在相对稳定范围的保障，而不会出现其
它星球的剧烈冷热变化
?原理,
2011-7-18 25
2.全球气候变暖的特征：
? 近百年来，全球气温呈上升趋势，平均升温为
0.6℃
? 全球气温的变化不呈直进式，而是呈现冷暖交替的
波动
2011-7-18 26
3.温室气体
?主要指：二氧化碳, 臭氧, 甲烷, 氟里昂,
一氧化碳等
?对地球辐射热量的收支平衡起重要作用
1） CO2:主要来源于以下,
?燃料的使用,石油, 天然气, 煤等化石燃
料的使用
?水泥的生产
?不合理的土地利用, 改变并破坏植被的自
然排放
2011-7-18 27
2011-7-18 28
2)CH4
主要来源：沼气、稻田以及工业生产
CH4 的温室效应为 CO2的 20倍
3)N2O
主要来源：化肥的使用、燃料的使用
年增长率,0.2-0.3%
4)O3,在大气中的浓度仅次于 CO2
2011-7-18 29
4.全球气候变暖与温室效应的危害
?全球平均气温上升
?沿海地区的海岸线变化,
海平面上升
?气候带移动,
干旱 森林面积锐减
2011-7-18 30
5.控制的综合对策
1） 调整能源战略,
提高能源利用率, 向清洁生产转化：
2) 绿化对策
3) 控制人口，提高粮食产量，限制毁林
4) 加强环境意识教育，促进全球合作
2011-7-18 31
?采用高效能转化设备
?采用低耗能工艺
?改进运输，降低油耗
?推出新型高效家电
?改进建筑保温
?利用废热、余热集中供暖，可节能 30％
?加强废旧物质回收利用
?采用新能源：太阳能、核能、风能、地热能等
能源战略的调整
2011-7-18 32
二、酸雨（ acid rain）
1.酸雨的界定, 指 PH值 〈 5.6 的降水, 包
括雨, 雪, 霜, 雹, 雾和露等各种降水
形式 。
2.酸雨的起因
?由于燃料燃烧和天然排放的 SO2和 NOx所造成
的 。
2011-7-18 33
3.酸雨的形成
1.SO2 的氧化途径,
2SO2 + 2H2O + O2 2H2SO4
催化剂
2,NOx 氧化途径,
2011-7-18 34
2011-7-18 35
2011-7-18 36
4.主要的酸雨区
1) 北美, 欧洲大陆, 中国西南与华南地区
2)潜在的酸雨发展区域：
非洲东部, 东南亚
2011-7-18 37
5.酸雨的危害
1) 长距离输送的影响
2) 对水生生态的影响 。
3)对森林的影响,
4)对金属材料, 建筑结构, 桥梁水坝,
工业装备, 供水管网, 电缆等的腐蚀
5)对人体的影响
6)土壤的酸化
2011-7-18 38
对水生生态的影响
?使湖泊变成酸性，水生生物的死亡；
?酸雨浸渍了土壤、浸蚀了矿物，使 AL元素沿
着基岩裂缝流入水体，影响水生生物的生长
或使其死亡；
?磷酸盐附着在铝上，难以被生物吸收，其营
养价值就会降低，并使赖以生存的水生生物
的初级生产力降低
2011-7-18 39
6.酸雨的控制对策
1)使用低硫燃料和改进燃烧装置
2)脱硫脱氮技术的研究和使用,
烟道气脱硫脱氮
3)控制汽车尾气排放
4)能源的转化及燃料的代换：
清洁能源的使用, 能源结构的改变, 降
低含硫燃料的使用比例等 。
2011-7-18 40
三、臭氧层破坏（ OZONE HOLE）
1.臭氧层变化与臭氧洞
?臭氧层的作用：
平流层中的臭氧：吸收紫外线
对流层中的臭氧：为温室气体
2011-7-18 41
?臭氧洞：
- 出现时间－每年 9月－ 11月
表现,
臭氧层出现浓度减少区域, 对紫外线
的抵挡功能削弱；
发生地区,
1984 南极上空首次
1989 北极上空 首次
其它地区也有类似情况出现
2011-7-18 42
2.臭氧层破坏的原因
人类过多使用氟氯烃 （ CFCS）
?影响臭氧浓度的物理化学过程：
?影响臭氧层物质的来源：
2011-7-18 43
化 学 物 质 来 源
C F C - 1 1,C F C - 12
用于火箭的燃料气溶胶、制冷
剂、发泡剂及溶剂
C F C - 22 制冷剂
C F C - 1 1 3 溶剂
甲基氯仿 溶剂
四氯化碳 生产 C F C 及粮食熏烟处理
哈龙 1 3 0 1,
哈龙 1 2 1 1
灭火器
氧化氮 工业活动副产品
二氧化碳 化石燃料燃烧副产品
甲烷 农业产品及采矿活动的副产品
2011-7-18 44
2011-7-18 45
3.臭氧层的变化对人类的影响
1)对人体健康的影响 （ UV-B的影响 ）,
a.损坏人体的免疫系统, 使呼吸道疾病增加
b.可破坏蛋白质与 DNA结构, 引发皮肤癌
c.可使眼睛受损, 白内障发病率增高
2)对植物的影响
3)对水生生态的影响
4)对其它方面的影响,
2011-7-18 46
4.控制对策
?提高利用效率，降低操作损失
?回收和再循环
?改进 CFCS产品
?非 CFCS产品的替代品
?,蒙特利尔条约,,
限制 CFCS的生产和使用
大气污染与控制
2011-7-18 2
§ 6-1 大气污染及控制
一、大气污染源
1.工业污染源,
工业生产过程、工业燃料的燃烧
2.农业污染源：
农业燃料、有机农药
3.生活污染源：
民用炉灶、生活取暖、垃圾焚烧
4.交通污染源,
汽车尾气排放
2011-7-18 3
二、大气污染与大气污染物
1.大气污染
a.ISO定义：
指由于人类活动和自然过程引起某种物
质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足
够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康
和福利或危害环境的现象 。
2011-7-18 4
B.分类：
1）局部地区大气污染
2）区域性大气污染
3）广域性大气污染
4）全球性大气污染：指温室效应与全球气
候变暖、酸雨、臭氧层空洞
2011-7-18 5
2.大气污染的危害
对人体健康的危害
对植物的植物
对材料的危害
对大气环境的危害
2011-7-18 6
3.主要大气污染物
A.一次污染物,
是从污染源直接排出原始物质，进入大气其形
态没有发生变化的污染物 ；
B.二次污染物,
由污染源排出的一次污染物与大气中原有成分，
或几种一次污染物之间，发生了一系列的化学变化
或光化学反应，形成与原污染物性质不同 的新污染
物，则形成了新污染物称为二次污染物
2011-7-18 7
C.主要污染物
1） 颗粒污染物 (TSP,PM10)：
尘粒：＞ 75um
粉尘,降尘,10um— 75um；
可吸入颗粒 (飘尘 )：＜ 10um
烟尘,< 1um
煤尘,< 75um
*危害：
① 对人体健康的影响
② 影响日照时间和地面的能见度, 改变
局部地区的小气候条件
2011-7-18 8
2) 气态污染物,
污 染 物 一次污染物 二次污染物
含硫化合物 SO
2
,H
2
S SO
3
,H
2
SO
4
,M S O
4
碳的氧化物 CO
2
,CO
2
无
含氮化合物 NO, NH
3
NO
2
,HNO
3
、
M N O
3
,O
3
碳氢化合物 C m H m 醛、酮,
过氧乙酰基硝酸
酯
卤素化合物 HF, H C l 无
2011-7-18 9
?硫化物（ SO2,SO3）
形式：
可燃性硫,S+O2=SO2
2SO2+O2=2SO3
非可燃性硫,以 SO42- 的形式存在, 存于灰中
危害：
①对人体的健康的影响
②缩短金属寿命
③在空中可形成酸雨，对大面积森林、水体有不
利影响
2011-7-18 10
?CO：
来源：
人为污染源 固定源 （ 锅炉 ）
移动源 （ 汽车尾气排放 ）
?CO2：
不属于大气污染物，但其浓度的高低影响大
气质量及气候，对温室效应及全球的气候变暖有
直接贡献
自然污染源
2011-7-18 11
?NOX：
产生：
① 大气中 50%的 NOx由人为污染产生；
② 来源,化石燃料的燃烧过程
HNO3及与之有关的生产过程
③ 由燃料燃烧生成的 NOx,主要是 NO
2011-7-18 12
d.主要大气污染物的来源 (部分 )
自 然 排 放 人 类 活 动
排 放
大气中
背景浓度
污染物
名 称
排放源 排放量
t /a
排放源 排放量
t /a
S O
2
火山活动 未估计
煤和油的
燃烧
146*10
6
0.2 ppb
H
2
S
火山活动,
沼泽中的生
物作用
100*10
6
化学过程
污水处理
3*1 0
6
0.2 ppb
CO
森林火灾、
海洋,萜稀
反应
3*1 0
6
机动车和
其他燃 烧
过程排气
304*10
6
0.1 ppm
NO - NO
2
土壤中的细
菌作用
NO,
430 *1 0
6
NO
2
,
658*10
6
燃烧过程
53*10
6
NO
,0.2 ～ 4ppb
NO
2
,
0.5 ～ 4ppb
2011-7-18 13
三、大气污染的治理技术
*治理方式, 选用合适的除尘器
A.选用原则：
需要的除尘效率, 设备运行条件
经济性, 占地面积及空间大小
设备操作要求及寿命
其他因素等
1.颗粒污染物,
2011-7-18 14
B.除尘器的主要性能参数,
处理量 Q（ mg/m3）,
处理能力的大小
除尘效率 ?（ %）,
?总 =1-（ 1-?1） （ 1-?2） ? （ 1-?n）
除尘装置的压力损失 ?P：
能耗大小的指标
2011-7-18 15
类 型 结构
形式
处理
粒度
( u m )
压 力 降
m m H 2 O
除尘
效率
%
设备
费用
程度
运转
费用
程度
重力除尘 沉降式 50 - 1000 10 - 15 40 - 60 小 小
离心除尘 旋风式 3 - 100 50 - 150 85 - 95 中 中
湿式除尘 文丘里 0.1 - 100 300 -
1000
80 - 95 中 大
过滤除尘 袋式 0.1 - 20 100 - 200 90 - 99 中以
上
中以
上
电除尘 0.05 - 20 10 - 20 85 -
99.9
大 小 - 大
2011-7-18 16
2.气态污染物
a.主要治理方法：吸收法, 吸附法, 催化法,
燃烧法, 冷凝法
b.主要气态污染物治理简介,
1)低浓度 SO2废气的治理
?湿法：
氨法, 钠碱法, 钙碱法
?干法：
活性碳吸附, 催化氧化, 喷雾干燥法
2011-7-18 17
2)NOx废气的治理
?吸收法：采用碱液、稀硝酸溶液、浓
硫酸等作为吸收剂
?吸附法：采用吸附剂有活性碳、沸石
分子筛
?催化氧化法：适用于硝酸尾气与燃烧
烟气的治理
2011-7-18 18
3)汽车尾气治理
*主要成分：
CO,NOx,碳氢化合物, 醛, 有机铅化合物,
苯并 （ a） 芘等有害物
*主要治理方式：
?机内净化,改进发动机的燃烧方式, 使污染物
的产生量减少
?机外净化, 利用装置在发动机外部的净化设备,
对排出的废气进行净化治理
2011-7-18 19
四、大气污染综合防治
1.提高能源效率和节能
2.洁净煤技术
3.开发清洁能源和可再生能源
4.控制酸雨和二氧化硫污染
5.机动车污染的控制
6.工业污染控制
2011-7-18 20
*开发清洁能源和可再生能源
1,地热能
2,风能
3,太阳能
4.氢能技术
5.核能
6.燃料电池
2011-7-18 21
*机动车污染的控制
调整交通需求
清洁油品
清洁汽车
配套法规和标准
发展公共交通车
控制私人汽车拥有量
2011-7-18 22
?燃煤电厂
?工业锅炉
?钢铁工业
?建材工业
*提高能源效率和节能
--是解决大气污染防治的核心问题。
2011-7-18 23
2011-7-18 24
§ 4-2 全球性大气环境问题
一, 温室效应与全球气候变暖
（ Greenhouse Effect and Global Warming ）
1.温室效应,
?大气层本身具有的属性。它是确保地球气温总
能维持在相对稳定范围的保障，而不会出现其
它星球的剧烈冷热变化
?原理,
2011-7-18 25
2.全球气候变暖的特征：
? 近百年来，全球气温呈上升趋势，平均升温为
0.6℃
? 全球气温的变化不呈直进式，而是呈现冷暖交替的
波动
2011-7-18 26
3.温室气体
?主要指：二氧化碳, 臭氧, 甲烷, 氟里昂,
一氧化碳等
?对地球辐射热量的收支平衡起重要作用
1） CO2:主要来源于以下,
?燃料的使用,石油, 天然气, 煤等化石燃
料的使用
?水泥的生产
?不合理的土地利用, 改变并破坏植被的自
然排放
2011-7-18 27
2011-7-18 28
2)CH4
主要来源：沼气、稻田以及工业生产
CH4 的温室效应为 CO2的 20倍
3)N2O
主要来源：化肥的使用、燃料的使用
年增长率,0.2-0.3%
4)O3,在大气中的浓度仅次于 CO2
2011-7-18 29
4.全球气候变暖与温室效应的危害
?全球平均气温上升
?沿海地区的海岸线变化,
海平面上升
?气候带移动,
干旱 森林面积锐减
2011-7-18 30
5.控制的综合对策
1） 调整能源战略,
提高能源利用率, 向清洁生产转化：
2) 绿化对策
3) 控制人口，提高粮食产量，限制毁林
4) 加强环境意识教育，促进全球合作
2011-7-18 31
?采用高效能转化设备
?采用低耗能工艺
?改进运输，降低油耗
?推出新型高效家电
?改进建筑保温
?利用废热、余热集中供暖，可节能 30％
?加强废旧物质回收利用
?采用新能源：太阳能、核能、风能、地热能等
能源战略的调整
2011-7-18 32
二、酸雨（ acid rain）
1.酸雨的界定, 指 PH值 〈 5.6 的降水, 包
括雨, 雪, 霜, 雹, 雾和露等各种降水
形式 。
2.酸雨的起因
?由于燃料燃烧和天然排放的 SO2和 NOx所造成
的 。
2011-7-18 33
3.酸雨的形成
1.SO2 的氧化途径,
2SO2 + 2H2O + O2 2H2SO4
催化剂
2,NOx 氧化途径,
2011-7-18 34
2011-7-18 35
2011-7-18 36
4.主要的酸雨区
1) 北美, 欧洲大陆, 中国西南与华南地区
2)潜在的酸雨发展区域：
非洲东部, 东南亚
2011-7-18 37
5.酸雨的危害
1) 长距离输送的影响
2) 对水生生态的影响 。
3)对森林的影响,
4)对金属材料, 建筑结构, 桥梁水坝,
工业装备, 供水管网, 电缆等的腐蚀
5)对人体的影响
6)土壤的酸化
2011-7-18 38
对水生生态的影响
?使湖泊变成酸性，水生生物的死亡；
?酸雨浸渍了土壤、浸蚀了矿物，使 AL元素沿
着基岩裂缝流入水体，影响水生生物的生长
或使其死亡；
?磷酸盐附着在铝上，难以被生物吸收，其营
养价值就会降低，并使赖以生存的水生生物
的初级生产力降低
2011-7-18 39
6.酸雨的控制对策
1)使用低硫燃料和改进燃烧装置
2)脱硫脱氮技术的研究和使用,
烟道气脱硫脱氮
3)控制汽车尾气排放
4)能源的转化及燃料的代换：
清洁能源的使用, 能源结构的改变, 降
低含硫燃料的使用比例等 。
2011-7-18 40
三、臭氧层破坏（ OZONE HOLE）
1.臭氧层变化与臭氧洞
?臭氧层的作用：
平流层中的臭氧：吸收紫外线
对流层中的臭氧：为温室气体
2011-7-18 41
?臭氧洞：
- 出现时间－每年 9月－ 11月
表现,
臭氧层出现浓度减少区域, 对紫外线
的抵挡功能削弱；
发生地区,
1984 南极上空首次
1989 北极上空 首次
其它地区也有类似情况出现
2011-7-18 42
2.臭氧层破坏的原因
人类过多使用氟氯烃 （ CFCS）
?影响臭氧浓度的物理化学过程：
?影响臭氧层物质的来源：
2011-7-18 43
化 学 物 质 来 源
C F C - 1 1,C F C - 12
用于火箭的燃料气溶胶、制冷
剂、发泡剂及溶剂
C F C - 22 制冷剂
C F C - 1 1 3 溶剂
甲基氯仿 溶剂
四氯化碳 生产 C F C 及粮食熏烟处理
哈龙 1 3 0 1,
哈龙 1 2 1 1
灭火器
氧化氮 工业活动副产品
二氧化碳 化石燃料燃烧副产品
甲烷 农业产品及采矿活动的副产品
2011-7-18 44
2011-7-18 45
3.臭氧层的变化对人类的影响
1)对人体健康的影响 （ UV-B的影响 ）,
a.损坏人体的免疫系统, 使呼吸道疾病增加
b.可破坏蛋白质与 DNA结构, 引发皮肤癌
c.可使眼睛受损, 白内障发病率增高
2)对植物的影响
3)对水生生态的影响
4)对其它方面的影响,
2011-7-18 46
4.控制对策
?提高利用效率，降低操作损失
?回收和再循环
?改进 CFCS产品
?非 CFCS产品的替代品
?,蒙特利尔条约,,
限制 CFCS的生产和使用
