2,燃烧污染
2.1 大气污染状况
2.2 燃烧对大气的污染
2.2.1 环境
2.2.2 燃烧排放与酸雨污染
2.2.3 全球气候变暖与能源工业
2.2.4 臭氧层的破坏与燃烧排放
2.2.5 燃烧排放的可吸入颗粒物、有机污染物以及
有毒微量元素对环境的影响
2.3 大气环境质量标准
思考问题
1,中国大气主要污染物是什么？污染物的主要来源？
2.,两控区”指什么？什么是酸雨？酸雨如何形成？中国酸
雨分布及特点？酸雨的危害？
3,华北特别是山西省 SO2排放量很大，而不出现酸雨，东南
沿海特别是浙江省 SO2排放量较少，而酸雨十分严重，为
什么？
4,为什么北京、上海、广州 NO2浓度相对中国其他城市高？
NO2的主要来源？
5,什么是“温室效应”？温室气体指哪些？对环境的危害？
6,臭氧层破坏与燃烧污染的关系？臭氧破坏对环境的影响？
7,能源燃烧对环境的影响？
8,什么是 TSP,PM10,PM2.5、可吸入颗粒物？
2.1大气污染状况
2001年，南方地区酸雨污染较
重，酸雨控制区内 90%以上的
城市出现了酸雨。
可吸入颗粒物是影响我国城市空气质量的主要污染物，
64.1%的城市颗粒物年均浓度超过国家空气质量二级标准。
其中 101个城市颗粒物年均浓度超过三级标准，占统计城市
数的 29.2%。颗粒物浓度高的城市主要分布在新疆、青海、
甘肃、山西、内蒙古、陕西、宁夏、河北等省区 。
二氧化硫年均浓度未达到国家二级标
准的城市占统计城市的 19.4%。其中超过
国家空气质量三级标准的城市占统计城市
的 9.7%，比上年度降低 2个百分点。二氧
化硫污染严重的城市主要分布在山西、河
北、贵州、重庆及甘肃、陕西、四川、湖
南、广西、内蒙古的部分地区。
酸雨
2001年，降水年均 pH值小于 5.6的城
市主要分布在华东、华南、华中和
西南地区，北方只有吉林图们市、
陕西渭南市、铜川市、略阳县和天
津市。
监测的 274个城市中，降水 pH值范围在 4.21～
8.04之间、年均降水 pH值小于 5.6（含 5.6）的城市
有 101个，占统计城市数的 36.9%，出现酸雨的城市
有 161个，占 58.8%。与上年相比，出现酸雨的城市
比例略有减少。
酸雨控制区 107个城市（地级以上城市及地区）
pH值范围在 4.21～ 7.21之间、年均降水 pH值小于 5.6
（含 5.6）的城市有 78个，占统计城市数的 72.9%；
98个城市降水出现酸雨，占酸雨控制区城市数的
91.6%。
“两控区,,
统计的 341个城市中（包括县级市），有 64
个城市属于二氧化硫污染控制区,118个城市
属于酸雨控制区。
两区内二氧化硫年均浓度达到二级标准的城
市分别占 48.4%和 79.7%。与上年相比，二氧
化硫污染控制区二氧化硫达标城市比例略有
增加，劣于三级城市比例下降 4.3个百分点。
2001年,341个城市空气中二氧
化氮浓度年均值均达到国家环境空
气质量二级标准。广州、北京、上
海等特大城市，二氧化氮浓度相对
较高。
汽车尾气对大气环境质量的影响
汽车尾气的主要成分是有：
二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物
、挥发性有机物、固体颗粒等，
有的汽车尾气还含有一定量的二
氧化硫。
项目
年度
二氧化硫 烟尘 粉尘
2001 1947,8 1059,1 990,6
2000 1995,0 1 165,4 1092,0
增减（ % ） - 2,4 - 9,1 - 9,3
全国近年废气中主要污染物排放量
单位,万吨
年份 工业来源
S O2
生活来源
S O2
工业来源烟尘 生活来源烟尘 工业粉尘
2000 1621 383 953 212 1092
1999 1460 397 953 206 1 1 7 5
1998 1594 497 1 1 7 5 277 1322
1997 1852 494 1565 308 1505
1997--2000年全国各种废气排放量 (单位,万吨 )
2.2 燃烧对大气的污染
2.2.1 环境
2.2.2 燃烧排放与酸雨污染
2.2.3 全球气候变暖与能源工业
2.2.4 臭氧层的破坏与燃烧排放
2.2.5 燃烧排放的可吸入颗粒物、有机污染物以及
有毒微量元素对环境的影响
2.2.1 环境
环境问题是一个全球性的问题。污染物可以在生物
圈中停留相当长的时间，并且通过扩散或漂移输送到
离污染源相当远的地方。
据联合国环境署的报告资料表明, 整个地球的环
境正在全面恶化, 报告指出：南极臭氧空洞正以每年
一个美国陆地面积的速度在扩大, 受臭氧空洞的影响,
太阳紫外线辐射长驱直入, 人类皮肤癌的发病率不断
上升 。
◆ 空气质量严重恶化，全球有 1,25亿人口生活在污
浊的空气中；
◆ 温室气体过度释放造成全球气候变暖，使沿海低地
和一些岛屿国家处在芨芨可危之中；
◆ 全球 12％的哺乳动物和 11％的鸟类濒临灭绝，每
24h就有 150种到 200种生物从地球上消失；
◆ 全球有 12亿人口生活在缺水地区,14亿人的生活环
境中没有生活污水排放装置；
◆ 全球每年土壤流失达 20Gt；
◆ 每年化学杀虫剂的使用量超过 27Gt；
2.2.2 燃烧排放与酸雨污染
?天然降水的本底 PH值为 5.65,一般将 pH值
小于 5.6的降水叫酸雨
?形成酸雨的主要物质是 S02和 NOx
?S02和 NOx的 90％ 都是燃烧矿物燃料造成的
?中国酸雨以硫酸为主, 硝酸的含量不到
硫酸的 1／ 10,带有大气 SO2污染的明显
特征, 这与中国以煤为主的能源结构有关
酸雨的形成
当二氧化硫或氮氧化物等酸性气体排放到空
气中并上升与水蒸气相遇,就会形成硫酸和硝酸液
滴,导致雨水酸化,这些雨水降到地面就是酸雨 。
煤和石油的燃烧通常会排放大量的二氧化硫
和氮氧化物, 是造成酸雨的主要原因 。
在清洁干燥的大气中, SO2氧化为 SO3的
速度是很慢的, 但由于 S02往往与尘埃, 烟雾
同时排放, 而且触媒氧化作用是 S02转化的主
要途径, SO2在尘埃上以 Mn,Fe等为触媒剂,
经放热氧化为 SO3后, 又与水结合生成 H2SO4，
其反应式为,
S02十 O2一 SO3 (在催化剂作用下 )
S03十 H2O— H2SO4
酸雨的危害
◆ 腐蚀建筑物和工业设备；
◆ 破坏露天的文物古迹；
◆ 损坏植物叶面,导致森林死亡；
◆ 使湖泊中鱼虾死亡；
◆ 破坏土壤成分,使农作物减产甚至死亡；
◆ 饮用污染的地下水,对人体有害。
时间 地点 污染程度（ 24h 平均值） 过度死亡
1930 年 12 月 马斯河谷（比利时） S O 2,氟化物，微粒 60 - 80
1948 年 10 月 27 日 - 31
日
多偌拉（美） S O 2 20
1948 年 11 月 26 日 - 12
月 1 日
伦敦（英） 微粒,2800 μ g / m 3 ；
S O 2, 0.75*10
- 6
容积浓度
700 - 800
1952 年 12 月 5 - 9 日 伦敦（英） 微粒,4500 μ g / m 3 4000
1954 年 落山叽 S O 2, 1.34*10
- 6
容积浓
度,CO, N ox, O3,醛
类
75% 居民患眼
病
1956 年 1 月 3 - 6 日 伦敦（英） 微粒,2400 μ g / m 3 ；
S O 2, 0.55*10
- 6
容积浓度
1000
1961 年 四日市（日） 烟尘和 S O 2,著名的“四
日市哮喘病”
患者 800 多
人，死亡 10
人
1962 年 12 月 5 - 10 日 伦敦（英） S O 2, 1.98*10
- 6
容积浓度 700
1962 年 12 月 7 - 10 日 大阪（日） 60
1963 年 1 月 29 日 - 2 月
12 日
纽约（美） S O 2, 0.5*10
- 6
容积浓度 200 - 400
历史上与 S02污染有关的污染事故
(1860一 1980)年全球 SO2的排放 (1960—2000)年中国排放 SO2的趋势
电厂 SO2排放量
2.2.3 全球气候变暖与能源工业
引起地球表面和大气层下沿温度升高，这些气体
就被称为, 温室气体,,它们主要有二氧化碳、
臭氧、甲烷、氟里昂、氧化亚氮等。
由于大气吸收热量多，散失少，使地球气温升高，
形成了大气的, 温室效应, 。地球大气有类似玻
璃温室的温室效应，其作用的加剧是当今全球变
暖的主导因素。
全球地表温度年平均值的变化
各种气体对温室效应的贡献
二氧化碳对地球影响极大,
CO2太多地球就会像金星那样变成一个温室； CO2太少地球就会像
土星一样寒冷。据统计，现在全球每年因燃煤而产生的二氧化碳就
高达 6Gt。
1992年世界主要国家的化石燃料二氧化碳排放
二氧化碳温室效应
全球气候变化是世界讨论的焦点 ;
能源工业，特别是电力工业作为主要的
温室气体的源头，其排放量还将不断增
长。
2.2.4 臭氧层的破坏与燃烧排放
全球性大气环境问题
◆ 臭氧空洞
◆ 温室效应
◆ 酸雨沉降
平流层中的臭氧吸收掉太阳放射出的大量对人类、动物
及植物有害的紫外线辐射 ((240一 329)nm，称为 UV-B波
长 )，为地球提供了一个防止紫外辐射的屏障。
南极上空臭氧层空洞示意
图
对于臭氧层破坏的原因，有着多种见解，但与人类过多地
使用氟氯烃 (用 CFCS表示 )类物质以及燃烧的排放物质有
关是共同的认识 。
臭氧可通过四种途径而减少,
◆ 其一，紫外光照射下的分解反应；
◆ 其二，氯元素与其反应；
◆ 其三,NO与其反应；
◆ 其四,OH及 HO2与 O3的反应。
其中,70％的 O3通过第三种途径即与 NO的反应而消减
影响臭氧浓度的物理化学过程
大气中 N2O来源的估计
2.2.5 燃烧排放的可吸入颗粒物、有机污染物以及有毒
微量元素对环境的影响
2.2.5.1 可吸入颗粒物
进入 21世纪，大气可吸入颗粒物已成为大气环境污染的突出问题。
人们已经认识到大气可吸入颗粒物对人体健康具有致癌、致畸和致
突变的效应，是导致人类死亡率上升的主要原因之一，同时，也是
诱发全球气候变化、烟雾事件、臭氧层破坏等重大事件的重要因素
可吸入颗粒物是目前我国城市大气环境的首要污染物，尤其是其中
PM2.5的污染问题十分严重。
大气中各种颗粒物的粒径范围
0
1
0, 0 1 0, 1 1 10 100 1000 10000 1 E + 0 5 1 E + 0 6 1 E + 0 7
PM2.5 PM10 100 ? m 10 m m
H2 O2 CO CO2
SO2等气体分子
可吸入颗粒物 PM2.5
纳米级超细粉
1 m m
预混火焰的烟炱
风沙
内燃机烟炱
香烟等烟雾
面粉，煤粉等
静电除尘后的粉煤灰,冶炼灰等
海风携带盐
病毒 细菌
人呼吸道中沉积的颗粒
燃烧升华后的凝结微粒
n m
地面扬尘
■ 2000多万辆机动车保有量，仍以年均
15%的速度递增
■ 3.3亿千瓦火电厂
■ 50万台工业锅炉：轻工、冶金、化工、
食品等行业
■ 18万台工业窑炉：钢铁、有色、化工、
建材等行业
■ 各家各户的家用炉（上亿？）
■ 112套催化裂化装置
可能的燃烧污染源
燃烧煤炭、石油、天然气、生物质和废弃物的固定源以及燃用汽油、
柴油的内燃机等移动源是导致我国大气环境中可吸入颗粒物（特别
是 PM2.5）含量增加的主要原因
几种燃煤锅炉的粉尘特性
燃煤飞灰（ PM2.5）
柴油机废气排放的可吸入颗粒物
燃重油颗粒物
? 燃烧排放的有机污染物，有多环芳香烃 (苯、联苯。萘
、菲、四个环以上的和杂环类多环芳香烃,即 Polucyclic
Aromatic Hydrocarbons-PAHs)和非多环芳香烃 (有机酸和
非有机酸,即 non-PAHs)。
? 此二类有机污染物（ PAHs 和 non-PAHsBaP）在粉煤灰
中的含量大致相当。都对人的 健康有相当的损害，有致
癌性、致畸变性和生物毒性。
2.2.5.2 燃烧排放的有机污染物
汽油机排气中 PAHs的体积浓度 (1800r/min,75%负荷 )
柴油机排气中 PAHs的体积浓度 (1800r/min,75%负荷 )
美国火电厂毒害物名单
金 属 元 素
有 机 物
其 它
锑
苯
氨
砷
二氯甲烷
石棉 (易碎的 )
钡
乙苯
溴
铍
1,2-亚乙基二醇
氯
镉
乙酸
二氧化氯
铬
甲醇
肼
钴
萘
氟化氢
铜
PCBs
盐酸
铅
多环芳烃
硝酸
锰
丙烯
硫脲
汞
甲苯
钼
二甲苯
镍
硒
银
铊
锌
2.2.5.3 有毒微量元素
砷污染
● 砷是当前环境中使人致癌的最普遍、危害性最大的物
质之一。
● 估计从 1900-1971年间世界消耗煤量大约为 117× 109吨，
排入大气中的砷总量高达 27万吨。我国每年燃煤 5.45亿
吨（ 80年代），砷的排放量在 5000吨以上。
● 我国抚顺、沈阳、兰州、贵阳、成都、重庆等大城市
上空，大气中砷污染也是比较严重的。
● 中国西南地区由于高砷煤的使用，已造成 3000多例砷
中毒事件，影响人口达 10000人以上。
硒污染
● 美国煤燃烧引起的大气硒排放量占总量 62％ 。
● 湖北恩施、陕西紫阳高硒石煤利用也引起硒中毒。
● 中国西南地区已发现 477例硒中毒事件也是由燃
煤引起的。
Pb的污染
◆ 太原市每人头顶 1斤铅。 60%的儿童血铅超
标。其中 20%需要住院治疗。
◆ 北京市 0-6岁儿童血铅 1/3超标。
◆ 中国大城市 60%儿童血铅超标，工业区 85%
儿童血铅超标。
F污染
◆ 中国 5500万人氟中毒，影响 14个
省、市、自治区。其中大部分为燃
煤氟污染所制。
◆ 江苏、浙江等地由于燃煤氟污染
造成大量农作物减产以及大范围蚕
桑减产。
2.3 大气环境质量标准
GB3095-1996 环境空气质量标准
1 总悬浮颗粒物（ TSP）
能悬浮在空气中，空气动力学当量直径 ≤100μm的颗粒物。
2 可吸入颗粒物（ PM10）
悬浮在空气中，空气动力学当量直径 ≤10μm的颗粒物。
3 氮氧化物（以 NO2计）
空气中主要以一氧化氮和二氧化氮形式存在的氮的氧化物。
4 铅（ Pb）
存在于总悬浮颗粒物中的铅及其化合物。
5 苯并 [a]芘（ B[a]P）
存在于可吸入颗粒物中的苯并 [a]芘。
6 氟化物（以 F计）
以气态及颗粒态形式存在的无机氟化物。
7 年平均
任何一年的日平均浓度的算术均值。
8 季平均
任何一季的日平均浓度的算术均值。
9 月平均
任何一月的日平均浓度的算术均值。
10 日平均
任何一日的平均浓度。
11 一小时平均
任何一小时的平均浓度。
12 植物生长季平均
任何一个植物生长季月平均浓度的算术均值。
13 环境空气
人群、植物、动物和建筑物所暴露的室外空气。
14 标准状态
温度为 273K，压力为 101.325kPa时的状态。
环境空气质量功能区分类
◆ 一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护
的地区。
◆ 二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合
区、文化区、一般工业区和农村地区。
◆ 三类区为特定工业区。
环境空气质量标准分级
环境空气质量标准分为三级。
◆ 一类区执行一级标准；
◆ 二类区执行二级标准；
◆ 三类区执行三级标准。
污染物名称
取值时间
浓 度 限 值
浓度单位
一级标准
二级标准
三级标
准
二氧化硫
SO2
年平均
日平均
一小时平均
0.02
0.05
0.15
0.06
0.15
0.50
0.10
0.25
0.70
mg/m3
（标准状态
）
总悬浮颗料物
TSP
年平均
日平均
0.08
0.12
0.20
0.30
0.30
0.50
可吸入颗粒物
PM10
年平均
日平均
0.04
0.05
0.10
0.15
0.15
0.25
氮氧化物
NOx
年平均
日平均
一小时平均
0.05
0.10
0.15
0.05
0.10
0.15
0.10
0.15
0.30
二氧化氮
NO2
年平均
日平均
一小时平均
0.04
0.08
0.12
0.04
0.08
0.12
0.08
0.12
0.24
一氧化碳
CO
日平均
一小时平均
4.00
10.00
4.0
10.00
6.00
20.00
臭氧
O3
一小时平均
0.12
0.16
0.20
铅
Pb
季平均
年平均
1.50
1.00
μ g/m3
（标准状
态）
苯并 [a]
芘
B[a]P
日平均
0.01
氟化物
F
日平均
一小时平均
71)
201)
月平均
植物生长季
平均
1.82)
1.22)
3.03)
2.03)
μ g/(dm2·
d)
GB13223-1996 火电厂大气污染物排放标准
◆ 烟尘排放标准
本标准将火电厂按年限划分为以下三个时段,
◆ Ⅰ 时段 —— 1992年 8月 1日之前建成投产或初步设计已通
过审查批准的新、扩、改建火电厂；
◆ Ⅱ 时段 —— 1992年 8月 1日起至 1996年 12月 31日期间环境
影响报告书通过审查批准的新、扩、改建火电厂，包括 1992
年 8月 1日之前环境影响报告通过审查批准、初步设计待审查
批准的新、扩、改建火电厂；
◆ Ⅲ 时段 —— 1997年 1月 1日起环境影响报告书待审查批准
的新, 扩, 改建火电厂 。
分类
燃料收到基灰分 Aar,%
烟气
林格
曼黑
度
(级 )
Aar≤
10
10<Aar
≤20
20<Aar
≤25
25<Aar
≤30
30<Aar
≤35
35<Aar
≤40
Aar
>40
电除尘
器 (1)
200
300
500
600
700
800
1
000
1
其它除
尘器 (2)
800
1 200
1 700
2 100
2 400
2 800
3
300
1
第 Ⅰ 时段的火电厂锅炉最高允许烟尘排放浓度和烟气黑度
mg/m3
分类
燃料收到基灰分 Aar,%
烟气
林格
曼黑
度
(级 )
Aar
≤10
10<Aa
r ≤20
20<Aa
r ≤25
25<Aa
r ≤30
30<Aa
r ≤35
35<Aa
r ≤40
Aar
>40
670t/h及以上、或
在县及县以上城镇
规划区内的火电厂
锅炉
150
200
300
350
400
450
600
1
670 t/h以下且在
县规划以外的地区
的火电厂锅炉
500
700
1 000
1 300
1 500
1 700
2 000
1
第 Ⅱ 时段的火电厂锅炉最高允许烟尘排放浓度和烟气黑度
mg/m3
分 类
烟尘最高允许排放浓度
在县及县以上城镇规划区内的火电厂锅炉
200
在县规划区以外地区的火电厂锅炉
500
第 Ⅰ 时段的在县及县以上城镇规划区内,1997年 1月 1日后还
有 10年及以上剩余寿命的火电厂锅炉 （ 1）
600
第 III时段的火电厂锅炉最高允许烟尘排放浓度 mg/m3
◆ SO2排放标准
第 III时段火电厂各烟囱 SO2最高允许排放浓度
燃料收到基硫分,%
≤1.0
>1.0
最高允许排放浓度 mg/m3
2 100
1 200
◆ 氮氧化物排放标准
第 III时段火电厂锅炉氮氧化物最高允许排放浓度 mg/m3
锅炉额定蒸发量 （ 1）
煤粉锅炉
液态排渣
固态排渣
≥1 000t/h
1 000
650
注：（ 1）锅炉额定蒸发量低于 1 000t/h的暂不要求 。
2.1 大气污染状况
2.2 燃烧对大气的污染
2.2.1 环境
2.2.2 燃烧排放与酸雨污染
2.2.3 全球气候变暖与能源工业
2.2.4 臭氧层的破坏与燃烧排放
2.2.5 燃烧排放的可吸入颗粒物、有机污染物以及
有毒微量元素对环境的影响
2.3 大气环境质量标准
思考问题
1,中国大气主要污染物是什么？污染物的主要来源？
2.,两控区”指什么？什么是酸雨？酸雨如何形成？中国酸
雨分布及特点？酸雨的危害？
3,华北特别是山西省 SO2排放量很大，而不出现酸雨，东南
沿海特别是浙江省 SO2排放量较少，而酸雨十分严重，为
什么？
4,为什么北京、上海、广州 NO2浓度相对中国其他城市高？
NO2的主要来源？
5,什么是“温室效应”？温室气体指哪些？对环境的危害？
6,臭氧层破坏与燃烧污染的关系？臭氧破坏对环境的影响？
7,能源燃烧对环境的影响？
8,什么是 TSP,PM10,PM2.5、可吸入颗粒物？
2.1大气污染状况
2001年，南方地区酸雨污染较
重，酸雨控制区内 90%以上的
城市出现了酸雨。
可吸入颗粒物是影响我国城市空气质量的主要污染物，
64.1%的城市颗粒物年均浓度超过国家空气质量二级标准。
其中 101个城市颗粒物年均浓度超过三级标准，占统计城市
数的 29.2%。颗粒物浓度高的城市主要分布在新疆、青海、
甘肃、山西、内蒙古、陕西、宁夏、河北等省区 。
二氧化硫年均浓度未达到国家二级标
准的城市占统计城市的 19.4%。其中超过
国家空气质量三级标准的城市占统计城市
的 9.7%，比上年度降低 2个百分点。二氧
化硫污染严重的城市主要分布在山西、河
北、贵州、重庆及甘肃、陕西、四川、湖
南、广西、内蒙古的部分地区。
酸雨
2001年，降水年均 pH值小于 5.6的城
市主要分布在华东、华南、华中和
西南地区，北方只有吉林图们市、
陕西渭南市、铜川市、略阳县和天
津市。
监测的 274个城市中，降水 pH值范围在 4.21～
8.04之间、年均降水 pH值小于 5.6（含 5.6）的城市
有 101个，占统计城市数的 36.9%，出现酸雨的城市
有 161个，占 58.8%。与上年相比，出现酸雨的城市
比例略有减少。
酸雨控制区 107个城市（地级以上城市及地区）
pH值范围在 4.21～ 7.21之间、年均降水 pH值小于 5.6
（含 5.6）的城市有 78个，占统计城市数的 72.9%；
98个城市降水出现酸雨，占酸雨控制区城市数的
91.6%。
“两控区,,
统计的 341个城市中（包括县级市），有 64
个城市属于二氧化硫污染控制区,118个城市
属于酸雨控制区。
两区内二氧化硫年均浓度达到二级标准的城
市分别占 48.4%和 79.7%。与上年相比，二氧
化硫污染控制区二氧化硫达标城市比例略有
增加，劣于三级城市比例下降 4.3个百分点。
2001年,341个城市空气中二氧
化氮浓度年均值均达到国家环境空
气质量二级标准。广州、北京、上
海等特大城市，二氧化氮浓度相对
较高。
汽车尾气对大气环境质量的影响
汽车尾气的主要成分是有：
二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物
、挥发性有机物、固体颗粒等，
有的汽车尾气还含有一定量的二
氧化硫。
项目
年度
二氧化硫 烟尘 粉尘
2001 1947,8 1059,1 990,6
2000 1995,0 1 165,4 1092,0
增减（ % ） - 2,4 - 9,1 - 9,3
全国近年废气中主要污染物排放量
单位,万吨
年份 工业来源
S O2
生活来源
S O2
工业来源烟尘 生活来源烟尘 工业粉尘
2000 1621 383 953 212 1092
1999 1460 397 953 206 1 1 7 5
1998 1594 497 1 1 7 5 277 1322
1997 1852 494 1565 308 1505
1997--2000年全国各种废气排放量 (单位,万吨 )
2.2 燃烧对大气的污染
2.2.1 环境
2.2.2 燃烧排放与酸雨污染
2.2.3 全球气候变暖与能源工业
2.2.4 臭氧层的破坏与燃烧排放
2.2.5 燃烧排放的可吸入颗粒物、有机污染物以及
有毒微量元素对环境的影响
2.2.1 环境
环境问题是一个全球性的问题。污染物可以在生物
圈中停留相当长的时间，并且通过扩散或漂移输送到
离污染源相当远的地方。
据联合国环境署的报告资料表明, 整个地球的环
境正在全面恶化, 报告指出：南极臭氧空洞正以每年
一个美国陆地面积的速度在扩大, 受臭氧空洞的影响,
太阳紫外线辐射长驱直入, 人类皮肤癌的发病率不断
上升 。
◆ 空气质量严重恶化，全球有 1,25亿人口生活在污
浊的空气中；
◆ 温室气体过度释放造成全球气候变暖，使沿海低地
和一些岛屿国家处在芨芨可危之中；
◆ 全球 12％的哺乳动物和 11％的鸟类濒临灭绝，每
24h就有 150种到 200种生物从地球上消失；
◆ 全球有 12亿人口生活在缺水地区,14亿人的生活环
境中没有生活污水排放装置；
◆ 全球每年土壤流失达 20Gt；
◆ 每年化学杀虫剂的使用量超过 27Gt；
2.2.2 燃烧排放与酸雨污染
?天然降水的本底 PH值为 5.65,一般将 pH值
小于 5.6的降水叫酸雨
?形成酸雨的主要物质是 S02和 NOx
?S02和 NOx的 90％ 都是燃烧矿物燃料造成的
?中国酸雨以硫酸为主, 硝酸的含量不到
硫酸的 1／ 10,带有大气 SO2污染的明显
特征, 这与中国以煤为主的能源结构有关
酸雨的形成
当二氧化硫或氮氧化物等酸性气体排放到空
气中并上升与水蒸气相遇,就会形成硫酸和硝酸液
滴,导致雨水酸化,这些雨水降到地面就是酸雨 。
煤和石油的燃烧通常会排放大量的二氧化硫
和氮氧化物, 是造成酸雨的主要原因 。
在清洁干燥的大气中, SO2氧化为 SO3的
速度是很慢的, 但由于 S02往往与尘埃, 烟雾
同时排放, 而且触媒氧化作用是 S02转化的主
要途径, SO2在尘埃上以 Mn,Fe等为触媒剂,
经放热氧化为 SO3后, 又与水结合生成 H2SO4，
其反应式为,
S02十 O2一 SO3 (在催化剂作用下 )
S03十 H2O— H2SO4
酸雨的危害
◆ 腐蚀建筑物和工业设备；
◆ 破坏露天的文物古迹；
◆ 损坏植物叶面,导致森林死亡；
◆ 使湖泊中鱼虾死亡；
◆ 破坏土壤成分,使农作物减产甚至死亡；
◆ 饮用污染的地下水,对人体有害。
时间 地点 污染程度（ 24h 平均值） 过度死亡
1930 年 12 月 马斯河谷（比利时） S O 2,氟化物，微粒 60 - 80
1948 年 10 月 27 日 - 31
日
多偌拉（美） S O 2 20
1948 年 11 月 26 日 - 12
月 1 日
伦敦（英） 微粒,2800 μ g / m 3 ；
S O 2, 0.75*10
- 6
容积浓度
700 - 800
1952 年 12 月 5 - 9 日 伦敦（英） 微粒,4500 μ g / m 3 4000
1954 年 落山叽 S O 2, 1.34*10
- 6
容积浓
度,CO, N ox, O3,醛
类
75% 居民患眼
病
1956 年 1 月 3 - 6 日 伦敦（英） 微粒,2400 μ g / m 3 ；
S O 2, 0.55*10
- 6
容积浓度
1000
1961 年 四日市（日） 烟尘和 S O 2,著名的“四
日市哮喘病”
患者 800 多
人，死亡 10
人
1962 年 12 月 5 - 10 日 伦敦（英） S O 2, 1.98*10
- 6
容积浓度 700
1962 年 12 月 7 - 10 日 大阪（日） 60
1963 年 1 月 29 日 - 2 月
12 日
纽约（美） S O 2, 0.5*10
- 6
容积浓度 200 - 400
历史上与 S02污染有关的污染事故
(1860一 1980)年全球 SO2的排放 (1960—2000)年中国排放 SO2的趋势
电厂 SO2排放量
2.2.3 全球气候变暖与能源工业
引起地球表面和大气层下沿温度升高，这些气体
就被称为, 温室气体,,它们主要有二氧化碳、
臭氧、甲烷、氟里昂、氧化亚氮等。
由于大气吸收热量多，散失少，使地球气温升高，
形成了大气的, 温室效应, 。地球大气有类似玻
璃温室的温室效应，其作用的加剧是当今全球变
暖的主导因素。
全球地表温度年平均值的变化
各种气体对温室效应的贡献
二氧化碳对地球影响极大,
CO2太多地球就会像金星那样变成一个温室； CO2太少地球就会像
土星一样寒冷。据统计，现在全球每年因燃煤而产生的二氧化碳就
高达 6Gt。
1992年世界主要国家的化石燃料二氧化碳排放
二氧化碳温室效应
全球气候变化是世界讨论的焦点 ;
能源工业，特别是电力工业作为主要的
温室气体的源头，其排放量还将不断增
长。
2.2.4 臭氧层的破坏与燃烧排放
全球性大气环境问题
◆ 臭氧空洞
◆ 温室效应
◆ 酸雨沉降
平流层中的臭氧吸收掉太阳放射出的大量对人类、动物
及植物有害的紫外线辐射 ((240一 329)nm，称为 UV-B波
长 )，为地球提供了一个防止紫外辐射的屏障。
南极上空臭氧层空洞示意
图
对于臭氧层破坏的原因，有着多种见解，但与人类过多地
使用氟氯烃 (用 CFCS表示 )类物质以及燃烧的排放物质有
关是共同的认识 。
臭氧可通过四种途径而减少,
◆ 其一，紫外光照射下的分解反应；
◆ 其二，氯元素与其反应；
◆ 其三,NO与其反应；
◆ 其四,OH及 HO2与 O3的反应。
其中,70％的 O3通过第三种途径即与 NO的反应而消减
影响臭氧浓度的物理化学过程
大气中 N2O来源的估计
2.2.5 燃烧排放的可吸入颗粒物、有机污染物以及有毒
微量元素对环境的影响
2.2.5.1 可吸入颗粒物
进入 21世纪，大气可吸入颗粒物已成为大气环境污染的突出问题。
人们已经认识到大气可吸入颗粒物对人体健康具有致癌、致畸和致
突变的效应，是导致人类死亡率上升的主要原因之一，同时，也是
诱发全球气候变化、烟雾事件、臭氧层破坏等重大事件的重要因素
可吸入颗粒物是目前我国城市大气环境的首要污染物，尤其是其中
PM2.5的污染问题十分严重。
大气中各种颗粒物的粒径范围
0
1
0, 0 1 0, 1 1 10 100 1000 10000 1 E + 0 5 1 E + 0 6 1 E + 0 7
PM2.5 PM10 100 ? m 10 m m
H2 O2 CO CO2
SO2等气体分子
可吸入颗粒物 PM2.5
纳米级超细粉
1 m m
预混火焰的烟炱
风沙
内燃机烟炱
香烟等烟雾
面粉，煤粉等
静电除尘后的粉煤灰,冶炼灰等
海风携带盐
病毒 细菌
人呼吸道中沉积的颗粒
燃烧升华后的凝结微粒
n m
地面扬尘
■ 2000多万辆机动车保有量，仍以年均
15%的速度递增
■ 3.3亿千瓦火电厂
■ 50万台工业锅炉：轻工、冶金、化工、
食品等行业
■ 18万台工业窑炉：钢铁、有色、化工、
建材等行业
■ 各家各户的家用炉（上亿？）
■ 112套催化裂化装置
可能的燃烧污染源
燃烧煤炭、石油、天然气、生物质和废弃物的固定源以及燃用汽油、
柴油的内燃机等移动源是导致我国大气环境中可吸入颗粒物（特别
是 PM2.5）含量增加的主要原因
几种燃煤锅炉的粉尘特性
燃煤飞灰（ PM2.5）
柴油机废气排放的可吸入颗粒物
燃重油颗粒物
? 燃烧排放的有机污染物，有多环芳香烃 (苯、联苯。萘
、菲、四个环以上的和杂环类多环芳香烃,即 Polucyclic
Aromatic Hydrocarbons-PAHs)和非多环芳香烃 (有机酸和
非有机酸,即 non-PAHs)。
? 此二类有机污染物（ PAHs 和 non-PAHsBaP）在粉煤灰
中的含量大致相当。都对人的 健康有相当的损害，有致
癌性、致畸变性和生物毒性。
2.2.5.2 燃烧排放的有机污染物
汽油机排气中 PAHs的体积浓度 (1800r/min,75%负荷 )
柴油机排气中 PAHs的体积浓度 (1800r/min,75%负荷 )
美国火电厂毒害物名单
金 属 元 素
有 机 物
其 它
锑
苯
氨
砷
二氯甲烷
石棉 (易碎的 )
钡
乙苯
溴
铍
1,2-亚乙基二醇
氯
镉
乙酸
二氧化氯
铬
甲醇
肼
钴
萘
氟化氢
铜
PCBs
盐酸
铅
多环芳烃
硝酸
锰
丙烯
硫脲
汞
甲苯
钼
二甲苯
镍
硒
银
铊
锌
2.2.5.3 有毒微量元素
砷污染
● 砷是当前环境中使人致癌的最普遍、危害性最大的物
质之一。
● 估计从 1900-1971年间世界消耗煤量大约为 117× 109吨，
排入大气中的砷总量高达 27万吨。我国每年燃煤 5.45亿
吨（ 80年代），砷的排放量在 5000吨以上。
● 我国抚顺、沈阳、兰州、贵阳、成都、重庆等大城市
上空，大气中砷污染也是比较严重的。
● 中国西南地区由于高砷煤的使用，已造成 3000多例砷
中毒事件，影响人口达 10000人以上。
硒污染
● 美国煤燃烧引起的大气硒排放量占总量 62％ 。
● 湖北恩施、陕西紫阳高硒石煤利用也引起硒中毒。
● 中国西南地区已发现 477例硒中毒事件也是由燃
煤引起的。
Pb的污染
◆ 太原市每人头顶 1斤铅。 60%的儿童血铅超
标。其中 20%需要住院治疗。
◆ 北京市 0-6岁儿童血铅 1/3超标。
◆ 中国大城市 60%儿童血铅超标，工业区 85%
儿童血铅超标。
F污染
◆ 中国 5500万人氟中毒，影响 14个
省、市、自治区。其中大部分为燃
煤氟污染所制。
◆ 江苏、浙江等地由于燃煤氟污染
造成大量农作物减产以及大范围蚕
桑减产。
2.3 大气环境质量标准
GB3095-1996 环境空气质量标准
1 总悬浮颗粒物（ TSP）
能悬浮在空气中，空气动力学当量直径 ≤100μm的颗粒物。
2 可吸入颗粒物（ PM10）
悬浮在空气中，空气动力学当量直径 ≤10μm的颗粒物。
3 氮氧化物（以 NO2计）
空气中主要以一氧化氮和二氧化氮形式存在的氮的氧化物。
4 铅（ Pb）
存在于总悬浮颗粒物中的铅及其化合物。
5 苯并 [a]芘（ B[a]P）
存在于可吸入颗粒物中的苯并 [a]芘。
6 氟化物（以 F计）
以气态及颗粒态形式存在的无机氟化物。
7 年平均
任何一年的日平均浓度的算术均值。
8 季平均
任何一季的日平均浓度的算术均值。
9 月平均
任何一月的日平均浓度的算术均值。
10 日平均
任何一日的平均浓度。
11 一小时平均
任何一小时的平均浓度。
12 植物生长季平均
任何一个植物生长季月平均浓度的算术均值。
13 环境空气
人群、植物、动物和建筑物所暴露的室外空气。
14 标准状态
温度为 273K，压力为 101.325kPa时的状态。
环境空气质量功能区分类
◆ 一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护
的地区。
◆ 二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合
区、文化区、一般工业区和农村地区。
◆ 三类区为特定工业区。
环境空气质量标准分级
环境空气质量标准分为三级。
◆ 一类区执行一级标准；
◆ 二类区执行二级标准；
◆ 三类区执行三级标准。
污染物名称
取值时间
浓 度 限 值
浓度单位
一级标准
二级标准
三级标
准
二氧化硫
SO2
年平均
日平均
一小时平均
0.02
0.05
0.15
0.06
0.15
0.50
0.10
0.25
0.70
mg/m3
（标准状态
）
总悬浮颗料物
TSP
年平均
日平均
0.08
0.12
0.20
0.30
0.30
0.50
可吸入颗粒物
PM10
年平均
日平均
0.04
0.05
0.10
0.15
0.15
0.25
氮氧化物
NOx
年平均
日平均
一小时平均
0.05
0.10
0.15
0.05
0.10
0.15
0.10
0.15
0.30
二氧化氮
NO2
年平均
日平均
一小时平均
0.04
0.08
0.12
0.04
0.08
0.12
0.08
0.12
0.24
一氧化碳
CO
日平均
一小时平均
4.00
10.00
4.0
10.00
6.00
20.00
臭氧
O3
一小时平均
0.12
0.16
0.20
铅
Pb
季平均
年平均
1.50
1.00
μ g/m3
（标准状
态）
苯并 [a]
芘
B[a]P
日平均
0.01
氟化物
F
日平均
一小时平均
71)
201)
月平均
植物生长季
平均
1.82)
1.22)
3.03)
2.03)
μ g/(dm2·
d)
GB13223-1996 火电厂大气污染物排放标准
◆ 烟尘排放标准
本标准将火电厂按年限划分为以下三个时段,
◆ Ⅰ 时段 —— 1992年 8月 1日之前建成投产或初步设计已通
过审查批准的新、扩、改建火电厂；
◆ Ⅱ 时段 —— 1992年 8月 1日起至 1996年 12月 31日期间环境
影响报告书通过审查批准的新、扩、改建火电厂，包括 1992
年 8月 1日之前环境影响报告通过审查批准、初步设计待审查
批准的新、扩、改建火电厂；
◆ Ⅲ 时段 —— 1997年 1月 1日起环境影响报告书待审查批准
的新, 扩, 改建火电厂 。
分类
燃料收到基灰分 Aar,%
烟气
林格
曼黑
度
(级 )
Aar≤
10
10<Aar
≤20
20<Aar
≤25
25<Aar
≤30
30<Aar
≤35
35<Aar
≤40
Aar
>40
电除尘
器 (1)
200
300
500
600
700
800
1
000
1
其它除
尘器 (2)
800
1 200
1 700
2 100
2 400
2 800
3
300
1
第 Ⅰ 时段的火电厂锅炉最高允许烟尘排放浓度和烟气黑度
mg/m3
分类
燃料收到基灰分 Aar,%
烟气
林格
曼黑
度
(级 )
Aar
≤10
10<Aa
r ≤20
20<Aa
r ≤25
25<Aa
r ≤30
30<Aa
r ≤35
35<Aa
r ≤40
Aar
>40
670t/h及以上、或
在县及县以上城镇
规划区内的火电厂
锅炉
150
200
300
350
400
450
600
1
670 t/h以下且在
县规划以外的地区
的火电厂锅炉
500
700
1 000
1 300
1 500
1 700
2 000
1
第 Ⅱ 时段的火电厂锅炉最高允许烟尘排放浓度和烟气黑度
mg/m3
分 类
烟尘最高允许排放浓度
在县及县以上城镇规划区内的火电厂锅炉
200
在县规划区以外地区的火电厂锅炉
500
第 Ⅰ 时段的在县及县以上城镇规划区内,1997年 1月 1日后还
有 10年及以上剩余寿命的火电厂锅炉 （ 1）
600
第 III时段的火电厂锅炉最高允许烟尘排放浓度 mg/m3
◆ SO2排放标准
第 III时段火电厂各烟囱 SO2最高允许排放浓度
燃料收到基硫分,%
≤1.0
>1.0
最高允许排放浓度 mg/m3
2 100
1 200
◆ 氮氧化物排放标准
第 III时段火电厂锅炉氮氧化物最高允许排放浓度 mg/m3
锅炉额定蒸发量 （ 1）
煤粉锅炉
液态排渣
固态排渣
≥1 000t/h
1 000
650
注：（ 1）锅炉额定蒸发量低于 1 000t/h的暂不要求 。
