大氣污染課件

1、大氣污染控制工程總 課 時(shí) 40制作 楊書運(yùn)2011年 元月 本課程的包括大氣物理與污染控制兩部分，大氣物理即本課程的理論基礎(chǔ)，污染控制則是本課程的理論結(jié)果。 主要內(nèi)容與課時(shí)分配如下：1、緒論 2學(xué)時(shí)2、大氣和大氣污染 4學(xué)時(shí)3、污染的產(chǎn)生和主要污染物 4學(xué)時(shí)4、主要污染物在大氣中的化學(xué)行為 2學(xué)時(shí)5、大氣擴(kuò)散 8學(xué)時(shí)6、除塵 12學(xué)時(shí)7、氣體污染物的清除 8學(xué)時(shí)主要內(nèi)容與課時(shí)分配思考而不是胡思亂想勤奮而不莽撞學(xué)習(xí)而不盲目制定目標(biāo)，坐自己的冷板凳上學(xué)為漁，而非魚魚總有坐吃山空之時(shí)，而漁則不然獨(dú)立思考；質(zhì)疑一切；努力學(xué)習(xí)發(fā)展創(chuàng)造能力、展示自我能力100分扼殺了創(chuàng)造力，或者說對(duì)分?jǐn)?shù)的追求扼殺了創(chuàng)造

2、力對(duì)你的將來可能將來的科目，應(yīng)努力學(xué)習(xí)，學(xué)精第一流的教師是評(píng)價(jià)大學(xué)質(zhì)量的唯一標(biāo)準(zhǔn)大學(xué)不是職業(yè)技能培訓(xùn)所學(xué)習(xí)的本質(zhì)，不在于記住了哪些知識(shí)，而在于觸發(fā)了哪些思考 Sandel 哈佛大學(xué)考核課程考試：70% 由教務(wù)處安排點(diǎn)名：3% 隨機(jī)，但每人最多只有1次被點(diǎn)名的機(jī)會(huì)課程論文：15% 請(qǐng)于第8周上交，逾期1周減2個(gè)百分點(diǎn)小測(cè)驗(yàn)：12% 安排在第7或8周，時(shí)間15min課程論文 要求參考公開發(fā)表的論文格式根據(jù)自己感興趣的大氣污染問題詳細(xì)列出參考文獻(xiàn)，并在論文中注明可交紙質(zhì)材料，鼓勵(lì)交電子稿件：課程組成大氣物理與大氣化學(xué) 大氣物理：大氣結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)、狀況的描述；大氣運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及其動(dòng)力系統(tǒng)；大氣穩(wěn)定度狀況；

3、影響大氣污染物擴(kuò)散的因素 大氣化學(xué)：大氣污染的擴(kuò)散理論、研究方法與應(yīng)用大氣污染的控制理論、設(shè)備原理與應(yīng)用什么是大氣污染大氣中污染物或由它轉(zhuǎn)化成的二次污染物的濃度達(dá)到了有害程度的現(xiàn)象，稱為大氣污染。當(dāng)大氣中某些有毒、有害物質(zhì)的含量超過正常值或大氣的自凈能力時(shí)，就發(fā)生了大氣污染。有害物質(zhì)進(jìn)入大氣，對(duì)人類和生物造成危害的現(xiàn)象 有害物質(zhì)的排放達(dá)到致害程度，即構(gòu)成污染，排放地為大氣層的即大氣污染 （環(huán)境）自凈能力包括稀釋、轉(zhuǎn)化、沉降、清洗等，不同條件下有一定差異 分類污染的產(chǎn)生大氣污染主要通過燃燒產(chǎn)生，造成的污染物的種類與燃料種類、燃料成分構(gòu)成以及燃燒方式等條件有關(guān)。如。每燃燒1t煤，可產(chǎn)生煤煙塵11k

4、g、SO2約64kg、NOX約9.1kg、CO2約2000kg，以某電廠日消耗煤炭100t計(jì)算，每年將排放，我國(guó)目前年消耗煤炭約23億噸（2006年），以此計(jì)算，我國(guó)年排放量相同的燃料，燃燒方式不同，造成的污染物排放量的差異可達(dá)幾十甚至幾百倍，如CO、碳氧化物等。如，含S量6%的煤炭，不脫S情況下將有一半的S轉(zhuǎn)化為SO2，通過脫S，就基本消除SO2的產(chǎn)生。 2010年一季度，我國(guó)生產(chǎn)鋼材1.85億噸，增長(zhǎng)28.6%；生產(chǎn)粗鋼1.58萬噸，增長(zhǎng)24.5%；生產(chǎn)生鐵1.5萬噸，增長(zhǎng)21.7%；生產(chǎn)水泥3.36億噸，增長(zhǎng)20.3%。 常見的污染源 標(biāo)準(zhǔn)不同，對(duì)污染源的描述不同：從幾何狀態(tài)分：點(diǎn)源、線

5、源、面源從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分：運(yùn)動(dòng)源、固定源從排放點(diǎn)高度分：高架源、地面源 常見的污染物氣溶膠類固態(tài)：粉塵、煙、飛灰、黑煙，等液態(tài)：各種污染霧氣體類SOX、NOX、COX、CHX等國(guó)內(nèi)外污染狀況1、國(guó)外2、國(guó)內(nèi)以及煤煙型為，局部地區(qū)正逐漸向石油型過渡1985年，耗能相當(dāng)于美國(guó)的5倍、日本的10倍、印度的2.2倍。2000年，中國(guó)創(chuàng)造1美元的GNP，耗能相當(dāng)于美國(guó)的2.1倍，德國(guó)的4.97倍，日本的4.43倍，印度的1.65倍，世界平均的1.25倍。中國(guó)的勞動(dòng)生產(chǎn)率相當(dāng)于美國(guó)的1/12，日本的1/11。我國(guó)的溫室氣體排放居世界第一位，受到的國(guó)際壓力非常大，并逐漸增加。發(fā)展之痛煉油廠及其火炬城市熱污染核電

6、高燒：能解決環(huán)境問題嗎？全球氮氧化合物排放總量大氣污染的綜合防治措施全面規(guī)劃，合理布局嚴(yán)格環(huán)境管理技術(shù)措施研究與應(yīng)用： 生產(chǎn)工藝改進(jìn)與提高 綜合利用 高煙囪、廢氣凈化經(jīng)濟(jì)策略綠化造林參考資料（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB16297-1996鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13271-91汽車大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB14761，GB14761-93惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB14554-93制定地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法GB/T13201-91 參考書目郝吉明等，大氣污染控制工程，高等教育出版社，1989崔九思等，大氣污染監(jiān)測(cè)方法，化學(xué)工業(yè)出版社，1997蒲恩奇，大氣污染治理工程，高等教育出版社

7、，1999林肇信，大氣污染控制工程，高等教育出版社，1991 第一章 大氣和大氣污染 大氣的組成 大氣組成相對(duì)穩(wěn)定大氣層的結(jié)構(gòu) 1、大氣分層大氣層在垂直方向上分為5層：對(duì)流層平流層中間層熱層散逸層2、對(duì)流層對(duì)流層的高度特點(diǎn)：溫度垂直分布、對(duì)流交換強(qiáng)、溫濕度分布對(duì)流層的分層：常見的有邊界層概念、逆溫層等概念邊界層：又叫摩擦層、行星邊界層，是受下墊面影響的空氣層次，高度范圍10002000m，氣象要素分布有明顯的地域特點(diǎn) 3、逆溫與逆溫層概念、特點(diǎn)：有多個(gè)逆溫層存在，且存在具有時(shí)效性，對(duì)流層逆溫層對(duì)污染物的擴(kuò)散具有重要影響，是環(huán)境監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和保護(hù)重要區(qū)域逆溫及逆溫現(xiàn)象、逆溫對(duì)物質(zhì)水平/垂直擴(kuò)散的影

8、響 逆溫示意圖逆溫層對(duì)污染物擴(kuò)散的影響描述大氣狀態(tài)的參量 1、 溫度表示方法及換算物體溫度的確定溫度的水平分布、周期變化溫度的垂直分布、溫度層結(jié)、溫度廓線2、 濕度3、 大氣環(huán)流與風(fēng) 用風(fēng)矢表示，由風(fēng)向稈和風(fēng)羽組成。 風(fēng)向稈: 指出風(fēng)的業(yè)向，下圖表示8個(gè)方位，另外還有16個(gè)方位的。 風(fēng)羽: 由3、4個(gè)短劃和三角表示大風(fēng)風(fēng)力，垂直在風(fēng)向桿末端右側(cè)（北半球） 16方位圖大氣環(huán)流大氣環(huán)流是影響大氣污染物擴(kuò)散的重要因素大氣環(huán)流包括緯向環(huán)流和經(jīng)向環(huán)流我國(guó)及其大部分國(guó)家與人口集中在北溫帶，該地帶上空盛行穩(wěn)定的西風(fēng)氣流，稱為西風(fēng)帶由于大氣環(huán)流的作用，大氣污染具有了全球性地轉(zhuǎn)角速度與地轉(zhuǎn)力4、 能見度概念分級(jí)

9、：根據(jù)能見距離的不同，分為10級(jí)，見下表（表中視程為“白日視程”，單位m）大氣污染對(duì)氣候與生態(tài)環(huán)境的影響 對(duì)氣候的影響 以CO2等氣體的“溫室效應(yīng)” 為例另外，氣溶膠對(duì)氣候也有重要影響，如降低大氣能見度、增加云霧量等對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為對(duì)生物原始生境的改變，及生物對(duì)生態(tài)環(huán)境改變的適應(yīng)，包括：原始生態(tài)環(huán)境破壞：生物發(fā)生適應(yīng)，不適應(yīng)者被淘汰原始生態(tài)環(huán)境毀滅：原生物滅絕，但可能引入或創(chuàng)生新物種原始生態(tài)環(huán)境滅絕（可逆）：生物消失，但可恢復(fù)原始生態(tài)環(huán)境滅絕（不可逆）：生物消失且不可恢復(fù)大氣污染對(duì)人主要表現(xiàn)為呼吸道疾病，另外降低能見度導(dǎo)致紫外線強(qiáng)度城市比農(nóng)村少1025%，城市佝僂發(fā)病

10、率增加大氣污染使植物生理機(jī)制受抑制，生長(zhǎng)不良，抗病抗蟲能力減弱，甚至死亡大氣污染物能腐蝕物品，影響產(chǎn)品質(zhì)量酸雨使河湖、土壤酸化、魚類減少甚至滅絕，森林發(fā)育受影響第二章 燃燒與大氣污染第一節(jié) 燃料性質(zhì)請(qǐng)仔細(xì)閱讀教材重點(diǎn)了解和掌握煤炭、石油、天然氣，同種燃料產(chǎn)地不同，可能性質(zhì)差異巨大新能源：太陽能、水能、風(fēng)能、生物能、核能等對(duì)環(huán)境保護(hù)的作用 太陽能發(fā)電及其悖論水能、風(fēng)能、生物能（生物柴油、沼氣等）實(shí)際上是廣義的太陽能燃料分類 按獲得方法分 按物態(tài)分 天然燃料 人工燃料 固體燃料 木柴、煤等 木炭、焦炭等 液體燃料 石油 汽油、煤油、柴油、重油 氣體燃料 天然氣 高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣 部分燃

11、料的元素組成及發(fā)熱值燃料名稱元素組成%平均密度kg/m3低位發(fā)熱值CH2SO2N2灰 分1107J/kg（kcal/kg）木柴（水分20%）泥 煤褐 煤煙 煤無煙煤半 焦焦 炭油頁巖燃料油煤低溫干餾重油494960808076881585866554132512.511.512121111432820711711121110.20.2115127162010720.30.34002506508601000400500140097010000.62721.46361.25452.09081.25452.50903.34531.67262.92712.09082.92712.50902.92710

12、.54361.04543.93074.0983.76343.9307（燃燒的本質(zhì)：高溫條件下劇烈的化學(xué)反應(yīng)燃料組成對(duì)燃燒的影響碳：可燃元素。1 kg純碳完全燃燒時(shí)，放出32860 kJ的熱量。不完全燃燒生成CO時(shí)，放出9268kJ的熱量。無煙煤含碳量約90%98%，一般煤的含碳量約50%95%。氫：是燃料中發(fā)熱量最高的元素。煤中氫的含量為2%10%1 kg氫完全燃燒時(shí)能放出120500 kJ的熱量。 燃料組成對(duì)燃燒的影響氧：氧在燃料中與碳和氫生成化合物，降低了燃料的發(fā)熱量氮：燃料中含氮量很少，一般為0.5%1.5%硫：以三種形態(tài)存在：有機(jī)硫、硫化鐵硫和硫酸鹽硫。前兩種能放出熱量，稱之為揮發(fā)硫。

13、硫燃燒生成產(chǎn)物為SO2和SO3，其中SO2占95%以上。燃料組成對(duì)燃燒的影響水分：煤中水分由表面（外部）水分和吸附（內(nèi)部）水分組成。外部水分可以靠自然干燥除去。內(nèi)部水分要放在干燥箱中加熱到102105C，保持2h后才能除掉。灰分：是燃料中不可燃礦物質(zhì)。面條可燃煤的分類和組成 煤的基本分類褐煤：熱值為30004000kcal/kg最低品位的煤，形成年代最短揮發(fā)分大于40%，適于燒鍋爐、氣化煙煤：熱值為42007500kcal/kg形成年代較褐煤長(zhǎng)，碳含量75%90，成焦性較強(qiáng)揮發(fā)分在10% 40%之間，適于煉焦、氣化、動(dòng)力燃料無煙煤：熱值為42007500kcal/kg煤化時(shí)間最長(zhǎng)，含碳量最高（

14、高于93），成焦性差揮發(fā)分小于10%，適于民用、冶金、建材、氣化煤的分類和組成 煤的成分分析工業(yè)分析（ proximate analysis ） 測(cè)定煤中水分、揮發(fā)分、固定碳和灰分。估測(cè)碳含量和熱值，是評(píng)價(jià)工業(yè)用煤的主要指標(biāo)。元素分析（ ultimate analysis ） 用化學(xué)分析的方法測(cè)定去掉外部水分的煤中主要組分碳、氫、氮、硫和氧的含量。煤的分類和組成煤中硫的形態(tài)煤的分類和組成煤的成分的表示方法 要確切說明煤的成分，必須同時(shí)指明百分比的基準(zhǔn)，常用的基準(zhǔn)有以下四種：收到基：鍋爐爐前使用的燃料，包括全部灰分和水分 空氣干燥基：以去掉外部水分的燃料作為100%的成分，即在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行燃料分

15、析時(shí)的試樣成分 煤的分類和組成干燥基：以去掉全部水分的燃料作為100%的成分，干燥基更能反映出灰分的多少 干燥無灰基：以去掉水分和灰分的燃料作為100%的成分煤的分類和組成煤的成分的表示方法及其組成的相互關(guān)系 第二節(jié) 大氣污染的主要產(chǎn)生過程：燃燒1. 燃燒過程及燃燒產(chǎn)物 燃燒過程是可燃物的快速氧化過程（放熱反應(yīng)）完全燃燒的產(chǎn)物：CO2、H2O不完全燃燒的產(chǎn)物： CO2、H2O & CO、黑煙及其他部分氧化產(chǎn)物如果燃料中含有S和N，則會(huì)生成SO2和NO空氣中的部分N可能被氧化成NO熱力型NOx2. 燃燒過程產(chǎn)生的污染物燃燒可能釋放的污染物：CO2、CO、SOx、NOx、CH煙、飛灰、金屬及其氧化

16、物等溫度對(duì)燃燒產(chǎn)物的絕對(duì)量和相對(duì)量都有影響（見后圖）燃料種類和燃燒方式對(duì)燃燒產(chǎn)物也有影響3. 燃燒產(chǎn)物與溫度的關(guān)系也就是污染物4.燃燒條件影響完全燃燒的條件：空氣條件 充足的空氣。過小，氣量不足；過大，溫度不能保證。溫度條件 達(dá)到著火點(diǎn)時(shí)間條件 燃料在高溫區(qū)停留時(shí)間應(yīng)超過燃料燃燒所需時(shí)間湍流混合 燃料與空氣的混合條件鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 釋放的熱量足夠維持燃燒 適當(dāng)?shù)目刂七@些因素：空氣與燃料之比、溫度時(shí)間和湍流度，是在大氣污染物排放量最低條件下實(shí)現(xiàn)有效燃燒所必須的，評(píng)價(jià)燃燒過程和燃燒設(shè)備時(shí)，必須認(rèn)真地考慮這些因素。通常把溫度、時(shí)間和湍流稱為燃燒過程的三“T”用風(fēng)機(jī)滅火空氣條件燃料燃燒時(shí)必須保證供應(yīng)與燃料燃

17、燒相適應(yīng)的空氣量空氣供應(yīng)不足，燃燒就不完全空氣量過大，會(huì)降低爐溫，增加鍋爐排煙損失因此，有必要按燃燒不同階段供給相適應(yīng)的空氣量溫度條件著火溫度：在氧存在下可燃質(zhì)開始燃燒所必須達(dá)到的最低溫度。各種燃料都具有自己特征的著火溫度，按固體燃料、液體燃料、氣體燃料的順序亡升。為什么燃?xì)夂陀土细菀字穑踔帘?？燃料只有達(dá)到著火溫度才能與氧化合而燃燒常見燃料的著火溫度見教材燃燒的維持：燃燒過程的放熱速率高于向周圍的散熱速率，從而維持較高的溫度為什么燃?xì)夂陀土细菀字饡r(shí)間條件燃料在高溫區(qū)的停留時(shí)間應(yīng)不短于燃料燃燒所需要的時(shí)間停留時(shí)間由燃燒室的大小、形狀和燃料燃燒速度（即溫度）共同決定燃料與空氣的混合條件

18、 燃料和空氣的充分混合可加快燃燒過程，混合程度則取決于空氣的湍流度混合不充分，將導(dǎo)致不完全燃烷對(duì)于氣相的燃燒，湍流可加速液體燃料的蒸發(fā)對(duì)于固體燃料，湍流有助于破壞燃燒產(chǎn)物在燃料顆粒表面形成的邊界層，從而提高表面反應(yīng)的氧利用率并使燃燒過程加速5、 燃料燃燒的理論空氣量 燃料燃燒所需要的氧一般從空氣中獲得單位量燃料按燃燒反應(yīng)方程式完全燃燒所需要的空氣量稱為理論空氣量理論空氣量由燃料的組成決定可根據(jù)燃燒方程式計(jì)算求得按化學(xué)反應(yīng)的需氧量而供給的空氣量。液體燃料完全燃燒時(shí)所需的理論空氣量 C+O2CO 燃燒1kg碳需用氧=2.67 kg H2+O2H2O 燃燒1kg氫需用氧=8 kg S+O2SO2 燃

19、燒1kg硫需用氧=1 kg理論空氣量的計(jì)算 空氣其他成分與氧氣的比：氧21，其他79空氣過剩系數(shù)燃料完全燃燒所需實(shí)際空氣量取決于理論空氣量和“三T”條件實(shí)際燃燒中的 “三T”條件不可能達(dá)到理想程度，為使燃料完全燃燒必須供給過量空氣般把超過理論空氣量多供給的空氣量稱為過?？諝饬繉?shí)際空氣量與理論空氣量之比即為空氣過剩系數(shù)過剩空氣系數(shù)一般在1.051.25之間取決于以下幾個(gè)方面：1.燃料情況，燒煤、燒氣還是燒油2.通風(fēng)情況，自然通風(fēng)還是強(qiáng)制通風(fēng)3.爐內(nèi)氣氛，是正壓還是負(fù)壓通過儀表可直接測(cè)定過?？諝庀禂?shù)，一般是通過測(cè)定煙氣中的含氧（氧氣、一氧化碳）量煉油工程師手冊(cè) P505 過?？諝庀禂?shù) 燃 油 燃?xì)?/p>

20、燃燒器類型自然通風(fēng) 1.25 1.20強(qiáng)制送風(fēng) 1.20 1.15空燃比空燃比：?jiǎn)挝毁|(zhì)量燃料燃燒所需要的空氣質(zhì)量空燃比可由燃燒方程式直接求得汽油理論空燃比約為14.7例甲烷在理論空氣量下的完全燃燒的空燃比計(jì)算為：不一定完全燃燒6、 燃燒產(chǎn)生的污染物（回顧）7、熱化學(xué)關(guān)系式發(fā)熱量燃料的發(fā)熱量：?jiǎn)挝蝗剂贤耆紵?，在狀態(tài)相同條件下，初始反應(yīng)物與反應(yīng)終產(chǎn)物之間的熱量變化(通常為298K和1atm)單位：kJkg或kJm3高位發(fā)熱量包括燃料燃燒生成物中水蒸汽的汽化潛熱低位發(fā)熱量是指燃燒產(chǎn)物中的水蒸汽仍以氣態(tài)存在時(shí)完全燃燒所釋放的熱量一般燃燒設(shè)備小的排煙溫度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水蒸汽凝結(jié)溫度，因此大部按低位發(fā)熱量計(jì)

21、算燃料發(fā)熱量氣體燃料的發(fā)熱值 1標(biāo)準(zhǔn)立方米燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量，單位kJ/nm3。高發(fā)熱值： 低發(fā)熱值： 燃料發(fā)熱量計(jì)算 燃料油發(fā)熱值 1公斤燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量，單位kJ/kg。(1)根據(jù)燃料油元素組成（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）計(jì)算:高發(fā)熱值： 低發(fā)熱值： (2)根據(jù)燃料油的相對(duì)密度計(jì)算:燃料設(shè)備的熱損失主要包括：排煙熱損失不完全燃燒熱損失爐體散熱損失第三節(jié)排污量的計(jì)算1、煙氣體積計(jì)算理論煙氣體積：理論空氣量下的煙氣體積煙氣體積和密度的校正：根據(jù)氣體方程將煙氣換算為標(biāo)氣過剩空氣校正：因?yàn)橐话愦嬖谶^?？諝猓詫?shí)際煙氣應(yīng)為理論煙氣體積與過?？諝饬恐??？捎脢W氏分析儀測(cè)定煙氣成分與過剩系數(shù)。2、

22、排污量的計(jì)算與估算可根據(jù)燃燒方程計(jì)算排污量，參考教材。估算：物料衡算法（見例） 產(chǎn)品估算法 經(jīng)驗(yàn)估算法 估測(cè)估算法重油：C 88.3%；S 1.6%；H2O 0.5%；灰分 0.10%，確定理論空氣量、產(chǎn)物量1kg重油中 第四節(jié)主要污染物1、含硫化合物大氣中的含硫化合物有SO2、H2S、H2SO4以及各種硫酸鹽。硫是地殼中含量相當(dāng)豐富的一種元素，幾乎所有的燃料都含有硫，各種金屬礦也多為硫化礦，因此在發(fā)電、取暖、冶金、化工等過程中，都會(huì)有大量的含硫方氣或硫化物顆粒排入大氣中，其中最主要的就是SO2、H2S。進(jìn)入大氣中的SO2在潮濕的情況下很快就會(huì)被氧化為SO3。SO2的來源一是工業(yè)，另一就是自燃

23、，包括S和H2S的自燃、煤的自燃等。H2S的人工來源量較小，只有自然界排放量的 2%左右。 進(jìn)入大氣后，一般認(rèn)為H2S的歸宿是被氧化為SO2。SO2的危害：酸雨、呼吸道感染等 酸雨的分布 世界最嚴(yán)重的三大酸雨區(qū)是西北歐、北美和中國(guó) 1983年世界降水pH年均值分布 一、歐洲北歐瑞典和挪威酸雨比較突出，在70年代，降水pH值已經(jīng)低至4.04.5。英國(guó)則是歐洲SO2和NOx排放量最大的國(guó)家之一，酸雨也比較嚴(yán)重。根據(jù)有關(guān)的資料分析，歐洲SO2排放量分布與SO42-含量分布趨勢(shì)十分相似，高值區(qū)出現(xiàn)在歐洲主要工業(yè)區(qū)，東自東德工業(yè)區(qū)和西德魯爾，向西延伸到法國(guó)東北部、比利時(shí)、荷蘭南部，過英倫海峽，延伸到英國(guó)

24、大的工業(yè)區(qū)。由此可見，酸雨形成與工業(yè)區(qū)排放的SO2之間有密切關(guān)系。二、北美北美降水中pH值以美國(guó)和加拿大最低，為4.04.5，最低值出現(xiàn)過3.2。美國(guó)酸雨始于50年代初期，由于美國(guó)很早就在發(fā)電站和大企業(yè)采用200300m高煙囪排放SO2 ，令SO2等污染物大量被擴(kuò)散到遠(yuǎn)離排放口的地區(qū)，這使與其相鄰的加拿大深受其害。加拿大境內(nèi)的不少酸雨，污染源竟遠(yuǎn)在美國(guó)。美國(guó)的酸雨自西向東逐漸加重。80年代開始，美國(guó)采取一系列措施控制SO2和NOx排放量，使整個(gè)美國(guó)降水pH沒有繼續(xù)降低。pH值分布 硫酸鹽沉降量 硝酸鹽沉降量 總氮沉降量 中國(guó) 酸雨我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主，酸雨多屬于硫酸型中國(guó)自70年代開始對(duì)酸

25、雨進(jìn)行監(jiān)測(cè)中國(guó)酸雨大部份分布在長(zhǎng)江以南，其中四川、貴州、湖南、廣西、廣東、江西、安徽、江蘇、浙江等附近酸雨頻率在40%以上，西自四川峨眉山、重慶、金佛山、貴州遵義、廣西柳州、湖南洪江和長(zhǎng)沙，向東直至安徽徽州，形成一條突出的酸雨帶，酸雨頻率均在80%以上我國(guó)酸雨一直呈發(fā)展趨勢(shì)，已經(jīng)形成華中、西南、華南和華東四大酸雨區(qū)。目前，中國(guó)已成為僅次于歐洲和北美的世界第三個(gè)主要酸雨區(qū)。中國(guó)酸雨頻率分布示意圖（1983年） 酸雨腐蝕后的森林酸雨腐蝕的雕塑2、NOxNOx中重要的污染物有NO和NO2。NO和NO2在世界各地的濃度因地理位置不同而有很大的不同，其主要來源是燃料燃燒、汽車和工業(yè)排廢。NO是在高溫燃燒

26、條件下（如汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)）產(chǎn)生的，產(chǎn)生率與溫度呈正相關(guān)NOx是光化學(xué)反應(yīng)和光化學(xué)污染的物質(zhì)NO與血紅蛋白親和力強(qiáng)，類似CO2的作用；NO2對(duì)心、肺、腎及造血組織都有影響 對(duì)植物的影響 使植物矮化，生長(zhǎng)瘦小，座果率和產(chǎn)量降低用0.5ppm的NO2處理的蠶豆和番茄，持續(xù)1022天，植物鮮重和干重降低25 3、COxCO和CO2是低層大氣的主要污染物，主要來源是燃料燃燒，工業(yè)、交通業(yè)是主要的來源。CO和CO2的危害很不相同。CO是無色、劇毒、比空氣稍輕的氣體（是洛陽大火致死人員主要因素），也參與光化學(xué)反應(yīng)。CO2的污染作用主體現(xiàn)在生態(tài)環(huán)境上，是溫室氣體最重要成分 4、氟化物氟的化學(xué)性質(zhì)活潑，自然界含量

27、豐富，所以氟的污染也十分普遍。如土壤中含有大量氟，經(jīng)加熱（如磚瓦玻璃的燒制等）在高溫下會(huì)有含氟廢氣排放。工業(yè)排放的氟化物以HF的數(shù)量為最大。主要的氟污染源為電解鋁廠、鋼鐵廠、磷肥廠以及磚瓦玻璃業(yè)等。氟化物的危害：對(duì)哺乳動(dòng)物，主要影響Ca的代謝，導(dǎo)致骨骼和牙齒出現(xiàn)畸形；其他主要影響蠶桑生產(chǎn)。 氟斑牙 氟骨癥氟化物對(duì)植物的影響 氟化物對(duì)葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、磷酸（酯）酶和半胱氨酸脫巰基酶等均具有抑制作用，從而使植物的磷代謝受到破壞。鈣對(duì)植物細(xì)胞保持一定的形態(tài)，以及維持生物膜的透性，都具有密切關(guān)系。氟化物侵入植物體后，能與鈣結(jié)合生成氟化鈣，從而破壞了鈣的功能，導(dǎo)致植物鈣營(yíng)養(yǎng)障礙，使細(xì)胞外滲性變大

28、，內(nèi)容物容易滲出，生長(zhǎng)點(diǎn)、新葉、頂芽易發(fā)生潰爛，生長(zhǎng)點(diǎn)枯死葉片出現(xiàn)傷害癥狀時(shí)，光合作用速率下降，下降速率與傷害面積成正比。氟化物影響植物的光合作用，與對(duì)葉綠素的破壞及影響色素的合成有關(guān)，氟化物可能與葉綠素中的鎂結(jié)合，而使葉綠素受到破壞。氟化物也可能對(duì)色素合成的早期階段產(chǎn)生影響，阻礙了葉綠素的合成。氟化物還能抑制希爾反應(yīng)，使光合作用強(qiáng)度降低低濃度氟化物對(duì)植物的呼吸作用有促進(jìn)作用，這種促進(jìn)作用一般發(fā)生在可見傷害之前；高濃度氟化物對(duì)一些植物的呼吸作用有促進(jìn)作用，對(duì)另一些植物的呼吸作用則有抑制作用 5 碳?xì)浠衔镏饕歉鞣N烴。其主要來源是石化工業(yè)和以石油作為動(dòng)力的行業(yè)烴的危害因烴的種類不同而有很大的不

29、同：氣態(tài)烴（CH4、C2H2）對(duì)人的健康狀況目前還不構(gòu)成危害，但C2H2對(duì)農(nóng)作物屬于劇毒；醛類對(duì)人存在刺激作用；某些多環(huán)芳烴則是強(qiáng)致癌物質(zhì)甲醛是重要的室內(nèi)污染物。有人認(rèn)為，大氣污染正由煤煙污染、光化學(xué)污染轉(zhuǎn)化為室內(nèi)污染6 光化學(xué)氧化劑不屬于單獨(dú)種類的污染物，而是多種強(qiáng)氧化污染物的綜合光化學(xué)氧化劑指空氣中氧化性能高的那些化合物，主要有O3、PAN、NOX、各種活性基團(tuán)等。 PAN對(duì)植物的影響 光合作用受到抑制，碳水化合物及纖維素的合成受到影響光合作用受到抑制與葉綠素被破壞及某些含SH基的酶被抑制有關(guān)。纖維素的合成受到抑制，也是由于有關(guān)的一些酶類受到抑制的結(jié)果 PAN對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響，主要是促

30、進(jìn)植株的老化和早衰不同植物、不同葉齡對(duì)PAN的敏感程度不同多數(shù)植物的幼葉易于受害，中齡葉和老葉不易受害有的植物中齡葉易于受害，幼齡葉和老葉不易受害就植株年齡而論，幼小的、處于生長(zhǎng)迅速階段的植株比較老的植株易于受害。 污染的城市廣州2007倫敦1943第五節(jié)API指數(shù) 從1997年6月開始，我國(guó)重點(diǎn)城市陸續(xù)開展環(huán)境空氣質(zhì)量周報(bào)工作，有些城市還開展了環(huán)境空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)工作。環(huán)境空氣質(zhì)量周報(bào)或日?qǐng)?bào)是根據(jù)對(duì)國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量際準(zhǔn)中規(guī)定的幾種主要污染物的例行監(jiān)測(cè)資料，對(duì)過去一周或前一日的空氣質(zhì)量進(jìn)行回顧性的評(píng)價(jià)，并以空氣污染指數(shù)的衷征形式定期向社會(huì)發(fā)布，為公眾提供及時(shí)，準(zhǔn)確的環(huán)境信息。 空氣污染指數(shù)(API

31、)是一種反映和評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量的方法，就是將常規(guī)監(jiān)測(cè)的幾種空氣污染物的濃度簡(jiǎn)化成為單一的概念性數(shù)值形式、并分級(jí)表征空氣質(zhì)量狀況與空氣污染的程度，其結(jié)果簡(jiǎn)明直觀，使用方便，有利于公眾了解空氣環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣。 空氣污染指數(shù)是根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和污染物對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境的影響來確定的。由于環(huán)境空氣質(zhì)量取決于各種污染物中危害最大的污染物的污染程度，因此API的計(jì)算與報(bào)告方法是：用分段線性函數(shù)表征污染指數(shù)與各項(xiàng)污染物濃度的關(guān)系，光用內(nèi)插法計(jì)算各污染物的分指數(shù)In，取各污染物分指數(shù)中最大者代表該區(qū)域或城市的污染指數(shù)。該指數(shù)所對(duì)應(yīng)的污染物即為該區(qū)域或城市的首要污染物。當(dāng)污染指數(shù)API值小于50寸，不報(bào)告首要

32、污染物。目前計(jì)入環(huán)境空氣污染指數(shù)的污染物有： SO2 NO2 可吸入顆粒物(PM10) CO O3 我國(guó)目前采用的環(huán)境空氣污染指數(shù)(API)分為五級(jí)（見下表）空氣污染指數(shù)范圍及相應(yīng)的空氣質(zhì)量類別空氣污染指數(shù)API空氣質(zhì)量狀況對(duì)健康的影響建議采取的措施050優(yōu) 可正常活動(dòng)51100良101150輕微污染 易感人群癥狀有輕度加劇，健康人群出現(xiàn)刺激癥狀 心臟病和呼吸系統(tǒng)疾病患者應(yīng)減少體力消耗和戶外活動(dòng)151200輕度污染201250中度污染 心臟病和肺病患者癥狀顯著加劇，運(yùn)動(dòng)耐受力降低，健康人群中普遍出現(xiàn)癥狀 老年人和心臟病、肺病患者應(yīng)在停留在室內(nèi)，并減少體力活動(dòng)251300中度重污染300重污染

33、健康人運(yùn)動(dòng)耐受力降低，有明顯強(qiáng)烈癥狀，提前出現(xiàn)某些疾病 老年人和病人應(yīng)當(dāng)留在室內(nèi)，避免體力消耗，一般人群應(yīng)避免戶外活動(dòng)空氣污染指數(shù)對(duì)應(yīng)的污染物濃度限值污染指數(shù)污染物濃度（毫克/立方米）APISO2（日均值）NO2（日均值）PM10（日均值）CO（小時(shí)均值）O3（小時(shí)均值）500.0500.0800.050 50.1201000.1500.1200.150100.2002000.8000.2800.350600.4003001.6000.5650.420900.8004002.1000.7500.5001201.0005002.6200.9400.6001501.200基本計(jì)算式設(shè)I為某污染物的

34、污染指數(shù)，C為該污染物的濃度。則：API的計(jì)算步驟a 求某污染物每一測(cè)點(diǎn)的日均值b 求該區(qū)域范圍內(nèi)某一污染物的日均值c 將各污染物的市日均值分別代入API基本計(jì)算式所得值，便是每項(xiàng)污染物的API分指數(shù)d 選取API分指數(shù)最大值為全市API 各種污染物的污染分指數(shù)都計(jì)算出以后，取最大者為該區(qū)域或城市的空氣污染指數(shù)API，則該項(xiàng)污染物即為該區(qū)域或城市空氣中的首要污染物 污染指數(shù)污染物濃度（毫克/立方米）APISO2（日均值）NO2（日均值）PM10（日均值）CO（小時(shí)均值）O3（小時(shí)均值）2000.8000.2800.350600.4003001.6000.5650.420900.800例：SO2

35、=0.9, NO3=0.30,PM10= 0.40,CO=60,O3=0.4各組分API值：API(SO2)=200+(0.9-0.8)/(1.6-0.8)100=213 API( NO3)= 200+(0.3-0.28)/(0.565-0.28)100=207 AIP(PM10)= 200+(0.4-0.35)/(0.42-0.35)100=271 API(CO)=200 API(O3)=200API=MAX(213,207,271,200,200)=271主要污染物：PM10第六節(jié)大氣化學(xué)一、無機(jī)物的反應(yīng)1 N化物 N2O的氧化大氣中，N2O主要是由土壤中的硝態(tài)氮、 亞硝態(tài)氮在厭氧作用下經(jīng)

36、微生物作用發(fā)生硝化反應(yīng)而產(chǎn)生。N2O的危害在于進(jìn)入平流層后所發(fā)生的光化學(xué)反應(yīng)對(duì)臭氧層的破壞，反應(yīng)式：N2O+O3=2NO+O2NO的氧化NO較不活潑，特別是不吸收光，不會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，大氣中NO氧化的途徑主要有兩條：氧化為NO2氧化為HONO反應(yīng)式：氧化為NO2：NO+O3=NO2+O2氧化為HONO：NO+OH.= HONO（ 這一反應(yīng)發(fā)生率低，處于不重要地位）另外還有一些反應(yīng)過程，如：NO+NO2+H2O=2HONONO+HO2。=HNO3 NO2的轉(zhuǎn)化NO2較NO活潑，且強(qiáng)烈吸收短波光，是光化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵污染物大氣中NO2的消除途徑主要有兩條：a、NO2轉(zhuǎn)化為HNO3，反應(yīng)式：NO2+

37、OH。OHNO2b、NO2轉(zhuǎn)化為過氧乙酰硝酸脂（PAN）和過氧硝酸過氧硝酸性質(zhì)極不穩(wěn)定，分解迅速，不是主要反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)式：PAN是重要的二次污染源，對(duì)人和動(dòng)物都具有較強(qiáng)的毒性過氧乙酰硝酸脂（PAN）反應(yīng)式：NH3的轉(zhuǎn)化由于NH3呈堿性，而大氣中較多的污染物成分為酸性，所以一般情況下NH3并不構(gòu)成嚴(yán)重的大氣污染。并且由于NH3也屬于N肥，植物有較強(qiáng)的吸收能力，所以對(duì)植物而言容許濃度較高，對(duì)人而言，由于NH3具有刺激性氣味，所以危害較大 主要轉(zhuǎn)化途徑： 植物吸收和吸附 與酸中和 被氧化 2 SO2的反應(yīng) SO2只有在吸收小于218納米的光后才能光解， 所以SO2吸光后的光化學(xué)反應(yīng)是生成激發(fā)態(tài)的SO

38、2分子低層大氣中，光照射時(shí)SO2氧化為SO3的量很緩慢， 而一旦生成SO3則迅速與水反應(yīng)生成硫酸，所以一般情況下，大氣中的SO3濃度很低如果大氣中同時(shí)存在氮氧化合物、碳?xì)浠衔铮瑒tSO2氧化為SO3的速度將大大提高。弄清它們之間的反應(yīng)機(jī)制是目前大氣污染化學(xué)研究的一個(gè)重要課題。 SO2在大氣中光化學(xué)氧化 SO2在294和384納米處存在兩個(gè)吸收帶在384的弱吸收帶，SO2轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝患ぐl(fā)態(tài)，即三重態(tài)3SO2，能量較低,較穩(wěn)定在294吸收帶轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙ぐl(fā)態(tài)，即一重態(tài)1SO2，能量較高，不穩(wěn)定，進(jìn)一步反應(yīng)中或轉(zhuǎn)化為基態(tài)SO2，或轉(zhuǎn)化成三重態(tài)3SO2 反應(yīng)終產(chǎn)物是硫酸鹽 有NOx和烴類作用的SO2光化學(xué)反應(yīng) 在這一體系中，SO2可能有很多的途徑氧化為SO3，如 二、有機(jī)物反應(yīng) 1 烴類的反應(yīng) A 原子氧和烴類的反應(yīng)所有的烴類與原子氧反應(yīng)均可能生成激發(fā)態(tài)的自由基，并促使反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，直到達(dá)到某一平衡或物質(zhì)耗盡 如：烷烴RH+OR。+OH。B OH。與烴類的反應(yīng)OH。不穩(wěn)定，氧化性強(qiáng)，與烴類的反應(yīng)比原子O還快，是光化學(xué)污染反應(yīng)中的重要角色與烴類的反應(yīng)通式：RH+OH。=R。+H2O 反應(yīng)過程中有自由基繼續(xù)產(chǎn)生，可進(jìn)一步推動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行 2、 氧碳?xì)浠衔锏难趸磻?yīng) A 光解反應(yīng)如370納米光照射下醛的分解反應(yīng) ：B 與原子氧的反應(yīng)如醛的反應(yīng)：反應(yīng)生