第3章大气环境保护.ppt

第一节第一节 大气圈结构及气象要素大气圈结构及气象要素1 1、大气圈分层、大气圈分层质量：质量：80-95%温度：递减温度：递减运动：剧烈运动：剧烈温度：缓升温度：缓升剧升剧升运动：平稳运动：平稳特点：特点：O3，洁净，洁净运动：强烈垂直对流运动：强烈垂直对流特点：最冷特点：最冷温度：递减温度：递减特点：电离特点：电离温度：递升温度：递升组成：干洁空气、水汽、杂质组成：干洁空气、水汽、杂质 干洁空气：干洁空气：主要成分主要成分(99.99(99.99)：N N2 2：78.09%O78.09%O2 2 ：20.95%20.95%Ar Ar：0.9%CO0.9%CO2 2：0.03%0.03%氦、氖、甲烷、氦、氖、甲烷、N N2 2O O、H H2 2、O O3 3：0.004%0.004%水汽水汽：0.020.026%6%湿度变化湿度变化 悬浮颗粒与气态物质：悬浮颗粒与气态物质：灰尘、烟尘、病毒、花粉，灰尘、烟尘、病毒、花粉，SOxSOx、NOxNOx、COxCOx、HCHC、HSHS等等 第二节第二节 污染源、气象条件污染源、气象条件风风：大气：大气水平方向的运动水平方向的运动叫做风。（垂直方向升降气流）叫做风。（垂直方向升降气流）风向风向：风的来向风的来向。（。（16个方位圆周等分）个方位圆周等分）风速风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离。：单位时间内空气在水平方向上运动距离。(km/h)F风力级（风力级（012级）级）大气湍流大气湍流：大气无规则的运动称为大气湍流。大气无规则的运动称为大气湍流。302.3Fu 污染物的扩散主要靠大气湍流运动。污染物的扩散主要靠大气湍流运动。1、热力湍流：垂直方向上温度变化（大气稳定度）、热力湍流：垂直方向上温度变化（大气稳定度）2、机械湍流：垂直方向上风速分布不均匀、机械湍流：垂直方向上风速分布不均匀两种湍流共同作用！两种湍流共同作用！2.1 气温垂直递减率气温垂直递减率-气温随高度的变化。气温随高度的变化。它是指单位高度（通常取它是指单位高度（通常取100m）气温的变化值。）气温的变化值。若气温随高度增加是递减的，则若气温随高度增加是递减的，则是正值。是正值。ZT 干空气块干空气块（包括未饱和的湿空气块）（包括未饱和的湿空气块）绝热绝热上升或下上升或下降单位高度（通常取降单位高度（通常取100m）时，温度降低或升高的数值，）时，温度降低或升高的数值，以以d表示。表示。绝热：绝热：膨胀膨胀:对外做功对外做功内能减少内能减少温度降低；温度降低；压缩压缩:大气对干空气块做功大气对干空气块做功内能增加内能增加温度升高温度升高 气温的垂直分布气温的垂直分布Tz d 0，正常分布层结正常分布层结，中性层结（绝热直减率）中性层结（绝热直减率）0 ，等温层结等温层结 0，正常分布层结正常分布层结，中性层结（绝热直减率）中性层结（绝热直减率）0 ，等温层结等温层结10%2502h接触，头疼，血液中接触，头疼，血液中COHb=40%5002h接触，剧烈心痛，眼花，虚脱接触，剧烈心痛，眼花，虚脱300030min即死亡即死亡NO2对人体健康的影响对人体健康的影响NO2（10-6）对人体健康的影响对人体健康的影响1闻到臭味闻到臭味5闻到强臭味闻到强臭味101510min眼、鼻受到刺激眼、鼻受到刺激501min内人呼吸困难内人呼吸困难803min感到胸痛、恶心感到胸痛、恶心100150在在3060min内死亡内死亡250很快死亡很快死亡臭氧对人体健康的影响臭氧对人体健康的影响注：部分注：部分人群接触人群接触臭氧后肺臭氧后肺功能下降功能下降Fig ure1.IndividualResponsetoOzoneExposure(afterKulle,etal,Am.Rev.)-50510152025300.10.150.20.25OzoneC oncentration(ppm)%ReductioninFEV1突发性严重大气污染事故突发性严重大气污染事故1952年年12月伦敦烟雾事件中死亡人数与大气中烟尘月伦敦烟雾事件中死亡人数与大气中烟尘和二氧化硫浓度的相关性和二氧化硫浓度的相关性注：二氧注：二氧化氮浓度化氮浓度和暴露时和暴露时间与植物间与植物死亡、叶死亡、叶器官损伤器官损伤和新陈代和新陈代谢或生长谢或生长影响之间影响之间的关系的关系Source：Springer-Verlag and Prof.D.C.MacLean 暴露时间，h 0.1 0.1 1.0 10 100 1000 NO2浓度，ppm NO2浓度，mg/m3 暴露时间，d 注：平均注：平均二氧化硫二氧化硫浓度和不浓度和不同暴露时同暴露时间与低碳间与低碳钢的腐蚀钢的腐蚀之间的关之间的关系（系（19631964年年9 月，在月，在芝加哥的芝加哥的七个地点七个地点进行的实进行的实验）验）Source：Air and Waste Management AssociationMeanSO2concentration，ppmWeightlossper100gpanel，gv对大气能见度或清晰度有影响的污染物，一般应是气对大气能见度或清晰度有影响的污染物，一般应是气溶胶粒子、能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或溶胶粒子、能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或有色气体，包括：有色气体，包括：总悬浮颗粒物（总悬浮颗粒物（TSPTSP）SOSO2 2和其它气态含硫化合物，在大气中以较大反应和其它气态含硫化合物，在大气中以较大反应速率生成硫酸盐和硫酸气溶胶粒子速率生成硫酸盐和硫酸气溶胶粒子NONO和和NONO2 2，在大气中反应生成硝酸盐和硝酸气溶胶，在大气中反应生成硝酸盐和硝酸气溶胶粒子粒子光化学烟雾，反应生成亚微米的气溶胶粒子光化学烟雾，反应生成亚微米的气溶胶粒子 晴天晴天雾天雾天 第三节第三节 大气污染及大气污染源大气污染及大气污染源 由于由于自然过程或人类活动自然过程或人类活动，改变了大气，改变了大气中某些原有成分和向大气中排放中某些原有成分和向大气中排放污染物污染物或由或由它转化成的二次污染物它转化成的二次污染物达到一定浓度，并持达到一定浓度，并持续了一定的时间续了一定的时间，达到了有害的程度，以致，达到了有害的程度，以致破坏了人和生态系统的正常生存和发展，对破坏了人和生态系统的正常生存和发展，对人体、生态和材料造成危害的现象。人体、生态和材料造成危害的现象。大气具有一定的大气具有一定的自净能力自净能力；大气污染的危害取决于污染物在大气中大气污染的危害取决于污染物在大气中的的含量含量和和持续时间持续时间，而不仅仅是污染物，而不仅仅是污染物的量。的量。污染物在大气中的浓度和持续时间，取污染物在大气中的浓度和持续时间，取决于决于污染源的排放强度污染源的排放强度和和气象条件气象条件。大气污染的大气污染的三个基本要素三个基本要素:污染源、大气污染源、大气状态、受体。状态、受体。一些自然过程，如火山爆发、山林火灾、一些自然过程，如火山爆发、山林火灾、海啸等也可能造成大气污染，但在大气海啸等也可能造成大气污染，但在大气的自净作用下，这类大气污染一般在经的自净作用下，这类大气污染一般在经过一定时间后会自然消除，过一定时间后会自然消除，多为暂时和多为暂时和局部的。局部的。当前大气污染当前大气污染主要是主要是人类的生产和生活人类的生产和生活活动造成的。活动造成的。1、对人体健康、对人体健康 急性危害、慢性危害和远期危害急性危害、慢性危害和远期危害 取决于大气中污染物的种类、性质、浓度和持续取决于大气中污染物的种类、性质、浓度和持续 时间，也取时间，也取决于不同人个体的敏感性。决于不同人个体的敏感性。2、对材料：、对材料：玷污性损害、化学性损害玷污性损害、化学性损害3、对植物、对植物4、对大气环境：、对大气环境：臭氧层破坏、酸雨及全球气候变化。臭氧层破坏、酸雨及全球气候变化。大气污染源大气污染源:向大气排放污染物或对大气向大气排放污染物或对大气环境产生有害影响的场所、设备和装置。环境产生有害影响的场所、设备和装置。大气污染源可以分为天然源和人为源。大气污染源可以分为天然源和人为源。除尘技术除尘技术 从废气中去除或收集固态、液态从废气中去除或收集固态、液态离子的过程；离子的过程；实现上述过程的设备装置即除尘实现上述过程的设备装置即除尘器。器。气态污染物的防治技术气态污染物的防治技术分类依据分类依据除尘器类别除尘器类别除尘机理除尘机理机械式除尘器、过滤式除尘器、湿机械式除尘器、过滤式除尘器、湿式除尘器、电除尘器式除尘器、电除尘器除尘过程是否使用水除尘过程是否使用水或其他液体或其他液体湿式除尘器、干式除尘器湿式除尘器、干式除尘器除尘过程的离子分离除尘过程的离子分离原理原理重力除尘器、惯性力除尘器、离心重力除尘器、惯性力除尘器、离心力除尘器、洗涤式除尘器、过滤力除尘器、洗涤式除尘器、过滤式除尘器、电除尘器等式除尘器、电除尘器等声凝聚器、热凝聚器、高梯度磁分离器声凝聚器、热凝聚器、高梯度磁分离器定义：定义：使含尘气体中的尘粒借助自身重力作用自然沉使含尘气体中的尘粒借助自身重力作用自然沉降，并将其分离捕集的装置。降，并将其分离捕集的装置。形式：形式：单层沉降室、多层沉降室；单层沉降室、多层沉降室；原理：原理：含尘气流通过横断面比管道大得多的沉降室时，含尘气流通过横断面比管道大得多的沉降室时，流速大大降低，气流中大而重的尘粒，在随气流流出流速大大降低，气流中大而重的尘粒，在随气流流出沉降室之前，由于重力的作用，缓慢下落至沉降室底沉降室之前，由于重力的作用，缓慢下落至沉降室底部而被清除。部而被清除。特点特点:50m以上的尘粒具有较好的捕集作用。以上的尘粒具有较好的捕集作用。除尘效率低，通常在除尘效率低，通常在4060，作为多级除尘中的初级除尘手段。作为多级除尘中的初级除尘手段。定义：定义：利用粉尘与气体在运动中的惯性力不同，使粉利用粉尘与气体在运动中的惯性力不同，使粉尘从气流中分离出来的方法为惯性力除尘。尘从气流中分离出来的方法为惯性力除尘。形式：形式：一种是以含尘气体中的一种是以含尘气体中的粒子冲击挡板粒子冲击挡板来收集较来收集较粗粒子的冲击式除尘装置；另一种是通过粗粒子的冲击式除尘装置；另一种是通过改变含尘气改变含尘气流流动方向流流动方向以收集较细粒子的反转式除尘装置。以收集较细粒子的反转式除尘装置。气流速度越高，气流方向转变角度愈大，气流气流速度越高，气流方向转变角度愈大，气流转换方向次数愈多，转换方向次数愈多，则对粉尘的净化效率愈高，则对粉尘的净化效率愈高，但同时压力损失也会愈大。但同时压力损失也会愈大。弯管型弯管型多层隔板塔型多层隔板塔型百叶窗型百叶窗型特点：特点：1、高温含尘气体、高温含尘气体2、非黏性、非纤维性粉尘的去除、非黏性、非纤维性粉尘的去除3、去除、去除10m以上的微粒，分离效率较低，约为以上的微粒，分离效率较低，约为5070；定义：使含尘气体进人装置后沿某一定方向做定义：使含尘气体进人装置后沿某一定方向做连续的旋转运动，粒子在随气流的旋转中获得连续的旋转运动，粒子在随气流的旋转中获得离心力而从气流中分离出来；离心力而从气流中分离出来；旋风除尘器。旋风除尘器。形式：切线进入式、轴向进入式。形式：切线进入式、轴向进入式。l效率最高的一种。效率最高的一种。l非黏性及非纤维性粉尘的去除非黏性及非纤维性粉尘的去除l对粒径大于对粒径大于5m5m以上的颗粒具有较高的去除效率，以上的颗粒具有较高的去除效率，属于中效除尘器，除尘效率可达属于中效除尘器，除尘效率可达8080-95-95；l高温烟气的净化；高温烟气的净化；l多用于锅炉烟气除尘、多级除尘和预除尘。多用于锅炉烟气除尘、多级除尘和预除尘。特点：特点：定义：定义：用液体所形成的液滴、液膜、雾沫等洗涤用液体所形成的液滴、液膜、雾沫等洗涤 含尘烟气，而将尘粒进行分离的装置。含尘烟气，而将尘粒进行分离的装置。原理：原理：惯性碰撞、扩散、黏附、凝聚等过程共同惯性碰撞、扩散、黏附、凝聚等过程共同作用。作用。特点：特点：捕集固体颗