2016第1章大气污染控制概论

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1、环境化工 大气污染控制 授课教师 沈美庆 教授 电 话 13820605696 E mail mqshen 办公室 54 430 教学参考书 1 郝吉明 马广大 主编 大气污染控制工程 第二版 高等教育出版社 2 Noel de Nevers edit Air Pollution Control Engineering Second Edition 影印版 清华大学出版社 第一章 大气污染控制概论 本章基本要求 掌握有关大气污染的定义 主要大气污染问题 大气污 染的危害及大气污染相关的标准等基础知识 结合实际建立有关大气污染控制的基本概念 了解目前 存在的主要大气污染问题 对于目前全球热点的若

2、干环境问题 以科学态度开展独 立 理性的思考 第一节 绪论 二十一世纪化学化工的地位 作用与挑战 人类实现可持续发展所面临的资源 能源以及环境危机 大部分是由于化学工业造成 迄今为止 利用化工技术进步也解决了一些资源 能源 以及环境问题 21世纪化学与化工被时代发展赋予了新的时代特征 资 源节约和环境保护 绿色化学与清洁生产 各国政府推动绿色化学的措施 美国 1990年 美国颁布了 污染防治条例 将污染的防治定为 国策 1991年 绿色化学由ACS提出并成为EPA的中心口号 1996年 美国设立并每年颁发一次 总统绿色化学挑战奖 这是化学领域唯一的总统级科学奖 1999年 世界上第一本 绿色化

3、学 杂志诞生 2000年 美国化学会出版了第一本绿色化学教科书 各国政府推动绿色化学的措施 中国 1992年联合国环境与发展大会通过了 21世纪议程 中 国政府作出了履行 21世纪议程 等文件的庄严承诺 1994 年3月25日 中国21世纪议程 经国务院第十六次常务会议 审议通过 中国21世纪议程管理中心于1994年3月25日经中央机构编制 委员会办公室批准成立 中国21世纪议程 可持续发展总体战略与政策 社会可 持续发展 经济可持续发展 资源的合理利用与环境保护 中国 生态文明建设 国家战略的形成 党的十五大报告明确提出实施可持续发展战略 党的十六大以来 在科学发展观指导下 党中央相继提出

4、走新型工业化发展道路 发展低碳经济 循环经济 建立资源 节约型 环境友好型社会 建设创新型国家 建设生态文明等 新的发展理念和战略举措 党的十七大报告进一步明确提出了建设生态文明的新要求 并将到2020年成为生态环境良好的国家作为全面建设小康 社会的重要要求之一 党的十八大提出 把生态文明建设放在突出地位 融入经济 建设 政治建设 文化建设 社会建设各方面和全过程 努力 建设美丽中国 实现中华民族永续发展 环境化学与环境化工 造成环境污染的因素可分为物理的 化学的及生物学的三 方面 而其中化学物质引起的污染约占80 90 环境化学 从化学的角度出发 探讨由于人类活动而引起 的环境质量的变化规律

5、 以及保护和治理环境的方法原理 主要研究环境污染物的检测方法和原理 探讨环境污染和治 理技术中的化学 化工原理 研究环境中化学污染物的发生 起源 迁移分布 相互作用 转化机制 状态结构的变化 污染效应和最终归宿 环境化工 灵活运用化工技术来解决环境污染治理问题的 一门交叉学科 20世纪40 50年代 稀释废物 20世纪60 80年代 废物后处理 20世纪90年代 从源头消除污染源 绿色化学 Green Chemistry 环境无害化学 环境友好化学 清洁 化学 新设计化学合成方法和化工产品来根除污染源 环境治理的历史回顾 环境化工技术的两个层次 环境化工技术解决环境污染问题包括两个层次 末端治

6、理 废物后处理 源头控制 源头消除污染源 第二节 全球气候变化与温室效应 科幻影片 后天 描述的的未来世界 美国科幻影片 后天 描述了 明天之后 的未来世界 北半球冰川 融化 地球进入第二冰河期 龙卷风 海啸在全球肆虐 整个纽约 陷入冰河的包围中 这一切都起源于温室效应 全球变暖 1 全球气候变化问题 近代南北半球及全球平均温度的变化 全球气候变化问题 气 温 20世纪增加了 0 6 0 2oC 海平面 20世纪上升了 10 20cm 大气中CO2含量 工业化以前 280ppm 目前 360ppm 预计21世纪中叶 540 970ppm 2 温室气体和温室效应 地球热平衡 进入大气的太 阳辐射

7、约50 直接到地达球 表面 另外的50 被 直接反射回去 或被大气吸收 到达地面的辐射有少量的紫外光 大量的可见光和长波红外 光 这些辐射在被地面吸收之后 一部分转换成热量 其余 最终都以长波辐射的形式返回外空间 地球热平衡 地面反射回外空间的长波辐射 被大气中能够吸收长波辐射的 气体 水蒸气 二氧化碳 甲烷等 吸收后再次反射回地面 从 而保证了地球热平衡 该过程就是温室效应 温室效应机理 使太阳短波 无衰减地通过 吸收地表的 长波辐射 温室效应 大气中的二氧化碳和其它微量气体如甲烷 氧化 亚氮 臭氧 氟氯碳 水蒸气等 可以使太阳短波几乎无衰减 地通过 但却可以吸收地表的长波辐射 由此引起全球

8、气温升 高的现象 温室气体 二氧化碳 氟氯碳等引起温室效应的气体 温室效应 如果海平面上升1米 一些岛国 比如马尔 代夫便会被淹没 面临危机的这43个国 家包括了从太平洋到 印度洋的低地环礁岛 国 26 30 70 物种灭绝 在全球范围内 如果 气温上升2 5摄氏度 30 的物种将灭绝 如果上升3 5摄氏度 则将有70 的物种 消失 在过去5 2亿年中 地球的4次大灭绝 和 热带海洋变暖有关 27 热带病扩散 史前病毒复活 疟疾 黄热病等热带疾病将向较冷 地区传播 被冰封十几万年的史前 病毒可能重见天日 28 极端天气事件频发 极端天气气候事件 厄尔尼诺 干旱 洪涝 风暴 高温等 频发 强度增

9、加 冰川消失 淡水资源流失 正在融化的极地冰盖 如世界几大山脉上的冰 盖不断消褪 山下居民 将面临淡水资源危机 30 4 气候变化对人类的影响 海平面上升 部分岛国消失 30 70 物种灭绝 热带病扩散 史前病毒复活 极端天气事件频发 冰川消失 淡水资源流失 31 5 应对措施与策略 5 1 控制温室气体的排放 5 2 增加温室气体的吸收 5 3 国际行动 32 5 1 控制温室气体的排放 改变能源结构 提高能源转换效率和使用效率 降低能源消耗 减少森林植被的破坏 控制水田和垃圾填埋场的甲烷排放 33 不同燃料燃烧单位GJ的CO2排放量 34 5 2 增加温室气体的吸收 植树造林 采用固碳技术

10、 CO2分离 回收 注入深海 或地下 化学 物理 生物方法固定 适应气候变化 培养新农作物品种 调整产 业结构等 35 5 3 国际行动 1992年 联合国环境与发展大会 气候变化框架公 约 基于 共同但又有所区别的原则 提出到20世 纪90年代末 发达国家温室气体年排放量控制在1990 年水平 1997年 京都议定书 明确各发达国家削减温 室气体排放的比例 引入清洁发展机制 倡导发达国 家 发展中国家之间的合作 2009 12哥本哈根世界气候大会 哥本哈根协议 小结 温室效应 温室效应 大气中的二氧化碳和其它微量气体如甲烷 氧化 亚氮 臭氧 氟氯碳 水蒸气等 可以使太阳短波几乎无衰减 地通过

11、 但却可以吸收地表的长波辐射 由此引起全球气温升 高的现象 危害 海平面上升 部分岛国消失 30 70 物种灭绝 热 带病扩散 史前病毒复活 极端天气事件频发 冰川消失 淡水资源流失 温室效应可以有效地保持地球热量的平衡 使地球适合生命 的延续 但是 由于人类活动导致 温室效应 过强 使温室 效应成为一个不可忽视的全球性环境问题 专题 中国能源消耗现状分析与应对 主要碳排放国家的碳排放量变化比较 主要碳排放国家的累积排放量变化比较 主要碳排放国家人均碳排放量变化比较 主要碳排放国家人均碳排放量变化比较 据联合国发布的数据 2006年中 国人均排放二氧化碳4 6吨 美国 人均排放二氧化碳19吨

12、中国人 均碳排放约为美国的五分之一 接近全球平均水平 中国能源消耗现状 世界能源统计年鉴 数据 2010年中国超过美国成为世界 上最大的能源消费国 中国的能源消费量占全球的20 3 超过 了美国19 的占比 中国的人口是美国的 倍 消费量大或许 是情有可原 中国的工业部门占能源总消耗量的70 以上 但GDP能耗强 度是世界平均水平的3 4倍 中国能源利用率过低 而由海外转移来的大量的低附加值 高消耗 劳动密集型产业 进一步造成中国的能源浪费 紧张 环境进一步遭到破坏 中国CO2排放现状与发展趋势 2013年中国人均CO2排放量高 达7 2吨 首次超过欧盟人均排放 量6 8吨 而同期印度人均排放

13、量 为1 9吨 2013年 中国 美国和印度 CO2排放量分别增长4 2 2 9 和5 1 欧盟下降1 8 2016年中国CO2累计排放量将 达到1464亿吨 将超过美国的 1462亿吨 跃居首位 第3位以后 依次是欧洲 俄罗斯 印度和日 本 中国保持可持续发展的应对措施 国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要 明确提出了 未来五年三个节能约束性指标 非化石能源比重上升到11 4 能耗强度下降16 碳排放强度下降17 中国是一个发展中的大国 人口总数居世界第一 中国经济 可持续发展受到两方面的约束 一方面是能源需求大幅度增 长和能源资源有限性的约束 另一方面是环境容量的约束 处于城市化与工业化

14、加速发展期的中国 如何解决经济快速持 续发展与节能减排的矛盾 经济转型 发展方式转变 创新节能减排的体制机制 专题 全球气候变化 大国政治博弈 工具 气候变化政府间会议与框架公约 联合国环境规划署 UNEP United Nations Environment Programme 和世界气象组织 WMO World Meteorological Organization 于1988年成立了气候变化政府间会议 IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change 1992年5月22日联合国政府间谈 判委员会就气候变化问题达成了 联合国气候变化框架公约 Un

15、ited Nations Framework Convention on Climate Change 简称 框架公约 UNFCCC 于1992年6月4日在巴西里约热内 卢举行的联合国环发大会 地球首 脑会议 上通过 框架公约 的目标与基本原则 联合国气候变化框架公约 的目标是减少温室气体排放 减 少人为活动对气候系统的危害 减缓气候变化 增强生态系统对 气候变化的适应性 确保粮食生产和经济可持续发展 框架公约的五个基本原则 一 共同但有区别的责任 的原 则 要求发达国家应率先采取措施 应对气候变化 二 要考虑发展中国家的具体需要 和国情 三 各缔约国方应当采取必要措施 预测 防止和减少引起气

16、候变化的因素 四 尊重各缔约方的可持续发展权 五 加强国际合作 应对气候变化 的措施不能成为国际贸易壁垒 气候变化政府间会议简介 自1995年3月28日首次公约缔约方大会在柏林举行以来 缔约方每年 都召开会议 1997年12月11日 第3次缔约方大会在日本京都召开 149个国家和 地区的代表通过了 京都议定书 它规定从2008到2012年期间 主 要工业发达国家的温室气体排放量要在1990年的基础上平均减少5 2 其中欧盟将6种温室气体的排放削减8 美国削减7 日本削减 6 2000年11月在海牙召开的第6次缔约方大会期间 世界上最大 的温室气体排放国美国坚持要大幅度折扣它的减排指标 使会议陷入 僵局 大会主办者不得不宣布休会 美国宣布退出 京都议定书 2009年12月7日 18日在丹麦首都哥本哈根召开第15次缔约方会议暨 京都议定书 第5次缔约方会议 哥本哈根联合国气候变化大会 商讨 京都议定书 一期承诺到期后的后续方案 就未来应对气候变 化的全球行动签署新的协议 继 京都议定书 后又一具有划时代意 义的全球气候协议书 国际气候谈判发展沿革 1990年国际气候谈判拉开帷幕 气候变化问