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1、Air Pollution Control Engineering,1 Introduction to Air Pollution Control,Concept of Air Pollution Sources of Air Pollution,一、大气污染及其分类,1. 大气圈及大气组成（重点对流层和平流层）,大气环流,The composition of the atmosphere:78% nitrogen,21% oxygen,1% argon(氩) and other trace(微量) gases.,2. Concept of Air Pollution,Air Pollutio
2、n is the presence of undesirable materials in air, in quantities large enough to produce harmful effects.The undesirable materials may damage human health,vegetation,hunman,property, or the global environment as well as create aesthetic insults in the form of brown or hazy air or unpleasant smells.
3、Key point: (1) It is harmful to vegetation,biotic or abiotic. (2) The pollutant concentration exceeds the acceptable lever.,3. Air Pollution Systems,Air Pollution and Air Pollution Systems,The research of air pollution,Sources of air pollution Pollution control technology Atmospheric behavior of air
4、 pollutants Effects of air pollutants Legislative and regulatory measures,4. Sources of Air Pollution,Anthropogenic sources Transportation Electric power generation Industrial processes Industrial and domestic fuel burning Refuse burning Etc.,Natural sources Geological: geyser,volcano,ocean Meteorol
5、ogical: lightning Fauna: ruminants,termites Vegetations Etc.,Sources of airborne pollution in Asia are many: power generation, industry, traffic, home cooking, and biomass burning.,Source: David Streets. Energy Use, Emissions, and Air Pollution in Asia,Air Pollutant Emissions,Air Pollutant Emissions
6、 =PopulationActivity levelEmission factor For example: Activity level:Economic activity per capita Emission factor:Pollutant emissions per unit of economic activity,Air Pollutants,Air Pollutants,Primary Air Pollutants Pollutants released directly into the atmosphere in their unmodified forms and in
7、sufficient quantities to pose a health risk. Secondary Air Pollutants Secondary air pollutants are compounds that results from the interaction of various primary air pollutants.,5. Primary Air Pollutants,Pollutants released directly into the atmosphere in their unmodified forms and in sufficient qua
8、ntities to pose a health risk Sources of Primary Air Pollutants,Photochemical smog Acid Deposition Global Warming and Greenhouse Gases Ozone Depletion,6. Photochemical smog,Secondary air pollutants are compounds that results from the interaction of various primary air pollutants. Photochemical smog
9、is a mixture of pollutants resulting from the interaction of nitrogen oxides and hydrocarbons with ultraviolet light. The two most destructive components of photochemical smog are ozone(O3) and peroxyacetylnitrates(PAN，过氧乙酰硝酸酯),光化学烟雾形成过程,光化学烟雾实例,7. Acid Deposition,Acid Deposition is the accumulation
10、 of potential acid-forming particles on a surface. Acids result from natural causes and from human activities. The acid-forming reactants are classified as wet or dry.,Molecules from natural sources, power plants, and internal combustion engines react to produce the chemicals that are the source of
11、acid deposition,Acid Rain Effect,水的低pH值使得鱼的骨骼畸形生长，最终导致死亡,引起树木的大量不正常死亡,严重腐蚀建筑物,中国酸雨的分布变化主要位于长江以南,我国酸雨的化学特征(硫酸型）,9. Global Warming and Greenhouse Gases,Major Greenhouse Gases,全球平均气温的变化,大气中二氧化碳含量的变化,全球变暖产生的影响,碳黑对大气环境的重要影响近年来才引起人们的关注,政府间气候变化专门委员会（IPCC）得到的几个重要结论：,在过去的100年间，地球的平均温度增加了0.30.6 （1995年是记录上最暖的一
12、年），海平面高度增加了1025cm。 气温和海平面高度仍会持续上升。众多模型的模拟结果表明，到2010年气温将增加13.5 ，海平面上升1595cm。 气温升高和大气中温室气体的浓度具有很强的相关性。 人类活动极大地增加了大气中温室气体的含量。,10. 臭氧层破坏:,臭氧分子吸收紫外线分解为一个氧气分子和一个氧原子： 氧气分子可以吸收紫外线分解为两个氧原子： 氧气分子和氧原子也可以合并生成臭氧分子，以便吸收更多的紫外线：,上述反应过程吸收了99的来自于太阳的紫外线。 氟氯烃（CFCs）很大程度上导致了平流层臭氧的减少。 这两个反应都造成了臭氧的减少。,19791986年TOMS测得的总臭氧全球
13、平均值,注：Dobson单位 将0C，标准海平面压力下，105m厚的臭氧 定义为一个Dobson单位,19791986年总臭氧纬向平均值的趋势,臭氧浓度减少的百分比,Haze,如果水平能见度小于10000米时，将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的视程障碍称为霾(Haze)或灰霾（Ash-haze）， 霾与雾、云不一样，与晴空区之间没有明显的边界，霾粒子的分布比较均匀。由于灰尘、硫酸、硝酸等粒子组成的霾，其散射波长较长的光比较多，因而霾看起来呈黄色或橙灰色。,发展趋势：从1980-2014 年期间，太原市霾日数急剧增加，太阳总辐射及年日照时数逐年减少，并以市区为中心向周围快速蔓延。,灰霾污染的形
14、成,灰霾作为一种自然现象，是城市扩散条件不好，冷空气不强，风速不大的情况下，城市中的各种污染物无法得到及时扩散的结果。 总的说来，其产生 与3个因素有关,水平方向的静风现象增多,垂直方向的逆温现象,悬浮颗粒物的增加,灰霾污染的主要成分,灰霾污染的主要成分,颗粒物：黑碳、粉尘、硫酸盐、铵盐、硝酸盐等。灰霾污染天气下的微粒物的粒径主要以小于 2.5m(PM2.5)的气溶 胶微粒组成，汽车尾气中的氮氧化物、硫氧化物、有机化合物在阳光等因素的综合作用下，结合成具有复杂颗粒形貌的微粒，悬浮于大气中，构成了灰霾污染中主要的污染源。工业污染排放和生活污染排放，例如烹饪油烟，也是灰霾污染的重要污染源。 气态有
15、机污染物：在灰霾污染中，除了微粒污染物和HC(碳氢化合物)、NOX、SOX 等一次排放污染物外，还包括醛、酮、PAN(过氧硝酸乙酰) 等二次有机污染物，这些二次有机污染物具有强烈的刺激性和生物毒性，其形成与光化学烟雾有关。 近地臭氧 灰霾天气的形成有利于引发光化学烟雾，光化学烟雾的产生又加剧了灰霾污染的程度。臭氧是光化学烟雾发生过程中的重要副产物。灰霾导致的超出健康安全标准的近地臭氧富集现象变得日益频繁。,二、大气污染的影响,1. 对人体健康的影响 CO对人体健康的影响,NO2对人体健康的影响,臭氧对人体健康的影响,注：部分人群接触臭氧后肺功能下降,突发性严重大气污染事故,1952年12月伦敦
16、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,2. 对植物的伤害,注：二氧化氮浓度和暴露时间与植物死亡、叶器官损伤和新陈代谢或生长影响之间的关系,Source：Springer-Verlag and Prof. D. C. MacLean,3. 对器物和材料的影响,注：平均二氧化硫浓度和不同暴露时间与低碳钢的腐蚀之间的关系（19631964年9月，在芝加哥的七个地点进行的实验）,Source：Air and Waste Management Association,4. 对大气能见度的影响,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有色气体，包括： 总悬浮颗粒物（TSP） SO2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 NO和NO2，在大气中反应生成硝酸盐和硝酸气溶胶粒子 光化学烟雾，反应生成亚微米的气溶胶粒子,能见度与大气中颗粒物浓度的关系,应用最广的估算能见度的方程是Koschmeider方程： LV为能见度范围，即一般人刚刚可以将暗色物体（例如山
