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1、第一章 概论,大气污染的定义,大气污染指大气中某种物质的浓度超过正常水平，造成可测的对人体、动物、植被和材料的影响的大气状况。 大气污染指大气中某种不良成分达到一定的浓度，造成有害的影响的大气状况。这种成分可能对人体健康、植被、器物或者全球环境以及通过浑浊的空气或不愉快的气味对环境美学造成负面的影响。 如果大气中的物质达到一定浓度，并持续足够的时间，以致对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学产生可测量的不利影响，这就是大气污染。,大气污染物：气溶胶状态污染物和气体状态污染物。气体状态污染物：一次污染物和二次污染物。,一次大气污染物:,直接以原始形态排放入大气中并达到足够的排放量从而造
2、成健康威胁的污染物 一次大气污染物来源,二次大气污染物:,二次大气污染物指大气中的一次污染物通过化学反应生成的化学物质。 光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下反应生成的多种污染物的混合物。光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧(O3)和过氧乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates,PAN)。 酸沉降是指某一平面上具有致酸潜势的物质的积累。致酸物质是自然和人为活动的过程中产生的。致酸物质按存在形态分为干和湿两种。,全球变暖和气候变化:,主要温室气体,排放源:,自然源-Natural sources 地质-Geological: geyser,volcano,ocean火山
3、、大海 气象Meteorological: lightning闪电 动物群Fauna: ruminants,termites 植被Vegetations 等Etc.,排放源:,人为来源-Anthropogenic sources 运输-Transportation 发电-Electric power generation 工业制造-Industrial processes 工业和民用燃料的燃烧-Industrial and domestic fuel burning 垃圾焚烧-Refuse burning 等-Etc.,中华人民共和国国家标准 环境空气质量标准 Ambient air qual
4、ity standard GB30951996 (代替GB309582) 国家环境保护局1996-01-18批准 1996-10-01实施,主题内容与适用范围本标准规定了环境空气质量功能区划分、标准分级、污染物项目、取值时间及浓度限值，采样与分析方法及数据统计的有效性规定。本标准适用于全国范围的环境空气质量评价。,环境空气质量功能区的分类和标准分级,环境空气质量功能区分类 一类区为自然保护区、风景名胜区和其它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
5、一级标准 二类区执行二级标准 三类区执行三级标准,控制大气污染的技术措施,清洁生产：清洁的生产过程和清洁的产品 可持续发展的能源战略 改善能源供应结构和布局，提高清洁能源和优质能源比例 提高能源利用效率和节约能源 推广少污染的煤炭开采技术和清洁煤技术 积极开发利用新能源和可再生能源 建立综合性工业基地：各企业间相互利用原材料和废弃物，减少污染物排放总量,控制污染的经济政策,必要的环境保护投资 环保投资占国民生产总值（GNP）的比例，发展中国家为0.5%1，发达国家为1%2 我国目前比例为0.7%0.8，希望能达到1.5 实行“污染者和使用者支付原则”，可采用的经济手段： 建立市场（排污许可证制
6、度等） 税收手段（污染税、资源税等） 收费制度（排污费等） 财政手段（生态环境基金等） 责任制度（赔偿损失和罚款等）,1、大气污染物的种类很多，按其存在状态可概括为两大类：气溶胶状态污染物 和 气体状态污染物 。,5、按人们的社会活动功能不同，大气人为污染源主要有三方面：生活污染源、工业污染源和交通运输污染源。,2、气态污染物又可分为：一次污染物 和 二次污染物 。,3、一次污染物主要有：硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物 和 有机化合物 。,4、二次污染物主要有：硫酸烟雾 和 光化学烟雾 。,6、中国的大气污染仍以 为主，煤烟型主要污染物是：SO2和烟尘。,7、大气污染物固定源包括二类：燃料燃烧
7、和 工业生产 。,8、大气污染侵入人体主要有三种途径：表面接触、食入含污染物的食物和水、吸入被污染的空气。,9、环境空气质量分为 级；环境空气质量功能区分为 类；一类区执行级标准；二类区执行 级标准；三类区执行 级标准。,简答题,列举大气和干洁空气的组成 简述目前存在的全球性大气污染问题 列举大气中主要的气态污染区及其来源 气溶胶状态污染物按来源和物理属性可分为哪几类？ 大气中SO2发生机制有如下说法，判断对错 1）大气中SO2污染一半由认为污染源所排放 2）主要是由燃烧含硫煤和石油而产生 3）当大气相对湿度较大，且颗粒物粉尘受太阳紫外光照射时，SO2将会产生硫酸型光化学烟雾。,第二章 燃烧与
8、大气污染,1. 燃料的性质2. 燃料的燃烧过程 3. 烟气体积计算4. 燃烧过程中硫氧化物的形成5. 颗粒污染物的形成6. 其他污染物的形成,第一节 燃料的性质, 燃料的分类,一.煤的分类和组成,煤的基本分类褐煤 最低品味的煤，形成年代最短，热值较低 烟煤 形成年代较褐煤长，碳含量75%90。成焦性较强，适宜工业一般应用 无烟煤 煤化时间最长，含碳量最高（高于93），成焦性差,发热量大,煤的成分分析工业分析（ proximate analysis ）测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。元素分析（ ultimate analysis ）用化学分析的方法
9、测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量。,煤的工业分析 水分： 一定重量13mm以下粒度的煤样，在干燥箱内318323K温度下干燥8h，取出冷却，称重 外部水分 将失去外部水分的煤样保持在375380K下，约2h后，称重 内部水分挥发分： 失去水分的试样密封在坩埚内，放在1200K的马弗炉中加热7min，放入干燥箱中冷却至常温再称重,固定碳 失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在80020C的环境中灼烧到重量不再变化时，取出冷却。焦炭所失去的重量为固定碳灰分： 从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳,煤的元素分析碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO2和H2O的生成量测
10、定氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，S SO42-，滴定,煤中硫的形态,煤的成分的表示方法 收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分 空气干燥基：以去掉外部水分的燃料作为100%的成分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分,干燥基：以去掉全部水分的燃料作为100%的成分，干燥基更能反映出灰分的多少 干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分,煤的成分的表示方法及其组成的相互关系,第二节 燃料燃烧过程,1.影响燃烧过程的主要因素 燃烧过程及燃烧产物 完全燃烧：CO2、H2O 不完全燃烧： CO2、H2O & CO、黑烟及其他部
11、分氧化产物 如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO 空气中的部分N可能被氧化成NO热力型NOx,1.影响燃烧过程的主要因素,燃料完全燃烧的条件 空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失 温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度 时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间 燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分混合,2.燃料燃烧的理论空气量,建立燃烧方程式的假定： 空气组成 20.9%O2和79.1%N2，两者体积比为：N2/ O2 = 3.78 燃料中固定氧可用于燃烧 燃料中硫主要被氧化为 SO2 不考虑NOX
12、的生成 燃料中的N在燃烧时转化为N2 燃料的化学式为CxHySzOw,2.燃料燃烧的理论空气量,燃烧方程式：燃料重量 = 12x+1.008y+32z+16w 理论空气量：煤 47 m3/kg，液体燃料1011 m3/kg,空燃比（AF） 单位质量燃料燃烧所需要的空气质量例如：汽油（C8H18）的完全燃烧：汽油的质量：128+1.00818 = 114.14 空气的质量：3212.5+283.7812.5 = 1723 空燃比 AF=15.11,3.燃烧过程中产生的污染物,燃烧可能释放的污染物：CO2、CO、SOx、NOx、CH、烟、飞灰、金属及其氧化物等温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响
13、燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响,4.热化学关系式,发热量： 单位燃料完全燃烧时，所放出的热量，即在反应物开始状态和反应产物终了状态相同下的热量变化（kJ/kg or kcal/kg） 高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热 低位发热量：燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时，完全燃烧过程所释放的热量,燃烧设备的热损失 排烟热损失 不完全燃烧热损失 散热损失在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低 不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧,第三节 烟气体积及污染物排放量计算,1.烟气体积计算理论烟气体积 CO2、SO2、N2和H2O 干烟气、标准干烟气、湿烟气 烟气体积和密度的
14、校正 转化为标态下（273K、1atm）的体积和密度注意：美、日和全球监测系统网的标态为298K、1atm。,1.烟气体积计算,过剩空气校正实际空气量 = （1+ ）（O2 + 3.78N2） 完全燃烧：与理论空气量相比多（O2+ 3.78N2） 此时烟气中，O2的量为O2P= O2，N2的量为N2P = 3.78（1+）N2 空气中O2=（20.9/79.1）N2=0.264N2，即进入燃烧系统的空气总氧量为 0.264N2P,理论需氧量 = 0.264 N2P - O2P，空气过剩系数 = 1 + O2P /（ 0.264 N2P - O2P ） 假如燃烧过程中产生CO，过剩氧量必须加以校
15、正： O2P - 0.5 COP = 1 + （ O2P - 0.5 COP ）/ 0.264 N2P - （ O2P - 0.5 COP ）以上组分的量均可由烟气分析仪测定。,2.污染物排放量计算,方法： 根据实测的污染物浓度和排烟量根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预测烟气量和污染物浓度,第四节 燃烧过程中硫氧化物的形成,1.硫的氧化机理 有机硫的分解温度较低 无机硫的分解速度较慢 含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体,1.硫的氧化机理,H2S的氧化,2. SO2和SO3之间的转化,反应方程式SO2 + O + M SO3 + M （1） SO3 + O SO2 + O2 （2） SO3 + H SO2 + OH （3） SO3 + M SO2 + O + M （4）在炽热反应区 ，O 浓度很高，反应（1）和（2）起支配作用,
