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1、第七章 环境污染及其防治,第一节 大气污染及其防治,主要内容：一、大气层的结构及大气的自净能力二、大气污染概况三、大气污染的危害四、大气污染控制技术,一、大气层的结构及大气的自净能力,（一）大气层的结构按大气的温度、成分和其他物理性质可将大气垂直结构分为5层：对流层、平流层、中层、暖层、散逸层。 其中与人类活动和大气污染关系最为密切的是对流层及平流层。,（二）大气的自净能力,大气的自净作用：进入大气的污染物经过物理、化学和生物的作用，可以使其从大气中排除或减少。这种作用主要包括以下几个方面：1、污染物在大气中的扩散、稀释（影响大气污染的气象因素最重要的是风向、风速和大气的稳定度等）；2、在重力
2、作用下沉降和降水洗涤作用；3、在大气中发生化学反应分解成无害物质；4、由于地面植被的吸收、吸附而从空气中分离。其中，植物的吸收作用在大气的自净中占有重要地位。,（三）大气污染物的分类,1、根据大气污染物的化学性质，大体可将常见的大气污染物分成六类：氧化性污染物：臭氧、氯气、氮氧化物和PAN（过氧乙酰硝酸酯）及其同系物等；还原性污染物：二氧化硫、硫化氢、甲醛、乙醛、丙烯醛等；酸性污染物：氟化氢、四氟化硅、氯化氢、氰化氢、硫酸和硝酸烟雾等；碱性污染物：氨气、水泥粉尘等；有毒有机物：乙烯、丙烯、乙炔、甲醇等；固体颗粒物：烟尘、粉尘、重金属及其氧化物悬浮颗粒物。,2、根据各种大气污染物对植物的毒性强弱
3、，大致可分为三级：A级（强毒级）：有HF、SiF4、O3、乙烯、PAN（过氧乙酰硝酸酯）及其同系物等；它们在大气中浓度达到n10-1 n10g/m3时，就能对植物产生直接毒害。B级（中等毒性）：有SO2、SO3、NOx、Cl2、HCl、硫酸烟雾和硝酸烟雾。它们对植物产生毒害的浓度一般在n10-1 n100mg/m3范围。C级（毒性较弱）：有甲醛、NH3、HCN和H2S等。它们对植物产生毒害的浓度一般在n10 mg/m3以上。,二、大气污染概况,当大气成分的变化增大到危及生物的正常生存时，就造成了大气污染。从历史上看，人为的空气污染一开始就与人类的能源消耗密切相关。 真正对人类构成威胁的空气污染
4、是在煤作为能源广泛应用之后。时至今日，世界许多国家和地区煤仍是主要燃料，燃煤产生的SO2、CO、粉尘等严重污染了大气。仅煤炭的燃烧，在烟尘中就有400种有毒物质产生。 1859年，在美国宾西法尼亚州石油钻探取得成功后，石油用为一种新型能源，其开发、生产和消费不断上升。随着第二次产业革命的深入，石油很快普及到工业、交通、生活各领域，目前在一些西方国家，石油已取代煤成为主要燃料。不仅如此，以石油为原料的石油化学工业也迅速发展，石油及其制品在燃烧和生产过程中排放的废气所造成的大气污染成为一个突出的问题 。,大气污染主要来源于人类的活动，特别是工业和交通运输，因而在工业区和城市中空气污染特别严重。农业
5、生产活动也向大气排放一些污染物，主要有CH4、N2O和挥发性农药等。 从大气污染的发展趋势看，可认为大气污染的危害问题，目前已由暂时的、局部的现象向长期的、全面的污染发展。迄今为止，人类在生产、生活过程中燃料燃烧而生成的大气污染物仍占大气污染总量的一半以上。我国燃烧过程产生的污染物占大气污染物总量的70%，其中煤燃烧排放的污染物量占整个燃烧排放量的96%。,三、大气污染的危害,从大气污染对农业环境的影响和危害来看，二氧化硫和氟化物对农业环境和农业生态系统的危害，酸雨对农业生态系统的潜在影响是值得特别重视的。在农业方面，不仅造成农作物、果树、蔬菜、经济作物、饲料作物、绿化作物的危害，带来巨大的直
6、接损失，而且还由于大气污染物中植物体内的积累，引起以植物为食的各种动物的疾病或死亡，带来间接的经济损失，如牛、羊、家蚕及其他农业生物由此而遭受损失。,对人体健康危害最大的是10m以下悬浮的颗粒物飘尘。飘尘经过呼吸道沉积于肺泡上。粒径为24m的颗粒物在肺泡内沉积率为最大。沉积在肺部的污染物如被溶解，就会直接侵入血液，造成血液中毒；未被溶解的污染物有可能被细胞所吸收，造成细胞破坏，侵入肺组织或淋巴结可引起尘肺。 释放到大气中的二氧化硫往往与水气结合变成硫酸烟雾，硫酸烟雾有很强的腐蚀性。工业和汽车排放的一氧化碳是无色无味的剧毒气体，可在大气中保持两三年，是一种数量大、累积性强的毒气。汽车和工厂排出的
7、氮氧化物和碳化氢经太阳紫外线照射能生成一种有毒的光化学烟雾，强烈刺激人的眼睛和鼻喉。,被排放到大气中的有害物质还包括许多重金属，如铅、镉、铬、汞等。它们进入人体可引起心血管、中枢神经、呼吸系统等方面的慢性病和癌症。大气污染对儿童的身心健康危害尤其严重。污染区的儿童不仅发育缓慢、反应迟钝、智力下降，而且患病率比正常地区的儿童高26倍。,四、大气污染控制技术,根据大气污染物的存在状态，其治理技术可概括为颗粒污染物控制技术和气态污染物控制技术两大类。（一）颗粒污染物控制技术（除尘技术）除尘技术的方法和设备种类很多，各具不同的性能和特点，在治理颗粒污染物时要选择一种合适的除尘方法和设备，除需考虑当地大
8、气环境质量、尘的环境容许标准、排放标准、设备的除尘效率及有关经济技术指标外，还必须了解尘的特性，如粒径、粒度分布、形状、密度、比电阻、亲水性、粘性、可燃性、凝集特征以及含尘气体的化学成分、温度、压力、湿度、粘度等。除尘方法和设备主要有以下五类：,1、重力沉降重力沉降是利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理，将颗粒污染物与气体分离的过程，主要用于高效除尘装置的初级除尘器。优点：结构简单，造价低，便于维护管理，压力损失小，可处理高温气体。缺点：沉降小颗粒的效率低，一般只能除去50m以上的大颗粒。,2、旋风除尘 旋风除尘是利用含尘气流所产生的离心力，将颗粒污染物从气体中分离出来的过程，在工业
9、上的应用已有一百多年的历史，一般用来捕集515m以上的颗粒物。优点：结构简单，占地面积小、投资低，操作维护方便，压力损失中等，动力消耗不大，可用各种材料制造，能用于高温、高压及有腐蚀性气体，并具有可直接回收干颗粒物的优点。缺点：对捕集小于5m颗粒的效率不高，一般作预除尘用。,3、湿式除尘器除尘 湿式除尘器是利用水形成液网、液膜或液滴与尘粒发生惯性碰撞、扩散效应、粘附、扩散漂移与热漂移、凝聚等作用，从废气中捕集分离尘粒，并兼备吸收气态污染物的作用。优点：在除尘粒的同时还可去除某些气态污染物，除尘效率高，投资比达到同样效率的其他除尘设备为低，可以处理高温废气及粘性的尘粒和液滴。缺点：能耗较大，废液
10、和泥浆需要处理，金属设备易被腐蚀，在寒冷地区使用有可能发生冻结。,4、过滤式除尘器除尘 过滤式除尘器是利用多孔过滤介质分离捕集气体中固体或液体粒子的净化装置。因一次性投资比电除尘器少，运行费用又比高效湿式除尘器低，因而被人们重视。优点：耐高温（可达400），耐腐蚀，滤材可以长期使，除尘效率比较高，适用于冲天炉和一般工业炉窑。,5、电除尘器除尘 电除尘器使浮游在气体中粉尘颗粒荷电，在电场的驱动下作定向运动，从气体中被分离出来。即驱使粉尘作定向运动的力是静电力库仑力，这是电除尘器（常称静电除尘器）与其他除尘器的本质区别。电除尘器适用范围广，从低温、低压至高温（最高可耐500）、高压，在很宽的范围内
11、均能适用。主要缺点是设备的造价偏高，钢材的消耗量较大，除尘效率受粉尘比电阻的影响很大。电除尘器最适宜捕集比电阻为10451010cm的粉尘粒子。目前电除尘器在冶金、化工、水泥、建材、火力发电、纺织等工业部门得到广泛应用。,（二）气态污染物控制技术,气态污染物控制技术很多，主要有吸收、吸附、催化、燃烧、冷凝、生物、膜分离、电子束等，这里就前四种方法作简要介绍。,1、吸收法吸收是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度不同，或者与吸收剂发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出来的过程。该法具有捕集效率高、设备简单、一次性投资低等特点，因此，广泛用于气态污染物的处理。例如含SO2、H2S、H
12、F和NOx等污染物的废气，都可以采用吸收净化。,2、吸附法气体混合物与适当的多孔性固体接触，利用固体表面存在的未平衡的分子引力或化学键力，把混合物中某一组分或某些组分吸留在固体表面上。由于吸附法具有高的选择性和高的分离效果，能脱除痕量（10-6级）物质，所以吸附净化常用于用其他方法难以分离的低浓度有害物质和排放标准要求严格的废气处理，例如用吸附法回收或净化废气中有机污染物。,3、催化法催化法净化气态污染物是利用催化剂的催化作用，将废气中的气体有害物质转变以无害物质或转化为易于去除的物质的一种废气治理技术。应用催化法无需将污染物与主气流分离，可直接将有害物转变为无害物，这不仅可避免产生二次污染，
13、而且可简化操作过程。如利用催化法使废气中的碳氢化合物转化为二氧化碳和水，氮氧化物转化成氮，二氧化硫转化成三氧化硫后加以回收利用，汽车尾气的催化净化等。该法的缺点是催化剂价格较高，废气预热需要一定的能量。,4、燃烧法燃烧法是通过热氧化作用将废气中的可燃有害成份转化为无害物质的方法。例如含烃废气在燃烧中被氧化成无害的CO2和H2O。此外燃烧法还可以消烟、除臭。该法工艺简单、操作方便，可回收含烃废气的热能。,第二节 水污染及其防治,主要内容：一、水污染的危害二、水污染治理技术,一、水污染的危害,水质污染对人类健康危害极大。污水中的致病微生物、病毒等可引起传染病的蔓延。水中的有毒物质可使人畜中毒，一些
14、剧毒物质可在几分钟之内使水中生物我饮水的人死亡。汞、镉、铬、铅等金属化合物进入人体会造成慢性中毒。据世界卫生组织的调查，世界上有70%的人喝不到安全卫生的饮用水。现在世界上每年有1500万5岁以下的儿童死亡，原因多与饮水有关。据联合国统计，世界每天有2.5万人由于饮用污染的水而得病或由于缺水而死亡。水污染给渔业生产带来巨大损失。严重的污染使鱼虾大量死亡；污染还干扰鱼类的洄游和繁殖，造成生长迟缓和畸形，鱼产量和质量大大下降。还有许多水产品因污染不能食用，许多优质鱼濒于灭绝。污水对运输和工业生产的危害也很大，它严重腐蚀船只、桥梁、工业设备，降低工业产品的质量。水污染使农业产品质量和数量下降，有毒物
15、质可通过食物链进入人体。水污染还造成其他环境条件的下降，影响人们的游览、娱乐和休养。,二、水污染治理技术,（一）一般处理原则 废水中的污染物质是多种多样的，所以往往不可能用一种处理单元就能够把所有的污染物质去除干净。一般一种废水往往需要通过由集中方法和几个处理单元组成的处理系统处理后，才能达到排放要求。采用哪些方法或哪几种方法联合使用，需根据废水的水质和水量、排放标准、处理方法的特点、处理成本和回收经济价值等，通过调查、分析、比较后决定，必要时要进行小试、中试等试验研究。 废水处理的主要原则，首先是从清洁生产的角度出发，改革生产工艺和设备，减少污染物，防止废水外排，进行综合利用和回收。必须外排
16、的废水，其处理方法随水质和要求而异。,（二）废水处理方法的分级,1、污水一级处理 去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物质，调节废水pH值，减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷的处理方法。常采用物理处理中的各种处理方法，一般悬浮物的去除率可达60% 70%，BOD为25% 40%，基建费用少，运转费用低。 污水经一级处理后，一般达不到排放标准。所以一般以一级处理为预处理，以二级处理为主体，必要时再进行三级处理，即深度处理，使污水达到排放标准。一级处理的常用方法有筛滤法、沉淀法、上浮法、预曝气法等。,2、污水二级处理污水在经过筛滤、沉淀或上浮等一级处理后，可以有效地去除部分悬浮物，生化需氧量（BOD）也可以去除25%40%，但一般不能去除污水中呈现溶解状态和呈胶体状态的有机物、氧化物、硫化物等有毒物质，不能达到污水排放标准。因此需要进行二级处理。二级处理是一级处理后的进一步处理，主要去除水中溶解的有机物和胶体状的有机污染物，常采用生物处理法作为主体工艺。近年来有的国家正在研究和采用化学或物理化学处理法作为二级处理主体工艺。与一级处理比较，处理率高，基建费用和运转费用也较高，BOD的去除率可达80% 90%，一般废水经二级处理后，可达到排放标准。二级处理的主要方法有活性污泥法、生物膜法等。,
