大气污染控制工程 马德刚 副教授 2010年3月1日

一、课程介绍

主要内容 大气污染的基础知识：大气污染，污染源，污染物等； 大气污染扩散规律与应用 颗粒状污染物控制技术 气态污染物控制技术 大气污染控制系统设计

课程任务与目的 熟悉并掌握大气污染控制方面的基础知识； 能够分析并解决实际中大气污染方面的问题； 了解并掌握基本的大气方面的工程设计； 为注册环保工程师考试奠定基础； 能力和素质的提高。

参考资料 推荐教材： 大气污染控制工程 郭静 阮一伦 主编 化学工业出版社 北京 2008年 参考教材： 大气污染控制工程 郭静 阮一伦 主编 化学工业出版社 北京 2008年 参考教材： 大气污染控制工程 郝吉明 马广大 主编 高等教育出版社 北京 2002年 大气污染控制工程（第二版）马广大 主编 中国环境出版社 北京 2003

二、大气污染基本知识

大 气 污 染 历 史

热电厂——燃煤型污染

工业源和交通源的混合型污染

集中供热点 源 排 放

生 活 低 矮 源 排 放

焚烧落叶

人 类 生 产 活 动 的 排 放

上海城区机动车尾气污染

上海某街道机动车尾气污染

南非开普敦

自 然 过 程—沙尘暴

恶性污染事件

（1）马斯河谷事件：1930年12月1日－5日，比利时马斯河谷的气温发生逆转，工厂排出的有害气体和煤烟粉尘，在近地大气层中积聚。3天后，开始有人发病；一周内，60多人死亡，还有许多家畜死亡。这次事件主要是由于几种有害气体和煤烟粉尘污染的综合作用所致，当时大气中的二氧化硫浓度高达25－100mg/m3。（现国家标准小时平均0.7mg/m3)

（2）多诺拉事件：1948年10月26日－31日，美国宾夕法尼亚州的多诺拉小镇，大部分地区持续有雾，全镇43%的人口（5911人）相继发病，17人死亡。这次事件是由二氧化硫与金属元素、金属化合物相互作用所致，当时大气中二氧化硫浓度高达(0.5－2.0)ppm，并发现有尘粒。

（3）伦敦烟雾事件： 1952年12月5－8日，伦敦天气异常，这时的风速不超过每小时3公里。气温也在下降，形成逆温层，相对湿度达到82%。在这种无风、逆温和浓雾的气候条件下，污染物蓄积伦敦上空，使伦敦的空气充满了难闻的煤烟味。 大气中尘粒高达4.46mg/m3，是平时的10倍，二氧化硫高达3.8mg/m3，是平时的6倍。4天中对于往常死亡人数4000多人。

据统计，伦敦地区在烟雾期间共有4703人死亡。除烟雾期间外，在后来的两个月中还有8000多人相继病死，尸体解剖分析，大都存在因烟雾引起的呼吸道刺激症状。幸存者中有成千上万人患上支气管炎，冠心病、肺结核、心脏病、肺 炎、肺癌、流感等各种疾病。

（4）洛杉矾光化学烟雾事件：1936年在洛杉矶开采出石油后，刺激了当地汽车业的发展。由于汽车汽化率低，每天有大量碳氢化合物排人大气中，受太阳光的作用，形成了浅蓝色的光化学烟雾，使这座本来风景优美、气候温和的滨海城市，成为“美国的雾城”。这种烟雾刺激人的眼、喉、鼻，引发眼病、喉头炎和头痛等症状，致使当地死亡率增高。同时，又使远在百里之外的柑桔减产，松树枯萎。 洛杉矾位于美国西南海岸，西面临海，三面环山，是个阳光明媚，气候温暖，风景宜人的地方。早期金矿、石油和运河的开发，加之得天独厚的地理位置，使它很快成为了一个商业、旅游业都很发达的港口城市。洛杉矾市很快就变得空前繁荣，著名的电影业中心好莱坞和美国第一个“迪斯尼乐园”都建在了这里，城市的繁荣又使洛杉矾人口剧增。白天，纵横交错的城市高速公路上拥挤着数百万辆汽车，整个城市仿佛一个庞大的蚁穴。 洛杉矶还被称为“汽车轱辘上的城市”，全市共有汽车400多万辆，平均每二个半人就有一辆，80％以上的市民自己开车上班，城市里盛行“在车上办理一切事情”的趣事—开汽车进影院看电影，开汽车进教堂做礼拜，开汽车进饭馆就餐，开汽车进银行取款，开汽车进商场购物，开汽车进书店买书等等。

洛杉矶光化学烟雾事件

5）四日事件： 据报道，四日市工业粉尘和二氧化硫的排放量每年达13万吨。大气中二氧化硫浓度超过标准5-6倍，烟雾层厚达500米，其中飘浮着多种有害气体和金属粉尘。 1961年，日本四日市哮喘大流行，原因就是大气污染，居民长期吸入含有二氧化硫、铅等物质的混合气体，引发了哮喘病。 1964年，四日市有连续3天烟雾不散，哮喘患者开始死亡。到了1967年，一些患者因不堪忍受痛苦而自杀。1972年，确认为四日哮喘的患者达817人，死亡10多人。

（6）切尔诺贝利核电站事故

（7）印度帕博尔毒气泄漏事件

（8）重庆川东北“12.23”井喷事件 2003年12月23日22时，地处重庆市开县高桥镇的川东北气矿一矿井发生天然气“井喷”事件，大量硫化氢泄漏，使243条生命撒手人寰，万余群众中毒受害。被称作是新中国成立以来最严重的一起工业事故。事故直接原因是由于有关人员对井的特高出气量估计不足、违章操作以及未能及时发现溢流征兆并采取挽救措施，而造成有毒物质扩散，导致大量人员中毒伤亡。

重庆川东北“12.23”井喷事件

（9）延边一氧化碳中毒事件 2006年2月13日开始，吉林省延边朝鲜族自治州六个县（市）出现大范围一氧化碳中毒事件，人数达到277人，其中15人死亡。 据初步调查显示，事故的主要原因是由于2月13号开始，延边地区天气异常转暖，形成了230米厚的逆温层，气压偏低，风速不到一级，空气流通不畅，导致当地一些居住在平房区的居民，在烧煤炉取暖时，发生散发性一氧化碳中毒。

全球大气三大污染问题

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： Ozone absorbs ultraviolet light and is split into an oxygen molecule and an oxygen atom: Oxygen molecule is also split by ultraviolet light to form oxygen atoms: Recombination of oxygen atoms and oxygen molecules allow ozone to be formed again and to be available to absorb more ultraviolet light:

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。 This series of reactions results in the absorption of 99% of the ultraviolet light energy coming from the sun. Chlorofluorocarbons (CFCs) are strongly implicated in the ozone reduction in the up atmosphere. These reactions both destroy ozone.

1979－1986年TOMS测得的总臭氧全球平均值 注：Dobson单位 － 将0°C，标准海平面压力下，10－5m厚的臭氧 定义为一个Dobson单位

臭氧浓度减少的百分比 1979－1986年总臭氧纬向平均值的趋势

全球气候变暖

全球平均气温的变化

大气中二氧化碳含量的变化

酸雨的形成

酸雨的危害

大气污染危害

危害人类健康 危害动植物 影响器物和材料 影响能见度

六、我国的大气污染情况

1997年我国能源消费结构

我国煤炭消耗与部分污染物排放 年 煤炭消耗 污染物排放 亿吨 万吨 2000年 12.45 1995 二氧化硫 年 煤炭消耗 污染物排放 亿吨 万吨 2000年 12.45 1995 二氧化硫 2003年 16 （大30.9％） 2158.7 二氧化硫 1048.7 烟尘 1500 氮氧化合物

火力发电

火电厂是我国控制酸雨和空气污染的 关键行业（2003年数据） 项目 总量 火电 装机容量（亿千瓦） 3.84 2.86（74.3％） 发电量 （亿千瓦时） 19080 15800（82.8％） 原煤消耗 （亿吨） 16 9 （56.3％） 二氧化硫排放（万吨） 2158.7（工业） 1331.9 （61.7％） 烟尘排放（万吨） 1048.7 （工业） 486.6 （46.4％）

京西北火力发电分布

中国城市的大气污染概况 TSP SO2 NOx 1999年全国重点城市主要大气污染物分布

2002年中国城市空气质量状况 不同空气质量状况下的人口比例 全国城市空气质量分级比例

不同规模城市空气污染程度（2002年） 空气质量达标 SO2超标 颗粒物超标

生态之船不堪重负