第一章 概论

大气污染控制工程 一、大气污染及其分类 二、大气污染的影响 三、大气污染防治法规与标准体系 四、中国的大气污染综合防治

一、大气污染及其分类 1. 大气污染及大气污染物的定义 如果大气中的某种物质达到一定浓度，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。 引起大气污染的物质就称为大气污染物。 Air Pollution may be defined as any atmospheric condition in which substances are present at concentrations high enough above their normal ambient levels to produce a measurable effect on man, animals, vegetation, or materials. Air Pollution is the presence of undesirable materials in air, in quantities large enough to produce harmful effects. The undesirable materials may damage human health, vegetation, human property, or the global environment as well as create aesthetic insults in the form of brown or hazy air or unpleasant smells.

2. 大气污染物的分类 按污染物的状态分 气溶胶状态污染物：以颗粒状态存在于大气中的污染物。 气体状态污染物：以分子状态存在于大气中的污染物。 按污染物的来源分 一次大气污染物：直接以原始形态排放入大气中的污染物。 二次大气污染物：大气中的一次污染物通过化学反应生成的化学物质（大气污染物）。 Pollutants released directly into the atmosphere in their unmodified forms and in sufficient quantities to pose a health risk

3. 倍受关注的大气环境问题和污染物 （1）光化学烟雾: 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)。 Secondary air pollutants are compounds that results from the interaction of various primary air pollutants. Photochemical smog 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)

光化学烟雾实例

（2）细微颗粒物污染 细颗粒物对人体健康和大气环境质量造成的危害要远比粗颗粒物大 细颗粒物本身可能是有毒、有害物质 细颗粒物易成为其它污染物的运载体和反应体 细颗粒物污染可导致低能见度显著降低

酸沉降是指某一平面上具有致酸潜势的物质的积累。 （3） 酸沉降: 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。 Acid Deposition is the accumulation 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.

酸雨的危害 水的低pH值使得鱼的骨骼畸形生长，最终导致死亡 严重腐蚀建筑物 引起树木的大量不正常死亡

中国酸雨的分布变化主要位于长江以南 Acid rain distribution in middle 90’s pH<5.6 pH<7.0 pH>7. N/A Taiwan Acid rain distribution in 80’s pH>7.0 pH<7.0 pH<5.6 pH<5.0 pH<4.5 pH<4.0 Acid rain distribution in middle 90’s 中国酸雨的分布变化主要位于长江以南

Contribution to global warming (％) （4） 全球变暖和气候变化: Major Greenhouse Gases Gas Contribution to global warming (％) CO2 57 CFCS 25 CH4 12 N2O 6

全球平均气温的变化

大气中二氧化碳含量的变化

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0.3～0.6 ℃，海平面高度增加了10～25cm。 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1～3.5 ℃，海平面上升15～95cm。 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。 The IPCC (Intergovernmental panel on Climate Change ) has reached several important conclusions: A continued increase in temperature and The average temperature of the earth has increased 0.3-0.6℃ (1995 was the warmest year on record) and sea level has risen 10-25cm in the last 100 years. sea level will occur. Various models suggest an increase in temperature of 1-3.5℃and a sea level rise of 15-95cm by the year 2100. There is a strong correlation between the increase in temperature and the amount of greenhouse gases present in the atmosphere. Human activity greatly increases the amounts of these greenhouse gases.

4. 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

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 CO（10-6） 对人体健康的影响 5～10 对呼吸道患者有影响 30 人滞留8h，视力及神经机能出现障碍 40 人滞留8h，出现气喘 120 1h接触，中毒，血液中CO—Hb>10% 250 2h接触，头疼，血液中CO—Hb=40% 500 2h接触，剧烈心痛，眼花，虚脱 3000 30min即死亡

NO2对人体健康的影响 NO2（10-6） 对人体健康的影响 1 闻到臭味 5 闻到强臭味 10～15 10min眼、鼻受到刺激 50 80 3min感到胸痛、恶心 100～150 在30～60min内死亡 250 很快死亡

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 时间， h 0.1 1.0 1 NO 2 浓度 ， ppm mg/m 3 d 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

Mean SO2 concentration，ppm Weight loss per 100g panel，g 3. 对器物和材料的影响 Mean SO2 concentration，ppm Weight loss per 100g panel，g 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（1963－1964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

应用最广的估算能见度的方程是Koschmeider方程： 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（例如山或高楼）从天空的背景上分辨出来的距离。此方程是估算方程，基于大气颗粒物为一般组成的情况。 The most widely used equation for estimating visibility is the Koschmeider equation: where Lv is the visual range, the distance at which an average person can barely distinguish a dark object( such as a mountain or skyscraper ) against the sky. This equation is an approximation, based on an average set of atmospheric particles.

能见度与自然景观 USEPA在1999年宣布，将在未来几十年内致力于提高国家公园和旷野地区的空气质量 例：美国大烟雾山国家公园（北卡罗莱纳州）照片 晴天 雾天

三、大气污染防治法规与标准体系 1. 中华人民共和国大气污染防治法 1987年9月5日由第六届全国人大常委会第22次会议通过，1988年6月1日起执行 1995年8月29日，第八届全国人大常委会第15次会议对该法进行了修订 2000年对该法再次修订

1995年8月29日修改后的大气污染防治法，在控制大气污染，改善大气环境质量方面起到了积极的作用： 强化了酸雨和二氧化硫污染控制 推动了煤炭的清洁利用 加快了淘汰严重污染大气的落后工艺和设备的步伐 开始生产和使用无铅汽油 法规实施后，一些地区依法强化环境管理，大气环境质量确实得到了改善

但未能有效地遏制大气环境质量的恶化： 大气污染形势仍然十分严峻，大多数城市还处于比较严重的污染程度； 缺少推动煤炭清洁利用的法律措施，燃煤污染仍然没有得到有效遏制； 大中城市机动车排气污染正在迅速增加； 大多数城市扬尘污染突出； 大气污染物排放总量居高不下，缺少有效的法律措施； 现行法律的法律责任部分内容偏少，力度不够。

2. 大气环境质量标准体系 GB3095－1996 环境空气质量标准 GB16297－1996 大气污染物综合排放标准 GWPB 1－1999 轻型汽车污染物排放标准 GB14761.2－93 车用汽油机排气污染物排放标准 GB14761.5－93 汽油车怠速污染物排放标准 GB14761.6－93 柴油车自由加速烟度排放标准 GB14761.7－93 汽车柴油机全负荷烟度排放标准

3. 中华人民共和国国家标准. 环境空气质量标准. Ambient air quality standard. GB3095－1996 3. 中华人民共和国国家标准 环境空气质量标准 Ambient air quality standard GB3095－1996 (代替GB3095－82) 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） 一类区执行一级标准 二类区执行二级标准 三类区执行三级标准

各项污染物的浓度限值 注： ①适用于城市地区； ②适用于牧业区和以牧业为主的半农半牧区，蚕桑区； ③适用于农业和林业区。 污染物名称 取值时间 浓度限值 浓度单位 一级标准 二级标准 三级标准 二氧化硫 SO2 年平均 日平均 1小时平均 0.02 0.05 0.15 0.06 0.15 0.50 0.10 0.25 0.70 mg/m3 (标准状态) 总悬浮颗粒物TSP 年平均 日平均 0.08 0.12 0.20 0.30 0.30 0.50 可吸入颗粒物PM10 0.04 0.05 0.10 0.15 0.15 0.25 mg/m3 (标准状态) 二氧化氮 NO2 0.04 0.08 0.12 0.08 0.12 0.24 0.08 0.12 0.24 一氧化碳 CO 日平均 1小时平均 4.00 10.00 6.00 20.00 臭氧 O3 1小时平均 0.16 0.20 铅 Pb 季平均 年平均 1.50 1.00 μg/m3 (标准状态) 苯并[a]芘 B[a]P 日平均 0.01 氟化物 F 7① 20① 月平均植物生长季平均 1.8② 1.2② 3.0③ 2.0③ μg/(dm2‧d)

空气污染指数分级标准(试行) 2000年4月27日发布 来源：北京市环境保护局主页（http://www.bjepb.gov.cn）

空气污染指数分级浓度限值 计算公式：当第k种污染物浓度为 时，其分指数为 注：各变量含义参看教材

四、中国的大气污染综合防治 1. 能源利用情况 注：中国正在不断提高能源使用的效率，但还未达到美国的水平（1980-1995年数据）

2. 主要污染物排放 注：近年来GDP持续增长，主要污染物排放却有所下降 来源：中国统计年鉴，中国环境状况公报

3. 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

4. 控制污染的经济政策 必要的环境保护投资 实行“污染者和使用者支付原则”，可采用的经济手段： 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）