Air Pollution Control Engineering

Presentation on theme: "Air Pollution Control Engineering"— Presentation transcript:

1 Air Pollution Control Engineering
Prof. Jiakuan Yang Ph.D Huazhong University of Science and Technology

2 Lecture 1 Introduction Ⅰ Introducing myself
Ⅱ Introduction to APCE Course Ⅲ Air Pollution Schematic Ⅳ Other hot air pollution issues * Air pollution incidents * Air Pollution Index and Air Quality * Haze (灰霾) * Relationship (与其他课程的衔接)

3 Ⅰ Introducing myself In 1996~1999, PhD in HUST
In 2001, Associate Professor in HUST In 2005,Professor in HUST Research Interests Solid Waste Recycling Techniques Environmental Functional Materials Numerical Modeling of Environmental Pollution Contact information (O), (mobile) Website: (课件下载)

4 Ⅱ Introduction to APCE Course
Textbook: Noel de Nevers. Air Pollution Control Engineering (Second edition). McGraw-Hill Companies, 2000 References 郝吉明、马广大编. 大气污染控制工程. 北京：高教出版社，1999 马广大编著. 大气污染控制工程. 北京：中国环境科学出版社，1985 郭静、阮宜纶主编. 大气污染控制工程. 北京：化学工业出版社. 2001 李广超主编. 大气污染控制技术. 北京：化学工业出版社，2001 Website U.S Environmental Protection Agency 中国环境保护网

5 Contents Section one (Chapter 1~7): general theory
Lectures Section two (Chapter 8~12): four major air pollutants Section three(Chapter 13~15): other air pollution Exp. 1: Gas measurements, Environ Build, 周永莉 Exp. 2: Cyclone separator, Environ Build., 李道圣 Exp. 3: Control of VOCs and SO2, Environ Build, 周永莉 Experiments

6 General Theories for Air Pollution Control
Air Pollution Effects (Chapt. 2 and Chapt. 14) Air Pollution Laws and Regulations (Chapt. 3 ) Air Pollution Measurements (Chapt. 4 ) Meteorology for Air Pollution (Chapt. 5 ) Air Pollution Concentration Models (Chapt. 6 ) General Ideas in Air Pollution Control (Chapt. 7 )

7 Four Major Air Pollutants
Particulate Pollutants (Chapt. 8 and Chapt. 9 ) Volatile Organic Compounds(VOCs) (Chapt. 10 ) Sulfur Oxides (Chapt. 11 ) Nitrogen Oxides (Chapt. 12 )

8 Particularity of This Course
Questions presentations Discussion Preview Go over Do exercisers Main ideas theories Schematic Studying the details Studying the theories

9 Examination and Achievements
Exercisers (10%) Experiments (5%) Discussions (5%) Final Tests (80%)

10 Ⅲ Air Pollution Schematic
Definition Air pollution is the presence of undesirable material in air, in quantities large enough to produce harmful effects. Attitudes to air pollution Water pollution Solid waste pollution Air pollution More apparent More concern More dramatic Example: smoking

11 Air Pollution Schematic
Emission: Sources Measurement Control Effects on: Human health Materials Global climate Atmosphere: Transport Dilution Modification Pollutant removal by Natural mechanism

12 Difference between air pollution and water pollution
Transport method Secondary pollutants NO + HC + O2 + sunlight → NO2 + O3 Primary air pollutants from automobiles Secondary pollutants

13 补充内容 1. 常见的几种大气污染事件 2. Air Pollution Index (API) and Air Quality
3. Haze（灰霾） 4. 与其他课程的衔接

14 1、常见的几种大气污染事件 几类典型的大气污染 ①煤烟型污染 主要污染源是燃煤。主要污染物是SO2、NOx、CO和微粒物质，它们遇上低温、高湿的阴天，且 风速很小并伴有逆温存在的情况时，一次污染 物扩散受阻，易在低空聚积，生成还原型烟雾。

15

16 几类典型的大气污染 ②石油型（或交通型或氧化型）污染
污染源主要是机动车（汽油车和柴油车）和机动船。主要污染物是CO、NOX和HC。在相对湿度较低的夏季睛天，交通污染严重的地区可能会出现典型的二次污染——光化学烟雾。它对人体、动植物、材料 均会产生破坏作用，并且严重影响大气能见度。

17

18

19 光化学烟雾实例

20 几类典型的大气污染 ③ 酸雨与酸沉降 指大气中的酸通过降水（如雨、雾、雪）迁移到地表，或在含酸气团气流的作用下直接迁移到地表。酸沉降的研究始于酸雨研究。酸雨已成为当今世界上最严重的区域性环境问题之一。直接引起酸沉降的主要物质是人为和天然排放的SOX（SO2和SO3）和NOX（NO和NO2），其天然源一般是全球分布的，而人为排放的SOX和NOX则具有地区性分布的特点。

21 酸雨形成机制

22

23 酸雨对植物的危害 损害植物酶的功能组织；影响植物新陈代谢的功能；破坏原生质的完整性和细胞膜。此外，还会损害根系生长及其功能；减弱输送作用与导致生物产量减少。

24 酸雨的越界迁移与全球化问题 酸沉降的迁移导致全球化环境问题

25 2001 年 度二 氧 化 硫 浓 度 区 域 分 布

26 2001 年 度 全 国 将 水 pH 值 分 布

27

28

29

30 2006年全国环境质量状况公告

31 2006年全国环境质量状况公告

32 几类典型的大气污染 ④ 沙尘暴 沙尘暴是一种风与沙相互作用的灾害性天气现象，它的形成与地球温室效应、厄尔尼诺现象、森林锐减、植被破坏、物种灭绝、气候异常等因素有着不可分割的关系。沙尘暴作为一种高强度风沙灾害，并不是在所有有风的地方都能发生，只有那些气候干旱、植被稀疏的地区，才有可能发生沙尘暴。

33 风 沙

34 风沙

35 北京的风沙

36 沙尘暴

37 沙尘暴 2007年2月28日凌晨1时55分左右，新疆一列火车在吐鲁番境内遭遇特大沙尘暴，列车被狂风吹翻，目前至少有4人死亡。

38 甘肃 沙尘暴 乍得

39 八大公害事件  1、 马斯河谷事件   1930年12月1～5日 比利时马斯河谷工业区 工业区处于狭窄的盆地中，12月1～5日发生逆温，工厂排出的有害气体在近地层积累，三天后有人发病，症状表现为胸痛、咳嗽、呼吸困难等。一周内有60多人死亡。心脏病、肺病患者死亡率最高。

40 2、多诺拉事件    1948年10月26～31日 美国宾夕法尼亚洲多诺拉镇 该镇处于河谷，10月最后一个星期大部分地区受反报旋和逆温控制，加上26～30日持续有雾，使大气污染物在近地层积累。二氧化硫及其氧化作用的产物与大气中尘粒结合是致害因素，发病者5911人，占全镇人口43％。症状是眼痛、喉痛、流鼻涕、干咳、头痛、肢体酸乏、呕吐、腹泻，死亡17人。

41 3、洛杉矶光化学烟雾事件 在1955年的严重事件中，65岁以上的老人死亡约400余人。 NO+HC+O2+sunlight→NO2+O3
    ～1959年期间， 美国洛杉矶市 全市250多万辆汽车每天向大气排放大量尾气。该市临海依山，处于50公里长的盆地中。汽车排出的尾气（CO, NO, CHx）在日光作用下，天气晴朗的午后，形成以臭氧为主的光化学烟雾。 在1955年的严重事件中，65岁以上的老人死亡约400余人。 NO+HC+O2+sunlight→NO2+O3

42    4、伦敦烟雾事件 1952年12月5～8日 英国伦敦市 ，浓雾不散天气，四天中死亡人数较常年同期约多4000人，45岁以上的死亡最多，约为平时3倍；1岁以下死亡的，约为平时2倍。

43 5、四日市哮喘事件 1961年 －1972年，日本四日市 石油冶炼和工业燃油产生的废气，严重污染城市空气。重金属微粒与二氧化硫形成硫酸烟雾。1961年哮喘病发作。1972年市共确认哮喘病患者达817人，死亡10多人。

44    6、米糠油事件 1968年3月 日本北九洲市、爱知县一带 生产米糠油用多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，由于生产管理不善，混入米糠油，食用后中毒，至七八月份患病者超过5000人，其中16人死亡，实际受害者约13000人。   

45 7、水俣病事件    1953～1956年 日本熊本县水俣市 含甲基汞的工业废水污染水体，使水俣湾和不知火海的鱼中毒，从无机汞转化为有机物－甲基汞（CH3HgCl ），人食用毒鱼后受害。1972年日本环境厅公布：水俣湾和新 县阿贺野川下游有汞中毒者283，其中60人死亡。

46 水俣病事件图片

47 8、痛痛病事件     1955～1972年 日本富山县神通川流域 锌、铅冶炼厂等排放的含废水污染了神通川水体，两岸居民利用河水灌溉农田，使稻米和饮用水含镉而中毒，统计死亡200余人。

48 其他环境公害事件 印度博帕尔事件 1984年，建于印度博帕尔的美国联合碳化物公司农药厂的储罐爆裂，大量剧毒物异氰酸甲酯（MIC）外泄，几天之内有2500多人毙命。至1984年底，该地区有2万多人死亡，20万人受到波及，附近的3000头牲畜也未能幸免于难。在侥幸逃生的受害者中，有5万人可能永久失明或终生残疾。

49 博帕尔事件图片

50 前苏联切尔诺贝利核泄漏事件 1986年4月26日，苏联的乌克兰共和国切尔诺贝利（Чорнобиль，Chernobyl）核能发电厂发生严重泄漏及爆炸事故。事故导致31人当场死亡，上万人由于放射性物质远期影响而致命或重病，至今仍有被放射线影响而导致畸形胎儿的出生。这是有史以来最严重的核事故。 2005年一份国际原子能机构的报告认为直到当时有56人丧生，并估计大约4000人最终将会因这次意外所带来的疾病而死亡。

51 中国近期环境公害事件 重庆氯气罐泄漏和爆炸事件
2004年4月重庆天原化工厂一个冷凝管破裂，导致剧毒氯气外泄及爆炸。共造成9人失踪死亡，3人受伤。疏散化工厂周围的十多万居民 。

52 重庆氯气罐泄漏和爆炸事件图片

53 2005年11月13日中国石油天然气集团公司吉林石化公司双苯厂苯胺装置爆炸，共造成5人死亡、1人下落不明、2人重伤、21人轻伤。
松花江重大水污染事件 2005年11月13日中国石油天然气集团公司吉林石化公司双苯厂苯胺装置爆炸，共造成5人死亡、1人下落不明、2人重伤、21人轻伤。

54 松花江重大水污染事件起因

55 松花江重大水污染事件 苯类污染物流入松花江,造成水质污染。 11月20日16时，污染物到达黑龙江和吉林交界的肇源段，硝基苯开始超标，最大超标倍数为29.1倍，污染带长约80公里，持续时间约40小时。22日中午起全市停水，27日恢复 。 松花江是俄罗斯城市哈巴罗夫斯克60万居民的主要食水来源。

56 松花江重大水污染事件图片

57 松花江重大水污染事件图片

58 2. Air Pollution Index(API) and Air Quality
Air Pollutants Concentration（mg/Nm3） SO2 （average a day） NO2 PM10 （average a hour） CO O3 50 0.050 0.080 5 0.120 100 0.150 10 0.200 200 0.800 0.280 0.350 60 0.400 300 1.600 0.565 0.420 90 400 2.100 0.750 0.500 120 1.000 500 2.620 0.940 0.600 150 1.200

59 空气污染指数范围及相应的空气质量类别 对健康的影响 建议采取的措施 API 空气质量 状况 0～50 优 51～100 良 101～150
可正常活动 51～100 良 101～150 轻微污染 易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状 心脏病和呼吸系统疾病患者应减少体力消耗和户外活动 151~200 轻度污染 201～250 中度污染 心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群中普遍出现症状 老年人和心脏病、肺病患者应在停留在室内，并减少体力活动 251~300 中度重污染 >300 重污染 健康人运动耐受力降低，有明显强烈症状，提前出现某些疾病 老年人和病人应当留在室内，避免体力消耗，一般人群应避免户外活动

60 Concentration of PM10 (mg/m3)
How to calculate API PM10=0.215mg/m3 CL IL 0.1 0.2 0.3 50 200 100 0.4 API CS IS API = max I(NO2), I(SO2), I(PM10) Concentration of PM10 (mg/m3)

61 Haze (灰霾)

62

63

64

65 与其他课程的关系 环境工程原理（化工原理） 大学物理 化学 流体力学 大气 环境规划 环境评价 环境监测 环境管理

66 This Lecture and the Next Lecture
CONTENTS Page Ⅴ~Ⅺ Chapter Page 1~12 The next Lecture: Chapter Page 13~37 Chapter Page 511~ 524 content/index.html

67 Homework 1. In one city, concentration of the three major air pollutants are shown as the following: SO2: mg/Nm3 ， NO2: mg/Nm3, PM10: 0250 mg/Nm3 What is the API of this city, and which type of air quality of this city is? 2. What is Haze(灰霾 ), checked in Google and Baidu?

68 DISCUSSION Topics about Air Pollution: Introducing yourself
Interesting news or information about air pollution your having read or heard Your opinions on this Air Pollution course Your suggestions for Chinese Air Pollution Other familiar issues about Air Pollution