2008年环保工程师专业知识二精彩讲义(二)

　　二 大气污染源及污染物的种类

　　1.大气污染源

　　导致大气污染的因子或污染物的发生源：自然污染源和人为污染源。

　　大气污染源的分类：有四种分类法

　　(1)按污染源存在形式：固定污染源、移动污染源;

　　(2)按污染源排放方式：高架源、面源、线源;

　　(3)按污染源排放时间：连续源、间断源、瞬时源;

　　(4)按污染源产生类型：工业污染源、家庭炉灶、汽车排气。

　　进行大气质量评价适宜用第一种分法，研究扩散适宜用第二种分法，分析污染物排放时间规律适宜用第三种分法，解决污染物，控制污染物适宜用第四种分法。

　　2.大气污染物

　　(1)定义：大气污染物系指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人或环境产生有害影响的那些物质。

　　(2)种类：按其存在状态可概括为二大类：气溶胶状态污染物(颗粒污染物)，气体状态污染物

　　①气溶胶状态污染物

　　在大气污染中，气溶胶系指固体粒子，液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体。从大气污染控制的角度，按照气溶胶的来源和物理性质，可将其分为如下几种：

　　a粉尘(dust)：粉尘系指悬浮于气体介质中的小固体粒子，能因重力作用发生沉降，但在某一段时间内能保持悬浮状态.它通常是由于固体物质的破碎、研磨、分缎、输送等机械过程，或土壤，岩石的风化等自然过程形成的。粒子的形状往往是不规则的。粒子的尺寸范围，在气体除尘技术中，一般为1―200μm左右.属于粉尘类的大气污染物的种类很多，如粘土粉小，石英粉尘、煤粉、水泥粉尘、各种金属粉尘等.

　　在大气污染控制中，还根据大气中的粉尘(或烟尘)颗粒的大小，将其分为飘尘、降尘和总悬浮微粒.

　　①飘尘：飘尘指大气中粒径小于lOµm的固体颗粒.它能较长期地在大气中飘浮，有时也称浮游粉尘.

　　②降尘：降尘指大气中粒径大于lOµm的固体颗粒。在重力作用下它可在较短时间内沉降到地面。

　　②总悬浮微粒(TSP)：总悬浮微粒系指大气中粒径小于100µm的所有固体颗粒.

　　b烟(fume)：烟一般系指由冶金过程形成的固体粒子的气溶胶。 它是由熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物，在生 成过程中总是伴有诸如氧化之类的化学反应。烟的粒子尺寸很小，一般为0.01一lµm左右。产生烟是一种较为普遍的现象，如有色金属冶炼过程中产生的氧化铅烟、氧化锌烟，在核燃料后处理厂中的氧化钙烟等。

　　c飞灰(flyash)：飞灰系指随燃料燃烧产生的烟气飞出 的分散得较细的灰分。

　　d黑烟(smoke)：黑烟一般系指由燃料燃烧产生的能见气溶胶.在某些情况下，粉尘、烟、飞灰、黑烟等小固体粒子气溶胶 的界限，很难明显区分开，在各种文献特别是工程中，使用得较混乱，根据我国的习惯，一般可将冶金过程或化学过程形成了固体粒子气溶胶称为烟尘;将燃料燃烧过程产生的飞灰和黑烟，在不需仔细区分时，也称为烟尘.在其他情况，或泛指小固体粒子的气溶胶时，则通称粉尘。

　　e雾(fog)：是气体中液滴悬浮体的总称.在气象中指造成能见度小于lkm的小水滴悬浮体。在工程中，雾一般泛指小液体粒子悬浮体，它可能是由于液体蒸汽的凝结，液体的雾化及化学反应等过程形成的，如水雾、酸雾、碱雾、油雾等.

　　②气体状态污染物

　　气体状态污染物是以分子状态存在的污染物，简称气态污染物。

　　气态污染物的种类很多，大部分为无机气体.常见的有五大类：以二氧化硫为主的含硫化合物，以氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物，碳氧化物、碳氢化合物及卤素化合物等。

　　对于气态污染物，又可分为一次污染物和二次污染物。一次污染物是指直接从污染源排到大气中的原始污染物质，可分为：非反应物质，其性质较稳定;反应性物质，性质不稳定，在大气中常与某些其它物质产生化学反应或作为催化剂促进其它污染物产生化学反应。二次污染物是指由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物质，如二次污染物硫酸烟雾(又称硫酸气溶胶)形成过程。

　　。

　　在大气污染中目前受到普遍重视的一次污染物主要有硫氧化物(SOx )、氮氧化物(NOx)，碳氧化物(CO，CO2)以及碳氢化物(HC)等.受到普遍重视的二次污染物主要是硫酸烟雾和光化学烟雾。

　　往往二次污染物比一次污染物的危害大得多。

　　3.重要的大气污染物

　　CO、NOx、HC化合物、SOx、微粒、光化学烟雾见书P150-159。在此不做详细介绍了。

　　主要污染物：粉尘(钢铁厂、冶炼厂、水泥厂、建筑材料厂等);

　　硫化物(民用炉、热点站、金属冶炼、硫酸厂);

　　氮化物(硝酸厂、氮肥厂、炸药厂);

　　氧化物(CO、CO2);

　　卤化物(氟化物、氯化物、制碱厂);

　　有机物质的污染。

　　1)CO 占总污染量的30% 主要来源：汽车排气占50%

　　危害：与血红蛋白结合危害人体，排量多会使空气中O2量降低。

　　2)NOx、NO、NO2 本身含氮变成游离氮原子和氧作用(燃NO)

　　来源：①石化燃料的燃烧

　　高温下，大气中的氮和氧结合(热解NO)

　　NOx生成量与燃烧温度有关

　　②各种工业过程(硝酸厂、氮肥厂、炸药厂等)

　　危害：①光化学烟雾的主要成分;

　　②对动植物体有强的腐蚀性。

　　3)碳氢化合物(HC)

　　来源：燃料燃烧不完全排放HC化合物，汽车尾气中有10%HC化合物。美国70年

　　统计，在总HC尾气中，汽车排气占48%。

　　危害：光化学烟雾的主要成分。

　　4)硫氧化物

　　来源：①燃料燃烧;

　　②有色金属冶炼;

　　③民用燃烧炉灶。

　　SO2浓度：3.5%以上 高浓度烟气

　　3.5%以下 低浓度烟气

　　危害：①产生酸雨;②腐蚀生物的机体;③产生化学烟雾。

　　硫酸烟雾的代表事件：伦敦烟雾事件

　　5)微尘

　　分类：气溶胶中 0.1―1μm

　　烟 0.1―1μm 降尘(>10μm)

　　尘 10―100μm 飘尘(<10μm)

　　雾 1―10μm

　　危害：①引起呼吸道疾病;②致癌作用;③造成烟雾事件(硫酸等，SO2之所以在大气中造成危害是由于大气中微尘带有一些Mn2+、Fe2+等催化剂使 6)其他有害物质(石棉、铍、汞)

　　7)光化学烟雾

　　光化学烟雾早在1946年最早在洛杉矶发现，故又叫“洛杉矶烟雾”。这种烟雾经常发生在夏季和早秋季节，每次事件给人造成很大的灾难。

　　光化学烟雾的机理在本世纪五十年代以前还不很清楚，1956年首先由加利福尼亚工科大学哈根.斯特博士提出了光化学烟雾的理论，他认为洛杉矶型的烟雾事件主要由于汽车排出来的尾气中的NOx、HC在强烈的太阳光作用下发生化学反应造成的。引起光化学烟雾的NO2气体可吸收300―700nm(纳米)波长的光。其中430nm波长以下的紫外线光照射时，可使NO2分解 生成的原子氧很快又与空气中的O2形成O3: 按上式可计算出O3浓度，实际上远比按上推导而得的结论高。

　　主要是：大气中存在由各种HC化合物，最容易与O原子、O2、O3、NO进行反应生成一系列中间产物和最终产物。如形成光化学烟雾的HC物为醛类时，其主要反应如下：

　　大气中的一次污染物如汽车、工厂等排放的燃烧生成物和未燃烧物质经过太阳光的照射，各种污染物之间发生反应形成二次污染物――烟雾，被称为光化学烟雾。

　　反应机理见书。

　　光化学烟雾的主要成分：O3、过氧酰硝酸酯、酮类、醛类各种活性很强的许多自由烃、氮类氧化物。

　　造成光化学烟雾的起始物：NO2

　　形成条件：阳光照射(光波2900―4200Å)空气中存在HC化合物(上午9点―下午2点)晴天，温度不太高。

相关连接： 环保工程师频道    环保工程师论坛    环保工程师博客