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大气污染控制工程

大气污染控制工程. 修光利 华东理工大学资源与环境工程学院 华东理工大学资源能源战略与循环经济研究中心 华东理工大学危险化学物质风险评估与控制研究中心. 大气污染的影响. 对人体健康的影响 １ . 大气污染物侵入人体的三个途径： 表面接触 食入污染物的食物和水 吸入被污染的空气. 大气污染的影响. 对人体健康的影响 ２ . 颗粒物 危害 : PM 10 : 人体健康关系大 PM 2.5 : 可以进入人体肺泡，甚至血液系统，直接导致心血管病。

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大气污染控制工程

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Presentation Transcript

  1. 大气污染控制工程 修光利 华东理工大学资源与环境工程学院 华东理工大学资源能源战略与循环经济研究中心 华东理工大学危险化学物质风险评估与控制研究中心

  2. 大气污染的影响 • 对人体健康的影响 • １.大气污染物侵入人体的三个途径： • 表面接触 • 食入污染物的食物和水 • 吸入被污染的空气

  3. 大气污染的影响 • 对人体健康的影响 ２.颗粒物 危害: PM10:人体健康关系大 PM2.5:可以进入人体肺泡，甚至血液系统，直接导致心血管病。 PM2.5的比表面积较大，通常富集各种重金属元素（如As、Se、Pb、Cr等）和PAHs、PCDD/Fs、VOCs 等有机污染物，这些多为致癌物质和基因毒性诱变物质，危害极大。 影响因素:取决于颗粒物的浓度和在其中暴露的时间。

  4. 大气污染的影响 • 对人体健康的影响一氧化碳 在正常情况下，经过呼吸系统进入血液的氧，将与血红蛋白（Hb）结合，形成氧血红蛋白（O2Hb）被输送到机体的各个器官和组织，参与正常的新陈代谢活动。如果空气中的一氧化碳浓度过高，大量的一氧化碳将进入机体血液。进入血液的一氧化碳，优先与血红蛋白（Hb）结合，形成碳氧血红蛋白 （COHb），一氧化碳与血红蛋白的结合力比氧与血红蛋白的结合力大200～300倍。碳氧血红蛋白 （COHb）的解离速度只是氧血红蛋白（O2Hb）的1/3600。

  5. 大气污染的影响 暴露于两种气体混合物中所产生的COHb和O2Hb的平衡浓度 Pco、Po2——吸入气体中CO和O2的分压 M——haldane常数，范围200~250 例题：教材P14

  6. 大气污染的影响 • 对人体健康的影响氮氧化物 氮氧化物可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病，呼吸系统有问题的人士如哮喘病患者，会较易受二氧化氮影响。对儿童来说，氮氧化物可能会造成肺部发育受损。研究指出长期吸入氮氧化物可能会导致肺部构造改变，但目前仍未可确定导致这种后果的氮氧化物含量及吸入气体时间。

  7. 大气污染的影响 • 对人体健康的影响光化学氧化剂 氧化剂（主要是PAN和PBN）会严重地刺激眼睛，当它和臭氧混合在一起时，他们还会刺激鼻腔、喉，引起胸腔收缩，在浓度高达3.90mg/m3时，就引起剧烈的咳嗽和注意力不集中。

  8. 大气污染的影响 • 对人体健康的影响有机化合物 苯并芘是一种常见的高活性间接致癌物。3，4-苯并芘释放到大气中以后，总是和大气中各种类型微粒所形成的气溶胶结合在一起，在8微米以下的可吸入尘粒中，吸入肺部的比率较高，经呼吸道吸入肺部，进入肺泡甚至血液，导致肺癌和心血管疾病。

  9. 大气污染的影响 • 对人体健康的影响臭氧 目前国家对臭氧浓度的标准是0.05ppm，国际标准是0.075ppm，其实通常超过0.03ppm就会对人体产生不好的作用了。 臭氧属于有害气体，浓度为 6.25×10mol/L(0.3mg/m3 ) 时，对眼、鼻、喉有刺激的感觉；浓度 (6.25-62.5)×10 -5 mol/L(3 ～ 30mg/m3) 时，出现头疼及呼吸器官局部麻痹等症 ; 臭氧浓度为 3.125×10 -4～ 1.25×10 -3 mol/L(15 ～60 mg/m3)

  10. 大气污染的影响 时 , 则对人体有危害。其毒性还和接触时间有关，例如长期接触 1.748×10-7mol/L(4ppm) 以下的臭氧会引起永久性心脏障碍，但接触 20ppm 以下的臭氧不超过 2h ，对人体无永久性危害。因此，臭氧浓度的允许值定为 4.46×10-9 mol/L(0.1ppm)8h。 由于臭氧的臭味很浓，浓度为 4.46×10-9mol/L(0.1ppm) 时，人们就感觉到，因此，世界上使用臭氧已有一百多年的历史，至今也没有发现一例因臭氧中毒而导致死亡的报道。

  11. 对植物的伤害 SO2进入植物体内产生的亚硫酸氢根，对森林植物的叶绿体结构和功能产生了明显 的破坏作用，但破坏程度因不同森林植物而异。其中，亚热带森林演替早期树种马尾松（Pinus massoniana）对亚硫酸氢根的反应最为敏感，亚硫酸 氢根造成了其叶绿体的膨胀和类囊体片层垛叠结构的混乱。在亚硫酸氢根作用下，马尾松光合机构的变化直接导致了光系统II相对电子传递速率和实 际光化学效率下降，进而阻碍了光合作用进程，导致植物个体的衰败。

  12. 多年生草本植物海芋（Alocasia macrorriza）的研究发现，随着铅离子和镉离 子处理浓度的升高，海芋叶片细胞内活性氧大量形成，细胞死亡率升高。

  13. 大气污染的影响 • 对器物和材料的影响

  14. 大气污染的影响 • 对大气能见度和气候的影响 大气能见度的可用近似方程计算： Lv= 2.6×ρ×dp∕ Kρ ρ---视线方向上的颗粒浓度，mg/m3。 ρР---颗粒的浓度，kg/m3。 dp----颗粒的直径，µm。 K----散射率，即受颗粒作用的波阵面积与颗粒面积之比。 一般取1.7～2.5。 2002年3月20日北京霾

  15. 大气污染的影响 • 对大气能见度和气候的影响热岛效应

  16. 大气污染的影响 温室效应 后天

  17. 思考题 1.粉尘密度1400kg/m3，平均粒径1.4，在大气中的浓度为0.2mg/m3，对光的折射率为2.2，计算大气的最大能见度。 • 解： 由《大气污染控制工程》P18 （1－2），最大能见度为

  18. 大气污染的综合防治 1.空气质量保障 （1）广州亚运会(2010.11.12~2010.11.27) （2）上海世博会(2010.5.1~2010.10.31) （3）北京奥运会（2008.8.8~2008.8.24） （4）南京（2014.8.16~ ）

  19. 大气污染的综合防治 October 29, 2005, Air Pollution Index (API)=48, PM10 concentration  50 μg m−3 (left); October 26, 2005, API=176, PM10 concentration 300 μg m−3 (right).

  20. 大气污染的综合防治 周边地区对北京的浓度贡献 PM2.5（左）；O3（右）

  21. 大气污染的综合防治 • 1.全面规划、合理布局 • 2.严格环境管理 • 3.控制大气污染的技术措施 • （1）清洁生产：清洁的生产过程和清洁的产品 • （2）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 • （3）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

  22. 大气污染的综合防治 控制污染的经济政策 （1）必要的环境保护投资 • 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％ （2）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）

  23. 大气污染的综合防治 5.奥运期间交通控制大气污染物变化 奥运前车速 奥运期间车速

  24. 奥运期间CO排放 奥运前CO排放 奥运前VOC排放 奥运期间VOC排放

  25. 奥运前NOx排放 奥运前NOx排放 奥运前PM10排放 奥运前PM10排放

  26. 大气污染的综合防治 综合治理后，奥运期间污染物变化 测定PM10 预测PM10

  27. Spatial distributions of annual mean visibility simulated by the 2010 BAU and NOx control scenarios ((a) and (b)), and their absolute and percentage changes due to 2010 NOx controls.

  28. 大气污染的综合防治 5、绿化造林 6、安装废气净化装置 1、消烟除尘 1）干式机械除尘：重力沉降器、惯性除尘器、旋风除尘器 2）湿式除尘：喷淋塔、水膜式除尘器等 3）过滤式除尘：袋式除尘器等 4）静电除尘： 2、烟气脱硫 ①干法 ②湿法 控制流动源污染：汽车尾气的治理

  29. 环境空气质量控制标准 一、环境空气质量标准 一级标准：为保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何危害性影响的空气质量要求。 二级标准：为保护人群健康和城市、乡村的动、植物在长期和短期的接触情况下，不发生伤害的空气质量要求。 三级标准：为保护人群不发生急、慢性中毒和城市一般动、植物（敏感者除外）正常生长的空气质量要求。 一类区：为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区； 二类区：为城镇规划中规定的居住区、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：特定工业区。 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

  30. 环境空气质量控制标准 二、工业企业设计卫生标准 “车间空气中有害物质的最高容许浓度” 三、大气污染物排放标准 排气筒最高允许排放速率的内插法和外推法 内插法： 外推法： 外推法：

  31. 环境空气质量控制标准 四、空气污染指数及报告 空气污染指数分级标准(试行)

  32. 环境空气质量控制标准 空气污染指数分级浓度限值

  33. 环境空气质量控制标准 计算公式：当第k种污染物浓度为 时，其分指数为 式中：Ik——第k种污染物的污染分指数； ——第k种污染物平均浓度的监测值，mg/m3 Ik,j ——第k种污染物j转折点的污染分指数值； Ik,j+1 ——第k种污染物j+1转折点的污染分指数值 ——第j转折点上k中污染物的浓度限值， mg/m3 ——第j+1转折点上k中污染物的浓度限值， mg/m3

  34. 环境空气质量控制标准 例：空气质量日报以及空气污染指数(API）的计算 ρk=SO2=0.023 IK,J+1=50 Ik,j=0 ρk,j+1=0.050 ρk,j=0 Iso2=23 ρ=kNO2=0.100 I K,J+1=100 Ik,j=50 ρk,j+1=0.12 ρk,j=0.080 INO2=75 ρk=PM10=0.180 IK,J+1=200 Ik,j=100 ρk,j+1=0.350 ρk,j=0.150 IPM10=115 APIMAX=（23,75,115）=115 首要污染物为:可吸入颗粒物

  35. 思考题 1.假定某地区的PM10日均值为0.215毫克/立方米，SO2日均值为0.105毫克/立方米，NO2日均值为0.080毫克/立方米，则其污染指数的API

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