环境保护概论与水处理技术.ppt 95页

'环境保护概论与水处理技术环境与环境保护概论生态学基本知识环境污染与人体健康污染源大气污染及其防治水污染及其治理固体废物的处理和利用9/16/20211 环境噪声及其控制其他环境污染及其防治环境法环境标准能源知识简介中州大学——魏振枢主讲——9/16/20212 第一章环境与环境保护概论1-1环境概论一环境的概念1、定义:是指影响人类生存和发展的各种天然的和人工改造的自然因素的总体。2、分类水圈原生自然环境：基本未受人类气圈影响，如极地、沙漠、冻土1)自然环境区、原始森林等。岩石圈次生自然环境：受到人类发展生物圈活动的影响，如次生林、天然牧场等。9/16/20213 2）社会环境：又称人造环境，是指经过人类创造或加工过的物质设施和社会结构。或者说，是人类在自然环境环境基础上，为不断提高自己的物质精神生活而创造出的环境。生产环境（工业、农业）交通环境（机场、港口、铁路、公路等）商业环境（商业区）聚落环境（院落、生活居住区、城市）文教环境（文化教育区）卫生环境（医院、疗养院等）旅游环境（文物古迹、风景名胜等）9/16/20214 二城市环境1、聚落:人类聚居的场所、活动的中心。聚落环境:人类聚居场所的环境。院落环境:是由一些功能不同的建筑物和场院组成的基本环境单元。北极小冰屋热带茅舍西南竹楼蒙古包西北窑洞干旱区平顶屋火炕、火墙9/16/20215 村落环境：农业人口聚居的地方。城市环境：2、城市环境1）定义：是人类利用和改造环境而创造出来的高度人工化的生存环境。2）目前状况UN规定：100万以上为特大；50~100万为大型；20~50万为中等；2~20万为小城市。目前中国城市为724个，特大城市为33个。1998年统计,12.481亿人,城镇人口3.7942亿,占30.4%.城市化:城市人口在总人口中的比重.没有城市化,无法提高物质文明和精神文明急剧城市化会造成一系列的管理问题和环境问题.9/16/20216 3)急剧城市化的危害下垫面改变大气污染大气环境的影响大气热量增加气体和颗粒污染物热岛效应水耗量大水资源枯竭水环境的影响硬度增加,质量下降水质恶化18世纪前以瘟疫流行为主18世纪后以三废为主生物环境的影响城市荒漠震动、噪声、微波污染其他因素的影响交通紊乱、住房拥挤、供应紧张垃圾处理困难9/16/20217 城市环境系统大气自然环境子系统水土绿地工业经济环境子系统交通基础设施科技教育社会环境子系统文化社会意识9/16/20218 1-2环境科学一环境问题1、定义:由于人类活动作用与人们周围的环境所引的环境质量变化,以及这种变化反过来对人类的生产、生活和健康的影响问题.2、分类原生环境问题(第一环境问题):地震、海啸、火山活动、崩塌、滑坡、泥石流、洪涝、干旱、台风、地方病生态环境破坏:引起次生环境问题(第二环境问题):自然条件变化,可影响人类生产活动环境污染:毒化环境,危害人类健康.9/16/20219 3、环境问题发展的四个阶段1)环境问题萌芽阶段(工业革命以前)刀耕火种,原始捕捞砍伐森林、破坏草原水土流失、水旱灾害频繁2)环境问题的发展恶化阶段(工业革命~20世纪50年代以前)工业革命造成污染严重,出现大量的污染事件.3)环境问题的第一次高潮(20世纪50年代~80年代前)出现在50、60年代.人口迅猛增加;工业不断集中和扩大,能源消耗大增.污染的点与面急剧扩大.与此同时,1972年开始着手治理工作.4)环境问题的第二次高潮(20世纪80年代以后)三类:全球性大气污染;大面积生态破坏;突发性严重污染事件迭起.1992年召开环发大会.9/16/202110 两次高潮的不同:其一:影响范围不同.第一次在工业发达国家,重点是局部性、小范围的环境污染问题.第二次是大范围,乃至全球性的环境污染和大面积生态破坏.其二:危害后果不同.前次是环境污染对人体健康的影响,也对经济造成损害;后者影响到全人类的生存与发展其三:就污染源而言.前次污染来源不太复杂,较易通过调查弄清其来龙去脉,有效进行控制和治理.后次污染源和破坏源众多,分布广而复杂,只靠一个国家难以奏效.其四:前次的“公害事件”与后次的突发性严重污染事件不同.一是突发性,二是事故污染范围大,危害严重,经济损失巨大.9/16/202111 二环境科学1、环境科学的特定研究对象环境科学是以“人类-环境”这对矛盾为对象,研究其对立统一关系的发生与发展、调节与控制,以及利用与改造的科学.2、环境科学的特点综合性人类所处地位的特殊性学科形成的独特性3、环境科学的基本任务探索全球范围内自然环境演变的规律;探索全球范围内人与环境的相互依存关系;协调人类的生产、消费活动同生态要求之间的关系;探索区域污染综合防治的途径.9/16/202112 4、环境科学的研究内容环境学环境数学环境物理学环境化学基础环境学环境生物学环境地学环境医学环境空气动力学环境工程学环境管理学环境规划应用环境学环境监测环境质量评价环境经济学环境法学环境行为学9/16/202113 1-3环境保护的重要性一世界八大公害事件二其他世界著名污染事件1、1984年12月3日印度Bhopal毒气泄露事件2、1986年4月26日前苏联基辅切尔诺贝利核电站泄露事件3、19世纪中叶，英国伦敦先后两次霍乱大流行4、海湾战争引起海洋石油污染事件5、中国唐山大地震9/16/202114 三我国的环境状况1、中国环境保护的发展历程(三个阶段)(1)中国环保事业的起步(1973~1978年)1972年发生几件较大环境事件1972年参加6月5日在斯德哥尔摩召开的人类环境会议.环境保护事业的奠基—第一次全国环境保护会议于1973年8月5~20日在北京召开,主要贡献有:承认有污染,“现在就抓,为时不晚”;审议通过32字方针;《关于保护和改善环境的若干规定(试行)》;环保机构的设立,1974年10月,经国务院批准正式成立了国务院环境保护领导小组.9/16/202115 创业时期的环境保护工作主要作四个方面的工作:全国重点区域的污染源调查、环境质量评价及污染防治途径的研究;开展了以水、气污染治理和“三废”综合利用为重点的环保工作;制定环境保护规划和计划;逐步形成一些环境管理制度,制定了“三废”排放标准.(1973年11月17日,由国家计委、国家建委、卫生部联合颁布了中国第一个环境标准《工业“三废”排放试行标准》,共4章19条.9/16/202116 (2)改革开放时期环保事业的发展(1979~1992年)1983年12月31~1984年1月7日在北京召开了第二次全国环境保护会议,主要有以下4个方面:环境保护基本国策的确立;“三同步”、“三统一”战略方针的提出;“三同步”:““同步规划、同步实施、同步发展”“三统一”:“经济效益、社会效益与环境效益的统一”确定了符合国情的三大环境政策—“预防为主、防治结合、综合治理”、“谁污染谁治理”、“强化环境管理”;提出了到20世纪末的环保战略目标强调环境保护是我国的一项基本国策.我国环保政策、法规体系已经初步形成.9/16/202117 1989年4月底至5月初在北京召开了第三次全国环境保护会议,主要贡献如下:提出努力开拓有中国特色的环境保护道路.总结确定了八项有中国特色的环境管理制度.可以总结为以下3个方面:贯彻“三同步”方针,促进经济与环境协调发展的制度.主要包括环境影响评价及“三同时”制度.这两项制度结合起来形成防止新污染产生的两个有力的制约环节,保证经济建设与环境建设同步实施,达到同步协调发展的目标.“三同时”:防治污染项目必须与主体工程同时设计、施工、投产.控制污染,以管促治的制度.主要包括排污收费、排污申报登记及排污许可证制度,污染集中控制,以及限期治理制度.环境责任制与定量考核制度.9/16/202118 (3)可持续发展时代的中国环境保护(1992年以后)世界已经进入可持续发展时代国际贸易中的环境原则;工业生产发展的环境原则;经济决策中的环境原则.1996年7月在北京召开了第四次全国环境保护会议,会议主要成果为:提高了认识,提出了有力的政策措施;提出两项重大举措:一是要求2000年排放总量控制在国家批准的水平;二是中国跨世纪绿色工程规划.中央人口资源环境工作座谈会1999年3月在北京召开,江泽民讲话.9/16/202119 2、我国环境状况全国排污量:废气10~15亿m3;废水350亿m3存在问题:江河湖海污染严重.国家环保局重点治理:33211工程“三河”:淮河;海河;辽河“三湖”:滇池;太湖;巢湖(安徽)“两区”:酸雨控制区;SO2控制区“一市‘:首都北京市“一海”:渤海食品污染严重:装修污染严重:化妆品污染严重:9/16/202120 第二章生态学基本知识2-1基本内容一定义:是研究生物与其生存环境之间相互关系的学科生物:动物200多万种,植物30多万种,微生物10多万种环境自然环境社会环境二生态系统1、定义:在一定空间里,生物与环境之间构成的整体.注意三点:划分有人为因素,可大可小,小可成大.系统中不断进行着物质交换和能量流动.动态平衡9/16/202121 一个小池塘中:浮游植物(如藻类)浮游动物鱼类鸟类光合作用O2微生物分解为基本消耗元素和化合物9/16/202122 2、组成生产者:绿色植物生物群落(生物系统)消费者:分级(食草、食肉)分解者:真菌、细菌、微生物能量(太阳辐射、温度、热流等)群落环境(环境系统)地形(海拔)水、土、气、风等无机物质生产者消费者或者四部分组成分解者无生命物质9/16/202123 生产者消费者土壤营养库分解者物质循环能量流动9/16/202124 说明:1)消费者之间可以构成食物链,其中各环节称作营养级,一般生产者为第一营养级,一级消费者为第二营养级……通常4~5级,各级间能量利用率约为10%.一切生物均经光合作用储存能量;缩短食物链可以提高能量利用率;食物链长,说明生活富裕:亚洲:粮食人欧洲:粮食牲畜人猪多肥多粮食多是颠倒的食物链.9/16/202125 2)环境中污染物随食物链富集,危害人类.与人类有关的两条食物链陆地:土壤农作物畜禽人水体中:水体浮游植物浮游动物鱼类鸟类人美国密执安湖中PCB(polychlorinatedbiphenyl)海水鱼类鸟类人0.01~0.0000010.01~101~1000.1~10(ppm)美国密执安湖中DDT水湖泥虾鱼鸟ppm0.0000020.0140.0413~699(5107)倍数比7000373~14616~33北极爱斯基摩人137Cs过量:苔藓驯鹿人食用富集无机汞有机汞,致使毒性增加.9/16/202126 3)生物圈是地球上最大的生态系统9/16/202127 3、生态系统的功能1)能量流动五大特征:一切能量来源于太阳能;太阳光合作用储存能量;能量通过食物链进行传递;能量单向流动;能量流动过程中逐级递减.能量在流动过程中遵循热力学第一定律和热力学第二定律.9/16/202128 2)物质循环主要有:C、H、N、O、S、P、Zn、Mn、Cu、Mo、Co、Ca、Mg、K、H2O等.重点是C、N、O、H2O.水的循环氮的循环:9/16/202129 氮的循环:固氮:生物固氮豆科植物及其他高等植物根瘤菌工业固氮合成氨岩浆固氮火山爆发时的岩浆固氮大气固氮雷雨闪电时通过电离作用合计万吨利用:进入土壤中NH3NO2-(NO3-)氨基酸蛋白质动物食用排出:动物新陈代谢(排泄)蛋白质分解NH3、尿素和尿酸进入土壤动植物尸体土壤微生物分解为CO2、H2O、NH3一部分经硝化成NO2-(NO3-)被植物吸收一部分反硝化游离N2到大气中总之返回大气中的氮量为:万吨固氮作用超过反硝化作用,每年多680万吨,出现富营养化现象.9/16/202130 3)信息联系营养信息、化学信息、物理信息、行为信息.达尔文的:猫多田鼠土蜂三叶草多9/16/202131 三生态平衡1、定义:在一定条件下,生态系统中能量流动和物质循环表现为稳定的状态.2、特点动动态平衡定相对稳定(能量、物质、生物种类、生物数量)变外界条件发生变化,可破坏现存的生态平衡.小:不超过自净能力大:平衡破坏9/16/202132 3、生态平衡的破坏自然原因(第一环境问题,天灾)自然异常变化如火山、地震、海啸、台风、水旱、流行病原因人为原因(第二环境问题,人祸)两方面造成:对自然资源不合理利用,滥砍乱伐,滥捕动物.排放污染物,如重金属、农药、石油等生物种类成分的改变危害环境因素的改变信息系统的破坏9/16/202133 农田、森林鱼塘猪场牛场氧化塘发电厂生产能源生活能源肉类加工厂沼气池固体废物加工沉淀池菲律宾马尼拉马雅农场农业生态系统图9/16/202134 粮农作物蛋鸡副鸡产粪品肉猪猪粪沼气沼气池渣电发电输肥水出家庭生态农业模式示意图9/16/202135 2-2环境保护与资源保护1、世界森林覆盖率为22%,我国1996年统计公布的为13.92%.2、英国作家莱切尔.卡尔逊(Rachel.Carson)1962年发表了《寂静的春天》(SilentSpring),揭露了环境污染问题.3、经验证明，森林覆盖率达到30%,则自然环境就比较好.9/16/202136 第三章环境污染与人体健康3-1人与环境的辨证关系一人体通过新陈代谢与周围环境进行物质交换人体中各元素平均含量与地壳中各元素含量同步,如人体血液中60多种元素含量和岩石中这些元素含量有明显的相关性.(见幻灯)环境污染使某些化学物质突增,或者出现了本来没有的合成化学物质,就破坏了人----环境关系,因此而致病.9/16/202137 二人体与环境间保持动态平衡空气水维持生命.使正常生长,从事活动.1、四大要素土壤污染物同时带入人体中食物2、外界条件变化小:未超过环境自净能力,可以自动调节.如缺氧,噪声大:使生态平衡失调,超过人体忍受限度时,可中毒、致病、致癌、致畸等9/16/202138 3-2环境污染及其对人体的作用一环境污染物来源1、定义:人们在生产生活过程中,排入大气、水、土壤中并引起环境污染或导致环境破坏的物质.生产性:三废、农药、化学品2、来源生活性:污水、粪便、废弃物放射性:化学3、分类物理生物9/16/202139 二污染的特征地区广影响范围大人口多组成复杂作用时间长;可达24小时进入环境中稀释,思想麻痹浓度低、情况复杂协同种类多,产生复杂效应拮抗污染容易、治理难9/16/202140 三环境污染对人体健康的影响因素1、环境污染对人体健康的的影响因素的判断标准是否引起急性中毒是否引起慢性中毒有无致癌、致畸及致突变作用是否引起寿命的缩短是否引起生理、生化的变化9/16/202141 2、影响因素非必需元素均可引起异常反应,应最高限量有毒元素剂量少量发生功能障碍必需元素适量过量致病作用时间有蓄积性O3+NOx、CH协同(生)飘尘+SO2多因素联合CO+H2S拮抗Se阻止CH3HgCH3生成Zn阻止Pb、Cd摄入个体敏感性9/16/202142 人体中含碘量:20~50mg人体每日需碘量成人:70~100g;青少年:160~200g儿童:50g婴儿:20g若缺碘:甲状腺肿若多碘:高碘性地方性甲状腺肿人体中每日每人需氟量为:1.0~1.5mg.其中65%来自饮水.若饮水中含氟量<0.5mg/L(ppm):龋齿病增加>1.0mg/L(ppm):氟斑牙病增加>4.0mg/L(ppm):氟骨病(氟中毒)9/16/202143 四污染物在人体内的转归转归:各种环境污染物作用于人体,在人体中的迁移变化的途径,称之.迁移过程中的存在状态会发生变化.环境病是环境健康效应中的一种比较严重的病理性改变.储存吸收运转生物转化排泄作用9/16/202144 呼吸道消化道1、侵入和吸收皮肤其他(如粘膜、伤口)I2----甲状腺;DDT----脂肪2、分布与蓄积(靶器官)CH3HgCH3----脑Pb----骨;Cd----肝肾肠粘膜氧化还原和水解3、毒物的生物转化结合反应可以解毒可以增加毒性肾4、毒物的排泄消化道呼吸道分泌物9/16/202145 总之,当某毒物污染环境作用于人群时,并不是所有的人都同样的出现毒反应、发病或者死亡,而是出现一种“金字塔”式的分布.这主要是与个体对有害因素的敏感性不同有关,作为环境医学的一项重要任务,就是早发现亚临床期生理、生化的变化和保护敏感人群.9/16/202146 3-3环境污染对人体健康的危害一环境的健康效应(healtheffect)1、定义:各种因素作用于人体,引起人体健康状况发生相应的生理性、病理性的改变为之.2、环境病:是环境健康效应中的一种比较严重的病理性改变.9/16/202147 原生环境病(地方病):由自然环境因素引起的环境病.地方性甲状腺肿:人体中大约含碘20~50mg;地方性克山病(心脏病):地方性克汀病(呆小病):缺碘性呆小,聋哑,瘫痪.地方性氟中毒(氟骨病):关节疼痛,畸形,严重残废.地方性大骨节病:病因不明,多在山区,半山区.硬水与心血管疾病.9/16/202148 次生环境病(公害病):由环境污染引起的环境病.水俣病:汞中毒(日本熊本县水俣湾)骨痛病:痛痛病(日本富山县神通川流域的镉中毒)油症儿:日本九州市PCB中毒小头症:日本广岛爆炸中心原子弹辐射致畸海豹儿:反应停化学药物(Thalidomide)四日哮喘病:日本四日市现代饮食病:防腐剂、杀菌剂、漂白剂、抗氧化剂、甜味剂、调味剂、着色剂等9/16/202149 二环境污染对人体健康的危害1、急性危害突然发病2、慢性危害1)大气污染:使城市慢性呼吸道患者增加,成肺心病,癌2)土壤和水体污染:3)生物污染:微生物、寄生虫、昆虫等3、远期危害致癌致畸致突变致敏9/16/202150 第四章污染源4-1污染源分类一概念发生源:如火电厂排放二氧化硫,火电厂为SO2的发生源.污染物来源:如燃料燃烧对大气造成了污染,则表明污染物来源于燃料燃烧.通常我们所说的污染源指前者.二分类燃料燃烧问题1、工业污染源工业用水污染工业生产过程所造成的污染工业噪声9/16/202151 噪声2、交通运输污染源运输毒物油料燃烧农药污染3、农业污染源化肥过量污染土壤流失及农业废弃物污染生活用燃料的燃烧4、生活污染源生活污水(600L/人,天;5gN/人,天36gBOD/人,天)生活垃圾9/16/202152 4-2污染源调查一重要性二调查原则1、目的要求要明确(可以有不同的方法和步骤);2、要把污染源、环境和人体健康作为一个系统考虑3、要重视污染源所处的位置及周围环境;4、要有一定的工作程序.三污染源排放量、排放强度的计算1、污染物排放量计算方法废水:mi=CiQi10-6(吨/天或者吨/年)废气;mi=CiQi10-9(吨/天或者吨/年)mi:某种污染物排量,(t/d,t/y);Ci:某种污染物实测浓度,(液体:mg/L;气体:mg/m3);Qi:废水(气)总排量,(m3/d,m3/y).9/16/202153 2、经验估算方法1)烟气排放量估算(空气过剩系数):为理论值的1.5倍.2)烟灰量:式中:B:用煤量(kg/h);Ap:灰份%(烟煤为12~26%);b:燃料中的灰份%(即随烟气排放的烟灰)3)SO2:体积量:重量:式中:S:煤的含硫量%;ty:排烟温度;B:用煤量(kg/h)4)氮氧化物:热NOx燃料NOk5)一氧化碳9/16/202154 4-3污染源评价一目的对环境影响评价,确定主要污染物和主要污染源.考虑因素:排放量污染物毒性最终目的是确定不同污染物对环境影响大小顺序.二评价方法等标指数:等标污染负荷,应用较多.排毒系数:即按毒性标准进行,应用较少.9/16/202155 1、等标污染负荷(又称等标指数)以污染物排放标准作为评价标准进行分析计算,其含义为某种污染物超标准的倍数.它反映了污染物浓度与排放标准之间的关系.某物:某厂:Qi:某一污染物废物量(水)t(m3)/d(y)某区段:Ci:某一污染物实测浓度mg/L全区域:Coi:某一污染物工业排放标准,mg/L相当于(mi/Coi)9/16/202156 2、污染负荷比又称为某污染物或者某污染源的评价指数百分率.全区域各物负荷比:全区域各厂负荷比:全区域各段负荷比由K可以显示出指定范围内的分布.9/16/202157 3、排毒系数按照毒性大小标准进行标准化处理.式中:Fi:引起毒反应的人数mi:污染物排放量di:能导致一人出现毒作用反应的污染物最小摄入量废水:di=某污染物慢性中毒阈剂量(mg/kg)成人平均体重(55kg)废气:di=某污染物慢性中毒阈剂量(mg/m3)成人每日呼吸量(10m3)Pi~Fi均为进行标化计算的数值,含义不同是评价标准不同.9/16/202158 三污染源评价中的几个问题1、污染物及污染源的评价主要是对其潜在危害来讲的,因此,在评价过程中,难以将其对环境的实际效应反映出来,因为实际效应与外界环境状况有关.2、评价标准的综合性目的不同,标准不同;力求科学反映污染物对环境的影响,如感官、降解、远期危害等.(饮水中:酚含量<2ppm,CN-<10ppm)应考虑对尽可能多的污染物进行评价.3、污染源的综合评价问题是找出主要矛盾和矛盾的主要方面.9/16/202159 练习:9/16/202160 第五章大气污染及其防治5-1概述一大气的组成1、大气与空气大气:大区域全球性气流为研究对象;空气:对于室内或特指某个场所供呼吸用的.2、大气圈的结构(投影)3、大气组成恒定组分:N2、O2、Ar可变组分:CO2、H2O不定组分:H2S、SOx、NOx9/16/202161 二大气的重要性1、人类生存的依据2、助燃3、保护生物阻止红外线辐射,地球温度变化幅度小;阻止紫外线辐射,地面辐射少,减少皮肤癌的发生.4、反射电磁波---传播消息三大气污染定义ISO:大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象.原因:人类活动-----自然过程必要条件:足够的浓度和时间9/16/202162 5-2大气污染源及主要污染物发生机制一大气污染源二主要大气污染物大气中五大污染物1、颗粒污染物(TotalSuspendedParticle,简称TSP)粉尘雾尘尘粒煤尘烟尘9/16/202163 2、气态污染物SOx(H2S):以SO2数量最大,危害最大.NOx(NH3):种类较多.COx:主要燃烧和呼吸释放.CH:主要指有机废气,如烃、醇、酮、酯、胺等.卤素化合物:主要是含氯化合物及含氟化合物.3、二次污染物一次污染物:SO2+煤尘.湿度大,气温低伦敦型烟雾浓度可达4.5mg/m3二次污染物:硫酸雾和硫酸盐气溶胶洛杉矶型烟雾:NOx+CH+h工业型光化学烟雾:NOx+CH+h+重金属颗粒+酸雾.四日市和兰州市9/16/202164 5-3大气污染的危害一大气污染侵入人体的主要渠道呼吸道(为主)消化道(食物)体表接触侵入(皮肤接触)二主要危害植物1、对自然环境的破坏生活气候全球气候三大问题:酸雨、温室效应、臭氧层破坏9/16/202165 2、对人体健康的危害补充CO2年增长率2.39ppm/y正常值:316ppm目前:330预计2000年:3799/16/202166 5-4影响大气污染物扩散的因素一气象因素风:气压不同的空气流动.1、动力因子气态污染物浓度=(污物排量/平均风速)湍流2、热力因子1)温度层结:地球表面上方大气T随h而变的情况.温度垂直递减率定义:垂直于地球表面方向上每升高100m气温的变化值.取值:在对流层=0.65oC/100m9/16/202167 >0正常层(对流层)hT原因:大气直接吸收太阳辐射能造成的增温没有地面辐射造成的增温显著,即地面是大气的主要增温热源.由于地层大气中含有吸收地面辐射能较强的水蒸气和固体颗粒物,在大气中分布是愈往上愈少.=0等温层<0逆温层9/16/202168 气温干绝热递减率意义:干空气团或未饱和的湿空气团绝热上升(膨胀,T)或者下降(压缩,T),单位高度(100m)温度的变化.取值:9/16/202169 2)大气稳定度大气稳定度与气温干绝热递减率有密切关系,大气垂直运动的增强或者减弱取决于(/d):<d:处于稳定状态,上下运动,外力消失,即回原处逆温区,污物不宜扩散稀释.>d:处于不稳定状态,上下运动,仍有升降,易于扩散稀释.=d:中性状态,上下运动,推那停那.例如:=0.5C/100m气团处于200m高空,温度为12Cd=1C/100m若气团上升至300m,温度为11C,则要下降至200m处.若气团下降至100m,温度为13C,则要上升至200m处.9/16/202170 300200100逆温状态不稳定状态300200100111213111213中性状态逆温区域状态9/16/202171 二地理因素1、动力因子:主要是地形、地物的机械作用改变了气流的运动.地形:主要是谷地、盆地,由于四周群山屏障,减小风速,阻止空气流动,易造成逆温.地物:主要指城市各类建筑物(尤指高层)阻碍局部地区气流运行,降低风速,在建筑物背风区形成小范围的涡流,不利于污染物扩散.日落后先冷热冷9/16/202172 2、热力效应由于下垫面性质不同,使得受热、散热不均匀,引起温度场和风场的变化.例如由于下垫面性质的差异,使地表热力状况不均匀受热,形成局部气流,对大气污染物的扩散有着明显的影响.三其他因素1、污染物的几何形状和排放方式不同面状排放连续排放(危害最大)地面排放2、污染源的污染物浓度[源强/源高]9/16/202173 5-5大气污染物的综合防治简介一综合防治的必要性二综合防治的原则1、以源头控制为主,实施全过程控制2、合理利用大气自净能力与人为措施相结合3、分散治理与综合防治相结合4、按功能区实行总量控制与浓度控制相结合5、技术措施与管理措施相结合三城市大气污染综合防治1、制定综合防治规划,实现“一控双达标”一控:实施污染物排放总量控制;双达标:所有工业污染源都要达标排放;重点城市的环境空气和地面水环境质量达标.9/16/202174 2、调整工业结构,推行清洁生产3、改善能源结构,大力节约能源4、综合防治汽车尾气及扬尘污染5、完善城市绿化系统6、强化城市大气环境质量管理四治理重点1、消烟除尘2、排烟脱硫3、排烟脱硝9/16/202175 五消烟除尘技术1、除尘装置的技术性能指标烟尘浓度的表示方法烟尘的个数浓度[颗粒物的个数/单位气体体积]烟尘的质量浓度g/m3除尘装置的处理量含义:单位时间内所能处理烟气量的大小.单位:m3/hm3/s除尘装置的效率除尘效率除下的烟尘量/含尘烟气总量除尘效果未除烟尘量/含尘烟气总量除尘装置的压力损失(压力降)烟气经除尘装置所消耗的能量,(Pa;mmH2O)9/16/202176 G:烟尘流量,g/s清净气体C:含尘浓度,g/m3G2、C2、Q2Q:单位时间的烟尘量,m3/s含尘气体G1、C1、Q1除尘效率:除尘效果:多级除尘效率:捕集尘粒G3、C3、Q39/16/202177 2、除尘设备简介机械式除尘器按机制分类过滤式除尘器湿式除尘器静电除尘器湿式除尘器是否用液体分类干式除尘器高效除尘器除尘效率高低分类中效除尘器低效除尘器附:各种除尘装置实用性能比较9/16/202178 六排烟脱硫气态酸性氧化物(同碱、盐反应)1、原理SO2中间价态溶于水2、方法1)干法优点:排烟温度高,易扩散.缺点:效率低,设备庞大.活性炭吸附法催化氧化法9/16/202179 2)湿法优点:方法简单,流程短,建设费用省缺点:温度低,湿度大,烟气上升高度低,难扩散.氨法:2NH3.H2O+SO2(NH4)2SO3+H2O(工艺成熟,简单操作方便,重点掌握)回收(NH4)2SO4:(NH4)2SO3+(1/2)O2(NH4)2SO4回收石膏:(NH4)2SO4+Ca(OH)2CaSO4.2H2O+2NH3回收硫磺:(NH4)2SO32NH3+SO2+H2OSO2+H2S3S+2H2O9/16/202180 钙法Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2OCaSO3+SO2+H2OCa(HSO3)2回收石膏:CaSO3+(1/2)O2+2H2OCaSO4.2H2OCa(HSO3)2+NO+H2OCaSO4.2H2O+(1/2)N22Ca(HSO3)2+NO2+2H2O2CaSO4.2H2O+(1/2)N2+2SO2(此法同时除去NOx)碱法(钠法)NaOH镁法MgxMnOy和MgOGrillo法MgxMnOy副产物H2SO4浓度可达98%.Chemical法(MgO)9/16/202181 七排烟脱硝(氮)NOx为气态酸性氧化物1、原理中间价态,有氧化还原性,氧化性为主NO难溶于水,常需变成NO22、方法碱液吸收NaOH、Na2CO3、NH3水NO+NO2+2MOH2MNO3+H2O+MnO2吸收法2MOH+2NO2MNO2+MNO3+H2O稀硝酸吸收浓硫酸吸收活性炭吸附法丝光沸石分子筛9/16/202182 非选择性催化还原法定义:在催化剂的作用下,还原剂不加选择地与废气中的NOx与O2同时发生反应.温度:400~500C催化剂:Pt、Cu、Co、Ni、Cr、Mn等的氧化物主要反应:CH4+4NOCO2+2H2O+2N2CH4+4NO24NO+CO2+2H2O选择性催化还原法定义:在催化剂作用下,还原剂只选择性地与废气中的NOx与O2同时发生反应.还原剂气体:NH3、H2S等.主要反应:2NO+Cl22NOCl2NOCl+2NH3NH4Cl+H2O+N29/16/202183 八其他气态污染物和汽车尾气治理技术9/16/202184 5-6大气环境质量现状评价一大气环境标准的制定1、制定原则1)科学性环境基准:对环境中各种污染物浓度对人体、生物及对建筑物的危害影响进行综合分析研究，必要时进行工业毒理学实验和流行病学调查,分析污染物剂量与环境效应之间的相关性,通常人们把这种相关性的系统资料称之.基准是科学实验和社会调查的研究结果,是环境污染物与特定对象之间“剂量--反应”关系的科学总结,不考虑社会、经济、技术等人为因素,不具有法律效力.标准:考虑社会、经济、技术等人为因素,经综合分析制定并有政府颁布的具有法律效力的法规.9/16/202185 2)可行性应考虑本国的经济、技术条件和国情.经过努力可以实现.3)区域的差异性我国幅员辽阔,地理、气象、水文情况差异很大,制定国家环境质量标准时一般采用分区、分级的原则.将环境空气质量标准的适用范围分为三类功能区,把大气环境质量标准也分为三级,相应类区执行相应等级.一类区: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: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:特定工业区.9/16/202186 2、大气环境质量标准分为以下三级: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.详细内容见《环境保护》p244页表13-39/16/202187 二大气污染物排放标准的制定我国制定的第一个大气污染物排放标准是1973年颁布的《工业三废排放试行标准》,当时仅对13类有害气体的排放作出规定.1996年颁布的《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)则规定了33种大气污染物的排放限值.详细内容见《环境保护》p246表13-49/16/202188 三大气污染监测评价1、评价因子1)尘总悬浮微粒、可吸入颗粒物;2)有害气体二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、臭氧;3)有害元素氟、铅、汞、镉、砷;4)有机物苯并[a]芘、总碳氢.2、评价方法(指数法)略9/16/202189 四中国城市大气质量指数1997年国家环保局根据国务院环委会三届十次会议的要求,开始组织全国环境保护重点城市开展空气质量周报,并于1997年4月在第一批13个城市进行了空气质量现状的试报,6月5日在当地新闻媒体和电视台正式对外公开公报,1998年6月实行空气质量周报(或日报)的城市总数已达46个.开展城市空气污染周报工作,公布空气污染指数(API)是为了反映我国城市大气环境状况,提高群众环境保护意识,并使我国的环境保护工作尽快与国际接轨的重要战略步骤;也是各级人民政府加强环境管理,接受公众对环境保护工作监督,提高政府综合决策能力,树立可持续发展形象的重要措施.9/16/202190 表空气污染指数分级浓度限值污染指数污染物浓度/(mg/m3)APITSPSO2NOx5001.0002.6200.9404000.8752.1000.7503000.6251.6000.5652000.5000.2500.1501000.3000.1500.100500.1200.0500.050当浓度低于此水平时,不计算该项污染物的分指数.注:各城市可按本地区情况选择评价污染物.9/16/202191 1、空气污染指数(API)的计算当第I种污染物浓度时,其分指数式中:Ii--第I种污染物的污染分指数;Ci--第I种污染物的浓度监测值;Ii,j--第I种污染物j转折点的污染分项指数值;Ii,j+1--第I种污染物j+1转折点的污染分项指数值;Ci,j--第j转折点上I种污染物(对应于Ii,j)浓度限值;Ci,j+1--第j+1转折点上I种污染物(对应于Ii,j+1)浓度限值.污染指数的计算结果只保留整数,小数点后的数值全部进位.9/16/202192 2、API的确定各种污染物的污染分指数都计算出来以后,取最大者为该区域或城市的空气污染指数API,则该项污染物即为该区域或城市的空气中的首要污染物.其中,Ii--为第I种污染物的分指数;n--为污染物的项目数.3、示例假定某地区TSP的监测值为0.325mg/m3,其污染指数的计算如下:按照上表所示,TSP实测浓度0.325mg/m3,介于0.300和0.500mg/m3之间,即按照污染指数的分段线形关系的第2段进行计算,此处浓度限值C1,2=0.300mg/m3,C1,3=0.500mg/m3,而相应的分指数值I1,2=100,I1,3=200,则TSP的污染分指数为:9/16/202193 这样,TSP的分指数为113;用相似方法由其他污染物的监测浓度计算分指数分别为105(SO2)和75(NOx),则总体上取污染指数最大者报告该地区的空气污染指数:API=max(113,105,75)=113首要污染物为总悬浮颗粒物(TSP).9/16/202194 表空气污染指数(API)及相应的空气质量级别空气污染空气质空气质量对应空气质量指数(API)量级别描述的适用范围0~501优自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区51~1002良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101~2003轻度污染特定工业区201~3004中度污染3005重度污染9/16/202195'