环境工程导论期末作业Word下载.docx
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中国工程院院士、广州呼吸疾病研究所所长钟南山曾直言“广州式黑肺”，即广州人拥有一颗红心，两叶黑肺，着实令人惊心。
事实上，吸烟者数量已在逐年下降，那为何肺癌患者在过去30年却上升了46.5%？
钟南山认为，这与空气质量恶化不无关联。
“珠三角的灰霾程度在国内发达地区最轻，但过去10年华南地区空气污染物浓度有增无减，灰霾将取代吸烟，成为肺癌的头号杀手”，中国气象局广州热带海洋气象研究所首席研究员吴兑认为，灰霾可能是导致肺癌患者人数上升的主要原因之一。
这个结论听上去也够吓人的。
气象学家们亦给予灰霾天气这样的表述：
“能见度小于10公里的就属于灰霾现象，5至8公里属于中度灰霾现象，3至5公里属于重度灰霾现象，小于3公里则是严重的灰霾现象”。
许多市民也称，广州只有两种天气——晴天与灰天。
“灰霾”，已经是一个十分熟悉的字眼，如入鲍鱼之肆，久而不闻其臭。
我们听得到这个城市的所有声响，却看不见城市的真实面貌。
2、PM10
PM10指的是粒径在10微米以下的颗粒物，又称为可吸入颗粒物或飘尘。
PM10在环境空气中持续的时间很长，对人体健康和大气能见度影响都很大。
一些颗粒物来自污染源的直接排放，比如烟囱与车辆。
另一些则是由环境空气中硫的氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物及其它化合物互相作用形成的细小颗粒物，它们的化学和物理组成依地点、气候、一年中的季节不同而变化很大。
可吸入颗粒物通常来自在未铺沥青、水泥的路面上行使的机动车、材料的破碎碾磨处理过程以及被风扬起的尘土。
卫星观察显示，在过去10年，华中和华南的空气污染物浓度变得非常高。
下面是PM2.5的全球分布图：
可以看到，中国中东部几近黑色且连成一片，山西省和四川盆地位置是两块单独的深褐色，但南疆和藏北的深色主要是塔克拉玛干沙漠的原因，并非工业污染，而北非和中东的情况也是跟撒哈拉大沙漠和中东地区沙漠分布广泛有关。
图中的“中国红”如此醒目，我们不得不为自己的健康担忧，这些颗粒几乎就是我们头顶上的定时炸弹。
3、NO2
今年4月1日的愚人节，《南方日报》登出了关于广州空气质量的报道，很多读者调侃这是《南方日报》送给广州市民的愚人节大礼包。
报道指出：
31日广州API录得103的“轻微污染”后，1日的API竟上升到138。
全广州10个国控监测点API全部超过100，其中有5个超过150，达到“轻度污染”的程度，而首要污染物与31日一样，均为NO2。
NO2超标主要是由于区域性的机动车尾气污染比较严重，而近期的气象条件也不利于污染物扩散。
广州环保部门有关专家表示，除了视觉上感觉灰蒙蒙外，这两天人们的呼吸也感觉没有那么顺畅了，而造成近日空气质量超标的主要原因是机动车尾气。
“NO2的污染源主要是机动车尾气、电厂、锅炉等，但是超标比较严重的监测站点都是在广州市中心，说明主要是由机动车尾气造成的，局部的污染比较重，再加上气象条件不利于污染物扩散。
”
查阅以往的检测结果，广州出现轻微污染或者轻度污染时，主要污染物多为颗粒物，但这两天确实NO2污染最为突出，上述专家认为，这表明在珠三角地区，以机动车为主要污染源的氮氧化合物污染已经越来越突出。
据有关资料统计,广州市近20年来主要的大气污染物有:
二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、总悬浮微粒（TSP）、降尘（DF）等,其中SO2及NOx和CO分别主要来源于工业生产和交通运输,TSP和DF则主要来源于餐饮业和建筑业。
大气污染物的质量浓度依功能区和行政区不同而有较大的差异,其中工业区以DF和SO2的负荷率较大,二者之和占5015%,交通密集区则以NOx和DF的负荷率较大,二者之和达5414%。
污染综合指数则以交通密集区和工业区为最大和次大,说明目前广州城区大气污染是机动车污染和工业污染并重。
而行政区的污染指数表现了市区由东向西,由北向南污染趋强的特征。
分析广州市1981-202011年的资料，可以发现广州市大气污染具有以下特点。
1、季节变化明显
将广州市区1981～2011年所有监测站点各污染物的日平均质量浓度按冬（1月）、春（4月）、夏（7月）和秋（10月）分别计算多年均值下表。
检测项目
1月
4月
7月
10月
SO2（mg/m3）
0.071
0.057
0.044
0.063
NOx（mg/m3）
0.133
0.098
0.094
0.123
CO（mg/m3）
3.325
2.521
2.104
2.573
TSP（mg/m3）
0.317
0.278
0.180
0.276
资料来源:
广州市环境监测站。
从上表可知各污染物质量浓度存在明显的季节变化规律,即冬季和秋季污染较严重,夏季污染最轻。
另外,将行政区或功能区按季节统计其结果也是如此,如广州1981～2011年各行政区SO2季日平均质量浓度均以冬季最高,春秋季次之,夏季最小。
2、年际之间具有光化学污染逐年减弱的趋势
项目
年份
DF
Nij
TSP
SO2
NO2
CO
综合指数
N
1996
1.133
1.320
1.067
1.025
0.723
5.268
1997
1.045
1.085
1.167
0.863
0.635
4.794
1998
1.027
1.017
0.938
0.605
4.612
1999
0.994
0.910
0.900
0.725
0.578
4.106
2000
0.918
0.790
0.750
0.763
0.550
3.770
2001
0.783
0.850
0.888
0.493
3.763
2002
0.743
0.805
0.967
0.450
3.814
2003
0.764
-
0.983
0.460
3.107
2004
0.773
1.283
0.913
0.443
3.411
2005
0.685
0.860
0.883
0.408
3.686
2006
0.681
0.838
0.388
2.806
从上表的结果发现,虽然各污染物的等标污染指数随年份不断波动,但NO2和CO的等标污染指数逐年减小、SO2和TSP则逐年减少的趋势明显。
比较1996-2006年大气污染物等标污染指数可知：
广州自90年代中期以来NO2的污染已逐渐减小，光化学污染有逐年减弱的趋势。
三、广州市大气污染源特点
1 污染源现状
1.1 工业污染源
由黄埔发电厂、广州钢铁厂等市区大型工矿企业以及众多的小型厂的生产和燃料燃烧过程中所排放的有害气体、烟尘、粉尘及无机和有机化合物等造成的大气污染的污染源。
广州市主要排放废气大户下表。
广州市主要废气排放单位
单位名称主要污染物
黄埔发电厂SO2、烟尘、粉尘、NOx
广州钢铁厂SO2、烟尘、粉尘、铁屑、硫磺烟、氟化氢
广州油制汽厂SO2、CO2、H2S、NOx
广州柴油机厂SO2、NOx、HC、CO
广州华侨糖厂SO2、NOx
广州橡胶厂SO2、NOx、H2S
广州重型机械厂SO2、碳黑烟
广州造纸厂SO2、H2S、碳黑烟、水白烟
广州水泥厂SO2、烟尘、粉尘
1.2 交通污染源
目前,广州市拥有100多万辆机动车（见表2）,其中80%是国产的,大部分国产的尾气都超标。
尤其是以柴油作燃料的公交车,因其数量多,流动频繁,成为广州市大气污染的“大户”。
1999年广州市各种机动车在公安局登记牌照数
车型
大型货车
小型货车
大型客车
小型客车
数量（辆）
345060
264304
98673
513457
车型
特种车
公交车
摩托车
11094
56967
687411
1.3 生活污染源
居民由于炊事、沐浴等生活上的需要,燃烧矿物燃料,而向大气排放煤烟、尘及废气等所造成的大气污染的污染源。
近年来,广州市餐饮业发展极快,餐饮业的兴旺,为广州的经济发展作出了较大的贡献,同时也向大气排放大量的油烟雾气,成为广州市大气污染第三大污染源。
据不完全统计,1999年在环保部门进行排污申报登记的餐饮单位就有万家之多。
其中,酒店（酒楼）有1976家,单位食堂（餐厅）有8362个,小餐厅有6935家。
1.4 地面扬尘
目前,广州的城市建设正按省市政府提出的“一年一小变,三年一中变,迈向国际大都市”目标紧张进行,整个城市就象大工地。
旧城区改造,居民搬迁,道路施工,内环路的建设,地下铁道的建造等等,各种建筑工地有近4000处,造成地面尘土飞扬,使总悬浮颗粒长期停留在上空,致使浓度居高不下。
2、广州大气污染分布规律的成因分析
影响城市大气污染分布的因素有气象因素、人为因素和地理因素等。
地理因素的作用主要是地表自然景观和地貌形态的差异导致局地风向、风速和气温的不同而产生局地环流进而影响大气污染物的输送与扩散过程。
所以,实际上导致大气污染分布时空不均匀的主要原因是影响大气扩散条件的气象因素和人为因素,如污染源的分布及排放强度等。
2.1广州市大气污染分布规律与风
风是边界层内影响污染物扩散的重要动力因子,其中风向决定大气污染物的输送方向,风速则决定大气污染物的扩散速度。
特别是其低层（200米以下）风向、风速的变化直接影响空气污染的聚散及各处的浓度分布。
广州不仅有大气候背景的盛行风,即冬半年盛行偏北风,夏半年盛行偏南风,也有地方风如热岛环流、海陆风。
此外,在城市内部还受“高楼风”、“街道风”等局地环流的影响。
城市风速和风向均有水平和垂直方向的时空变化,风速减小、风向不定、通风不良是
广州城市地面风象的典型特征。
此外,无论哪个季节,广州静风的出现频率比任何风向都高,年平均为29%,冬季高达35%。
其它季节在25%～29%之间。
目前我国一般用污染系数即风向频率与平均风速的比值来定量反映风象因素对大气污染的影响。
在污染物排放量一定时,污染程度和风向频率成正比,与风速成反比,污染系数越大,其下风方位的污染越严重。
该市全年的污染系数以北和北北东方向较大,分别是416和312,其次是东和东南方向,分别为219和216,与广州市年风向频率以北和东北偏北方向较大,东和东南方向次之的分布基本一致。
其中冬季市区的风向频率和污染系数分别以北和东北偏北最大,东南次之,夏季以偏南和东南偏南最大和次大。
可见,广州的污染系数和风向频率在全年或冬夏季都是以西南偏西最小,广州城区以西和南为最大污染系数的下风方向,大气污染物主要向西或西南方向输送。
由此可见,广州大气污染具有由东向西,由北向南趋强的空间分布特征受风向频率的影响显著。
另外,静风时,污染源在烟源附近的空气中逐渐累积,形成高浓度,静风时间越长,累积的浓度更高。
广州市区尤其冬季大
气污染严重与当时静风频率高、通风不良等也密切相关。
为避免大气污染物往市区及其周围累积、叠加,广州城区尤其东、北部位应尽量不设置污染较重的工业项目。
2.2广州大气污染的分布与城市热岛
城市由于建筑物的屏蔽阻挡作用导致城市风速减小,热量不易扩散而形成热岛现象。
广州自80年代以来,由于成群的高层建筑和众多的立交桥拔地而起,加上城市绿地覆盖水平较低,导致“热岛效应”突出,且有冬强夏弱、老城闹市区和西区最强、居民区次之、全市整体趋势是西强东弱的时空分布特征。
当热岛出现时,其水平辐合作用易促成空气中污染物质向市区内堆积并使市区经受多次的循环污染。
所以,强烈的热岛效应有利于城区周围工业和建筑业、交通业的大气污染物向市中心集聚。
强热岛出现的时间和地区,其空气中DF、NOx、SO2等污染也最严重。
如越秀区为广州强热岛中心,1997年各月CO的浓度与热岛强度的变化:
两者有相同的变化规律,热岛强度越大,CO的浓度也越大。
热岛效应以及由此引起的对低空温度层结和局地风场影响等的小气候效应,使得城区经常遭受各种高度污染源的封闭型污染。
可见,广州大气污染冬强夏弱和由东向西、由北向南趋强的时空分布特征与广州热岛时空分布密切相关。
2.3广州大气污染分布与逆温
逆温是指大气中某一高度范围内出现的气温随高度增加而升高的现象。
当逆温出现时,大气层结稳定,沿垂直方向的扩散能力差,对湍流起抑制作用。
因此,逆温层的存在很不利于污染物的扩散而直接影响地面的污染程度。
近20年以来,广州全年都有低空逆温出现,其中接地逆温比悬浮逆温略多,且具有冬强夏弱的特征。
从10月到12月,各月早晨或傍晚,接地逆温频率达50～57%,接地逆温出现高度最多的是200米,最大强度达714℃/100米。
根据黄增明等专家观测广州SO2日平均浓度超标时的气象要素统计,当天气晴朗、静风、气温较低、接地逆温强度大于1℃/100米或115℃/100米时,SO2浓度都会明显超标。
如当接地逆温的顶高达500米左右,200米以下温度直减率为23℃/100米时,大气浑浊度均增高30～90%。
SO2、NOx、TSP的浓度往往随着逆温强度及逆温频率的增大而不断增加。
如1997年广州市TSP月均浓度的变化规律与接地逆温强度的月变化规律十分吻合。
接地逆温强度较大的月份也是TSP月均浓度增强的月份。
说明广州大气污染分布浓度具有冬强夏弱的季节变化规律与广州逆温的季节变化规律具有很大的一致性。
另外,由于接地逆温平均高度仅有200米左右,近地层污染物不易向上扩散,极易形成局地堆积污染。
所以,接地逆温是恶化广州市区大气污染的主要气象因素之一。
四、广州市大气环境污染解决方案
根据广州市大气污染源的现状,提出如下防治对策：
1.对于工业污染源：
a）市政府已经有计划、有步骤地将其逐渐迁离市中心。
而对某些的重点大户却有难处,因其迁离资金庞大,短时间内不可能迁出,但必须加强这些大厂的大气污染控制技术,加大对他们的监控管理力度,使污染降低到最小程度。
b）从治理污染源着眼，从工艺入手，开辟治理污染的新途径，例如工艺改革，降低成本，从而减少污染物的排放。
或者是采用闭路循环，综合利用。
c）可再生资源的开发和利用。
可再生资源具有廉价、可收获又能再生、永不枯竭的特点；
还具有生物可降解性。
与石油化工原料比较，污染小，符合环境保护及自身安全等特点。
d）污染物超标排放或者污染物排放超过总量控制指标的污染严重的企业名单，环保行政主管部门应当在当地主要媒体上定期公布。
2.广州市政府以及环保局已制定了相应的法规和管理办法，但还要通过更有效的控制和管理措施来控制机动车的尾气排放。
鉴于广州地区的机动车以及环境污染的现状和特点，建议采用以下措施：
:
a）广州市政府以及环保局已制定了相应的法规和管理办法，但还要通过更有效的控制和管理措施来控制机动车的尾气排放。
b）提前实施“欧3”标准。
跨越标准阶段，提前实施“欧3”标准对广州市具有特殊的实际意义，相对于“欧2”标准而言，“欧3”标准主要是加强了对NOx的控制限值，CO和HC则基本没有什么变化，而广州作为NOx污染严重的城市，急需加强对NOx排放的控制。
c）燃料的品质对机动车的排放控制也是一个关键因素。
对应于机动车排放标准要求，参照欧洲汽油标准，来确定广州市未来对汽油质量的要求。
d）在市区各路段建立机动车遥测系统。
在道路上用红外仪遥测CO、CO2、HC，用激光、紫外仪遥测NOx，可以迅速、廉价地获得大量机动车的实际排放数据，并将高排放的汽车识别出来，然后要求其进行维修。
e）对在用车的排气污染控制重点应放在重型车、出租车和公共汽车上。
因为在广州市，重型车NOx的排放占流动源排放的40%以上，属于高排放车群，另外，出租车和公共汽车，在市区的行驶里程最高，为重点控制对象。
控制公共汽车的排气污染措施不能限制其出行，而应使用低排放水平的发动机，在大力提倡公共交通的同时，降低其污染排放。
对于出租车的排放控制，可以提高出租车的更新速度，或增加对出租车的检测频率，监控其排放，以及时对排放超标准的车辆进行维修。
f）加速淘汰、转移和改造在用车。
没有排放控制装置的旧车是典型的高排放源，即使有排放控制的在用车，随着使用年限的增加，排放装置保养不当，排放也会恶化，对这部分污染贡献较大的车辆，采取淘汰或改造的措施。
g）大力发展电车、LPG等清洁燃料车。
采用LPG等替代燃料最大的优点是可以有效减少CO、HC和颗粒物的排放，对CO、HC减排幅度分别达到80~85%，还可延长发动机寿命；
发展电车可以有效地消除或大幅度减少NOx、CO、HC和颗粒物的排放。
h）改善道路交通状况，采取科学的交通管理可以减少堵塞。
提供良好的运行状况，对控制机动车污染非常重要。
采用多种交通运输方式如地铁、电车等，进行交通分流；
加强对现有道路的有效使用，包括实行公交优先，设置自行车道或自行车专用道路网络，设置步行设施，采用交通渠化设置，建立交通监控系统、信息咨询系统；
分散交通需求。
3.对餐饮行业废气防治措施：
a）各部门应将按本地实际情况制定饮食服务业污染防治工作，已建产生油烟污染的饮食服务经营场所应安装油烟治理设施并改用清洁能源，否则一律暂停营业。
b）完成地区相对集中式饮食服务业区划分，新建饮食服务经验场所，必须使用管道煤气、天然气、电等清洁能源，对不符合布局规划的饮食服务业建设项目，相关行政部门不予受理。
c）向居民大力推广天然气、低硫柴油、液化石油气、电等优质能源替代煤等传统能源，实现优质能源供应和消费多元化，加大液化天然气项目推进力度，提高清洁能源使用比例，建成供应能力强、效率高的现代能源保障体系。
d）企业：
要求陶瓷企业必须安装高效除尘设备和脱硫设施，达到排放限制要求，治理后不达标的企业一律依法实施搬迁或关闭。
e）对污染企业亮“红牌”，将严格实施环境准入制度，不安排可能对大气造成较大影响的项目，不再规划建设新的燃煤燃油电厂，不再扩建炼化、炼钢炼铁、水泥孰料、平板玻璃等制造企业，严格控制石化、陶瓷等制造企业。
4.对扬尘污染的防治对策：
a）加强城市扬尘污染控制示范技术研究与开发工作，从源头上控制扬尘
b）开发集施工工地运输车辆清洗、废水可循环使用的机电一体化装置，并对扬尘控制措施进行环境效益分析和经济效益分析研究，为政府决策提供依据。
广泛开展扬尘的成分、性质、危害等方面的研究，总结积累科学信息，为科学决策提供依据，为使公众认识、了解扬尘，进而积极主动地参与到治理扬尘的活动之中提供基础资料。
根据各类源的污染途径及特点，总结出若干种治理方法和措施，建立环境空气颗粒物污染防治技术研究基地，组织国际性学术研讨会，吸纳先进的思想和技术，尽快将研究成果应用到实际工作中。
c）严格控制工地、道路、工业粉尘等扬尘污染，加强城市生态建设与城市管理工作，实现城市环境空气质量综合整治。
d）城市生态建设是控制扬尘污染的最有效途径之一，主要包括保有并增加水域面积、植树造林、提高城市绿化覆盖率。
城市应最大限度减少裸露地面，力争做到“黄土不露天”，加大市区道路机械化清扫和洒水面积，增加道路机扫和洒水频次，提高道路保洁度。
提高城市主要车行道机械化清扫率，减少道路扬尘。
加大工业粉尘、扬尘治理，减少无组织排放，提高粉尘治理、回收效率，减少工业粉尘排放量。
加强城市管理，研究并制定各类管理措施或规范。
尽快制定城市道路积尘管理办法，制定城市各类料堆的管理办法，完善建筑施工、物料运输管理办法等。
建议设立示范城市或示范区域，对各项管理措施进行示范。
更重要的是要将这些管理措施或规范，包括对城市生态建设的要求都纳入到城市管理的条例之中，使之真正具有约束力，真正在城市管理中发挥作用，提高城市管理水平。
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