大气复习重点..doc

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大气复习

第一章绪论

第一节大气与大气污染的概念

一、大气污染及其分类

大气组成：

干燥清洁的空气、水蒸气、各种杂质。

干洁空气的主要组成%：

氮气78氧气21氩气0.934二氧化碳0.033

标况（273.15K，101325Pa）下干洁空气的平均分子量：

28.966密度：

1.293kg/m3

二、大气污染的定义★

由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气，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生态环境的现象。

福利：

指与人类协调共存的生物、自然资源以及财产、器物等给人们带来的福利。

三、全球性大气污染问题

1、温室效应2、臭氧层破坏3、酸雨（4、战争影响）

第二节大气污染物及其来源

一、大气污染物

按存在状态分：

气溶胶状态：

TSP，PM10（注意：

空气动力学当量直径）

气体状态：

一次污染物：

SOX、NOX、COX、VOC、X

二次污染物（见下表，简单了解）

一次大气污染物★

直接以原始形态排放入大气中并达到足够的排放量从而造成健康威胁的污染物。

二次大气污染物★

指大气中的一次污染物通过化学反应生成的化学物质。

光化学烟雾

光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下反应生成的多种污染物的混合物。

光化学烟雾最具危害的两种物质是O3和PAN。

二、排放源

人为来源 ：

交通、发电厂、工业过程、工业及生活燃料燃烧、垃圾焚烧

自然来源：

地理：

火山、海洋；气象:

闪电；动物:

反刍动物；植物

第三节大气污染的危害

细微颗粒物污染

细颗粒物对人体健康和大气环境质量造成的危害要远比粗颗粒物大：

a、细颗粒物本身

可能是有毒、有害物质；b、细颗粒物易成为其它污染物的运载体和反应体；c、细颗粒物污染可导致能见度显著降低。

酸沉降：

是指某一平面上具有致酸潜势的物质的积累。

致酸物质分为干和湿两种。

温室气体：

CO2、CH4、CFCS、N2O

大气污染的危害包括：

1.对人体健康的影响；2.对植物的伤害；3.对器物和材料的影响；4.对大气能见度的影响

第四节大气污染防治法规与标准体系

1.中华人民共和国大气污染防治法：

1987通过；1995-8-29第一次修订；2000年第二次修订

2.大气环境质量标准体系

GB3095－1996 环境空气质量标准

GB16297－1996 大气污染物综合排放标准

第五节大气污染控制技术及其发展

1.大气污染控制的含义

从两方面理解：

一方面是从立法角度，指用法律来限制或禁止污染物的扩散；另一方面，“控制”具有防止的意思。

大气污染控制的重点是控制污染源。

2.废气排放控制系统：

集气罩-管道-颗粒除尘器-气态污染物净化器-风机-烟道-烟囱

3.颗粒污染物控制

机械式除尘器：

通过质量力（重力、离心力）的作用除尘；

过滤式除尘器；

湿式除尘器；

静电除尘器；

4.气态污染物控制

吸收法、吸附法、冷凝法、燃烧法（直接燃烧、催化燃烧）

第二章燃烧与大气污染

第一节燃料的性质

1. 燃料的分类

按物态分：

固体燃料、液体燃料、气体燃料；按获得方法分：

天然燃料、人工燃料

★燃料的最重要的两个属性

热值：

决定燃料的消耗量；杂质：

污染物产生的来源

2.煤的分类和组成

★★煤的分类：

褐煤、烟煤、无烟煤

★★煤的成分分析：

1、工业分析：

测定煤中水分、灰分、挥发分和固定碳。

估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。

水分：

包括外部水分和内部水分。

灰分：

煤中不可燃矿物质的总称。

挥发分：

煤在与空气隔绝的条件下加热分解出的可燃气体物质。

固定碳：

从煤中扣除以上三者后剩下的部分，是煤的主要可燃物质。

2、元素分析：

用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量。

煤的成分表示方法：

收到基ar、空气干燥基ad、干燥基d、干燥无灰基daf

（全部除外部水分除全部水分除水分、灰分）

第二节燃料燃烧过程

1.影响燃烧过程的主要因素

燃烧过程及燃烧产物

完全燃烧：

CO2、H2O

不完全燃烧：

CO2、H2O、CO、黑烟及其他部分氧化产物

如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO。

温度较高时，空气中的部分N可能被氧化成NO－热力型NOx。

★燃料完全燃烧的条件（3T）

（空气条件：

提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失）

温度条件：

达到燃料的着火温度

时间条件：

燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间

燃料与空气的混合条件：

燃料与氧充分混合，混合程度取决于空气的湍流度

2.燃料燃烧的理论空气量

★★理论空气量：

单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量。

燃烧方程式：

（不用背）

Ø燃料重量=12x+1.008y+32z+16w

Ø理论空气量：

？

？

需氧量★

★★空气过剩系数：

实际空气量与理论空气量之比，以a表示。

a通常>1。

★★空燃比（AF）:

单位质量燃料燃烧所需要的空气质量。

3.燃烧过程中产生的污染物

燃烧可能释放的污染物：

CO2、CO、SOx、NOx、CxHy、烟、飞灰、金属及其氧化物等。

温度、燃料种类和燃烧方式对燃烧产物都有影响

4、热化学关系式

★发热量：

单位燃料完全燃烧时发生的热量变化，即在反应物开始状态和反应产物终了状态相同的情况下（通常为298K和1atm）的热量变化，称为燃料的发热量。

单位kJ/kg（固体、液体燃料）或kJ/m3（气体燃料）。

有高位、低位之分。

高位发热量qH：

包括燃料燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热。

低位发热量qL：

是指燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时完全燃烧过程所释放的热量。

第三节烟气体积及污染物排放量计算

★理论烟气体积：

在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积。

以表示。

烟气主要成分：

CO2、SO2、N2和水蒸气。

干烟气：

烟气中除了水蒸气以外的部分。

湿烟气：

包括水蒸气在内的烟气。

？

湿烟气体积Vs理论烟气体积

？

标准干烟气

★烟气体积和密度的校正（转化为标态n下

（273K、1atm）的体积和密度，观测状态为S）

过剩空气校正

实际空气量=（1+a）´（O2+3.78N2）

完全燃烧：

与理论空气量相比多a´（O2+3.78N2）

？

理论、实际烟气量★……（绿色笔部分）

★★ppm到mg/m3的相互换算：

第四节燃烧过程中硫氧化物的形成

第五节燃烧过程中颗粒物的形成

1.碳粒子的生成（积炭的生成）

2.燃煤烟尘的形成

影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素——煤质。

烟尘：

固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：

黑烟（未燃尽的碳粒）+飞灰：

不可燃矿物质微粒

第六节燃烧过程中其他污染物的形成

1.有机污染物的形成；2.CO的形成；3.Hg的形成与排放；4.NOx的形成

NOx的形成机理：

燃料型NOx：

燃料中的固定氮生成的NOx

热力型NOx：

高温下N2与O2反应生成的NOx

瞬时NOx：

低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOx

第三章大气污染气象学

第一节大气圈结构及气象要素

一、大气圈垂直结构

大气圈可分为五层：

对流层、平流层（含臭氧层）、中间层、暖层（电离层）、散逸层。

二、主要气象要素

1、气温★

指距地面1.5m高处的百叶窗中观测到的空气温度。

单位一般用℃和热力学温度K。

2、气压

气压是指大气的压强，单位Pa，1Pa=1N/m2。

3、气湿

空气的湿度简称气湿，表示空气中水汽含量的多少。

（1）★绝对湿度：

在1m3湿空气中含有的水汽质量kg，称为湿空气的绝对湿度。

（2）★相对湿度：

空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度之百分比，称为空气的相对湿度。

（3）★含湿量：

湿空气中1kg干空气所包含的水汽质量kg称为空气的含湿量。

（4）★水汽体积分数：

水汽在湿空气中所占的体积分量。

对于理想气体来说，混合气体中某一气体的体积分数等于其摩尔分数。

（5）★露点：

在一定气压下空气达到饱和状态时的温度，称为空气的露点。

4、风向和风速

风：

气象上把水平方向的空气运动称为风。

垂直方向的空气运动则称为升降气旋。

风向：

指风的来向。

风速：

是指单位时间内空气在水平方向运动的距离，单位用m/s或km/h表示。

5、云

云：

飘浮在空中的水汽凝结物。

云高：

是指云底距地面的高度。

根据云底高度可分为：

高云、中云、低云。

云量：

是指云遮蔽天空的成数。

我国分为十份，国外分为八份。

6、能见度：

是指视力正常的人在当时的天气条件下，能够从天空背景中看到或辨认出的目标物（黑色、大小程度）的最大水平距离，单位m或km。

通常分十级。

第二节大气的热力过程

二、气温的垂直变化

1、大气的绝热过程与泊松方程

大气的绝热过程：

大气的升降运动总是伴有不同形式的能量交换。

如果大气中某一空气块作垂直运动时与周围空气不发生热量交换，则将这样的状态变化过程称为大气的绝热过程。

大气热力过程的微分方程：

对于大气的绝热过程，

上式为泊松方程，★说明：

绝热过程中气温的变化完全是由气压变化引起的。

2、干绝热直减率

干空气块（包括未饱和的湿空气块）绝热上升或下降单位高度（通常取100m）时，温度降低或升高的数值，称为干空气温度绝热垂直递减率，简称干绝热直减率，以表示。

其定义式为：

3、位温：

一干空气块绝热升降到标准气压（1000hPa）处所具有的温度成为它的位温，以θ表示。

4、气温的垂直分布

气温随高度的变化可以用气温垂直递减率来表示，简称气温直减率。

气温直减率表示了对单位高度气温的变化值。

若气温随高度增加是递减的，为正值。

大气中的温度层结有四种类型：

①气温随高度增加而递减，且，称为正常分布层结或递减层结。

②气温直减率接近等于1K/100m，即，称为中性层结。

③气温不随高度变化，即，称为等温层结。

④气温随高度增加而增加，即，成为气温逆转，简称逆温。

三、大气稳定度

1、概念：

大气稳定度是指在垂直方向上大气稳定的程度，即是否易于发生对流。

2、判别：

由式可见，的符号决定了气块加速度a与其位移△Z的方向是否一致，也就决定了大气是否稳定。

若△Z>0，则有三种情况：

①时，a>0，气块加速度与其位移方向相同，气块加速运动，大气不稳定。

②时，a<0，气块加速度与其位移方向相反，气块减速运动，大气稳定。

③时，a=0，大气是中性的。

四、逆温★

1、辐射逆温：

由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温。

2、下沉逆温：

由于空气下沉受到压缩增温而形成的逆温。

3、平流逆温：

由于暖空气平流到冷地面上而形成的逆温。

4、湍流逆温：

由低层空气的湍流混合形成的逆温。

5：

锋面逆温：

在锋面上，当冷暖空气温差很大时，出现锋面逆温。

在对流层中的冷空气团与暖空气团相遇时，暖空气因其密度小就会爬到冷空气上面，形成一个倾斜的过渡区，称为锋面。

五、烟流形状与大气稳定度的关系

包括波浪型、锥型、扇型、爬升型（屋脊型）、漫烟型（熏烟型）。

第三节大气的运动和风

引起大气运动的作用力：

水平气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力、摩擦力。

1、水平气压梯度力（直接作用力）：

单位质量的空气在气压场中受到的作用力。

2、地转偏向力（间接作用）：

由于地球自转而产生的使运动着的大气偏离气压梯度方向的力。

3、惯性离心力：

当大气作曲线运动时，将受到惯性离心力的作用，通常很小。

4、摩擦力：

运动速度不同的相邻两层大气层之间：

内摩擦力。

贴近地面运动的大气和地表之间：

外摩擦力。

（与