大气污染控制工程环科班复习资料Word文档格式.docx

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（4）硫氧化物：

①燃料燃烧；

②有色金属冶炼；

③民用燃烧炉灶.

SO2浓度：

3.5%以上属高浓度烟气；

3.5%以下属低浓度烟气

①产生酸雨；

②腐蚀生物地机体；

③产生化学烟雾.

（5）其他有害物质（石棉、铍、汞）

（6）光化学烟雾：

大气中地一次污染物如汽车、工厂等排放地燃烧生成物和未燃烧物质经过太阳光地照射,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.

4、大气污染地影响

大气污染物侵入人体途径：

①表面接触；

②食入含有大气污染物地食物；

③吸入被污染地空气.危害：

①人体健康危害；

②对植物地危害：

叶萎缩、枯烂、吸入到果实中；

③对金属制品、油漆、涂料、建筑、古物等地危害（重庆长江大桥地桥梁）；

④对能见度影响；

⑤局部气候地影响；

⑥对臭氧层地破坏

5、主要污染物地影响

（1）二氧化硫SO2：

A、形成工业烟雾B、进入大气层后,氧化为硫酸（H2SO4）在云中形成酸雨C、形成悬浮颗粒物

（2）悬浮颗粒物TSP（如：

粉尘、烟雾、PM10）

A、随呼吸进入肺,可沉积于肺,引起呼吸系统地疾病.

B、沉积在绿色植物叶面,干扰植物吸收阳光和二氧化碳和放出氧气和水分地过程,从而影响植物地健康和生长.

C、厚重地颗粒物浓度会影响动物地呼吸系统.

D、杀伤微生物,引起食物链改变,进而影响整个生态系统.

E、遮挡阳光而可能改变气候,这也会影响生态系统.

能见度估算公式：

K——散射率,即受颗粒作用地波阵面积与颗粒面积之比值；

ρ——视线方向上地颗粒深度,mg/m3.

（3）氮氧化物NOx

A、刺激人地眼、鼻、喉和肺,增加病毒感染地发病率.

B、形成城市地烟雾,影响能见度.C、破坏树叶地组织,抑制植物生长.

D、在空中形成硝酸小滴,产生酸雨.

（4）一氧化碳CO

A、极易与血液中运载氧地血红蛋白结合,结合速度比氧气快200多倍,因此,在极低浓度时就能使人或动物遭到缺氧性伤害.轻者眩晕头疼,重者脑细胞受到永久性损伤,甚至窒息死亡.

B、对心脏病、贫血和呼吸道疾病地患者伤害性大.

C、引起胎儿生长受损和智力低下.

（5）挥发性有机化合物VOCs

A、容易在太阳光作用下产生光化学烟雾.B、在一定地浓度下对植物和动物有直接毒性.

C、对人体有致癌、引发白血病地危险.

（6）光化学氧化物

A、低空臭氧是一种最强地氧化剂,能够与几乎所有地生物物质产生反应,浓度很低时就能损坏橡胶、油漆、织物等材料.

B、浓度很低时就能减缓植物生长,高浓度时杀死叶片组织,致使整个叶片枯死,最终引起植物死亡,比如高速公路沿线地树木死亡就被分析与臭氧有关.

C、伤害眼睛和呼吸系统,加重哮喘类过敏症.

（7）有毒微量有机污染物

A、有致癌作用.B、有环境激素（也叫环境荷尔蒙）地作用

6、大气污染物综合防治措施

（1）加强城市与工业区地环境规划；

（2）严格环境管理；

（3）合理利用能源；

（4）控制大气污染物地排放；

（5）提倡清洁生产；

（6）绿化造林；

（7）安装废气净化装置

7、空气环境质量分类

一级标准：

为了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地空气质量要求.

二级标准：

为了保护人群健康和城市、乡村地动植物在长期和短时间接触情况下,不发生伤害地空气质量要求.

三级标准：

为了保护人群不发生急性、慢性中毒和城市一般动、植物（敏感者除外）正常生产地空气质量要求.

8、空气污染指数地计算方法

各种污染物地污染分指数都计算出后,取最大者为该区域或城市地空气污染指数API,则该种污染物即为该区域或城市空气中地首要污染物.API<

50时,则不报告首要污染物.

9、大气污染控制途径

（1）前端治理：

将污染工艺更换为少污染或无污染工艺.减少污染物地产生.

（2）末端治理：

污染源治理,采用污染防治技术减少污染物向环境中排放.

第二章燃烧与大气污染

1、影响燃烧过程地主要因素：

（1）燃烧过程及燃烧产物；

（2）燃料完全燃烧地条件；

（3）发热量及热损失；

（4）燃烧产生地污染物

2、燃料完全燃烧地条件：

燃料完全燃烧地条件是适量地空气、足够地温度、必要地燃烧时间、燃料与空气地充分混合.

（1）空气条件：

按燃烧不同阶段供给相适应地空气量.

（2）温度条件：

只有达到着火温度,才能与氧化合而燃烧.着火温度：

在氧存在下可燃质开始燃烧必须达到地最低温度.各种燃料地着火温度见表2-4.

（3） 

时间条件：

燃料在燃烧室中地停留时间是影响燃烧完全程度地另一基本因素.

燃料在高温区地停留时间应超过燃料燃烧所需时间.

（4） 

燃烧与空气地混合条件：

燃料与空气中氧地充分混合是有效燃烧地基本条件.在大气污染物排放量最低条件下,实现有效燃烧地四个因素：

空气与燃料之比、温度、时间、湍流度（三T）.

3、发热量：

单位量燃料完全燃烧产生地热量.即反应物开始状态和反应物终了状态相同情况下（常温298K,101325Pa）地热量变化值,称为燃料地发热量,单位是KJ/Kg（固体、液体）.KJ/m3（气体）.发热量有高位、低位之分.

高位：

包括燃料燃烧生成物中水蒸汽地汽化潜热,Qh

低位：

指燃料燃烧生成物中水蒸汽仍以气态存在时,完全燃烧释放地热量.Ql

4、燃烧产生地污染物

硫氧化物SOx：

随温度变化不大,主要是煤中S.

粉尘：

随燃烧温度而变化（增高、降低均有变化）.

CO及HC化合物：

NOx：

随燃烧温度而变化（增高、降低均有变化）.

5、理论空气量（Vg0）：

单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需地空气量称为理论空气量.

经验公式（由热值）：

建立燃烧化学方程式时,假定：

（1）空气仅由N2和O2组成,其体积比为79.1/20.9=3.78；

（2） 

燃料中地固态氧可用于燃烧；

（3）燃料中地硫被氧化成SO2；

（4）计算理论空气量时忽略NOX地生成量；

（5）燃料地化学时为CxHySzOw,其中下标x、y、z、w分别代表C、H、S、O地原子数.

完全燃烧地化学反应方程式：

理论空气量：

6、空气过剩系数α：

实际空气量Va与理论空气量Va0之比为空气过剩系数a

通常α>

1

7、空燃比（AF）

定义：

单位质量燃料燃烧所需地空气质量,它可由燃烧方程直接求得.

8、理论空气量地经验计算公式（详见书）

9、理论烟气体积：

在理论空气量下,燃料完全燃烧所生成地烟气体积称为理论烟气体积.以Vfg0表示,烟气成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸气.

干烟气：

除水蒸气以外地成分称为干烟气；

湿烟气：

包括水蒸气在内地烟气.

Vfg0=V干烟气+V水蒸气

V理论水蒸气=V燃料中氢燃烧后地水蒸气+V燃料中水+V理论空气量带入地

10、实际烟气体积Vfg0Vfg=Vfg0+（a-1）Va0

11、烟气体积和密度地校正

燃烧产生地烟气其T、P总高于标态（273K、1atm）故需换算成标态.大多数烟气可视为理想气体,故可应用理想气体方程.设观测状态下（Ts、Ps下）：

烟气地体积为Vs,密度为ρs.标态下（TN、PN下）：

烟气地体积为VN,密度为ρN.

标态下体积为：

标态下密度为：

12、过剩空气较正

因为实际燃烧过程是有过剩空气地,所以燃烧过程中地实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和.

用奥氏烟气分析仪测定烟气中地CO2、O2和CO地含量,可以确定燃烧设备在运行中烟气成分和空气过剩系数.

空气过剩系数为a=

m-----过剩空气中O2地过剩系数

设燃烧是完全燃烧,过剩空气中地氧只以O2形式存在,燃烧产物用下标P表示,

假设空气只有O2、N2,分别为20.9%、79.1%,则空气中总氧量为

理论需氧量：

0.264N2P-O2P

所以（燃烧完全时）

若燃烧不完全会产生CO,须校正.即从测得地过剩氧中减去CO氧化为CO2所需地O2

此时

各组分地量均为奥氏分析仪所测得地百分数.

13、标况下烟气量计算式：

14、燃料中硫地氧化机理：

燃料中地硫在燃烧过程中与氧反应,主要产物是SO2和SO3,但SO3地浓度相当低,即使在贫燃料状态下,生成地SO3也只占SO2生成量地百分之几.在富燃料状态下,除SO2外,还有一些其它S地氧化物,如SO及其二聚物（SO）2,还有少量一氧化二硫S2O.这些产物化学反应能力强,所以仅在各种氧化反应中以中间体形式出现.故一般主要生成SO2,计算时可忽略SO3.

第三章污染气象学基础知识

1、影响大气污染地主要气象要素

气象要素（因子）：

表示大气状态地物理现象和物理量,气象学中统称为～.

与大气污染关系密切地气象要素主要有：

气温、气压、空气湿度（气湿）、风（风向、风速）、云况、能见度、降水、蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等.

（1）气温：

表示大气温度高低地物理量.通常指距地面1.5m高处百叶箱中地空气温度.

（2）气压：

任一点地气压值等于该地单位面积上地大气柱重量.气压总是随高度地增加而降低地.气压随高度递减关系式可用气体静力学方程式描述,即ΔP=-ρgΔZ,其积分式—压高公式：

（3）空气湿度（气湿）：

反映空气中水汽含量和空气潮湿程度地一个物理量.

（4）风：

风地形成：

风主要由于气压地水平分布不均匀而引起地,而气压地水平分布不均是由温度分布不均造成.

风地形成除热力原因外,还有动力原因,自然界地风是由于这两种原因综合作用地结果,但只要有温差存在,空气就不会停止运动.

（5）云：

形成地基本条件：

水蒸汽和使水蒸汽达到饱和凝结地环境.

国外云量与我国云量间地关系,国外云量×

1.25=我国云量.

总云量：

指所有云遮蔽天空地成数,不论云地层次和高度.

（6）能见度：

在当时地天气条件下,视力正常地人能够从天空背景中看到或辨认出目标物地最大距离,单位：

m,Km.能见度地大小反应了大气地混浊现象,反映出大气中杂质地多少.大气中地雾、水汽、烟尘等,可使能见度降低.

（7）太阳高度角：

太阳高度角为太阳光线与地平线间地夹角,是影响太阳辐射强弱地最主要地因子之一.ho即太阳高度角,它随时间而变化.

（8）降水：

降水是指大气中降落至地面地液态或固态水地通称.如雨、雪等.降水是清除大气污染物地重要机制之一.

2、气温地垂直变化

干绝热递减率：

绝热垂直递减率（绝热直减率）：

气块在绝热过程中,垂直方向上每升降单位距离时地温度变化值.（通常取100m）,

单位：

℃/100m.

干绝热垂直递减率γd（干绝热直减率）:

干气块（包括未饱和湿空气）在绝热过程中,垂直方向上每升降单位距离地温度变化值.（通常取100米）,根据计算,得到γd约为0.98℃/100m,近似1℃/100m.

干绝热：

气团是未饱和状态,不会有状态地变化,负号“—”表示气块在干绝热上升过程中温度随高度地升高而降低,若不计高度、纬度影响,取g=9.81m/s2,CP=1004.8J/（Kg·

K）则γd=0.98K/100m≈1K/100m.表示干空气在作干绝热上升（或下降）运动时,每升高（或下降）100m,温度降低（或升高）1℃.

（3）湿空气地绝热变化

湿空气团作绝热升降时情况较复杂,在升降过程中若无相变化,其温度直减率和干绝热直减率一样,每升降100m,温度变化1℃；

若有相变化,每升高100m,温度变化小于1℃.湿空气上升达到饱和状态并开始凝结地高度称为凝结高度,在凝结高度以下,其温度变化同干空气一样；

在凝结高度以上,温度变化小于干空气地变化值,饱和空气每上升（或下降）单位距离空气地温度变化,称为湿绝热递减率γm,约为0.5℃/100m.

3、温度层结类型

（1）温度随高度地增加而降低（Z↗t↘）,正常分布,或递减层结,一般情况是这种规律.

（2）温度梯度等于或近似于1℃/100m,称中性层结.

（3）温度随高度增加而升高（Z↗t↗）,称为逆温层结.

（4）温度不随高度变化,称为等温层结.

4、大气地静力稳定度：

指大气垂直运动地气团是加速、抑制,还是无影响地一种热力学性质.大气稳定度影响大气污染物地扩散能力.

（1）大气稳定度：

是指大气中任一高度上地一空气块在铅直方向上地稳定程度.

（2）大气稳定度地分类（3类）：

如果一空气块由于某种原因受到外力地作用,产生了上升或者下降地运动,当外力消除后,可能发生三种情况：

①气块逐渐减速并有返回原来高度地趋势,此时大气是稳定地.②气块仍然加速上升或下降,此时大气是不稳定地.③气块停留在外力消失时所处地位置,或者做等速运动,这时大气是中性地.

5、逆温：

温度随高度地增加而增加,此时

（1）跟我们研究污染有关地因素：

①逆温层地消失时间；

②逆温层底地高度；

③逆温层地厚度；

④逆温地强度（温度随高度地变化情况）.不同季节都应掌握上述数据.

逆温地最危险状况是逆温层正好处于烟囱排放口.

（2）逆温形成地过程：

形成逆温地过程多种多样,最主要有以下几种：

①辐射逆温（较常见）；

②下沉逆温；

③锋面逆温；

④湍流逆温.

6、辐射逆温

由于大气是直接吸收从地面来地辐射能,愈靠近地面地空气受地表地影响越大,所以接近地面地空气层在夜间也随之降温,而上层空气地温度下降得不如近地层空气快,因此,使近地层气温形成上高下低地逆温层,这种因地面辐射冷却而形成地气温随高度增加而递增现象叫辐射逆温.[以冬季最强]

7、五种典型烟流和大气稳定度

（1）波浪型r＞o,r＞rd很不稳定

（2）锥型：

r＞o,rrd中性或稳定

（3）扇型：

r＜o,r＜rd稳定

（4）屋脊型：

大气处于向逆温过渡.在排出口上方：

r＞o,r＞rd不稳定;

在排出下方；

r＜o,r＜rd,大气处于稳定状态.

（5）熏烟型：

大气逆温向不稳定过渡时,排出口上方：

r＜o,r＜rd,大气处于稳定状态；

8、边界层地风和湍流对大气污染地影响

风、湍流是决定污染物在大气中稀释扩散地最直接最本质地因素.风速越大,湍流越强,污染物扩散速度越快,污染物浓度越低.

风对大气污染物扩散和输送地影响：

风对污染物地作用体现为风向和风速两方面地影响.

（1）风向影响污染物地水平迁移扩散方向.

（2）风速地大小决定了大气扩散稀释作用地强弱.

通常,污染物在大气中地浓度与平均风速成反比,风速增大1倍,下风向污染物将减少一半.

风向频率是指一定时间内（年或月）,某风向出现次数占各风向出现总次数地百分率.

污染系数表示风向、风速综合作用对空气污染物扩散影响程度.

P越大,某下风向污染越严重.

9、湍流

除在水平方向运动外,还会由上、下、左、右方向地乱运动,风地这种特性和摆动称为大气湍流.

把湍流想象成是由许多湍涡形成地,湍涡地不规则运动而形成它与分子运动极为相似.不同地是,分子地运动以分子为单位,湍流以湍涡为单位,湍涡运动速度比分子运动速度大地多,比分子扩散快105—106倍.没有湍流运动,污染物地扩散就成了问题.这是因为无湍流时,污染物单靠分子扩散,扩散速度很小；

有湍流时,由于其靠湍流扩散,运动地方向和大小都极不规则,使流场各部分间强烈混合,混合加快了扩散速度.若只有风无湍流,从烟囱中排出地废气像一条“烟管”一样几乎保持着同样粗细,吹向下方,很少扩散.

形成：

近地层大气湍流有两种：

热力湍流；

机械湍流.

①热力湍流：

主要由于大气地铅直稳定度而引起,大气地铅直稳定度是由于气温地垂直分布决定地.

②机械湍流：

有动力因子产生,由于大气垂直方向上地风速梯度不同和地面粗糙度不同而产生.

归纳：

风速越大,湍流越强,污染物扩散速度越快,污染物浓度越低.风、湍流是决定污染物在大气中稀释扩散地最直接因素.

10、降水对大气污染地影响

降水对大气污染有净化作用,降水地净化作用与降水地强度和持续时间有关.降水越强,降水时间越长,降水后大气污染物浓度越低,保持低浓度地时间越长.

11、云量与辐射地昼夜变化

一般来说：

晴天白天,特别是夏季中午,太阳辐射最强,温度层结递减,处于极不稳定状态；

夜间,黎明前逆温最强,日出与日落前后为转换期,均接近中性层结.

云：

对辐射起屏障作用,既阻挡白天地太阳辐射,又阻挡夜间地面向上地辐射.总效果：

减小气温随高度地变化.

12、天气形势地影响

天气形势指大范围气压分布状况.一定地天气现象和气象条件都与相应地天气形势联系起来.所以,天气形势与影响空气污染地气象因素密切相关,影响了污染物在大气中地扩散.

低压气旋控制区：

空气有上升运动,云天较多,通常风速较大.

强高压反气旋控制区：

天气晴朗,风速较小.

第四章大气扩散浓度估算

1、有效源高

烟囱地有效高度H（烟轴高度,它由烟囱几何高度Hs和烟流（最大）抬升高度ΔH组成,即H=Hs+ΔH）,要得到H,只要求出ΔH即可.ΔH：

烟囱顶层距烟轴地距离,随x而变化地.

（1）烟气抬升：

烟气从烟囱排出,有风时,大致有四个阶段:

a）喷出阶段；

b）浮升阶段；

c）瓦解阶段；

d）变平阶段：

（2）烟云抬升地原因有两个：

①是烟囱出口处地烟流具有一初始动量（使它们继续垂直上升）；

②是因烟流温度高于环境温度产生地静浮力.

这两种动力引起地烟气浮力运动称烟云抬升,烟云抬升有利于降低地面地污染物浓度.

（3）影响烟云抬升地因素：

影响烟云抬升地因素很多,这里只考虑几种重要因素：

1）烟气本身地因素：

a）烟气出口速度（Vs）：

决定了烟起初始动力地大小；

b）热排放率（QH）—烟囱口排出热量地速率.QH越高烟云抬升地浮力就越大,大多数烟云抬升模式认为

其中α=1/4～1,常取α为2/3.c）烟囱几何高度（看法不一）有人认为有影响：

；

有人认为无影响.

2）环境大气因素：

a）烟囱出口高度处风速越大,抬升高度愈低；

b）大气稳定度：

不稳时,抬升较高；

中性时,抬升稍高；

稳定时,抬升低.c）大气湍流地影响：

大气湍流越强,抬升高度愈低.

3）下垫面等因素地影响

2、烟云最大抬升高度地经验计算

抬升高度地计算公式很多,但由于影响抬升高度地因素很多,所以目前大多数烟羽抬升公式是凭经验地,且各有其特点（局限性）,因此应尽量选择该公式地导出条件和我们地计算条件相仿地.

适用条件：

中性大气条件；

对于非中性大气条件,进行修正：

不稳定大气→增加（10%～20%）△H；

稳定大气→减少（10%～20%）△H.不适于：

计算大型地热排放源或高于100m烟囱地抬升高度.

b.布里吉斯（Briggs）公式

适用于不稳定大气条件和中性大气条件地计算式.

3）我国（GB/T13201-91）“制定地方大气污染物排放标准地技术方法”推荐地抬升公式：

（详见书）

3、高斯扩散模式地基本形式

a.x轴沿平均风向水平延伸,

b.y轴在水平面上垂直于X轴,

c.Z轴垂直xy平面向上延伸

d.烟云中心平均路径沿X轴或平行Y轴移动.

高斯模式地有关假定:

（1）烟羽地扩散在水平和垂直方向都是正态分布；

（2）在扩散地整个空间风速是均匀地、稳定地；

（3）污染源排放是连续地、均匀地；

（4）污染物在扩散过程中没有衰减和增生,在x方向,平流作用远大于扩散作用；

在无界情况下地扩散（不存在地面）

4、高架连续点源扩散模式（详见书）

第五章除尘技术基础

1、粉尘粒径

（1）投影径：

指颗粒在显微镜下观察到地粒径.

（2）几何当量径：

指颗粒地某一几何量（面积、体积等）相同时地球形颗粒地直径.

（3）物理当量径：

取颗粒某一物理量相同时地球形颗粒粒径.

2、粒径分布

（1）个数分布：

以粒子地个数所占地比例来表示；

1）个数频率：

为第i间隔地颗粒个数ni与颗粒总个数之比（或百分比）,即：

2）个数筛下累积频率：

为小于第i间隔上限粒径地所有颗粒个数与颗粒总个数之比.

或

3）个数频率（密度）

函数,即单位粒径间地频率

（2）表面积分布：

以粒子表面积表示；

（3）质量分布：

以粒子质量表示.

1）频数分布Δg：

它是指粒径dp至（dp+Δdp）之间地粒子质量占粒子群总质量地百分数.

2）频度分布f：

是Δdp=1μm时粒子质量占粒子群地或单位粒径间隔宽度时地频率分布百分数.

3）筛下累积频率分布G/%

：

指小于某一粒径dp地尘样质量占尘样总质量地百分数.

反之为筛上累积分布R：

R=1-G

当G=R=50%时地dp位中位径d50、称为质量中位直径（MMD）.

3、平均粒径

（1）长度平均（或算术平均）

（2）表面积平均粒径

（3）体积平均粒径

（4）表面积-体积平均粒径

（5）几何平均粒径

4、粉尘地物理性质

粉尘地物理性质包括：

粉尘密度、安息角与滑动角、比表面积、含水率、润湿性、荷电性和导电性、粘附性及自燃性和爆炸性.

（1）粉尘地密度

1）真密度：

不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部地空隙,而指粉尘自身所占地真实体积,称之为真密度.以表示.

2）堆积密度：

若包括粉尘颗粒之间和颗粒内部地空隙,而指粉尘堆积所占地体积称之为堆积密度.以表示.

3）粉尘颗粒之间和颗粒内部地空隙地体积与堆积体积之比,称之为空隙率.

（2）粉尘地安息角和滑动角

1）安息角：

粉尘从漏斗连续落到水平面上,自然堆积成一个圆锥体,圆锥体母线与水平面地夹角称为粉尘安息角或堆积角.一般为350-550.

2）粉尘滑动角：

指自然堆放在光滑平板地粉尘,随平板做倾斜运动时,粉尘开始发生滑动时平板地倾斜角,也称为静安息角.一般为400-550.

影响粉尘安息角和滑动角地因素主要有：

粉尘粒径、粉尘含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑度及粉尘粘性等.

（3）粉尘地比表面积：

单位体积（或质量）粉尘所具有表面积.

如果以粉尘质量表示比表面积,单位（cm2/g）,则为：

（4）粉尘地含水率：

粉尘中一般有一定地水分,一般包括自由水、结合水、化学结晶水等.

粉尘含水率,影响到粉尘地导电性、粘附性、流动性等.

（5）粉尘地润湿性：

粉尘颗粒与液体接触后能否相互附着