大气污染的综合修复技术.docx
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大气污染的综合修复技术
学校代码:
10128
学号:
本科毕业设计说明书
题目：
学生姓名：
所在学院：
学科专业：
指导教师：
二零零年六月
摘要
大气污染是一个复杂的并涉及到多方面的环境问题，这些因素除了植物本身外，还有气候的、土壤的、污染物本身性质的，以及公众的环境意识等。
目前的植物修复大气污染方面尤其是植物抗性的研究成果虽然很多，但不够系统化。
没有充分考虑到气候、土壤等条件的差异。
因此结果的可借鉴性较差。
在某一地区可能修复能力很强的植物种类，在另一地区可能修复能力很差。
甚至不能存活。
因此，需要将前人的研究成果系统化、信息化，针对不同气候环境和土壤条件，构建不同生态型功能植物组合为以后的绿地建设。
大气污染是环境污染的一个重要方面，而现在整个环境污染是关系到人类生存的严峻问题．受到世界各国普遍关注和重视。
大气污染是当前人类面临的日益严重和亟待解决的环境危机之一。
它不仅严重危害人类健康，而且已成为人类社会可持续发展的主要障碍。
本文首先分析了大气污染的来源、大气污染的类型、大气污染的类型，然后分析了大气污染目前的修复技术和大气污染的生物修复技术，最后分析了大气污染的综合修复技术。
Airpollutionisacomplexandinvolvesmanyaspectsofenvironmentalissues,thesefactorsinadditiontotheplantitself,andtheclimate,soil,natureofthepollutantitself,aswellasthepublic'senvironmentalawareness.Presentphytoremediationatmosphericpollution,especiallytheresearchachievementsofplantresistance,thoughmany,butnotsystematicenough.Didnotfullyconsiderthedifferentconditions,suchasclimate,soil,etc.Therefore,theresultscanhelpsforpoorer.Inaregionmayrepairabilityofplantspecies,inanotherareamayrepairabilityispoor.Can'tevensurvive.Soneedtopredecessors'researchachievementsofsystematic,information-based,accordingtodifferentclimateandsoilcondition,buildingfunctionofdifferentecotypeplantscombinationtogreenspaceconstructioninthefuture.Airpollutionisanimportantaspectofenvironmentalpollution,butnowtheenvironmentpollutionisaseriousproblemrelatedtohumansurvival.Bythewidespreadconcernandattentionfromallovertheworld.Airpollutionisthehumanfaceincreasinglyseriousandoneoftheenvironmentalcrisisneedtobeaddressed.Itnotonlycauseseriousdamagetohumanhealth,andhasbecomeamajorobstacleforthesustainabledevelopmentofhumansociety.Thisarticlefirstanalyzesthesourcesofairpollution,atmosphericpollutiontype,thetypeofatmosphericpollution,thenanalyzedthecurrentatmosphericpollutionrepairtechnologyandatmosphericpollutionofbioremediationtechnology,finallyanalyzesthecompositerepairtechnologyofatmosphericpollution.
关键词：
大气污染；修复技术；健康
目录
摘要2
第一章大气污染4
第一节大气污染及污染物4
一、大气污染4
二、大气污染物及其来源5
1、大气污染物5
2、大气污染物的来源6
三、大气污染的危害6
大气污染的危害主要包括以下几个方面：
6
第二节大气污染的修复技术7
一、大气污染的物理修复技术7
1.物理吸附修复技术8
2.物理分离修复技术9
二、大气污染的化学修复技术10
1.化学吸收法修复技术10
2、化学固定修复技术11
三、大气污染的生物修复技术11
第二章大气污染的生物修复技术12
第一节大气污染的植物修复技术12
1.大气污染的植物修复12
2.3化学性大气污染的植物修复13
第二节大气污染的微生物修复技术14
一、无机废气的微生物修复14
1、煤的微生物脱硫14
2、废气微生物脱氮技术15
二、有机废气的微生物修复16
第三章大气污染的综合修复技术16
第一节物理与生物综合修复技术17
1.生物洗涤物理吸附法17
1.1生物洗涤和物理吸附的简介17
2.2生物洗涤及物理吸附的原理及方法17
1.3生物洗涤的案例17
第二节化学与生物综合修复技术18
一、新式生物洗涤法18
二、新式生物洗涤法的原理及方法19
三、新式生物洗涤法的应用实例19
第三节物理与化学的综合修复技术19
1.物理化学吸附19
1.1物理化学化学吸附简介19
1.2化学物理吸附的原理及方法20
1.3化学物理吸附的案例20
第四章大气污染的修复技术的不足和展望21
第一节综合修复技术的不足21
一、无法有效控制污染损害21
二、高昂的控制成本21
三、缺少大气污染的综合修复技术的研究22
第二节综合修复技术的未来展望22
一、加大对综合修复技术的科研力度22
二、改善能源结构，提高能源有效利用率。
22
三、大力发展环保科技，推动环保产业的发展。
22
参考文献23
第一章大气污染
第一节大气污染及污染物
一、大气污染
大气污染是指人类生产、生活活动或自然界向大气排出各种污染物，其含量超过环境承载能力，使大气质量发生恶化，使人们的工作、生活、健康、设备财产以及生态环境等遭受恶劣影响和破坏。
二、大气污染物及其来源
1、大气污染物
大气污染物是指由于人类活动或自然过程中排入大气的，并对人和环境产生有害影响的物质。
大气污染物的类别很多，按其存在的形态可概括分为：
气溶胶状态污染物和气态污染物。
1.1气溶胶状态污染物
气体介质和悬浮在其中的分散粒子所组成的系统称为气溶胶。
在大气污染中，气溶胶粒子是指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或固体混合粒子。
从大气污染控制的角度，按照气溶胶粒子的来源和物理性质可分为：
粉尘、烟、飞灰、黑烟及雾等。
在我国的环境空气质量标准中，还根据粉尘颗粒的大小，将其分为总悬浮颗粒物（totalsuspendedparticles）和可吸入颗粒物（inhalableparticles）。
总悬浮颗粒物（TSP）：
指能悬浮在空气中的空气动力学当量直径≤100um的颗粒物。
可吸入颗粒物（PM10）：
指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤10um的颗粒物。
可入肺颗粒物（PM2.5）：
指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤2.5um的颗粒物。
1.2气体状态污染物
气体状态的污染物是以分子状态存在的污染物，简称气态污染物。
气态污染物的种类很多，总体上可以分为五类：
以二氧化硫为主的的含硫化合物，以一氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物、碳的氧化物、有机化合物及其卤素化合物等，如表1-1所示。
表1-1气体状态大气污染物的总分类
污染物一次污染物二次污染物
含硫化合物SO2、H2SSO3、H2SO4、MSO4
含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3、MNO3
碳的氧化物CO、CO2无
有机化合物C1—C10化合物醛、酮、过氧乙酰硝酸酯、O3
卤素化合物HF、HCL无
对于气态污染物，有可以分为一次污染物和二次污染物。
一次污染物是指直接从污染源排放进大气中的原始污染物质；二次污染物是指由一次污染物与大气中已有组成部分或几种一次污染物之间经过一系列的化学或光化学反应而产生的与一次污染物性质不同的新污染物。
在大气污染控制中，受到普遍重视的一次污染物主要是硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、碳氧化物（CO、CO2）及有机化合物（C1—C10化合物）等；二次污染物主要有硫酸烟雾（sulfuroussmog）和光化学烟雾（photochemicalsmog）。
2、大气污染物的来源
大气污染源可分为自然污染源和人为污染源两类。
自然污染源是指自然原因向环境释放污染物的地点或地区，如火山喷发、森林火灾、飓风、海啸、土壤和岩石的风化及生物腐烂等自然现象。
人为污染源是指人类的生活和生产活动形成的污染源。
人为污染源有各种分类的方法。
按污染源的空间分布可分为：
点源，即污染
物集中于一点或相当于一点的小范围排放源，如工厂的烟囱排放源；面源，即在相当大的面积范围内有许多个污染物的排放源，如一个居住区或商业区内许多大小不同的污染物排放源。
按照人们的社会活动功能不同，可将人为污染源分为生活污染源、工业污染源和交通运输污染源三类。
根据对主要的大气污染物的分类统计分析，大气污染源又可概括为三大方面：
燃料燃烧、工业生产和交通运输。
前两类污染源统称为固定源，交通运输工具（机动车、火车、轮船、飞机等）则称为流动源。
三、大气污染的危害
大气污染的危害主要包括以下几个方面：
1.对于人类身体的危害：
空气是人类赖以维持生命的最重要的物质。
以一个成年人为例，每天大约呼吸2万余次，吸入空气达15～20立方米。
研究表明，大气污染与呼吸道疾病、生理机能障碍、以及眼鼻粘膜组织等相关疾病，有着最直接的因果关系。
污染物在大气中聚集到一定浓度，就会造成急性污染中毒，或生理机能退化加速原有病状恶化；即使污染物在大气中的浓度不足以短期致命，但长期被吸入人体，也会引发呼吸道疾病，诸如慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿甚至肺癌等。
2.对于生物的危害：
对于生物的危害，主要来源于二氧化硫、氟化物等污染物。
这对动物和植物都有危害。
对于动物的危害，主要来源于以砷、氟、铅、钼等为主的有毒害物质，通过呼吸道吸入感染以及食用被大气污染的食物致病直至死亡。
而当大气中污染物的浓度上升到一定浓度时，植物所直接受到的伤害是惨不忍睹的。
受到污染的植物叶表往往会产生斑点或直接枯萎脱落；即便污染物浓度不高，也会导致叶片褪绿，生理机能受损，最终走向衰亡。
3、对于物品的危害：
大气污染会使物品受到腐蚀作用。
如：
仪器仪表、金属、建筑材料出现的锈斑以及腐蚀现象，文物的风化腐蚀等。
4.对于大气层的危害：
大气层受到的危害主要是臭氧层的破坏。
臭氧能过滤掉太空中的大部分有害紫外线，使地球生物受到的危害减少。
臭氧含量过高，会使生物中毒；反之，臭氧含量过少，不能滤过大多数紫外线，人类患上皮肤癌的机率会大大增加，植物也会枯萎死亡。
5.对于气候的危害。
（1）大气中聚集着人类生产生活排放出来的污染物，很大一部分的太阳辐射就会被阻挡，从而导致生物因缺少阳光照射而影响生长发育。
（2）形成“热岛效应”。
（3）二氧化碳的过度释放引发“温室效应”。
（4）产生酸雨现象。
第二节大气污染的修复技术
修复从工程学意义讲，它是指借助外界作用力使其个受损的特定对象部分或全部功能到原初始状态的过程。
环境意义上的修复是指在对被污染的环境采取物理、化学与生物学技术措施，使其存在与环境中的污染物质浓度减少或毒性降低或完全无害化。
大气环境的修复是指采取一定的措施包括物理、化学和生物的方法来减少大气环境中有毒有害的化合物。
一、大气污染的物理修复技术
物理修复技术是最传统的修复方法，污染环境的物理修复过程主要是利用污染物与环境之间各种物理特性的差异，达到将污染物从环境中去除、分离的目的。
物理修复具有高效、快捷、积极、修复时间短、操作简单、对周围环境干扰少、对污染物的性质和浓度不是很敏感等特点。
所以应用范围很广，在大气污染方面也有一定的应用。
但相对于近年来迅速发展的生物修复技术也暴露出不少的缺点：
如修复效果不尽人意、所需费用较高、耗人力物力较多、有可能引起二次污染等。
目前应用于大气污染修复的物理技术主要有物理吸附和物理分离修复等技术。
1.物理吸附修复技术
物理吸附也称范德华吸附，它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起，此力也称作范德华力。
吸附剂表面的分子由于作用力没有平衡而保留有自由的力场来吸引吸附质，由于它是分子间的吸力所引起的吸附，所以结合力较弱，吸附热较小，吸附和解吸速度也都较快。
被吸附物质也较容易解吸出来，所以物理吸附是可逆的。
如：
活性炭对许多气体的吸附，被吸附的气体很容易解脱出来而不发生性质上的变化。
用于大气污染修方面有可分为：
1.1变压吸附
变压吸附（英文名称PressureSwingAdsorption,简称为PSA）法提纯或分离单元是根据恒定温度下混合气体中不同组份在吸附剂上吸附容量或吸附速率的差异以及不同压力下组分在吸附剂上的吸附容量的差异而实现的，由于采用了压力涨落的循环操作，强吸附组份在低分压下脱附，吸附剂得以再生，吸附剂的使用寿命一般为十年以上所以PSA过程基本是无原料消耗过程。
1.2变温吸附法
变温吸附法，英文名称TemperatureSwingAdsorption,简称为TSA。
或变温变压吸附法，简称为PTSA。
是根据待分离组份在不同温度下的吸附容量差异实现分离，由于采用温度涨落的循环操作，低温下的被吸附的强吸附组份在高温下得以脱附，吸附剂得以再生，冷却后可再次于低温下吸附强吸附组份。
我们通常采用活性炭、硅胶、氧化铝等常规吸附剂作为吸附分离技术的吸附剂，也可在吸附剂上附载不同贵金属的专用吸附剂，或者是开发不同孔径、不同微孔容积的专用吸附。
1.3吸附净化法
多孔性固体物质具有选择性吸附废气中的一种或多种有害组分的特点。
吸附精华是利用多孔性固体物质这一特点，实现净化废气的一种方法。
如在污染后的大气中添加一些活性碳之类的介质物质，可以适当的消除一定的污染。
2.物理分离修复技术
物理分离修复技术是一项借助物理手段将污染物分离开来的技术，工艺简单。
费用低。
通常情况下，物理分离技术被作为初步的分选手段，以减少待处理被污染物的体积，以优化后续的修复技术工作。
一般来说，物理修复技术不能充分达到环境修复的要求。
在大气污染的修复过程中，此方法主要用在颗粒物污染的处理上。
在原理上，大多数污染环境的物理分离修复技术主要基于介质及污染物间的物理特征来决定不同的操作方法的：
①依据粒径大小，采用过滤或微过滤的方法进行分离；②依据分布、密度大小，采用沉淀或离心分离；③依据磁性有无或大小，采用磁分离的手段。
2.1粒径分离
根据污染颗粒物的直径分离，叫筛分或过滤，它是将固体通过特定网格大小的线编织成的筛子的过程。
粒径大于筛子网格的颗粒留在筛子上，粒径小的部分通过筛子。
由于这个分离过程不是绝对的，有时候粒径大的也会通过筛子，于是在实际运行的时候往往会是筛子处于一定的角度。
如果让大粒径的颗粒物在筛子上累积的话，长时间可能会造成筛子的堵塞，因此在实际操作是会让筛子采取某种运动方式的。
2.2密度分离
基于物质密度，可采用重力富集的方式来分离大气中的颗粒物。
在重力和其他一种或多种与重力方向相反的作用力的同时作用下，不同密度的颗粒物产生的运动行为也有所不同，进而把密度大小各异的颗粒物分离出来，是大气污染得到一定的修复。
2.3磁分离
磁分离是基于各种颗粒物磁性不同，尤其是各种有磁性的金属颗粒物从不具有磁性的大气中分离出来的技术。
磁分离技术的设备往往是让移动的含有污染物的大气连续不断的通过强磁场，最终达到分离的目的。
二、大气污染的化学修复技术
化学修复技术主要是通过化学添剂清除和降低污染物的方法。
它针对污染物质的特点，选用合适的化学清除剂和合适的方法，利用化学清除剂的物理化学性质及对污染物的吸附、吸收、迁移、淋溶、挥发、扩散和降解。
改变污染物在环境中的残留累积，清除污染物或降低污染物的浓度至安全标准的范围，且所实施的化学剂不对环境系统造成二次污染。
相对与其他污染修复的技术，化学修读技术发展较早。
也相对较成熟。
它即是一种传统的修复技术方法，同时也由于新材料、新试剂的发展，它也是一种仍在不断发展的修复技术。
但是，由于化学修复技术引入的化学助剂可能对生态系统有负面影响，人们对它们在生态系统中的最终行为和环境效应还不完全了解，大规模的实地应用还十分有限。
对于目前应用在大气污染修复的化学修复技术主要有：
化学吸收法修复技术和化学固定修复技术。
1.化学吸收法修复技术
用溶液、溶剂或清水吸收工业废气中的有害气体，使其与废气分离的方法叫吸收法。
溶液、溶剂、清水称为吸收剂。
吸收剂不同可以吸收不同的有害气体。
吸收法使用的吸收设备叫吸收器、净化器或洗涤器。
许多湿式除尘设备，都可以用于净化有害气体。
当作吸收设备时，分别称为喷淋洗涤器、泡沫洗涤器、文氏管洗涤器等。
吸收法的工艺流程和湿法除尘工艺近似，只是湿法除尘工艺用清水，而吸收法净化有害气体要用溶剂或溶液。
吸收法的优点是几乎可以处理各种有害气体，适用范围很广，并可回收有价值的产品。
缺点是工艺比较复杂，吸收效率有时不高，吸收液需要再次处理，否则会造成废水的污染。
目前有：
（1）水吸收法：
水吸收法就是用水做吸收剂来洗涤含氟废气副产氟硅酸，继而生成氟硅酸，回收氟资源。
（2）碱吸收法：
碱吸收法是采用碱性物质NaOH、Na2CO3、氨水等作为吸收剂来脱除含氟废气中的氟等有害物质，并得到副产物冰晶石，最常用的碱性物质是Na2CO3，也可以采用石灰乳作吸收剂。
[6]
2、化学固定修复技术
化学固定修复大气污染物的目的是通过添加外源物质减少和降低污染物在环境中的生物有效性和可迁移性，最终使其对处在大气中的微生物、植物、动物的毒性降到最低。
目前化学固定修复技术用于修复大其污染的主要机理包括：
（1）配合作用机理根据表面配合模式，重金属离子在颗粒表面的吸附作用是一种表面的配合反应，反应趋势随溶液的PH值或羟基集团的浓度增加而增加，因此表面配合反应主要受到酸碱度影响，例如，磷灰石的表面常有大量P（OH）4-
和Ca（OH）3-键，从而对Pb、Zn、Cd等重金属离子同样有配合的作用。
（2）共沉淀机理共沉淀，即一种沉淀从溶液中析出时，引起某些可溶性物质一起沉淀的现象。
固化剂可以通过自身溶解作用产生阴离子与大气中的污染元素产生共沉淀的作用而达到大气的修复作用。
【郭观林，周启明，李秀颖.重金属污染土壤原位化学固定修复研究进展.应用生态学报，2005，16（10）：
1990-1996】
三、大气污染的生物修复技术
生物修复,目前比较被大家共同接受的基本定义是:
生物修复是利用生物,特别是微生物催化降解有机污染物.从而修复被污染环境或消除环境中的污染物中的一个受控或自发的进行过程,这是狭义的定义.也可以表述为:
生物修复石利用土著的、引入的微生物及其代谢过程，或其产物进行的消除或富集有毒物的生物学过程。
生物修复的目的是去除环境中的污染物，使其浓度降至环境标准规定的安全浓度之下。
[陈玉成.污染环境生物修复工程。
北京：
化学工业出版社，2003]
生物修复还有更广泛的定义，除了微生物的修复之外，还包括植物修复和动物修复，也就是说，生物修复是指利用细菌、真菌、水生藻类、陆生植物等的代谢活性降解有机污染物，减少其毒性，改变重金属的活性或在土壤中的结合态,通过改变污染物的化学或物理特性而影响他们在环境中的迁移/转化和降解速率.
通常我们所统称的生物处理污染大气的方法，是指：
[8]陆克定,张远航,苏杭,等.珠江三角洲夏季臭氧区域污染及其控制因素分析.中国科学:
B辑,2010,40（4）:
407-420
1.生物过滤法
生物过滤法是把活性填料填在生物滤池内，把经加压预湿后的废气从底部灌入生物滤池，气体中的无机污染物、有机污染物或恶臭物质与填料上附着生成的生物膜（微生物）接触，被生物膜吸收，最终被降解为水和二氧化碳或其它无污染成分，处理过的气体从生物滤池的顶部排出。
2.生物洗涤法
一般观点认为可溶性有机气体的治理用生物洗涤比较适合，污染物气体洗涤吸收主要在洗涤塔中发生，而有活性污泥存在的再生池中主要发生降解污染物的过程.生物洗涤法分为废气吸收和悬浮液再生两个阶段，通常由一个装有填料的洗涤器（吸收设备）和一个装有活性污泥或生物膜的生物反应器（再生反应器）构成。
从吸收设备底部进入废气，向上流动，在填料床中与顶部喷淋向下的生物悬浮液相互接触，经传质过程进入液相，再进入微生物细胞内或经微生物分泌的胞外酶作用分解，将净化后的气体从吸收设备顶部排出。
吸收了废气的生物悬浮液进入再生反应池的底部，通入空气充氧，废气被微生物氧化利用的过程也就是悬浮液的再生过程，再生后的悬浮液再进入吸收设备进行顶部喷淋，吸收与再生两个过程反复进行。
第二章大气污染的生物修复技术
根据上章第二节我们可以知道生物修复技术，可以广义的指为植物、动物及微生物的各自修复的方法，本章我们将详细的介绍这些修复技术在大气污染方面的应用。
第一节大气污染的植物修复技术
1.大气污染的植物修复
植物可以吸收和净化空气中的大气污染物，是防治大气污染的一种有效补充工具。
植物修复技术是一种净化大气的绿色技术，它是以太阳能为动力同时利用植物的同化或超同化功能做到的。
因为植物的种类、群落及生态习性与功能之间存在差异，不同的时空尺度上的大气污染能够被不同的植物修复。
植物对大气污染的修复包括直接修复和间接修复。
直接修复是植物通过其地上部分的叶片气孔及茎叶表面对大气污染物的吸收与同化的过程，而间接修复是指通过植物根系或其与根际微生物的协同作用清除干湿沉降进入土壤或水体中大气污染物的过程。
2.大气污染的植物修复机理
大气污染的植物修复主要过程是持留和去除。
持留过程涉及植物截获、吸附、滞留等，去除过程包括植物吸收、降解、转化、同化等。
有的植物具有多过程的作用机制，有的植物有超同化的功能。
2.1粉尘污染的植物修复
粉尘是大气主要污染物之一，近年来的许多风洞研究和野外监测都认为植物的功能之一是可以明显的“捕获”粉尘。
大气中的粉尘可以被植物阻挡、过滤和吸附，树种、林带宽度、草皮面积、林带种植状况以及气
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