大气污染控制工程课后的答案(第三版)

大气污染控制工程 作业集

第一章

干洁空气的平均分子量为28.966，在标准状态下（273.15K，101325Pa）密度为1.293kg/m3。 1、血红蛋白暴露于CO和O2两种气体混合物中所产生的COHb和O2Hb的平衡浓度可用如下方程表示：

pCOHb?Mco

O2Hbpo2式中：pco、po2——吸入气体中CO和O2的分压；

M——常数，在人的血液范围中为200~250。

例：受污染的空气中CO浓度为100?10，如果吸入人体肺中的CO全部被血液吸收，试估算人体血液中COHb的饱和浓度。

解：设人体肺部气体中氧的含量与环境空气中氧含量相同，即为21%，取M=210，则有

?6pco210?100?10?6COHb?M??0.1 ?2O2Hbpo221?10即血液中CO与O2之比为1:1，0则血液中CO的饱和度为：

?CO?COHb/O2HbCOHb0.1???0.091?9.1%

COHb?O2Hb1?COHb/O2Hb1?0.1这一值略为偏低，是因为吸入空气中的氧被停留在肺中的气体所稀释的缘故。

2、假设光衰减只是由于微粒散射造成的，微粒为尺寸相同的球体，且分布均匀，则能见度可按如下近似方程估算：L??2.6?pdpK?(m)

3式中：?——视线方向上的颗粒浓度，mg/m；

?p——颗粒的密度，kg/m3；

dp——颗粒直径，?m；

K——散射率，即受颗粒作用的波阵面积与颗粒面积之比。

根据范德赫尔斯提出的数据，不吸收光的球体散射率K值一般在1.7~2.5左右变化。 实测数据表明，在空气相对湿度超过70%时，按上式计算可能产生较大误差。因为天然的气溶胶微粒及很多大气污染物都是吸湿的，在相对湿度70%~80%的范围内开始潮解或发生吸湿反应，从而使颗粒粒径增大。

例：大气中悬浮颗粒物的平均粒径为1.0?m，密度为2500kg/m，如果散射率K=2，能见度为8000m时颗粒物的浓度是多少？ 解：??32.6?pdpKL??2.6?2500?1.0?0.406mg/m3

2?8000这是城市大气中颗粒物浓度的典型值。当大气能见度低于8000m时，主要机场飞机的起降率则必须减少。

3、空气污染指数的计算方法

污染物的分指数Ik，可由其实测浓度值?k，按照分段线性方程计算。对于第k种污染物的第j个转折点（?k,j，Ik,j）的分指数值Ik,j和相应浓度值?k,j，可查“空气浓度指数分级浓度限值”表确定。 当第

k

种污染物浓度为?k,j??k??k,j?1时，则其分指数为

?k??k,jIk?(I?I)?Ik,j

?k,j?1??k,jk,j?1k,j式中：Ik——第k种污染物的污染分指数；

?k——第k种污染物平均浓度的监测值，mg/mN3；

Ik,j——第k种污染物j转折点的污染分指数值； Ik,j?1——第k种污染物j+1转折点的污染分指数值；

?k,j——第j转折点上k种污染物的浓度限值（对应于Ik,j）gm/，m3N；

3N?k,j?1——第j+1转折点上k种污染物的浓度限值（对应于Ik,j?1）gm/，m。

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。

各种污染物的污染分指数都计算出以后，取最大者为该区域或城市的空气污染指数API，则该种污染物即为该区域或城市空气中的首要污染物。API<50时，则不报告首要污染物。

mN例：某城市各监测点测得污染物日平均浓度如下 TSP?0.35mg??3 ，

SO2?0.18mg?mN?3 , NOx?0.12mg?mN?3 ，请计算该城市的空气污染指数API。 mN?3 ，CTSP,2?0.30mg?mN ，CTSP,3?0.50mg?mN解：TSP: CTSP?0.35mg?ITSP,3?200 ， ITSP,2?100

?3?3

ITSP?CTSP?CTSP,2CTSP,3?CTSP,2(ITSP,3?ITSP,2)?ITSP,2?0.35?0.30(200?100)?100?125

0.50?0.30同理可得 INOx?140 ISO2?130

综上可知，NOx为该城市空气中的首要污染物，空气质量级别为Ⅲ级，轻度污染

表3.8 空气污染指数分级浓度限值 污染指数 转折点号 API 1 2 3 4 5 6 50 100 200 300 400 500 污染物浓度/（mg·m-3） SO2 (日均值) 0.050 0.150 0.800 1.600 2.100 2.620 NOx (日均值) 0.080 0.120 0.280 0.565 0.750 0.940 PM10 (日均值） 0.050 0.150 0.250 0.420 0.500 0.600 TSP (日均值） 0.120 0.300 0.500 0.625 0.875 1.000 SO2 (小时均值） 0.25 0.50 1.60 2.40 3.20 4.00 NO2 (小时均值) 0.12 0.24 1.13 2.26 3.00 3.75 CO (小时均值) 5 10 60 90 120 150 O3 (小时均值) 0.120 0.200 0.400 0.800 1.000 1.200

表3.9 空气污染指数范围及相应的空气质量级别 污染指数 0～50 质量级别 Ⅰ 质量描述 优秀 对健康的影响 可正常活动 对应空气质量的适用范围 自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区 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 特定工业区 51～100 Ⅱ 良好 可正常活动 101～200 Ⅲ 轻度污染 中度污染 长期接触，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状 一定时间接触后，心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群普遍出现症状 201～300 Ⅳ ≥300

Ⅴ 重度污染 健康人明显强烈症状，降低运 动耐受力，提前出现某些疾病

1mg/L?1mg/1000g?1?10?6(质量分数）=1ppm 1?g/L?1?g/1000g?1?10?9(质量分数）=1ppb

3C（ppm）=22.4?M?c（mg/m） p

1.1 干洁空气中N2，O2，Ar和 CO2气体所占的质量分数是多少？

（w?气体分子量?体积比）

气体分子量解：按1mol干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故nN2=0.781mol，nO2=0.209mol，nAr=0.00934mol，nCO2=0.00033mol。质量百分数为

N2%?0.781?28.010.209?32.00?100%?75.51%，O2%??100%?23.08%；

28.97?128.97?10.00934?39.940.00033?44.01Ar%??100%?1.29%，CO2%??100%?0.05%

28.97?128.97?11.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO2、NO2、CO三种污染物日平均浓度限值的体积分数。

解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：

SO2：0.15mg/m3，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m3。按标准状态下1m3干空气计算，其

1?103?44.643mol。故三种污染物体积百分数分别为： 摩尔数为

22.40.15?10?30.12?10?3?0.052ppm，NO2：?0.058ppm SO2：

64?44.64346?44.6434.00?10?3?3.20ppm。 CO：

28?44.643

1.3 CCl4气体与空气混合成体积分数为1.5?10的混合气体，在管道中流动的流量为

10mN/s，试确定：（1）CCl4在混合气体中的质量浓度?(g/mN)和摩尔浓度c(mol/mN)；（2）每天流经管道的CCl4质量是多少千克？ 解：1）?（g/m3N）

333?41.50?10?4?1543??1.031g/mN ?322.4?10

c（mol/m3N）

1.50?10?4?33。 ??6.70?10mol/mN?322.4?10－

2）每天流经管道的CCl4质量为1.031×10×3600×24×103kg=891kg

1.4 设人体肺中的气体含CO为2.2?10，平均含氧量为19.5%。如果这种浓度保持不变，求COHb浓度最终将达到饱和水平的百分率。 解：由《大气污染控制工程》P14 （1－1），取M=210

?4p?COHb2.2?10?4?M?210??0.2369，

O2HbpO219.5?10?2COHb饱和度?CO?COHb/O2HbCOHb0.2369???19.15%

COHb?O2Hb1?COHb/O2Hb1?0.2369331.7 粉尘密度1400kg/m，平均粒径1.4?m，在大气中的浓度为0.2mg/m，对光的散射率为2.2，计算大气的最大能见度。

解：由《大气污染控制工程》P18 （1－2），最大能见度为

Lv?2.6?pdpK??2.6?1400?1.4?11581.8m

2.2?0.2第二章

1、要确切说明煤的特性，必须同时指明百分比的基准。常用的基准有：收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基。

（1）收到基：以包括全部水分和灰分的燃料作为100%的成分，亦即锅炉燃烧的实际成分（锅炉炉前使用的燃料）可表示为：

Car?Har?Oar?Nar?Sar?Aar?War?100% 角码“ar”表示收到基成分。

（2）空气干燥基：以去掉外部水分的燃料作为100%的成分。以角码“ad”表示。 即 Cad?Had?Oad?Nad?Sad?Aad?Wad?100%

（3）干燥基：以去掉全部水分的燃料作为100%的成分，以角码“d”表示，即

Cd?Hd?Od?Nd?Sd?Aa?100%

（4）干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分。以角码“daf”表示，即

Cdaf?Hdaf?Odaf?Ndaf?Sdaf?100%

2、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。它由燃料的组成决定，可根据燃烧方程式计算求得。建立燃烧化学方程式时，通常假定： （1）空气仅是有氮和氧组成的，其体积比为79.1/20.9 = 3.78； （2）燃烧中的固定态氧可用于燃烧； （3）燃料中的硫主要被氧化为SO2；

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