大气污染控制工程考试复习资料

第一章绪论

1、雾霾的形成及危害，控制措施有哪些？

雾霾是雾和霾的组合词，是两种不同的天气现象，霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子组成的，空气中水汽含量较少，相对湿度较小，雾，则是湿度较大，空气中水汽含量较大，空气中的微粒较多。他们都能使大气浑浊，视野模糊并导致能见度恶化。因为空气质量的恶化，雾霾天气现象出现增多，危害加重。雾霾事件，其实是异常天气形势造成我国大部分地区大气稳定、人为污染排放、浮尘和丰富水汽共同作用的结果，也是一次自然因素和人为因素共同作用的事件。 雾霾天气的形成原因：

（1）自然环境的原因。一方面，频繁出现的稳定天气造成污染物在近地面层积聚，从而导致雾霾天气多发；另一方面，因季风影响空气中湿度大，水汽使干细的粒子迅速膨胀，也催生了雾霾形成。 （2）环境污染的原因。PM2.5是形成雾霾天气的主要元凶，使用柴油的大型车是排放PM2.5的“重犯”，使用汽油的小型车虽然排放的是气态污染物，比如氮氧化物等，但碰上雾天，也很容易转化为颗粒污染物，加重雾霾，进一步催化雾霾天气的形成，加剧雾霾发展。雾霾形成的另一元凶，是冬季燃煤产生的二氧化硫及有机物、工业生产排放的废气、大量汽修喷漆、建材生产窑炉燃烧排放的废气、建筑工地和道路交通产生的扬尘，这些悬浮污染物在静稳空气中产生化学反应，转变成大的粒子，也促进了雾霾天气的形成。

（3）地理环境的原因。现在城市里大楼越建越高，阻挡和摩擦作用使风流经城区时明显减弱，促使静风现象增多，导致在垂直方向上出现高空的气温比低空气温更高的逆温现象，逆温层好比一个锅盖覆盖在城市上空，使得大气层低空的空气垂直运动受到限制，空气在水平和垂直方向流动性均非常小，大气扩散条件非常差，受近地面静稳天气控制，扬尘基源和运动差过程中形成空气中的悬浮微粒，难以向高空飘散而被阻滞在低空和近地面，受其控制，城市无论规模大小，其局地交通、生活、生产所需的能源消耗的污染物排放均在低空不断积累，最终聚集在一定空间范围内，与水分子结核积聚成霾。与此同时，由于雾霾天气的湿度较高，水汽较大，雾滴提供了吸附和反应场所加速反应性气态污染物向液态颗粒物成分的转化，同时颗粒物也容易作为凝结核加速雾霾的生成，两者相互作用，迅速形成污染。

（4）追求经济发展的原因。我国以经济建设为中心，污染环境来追求国内生产总值，大力发展汽车产业，催生了雾霾的产生，还导致了环境的恶化。 雾霾天气的危害：

（1）危害人体健康。直径小于10微米的气溶胶粒子，它能直接进入并粘附在人体上下呼吸道和肺叶中，引起鼻炎、支气管炎等病症，长期处于这种环境还会诱发肺癌。除了诱发癌症，雾霾天还是心脏杀手。呼吸道系统疾病也可能被雾霾天急性触发。霾在吸入人的呼吸道后对人体有害，长期吸入严重者会导致死亡。霾对新生儿健康的影响更大。

（2）影响交通畅通。车速降低，班机延误，火车晚点，为出行人群带来出行时间和行程延误的增加，造成交通拥堵，引发交通事故。

（3）影响农业和养殖业的发展。污染颗粒悬浮于空中，吸收、反射了太阳辐射达到地面的热量，使绿色植物失去了所需要的光照，使光合作用减少从而影响其生长发育。雾霾天气期间，畜禽多出现食欲不振、呼吸道疾病发生率明显提高等现象。

（4）致使气温的变化无常。持续的雾霾天气，会造成日照不足，气温下降，短时间内会影响气温的上升，推进气温变暖，使天气更加的变化无常。 应对雾霾的措施及方法：

1)健康方面应少出行，多注重饮食。坚持雾霾天气时少开窗，外出戴口罩，外出归来，立即清洗面部及裸露的肌肤。选择清淡易消化且富含维生素的食物，多饮水，多吃新鲜蔬菜和水

果。最好不出门，更不宜晨练。

2)治理方面应推行环保，清除污染。推行节能减排，真正做根治污染排放，减少上路车辆，减少污染排放源，削减大气污染物，巩固和深化脱硫工作、启动和推动电厂脱硝、大力控制扬尘和秸秆焚烧面源污染，控制机制由对排放源的应急控制转变为以常态长效措施为主。 3)制度方面应完善机制，长效管理。地方政府和中央政府都应该尽快建立符合中国地理现实的防治颗粒型污染通则和落实细则，督促城市管理部门和建设部门按照标准落实，并尽快将上述细则落实到城市建设、园林绿化招投标过程中，开放相关关联要素市场，推动施工单位、部门按照环保理念施工建设，真正带动社会从细微处着手治理雾霾。 2、大气污染的定义和分类

定义：通常指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入空气，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境污染的现象。

分类：根据大气污染的范围可以分为：局部、地区、广域、全球 排放源分类：自然和人为 3、大气污染物的分类

大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人或环境产生有害影响的物质。 其种类很多，按其存在状态可概括为二大类：气溶胶状态污染物，气体状态污染物。

气溶胶状态污染物是指固体粒子、液体粒子或它的气体介质中的悬浮体。按其来源和物理性质可分为：粉尘、烟、飞灰、黑烟、雾、霾。 气体状态污染物是以分子状态存在的污染物，简称气态污染物。常见的气态污染物有五大类：以二氧化硫为主的含硫化合物，以一氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物，碳氧化物、碳氢化合物及卤素化合物等 4、常见大气污染物及其危害

常见的大气污染物：颗粒物、硫氧化物、CO、氮氧化物、光化学氧化剂、有机化合物。 （1）对人体健康的影响：大气污染对人体健康的危害主要表现为引起呼吸道疾病。在高浓度污染物的突然作用下，人体可发生急性中毒，甚至在短时间内死亡。 （2）对植物的危害：阻碍植物生长，导致植物死亡。

（3）对器物和材料的影响：对金属制品、油漆涂料、皮革制品、纸制品、纺织品、橡胶制品和建筑物等造成腐蚀或损坏。 5、温室效应的定义及危害

定义：大气中的二氧化碳和其他微量气体如甲烷、一氧化二氮、臭氧、氟氯烃、水蒸气等，可以使太阳短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气温升高的现象，称为“温室效应”。 危害：对环境的影响：（1）地球上病虫害增加；（2）海平面上升；（3）气候反常，海洋风暴增多；（4）土地干旱，沙漠化面积增大；（5）生物多样性减少； 对人类生活的影响：（1）造成严重经济损害；（2）对农业产生影响；（3）对海洋生态产生影响：海洋生物多样性减少；（4）对水循环产生影响：全球降雨量增加 6、大气污染综合防治措施 （1）全面规划、合理布局 （2）严格环境管理

（3）控制大气污染的技术措施 （4）控制污染的经济政策 （5）控制污染的产业政策 （6）绿化造林

（7）安装废气净化装置

7、空气环境质量标准

一级标准：为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的空气质量要求。

二级标准：为保护人群健康和城市、乡村的动、植物，在长期和短期的接触情况下，不发生伤害的空气质量要求。

三级标准：为保护人群不发生急、慢性中毒和城市一般动、植物（敏感者除外）正常生长的空气质量要求。

第二章燃烧与大气污染

1、气、液、固三种燃料的燃烧特点 （1）气体燃料的优点是燃烧迅速，其燃烧状态可基本上由空气与燃料的扩散或混合所控制； （2）液态燃料是以气态形式燃料，因此它的燃烧速度受其蒸发过程控制；

（3）固体燃料的燃烧则受这两种现象的控制：燃料中挥发性组分被蒸馏后以气态燃烧，而遗留下来的固定碳则以固态燃烧，后者的速率由氧向固体表面的扩散控制。

2、燃料组成对燃烧的影响（各元素的燃烧特点：C、H、O、N、S、水分、灰分等）

碳：可燃元素。1 kg纯碳完全燃烧时，放出32，860 kJ的热量。当不完全燃烧生成CO时，放出9，268kJ的热量。纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤中的碳不是单质状态存在，而是与氢、氮、硫等组成有机化合物。煤形成的地质年代越长，其挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳量约90%~98%，一般煤的含碳量约50%~95%。 氢：是燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量为2%~10%，以碳氢化合物的形式存在，1 kg氢完全燃烧时能放出120，500 kJ的热量。

氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量 氮：燃料中含氮量很少，一般为0.5%~1.5%

硫：以三种形态存在：有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种能放出热量，称之为挥发硫。硫燃烧生成产物为SO2和SO3，其中SO2占95%以上。

水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部水分要放在干燥箱中加热到102~105C，保持2h后才能除掉。

灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。 3、煤的基本分类

褐煤：最低品味的煤，形成年代最短，热值较低

烟煤：形成年代较褐煤长，碳含量75-90%。成焦性较强，适宜工业一般应用。 无烟煤：煤化时间最长，含碳量最高（高于93%），成焦性差，发热量大 4、煤的成分分析

工业分析：测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。 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。 5、煤的成分表示方法

收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分的燃料作为100%的成分。

空气干燥基：以去掉外部水分的燃料作为100%的成分，即在实验室内进行燃料分析时的试样分析。

干燥基：以去掉全部水分的燃料作为100%的成分，干燥基更能反映出灰分的多少。 干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分。 6、燃料完全燃烧的条件（三T）

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 把温度、时间和湍流度称为燃烧过程的“三T” 6、理论空气量、空气过剩系数、空燃比的定义

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。 空气过剩系数：实际空气量与理论空气量之比。 空燃比：单位质量燃料燃烧所需要的空气质量。 7、燃料燃烧排放的污染物有哪些？

CO2、CO、SOx、NOx、CH、烟、飞灰、金属及其氧化物 8、SO2的生成机理？

煤受热后，在热解释放挥发分的同时，煤中有机硫与无机硫也挥发出来。松散结合的有机硫在低温（<700K)下分解，紧密结合的有机硫在较高温度（800K)下分解释出。遇到O2时，它们全部氧化成SO2和少量S03；在还原气氛下，挥发出的主要是H2S和COs，在燃烧过程中也会被氧化成SO2。 9、NOx的生成机理

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

瞬时型NOx：低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOx 第七、八章 VOCs及机动车尾气

1、定义：熔点低于室温而沸点在50-260摄氏度之间的挥发性有机化合物的总称。（P414） VOCs挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs) 2、末端VOCs控制技术及其优缺点

燃烧法、吸收（洗涤）法、冷凝法、吸附法、生物法

燃烧法：适用于可燃或高温分解的物质，如化工、喷漆、绝缘材料等行业产生的有机废气；不能回收有用物质，但可回收热量。 吸收法：采用低挥发或不挥发溶剂对VOCs进行吸收，再利用VOCs分子和吸收剂物理性质的差异进行分离。适用于VOCs浓度较高、温度较低和压力较高的场合。

冷凝法：适于废气体积分数10^（-2）以上的有机蒸气；不适于处理低浓度的有机气体，常作为其它方法净化高浓度废气的前处理，以降低有机负荷，回收有机物。

吸附法：因为吸附剂的选择性强、能有效分离其他过程难以分开的混合物，以及能有效去除低浓度有毒有害物质而得以广泛应用。活性炭吸附VOCs的性能最佳，亦有部分VOCs不易解吸，不宜用活性炭吸附。

生物法：有机物去除率大都在90%以上，设备简单、运行费用低、较少形成二次污染，在处理低浓度、生物可降解性好的气态污染物时更显其经济性。 3、机动车尾气的主要成分

铅、碳氢、CO2、CO、NOx、颗粒物、SO2、H2O 4、机动车怠速和加速时的尾气特点

怠速, 减速时CO, HC排放高, 浓度约为: CO: 1.0-6%; HC: 400-3000ppm NOx: 10-100ppm

加速, 定速时NOx高, 浓度约为: NOx: 1000-4000ppm

CO: 0.5-3.0%; HC: 200-600ppm

加速时, 碳烟约为: 0.005g/m3 5、机动车尾气治理的方法 主要控制技术：

前处理: 无铅汽油(0.013g/L), 低硫汽油和柴油(1200ppm--50ppm?)

废气再循环(EGR): 20%循环, 降低NOx约60%, 但油耗增加3% 机内控制: 发动机设计

表面积/容积 越小越好; 电子控制技术; 多气门技术 机外控制技术: 热反应器, 催化反应器(氧化, 还原--三效) 三效催化净化技术(TWC)

同时净化3种污染物: CO, HC, NOx

只能在很窄的空燃比窗口工作: 闭环电控燃油喷射技术 主要使用贵金属+陶瓷载体, Pt, Rh, Pd 寿命, 防中毒很关键!

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