环境工程概论 教学 曲向荣 第2章大气污染与控制.ppt

2.1 概述 2.1.1 大气圈的结构和组成 2.1.2 大气污染的定义及其污染物和危害 2.1.3 我国大气污染概况 2.2 大气污染物的扩散 2.2.1 影响大气污染物扩散的气象因素 2.2.2 大气污染物扩散与下垫面的关系 2.3大气污染控制工程 2.3.1 颗粒物净化 2.3.2 有害气体净化 2.3.3 汽车排气净化 2.1 概 述 大气是包围地球的空气，通常又称为大气层或大气圈。像鱼类生活在水中一样，我们人类生活在地球大气的底部，并且一刻也离不开大气。大气为地球生命的繁衍，人类的发展，提供了理想的环境。大气环境的状态和变化，时时处处影响到人类的生存、活动以及人类社会的发展。由于工业、交通的迅速发展，人口的急剧增加和城市化进程的加快，人类正不断地面临着大气污染的困扰。 从早期工矿区和城市地区的大气污染，发展到目前全球性大气环境问题，特别是随着人们对生活质量要求的不断提高，对污染物控制标准的日益加强，要控制的大气污染物种类也逐渐增多，大气环境污染控制已成为当代人类的一项重要工作。 2.1.1 大气圈的结构和组成 1. 大气圈的结构 大气圈是指受地球引力作用而围绕地球的大气层，又称大气环境，是自然环境的组成要素之一，也是一切生物赖以生存的物质基础。大气圈垂直距离的温度分布和大气的组成有明显的变化，根据这种变化通常可将大气划分为五层，如图所示。 ① 对流层 对流层位于大气圈的最底层，是空气密度最大的一层，直接与岩石圈、水圈和生物圈相接触。对流层厚度随地球纬度不同而有些差异，在赤道附近高15-20km，在两极区高8-10km。空气总重量的95%和绝大多数的水蒸气、尘埃都集中在这一层；各种天气现象如云、雾、雷、电、雨和雪等都发生在这一层； 大气污染也主要发生在这一层里，尤其是在近地面1-2范围内更为明显。在对流层里，气温随高度增加而下降，平均递减率为6.5℃/ km，空气由上而下进行剧烈的对流，使大气能充分混合，各处空气成分比例相同，成为均质层。 ② 平流层。 位于对流层顶，上界高度约为50-55 km。在这一层内，臭氧集中，太阳辐射的紫外线（λ0.29μm）几乎全部被臭氧吸收，使其温度升高。在较低的平流层内，温度上升十分缓慢，出现较低等温（-55℃），气流只有水平流动，而无垂直对流。到25km以上时，温度上升很快，而在平流层顶50 km处，最高温度可达-3℃。在平流层内，空气稀薄，大气密度和压力仅为地表附近的1/10-1/1000，几乎不存在水蒸气和尘埃物质。 ③ 中间层。位于平流层顶，上界高度约为80-90 km，温度再次随高度增加而下降，中间层顶最低温度可达-100℃，是大气温度最低的区域。其原因是这一层几乎没有臭氧，而能被N2和O2等气体吸收的波长更短的太阳辐射，大部分已被上层大气吸收。 ④ 暖层。从中间层顶至800 km高度，空气分子密度是海平面上的五百万分之一。强烈的紫外线辐射使N2和O2分子发生电离，成为带电离子或分子，使此层处于特殊的带电状态，所以又称电离层。在这一层里，气温随高度增加而迅速上升，这是因为所有波长小于0.2μm的紫外辐射都被大气中的N2和O2分子吸收，在300km高度处，气温可达1000℃以上。电离层能使无线电波反射回地面，这对远距离通讯极为重要。 ⑤ 逸散层。高度800km以上的大气层，统称为逸散层。气温随高度增加而升高，大气部分处于电离状态，质子的含量大大超过氢原子的含量。由于大气极其稀薄，地球引力场的的束缚也大大减弱，大气物质不断向星际空间逸散，极稀薄的大气层一直延伸到离地面2200km高空，在此以外是宇宙空间。暖层和逸散层也称非均质层 在大气圈的这五个层次中，与人类关系最密切的是对流层，其次是平流层。离地面1km以下部分为大气边界层，该层受地表影响较大，是人类活动的空间，大气污染主要发生在这一层。 2.大气圈的组成 大气是由多种气体、水汽、液体颗粒和悬浮固体杂质组成的混合物。大气中，除去水汽、液体颗粒和悬浮固体杂质的混合气体，称为干洁空气。 干洁空气：N2（体积约占78%）、O2（约占21%）、氩（0.9%），此外还有少量的其他成分，如CO2、氖、氦、氪、氙、氢、O3等，这些气体约占空气总体积（≦0.1%）。 水汽：大气中的水汽含量，比起氮、氧等主要成分含量所占的百分比要低的多，且随着时间、地域、气象条件的不同变化很大。在干