2.燃燒污染

2.1大氣污染狀況

2.2燃燒對(duì)大氣的污染

2.2.1環(huán)境

2.2.2燃燒排放與酸雨污染

2.2.3全球氣候變暖與能源工業(yè)

2.2.4臭氧層的破壞與燃燒排放

2.2.5燃燒排放的可吸入顆粒物、有機(jī)污染物以及

有毒微量元素對(duì)環(huán)境的影響

2.3大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

思考問題中國大氣主要污染物是什么？污染物的主要來源？“兩控區(qū)”指什么？什么是酸雨？酸雨如何形成？中國酸雨分布及特點(diǎn)？酸雨的危害？華北特別是山西省SO2排放量很大，而不出現(xiàn)酸雨，東南沿海特別是浙江省SO2排放量較少，而酸雨十分嚴(yán)重，為什么？為什么北京、上海、廣州NO2濃度相對(duì)中國其他城市高？NO2的主要來源？什么是“溫室效應(yīng)”？溫室氣體指哪些？對(duì)環(huán)境的危害？臭氧層破壞與燃燒污染的關(guān)系？臭氧破壞對(duì)環(huán)境的影響？能源燃燒對(duì)環(huán)境的影響？什么是TSP、PM10、PM2.5、可吸入顆粒物？2.1大氣污染狀況2001年，南方地區(qū)酸雨污染較重，酸雨控制區(qū)內(nèi)90%以上的城市出現(xiàn)了酸雨。

可吸入顆粒物是影響我國城市空氣質(zhì)量的主要污染物，64.1%的城市顆粒物年均濃度超過國家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。其中101個(gè)城市顆粒物年均濃度超過三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，占統(tǒng)計(jì)城市數(shù)的29.2%。顆粒物濃度高的城市主要分布在新疆、青海、甘肅、山西、內(nèi)蒙古、陜西、寧夏、河北等省區(qū)。

二氧化硫年均濃度未達(dá)到國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的城市占統(tǒng)計(jì)城市的19.4%。其中超過國家空氣質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的城市占統(tǒng)計(jì)城市的9.7%，比上年度降低2個(gè)百分點(diǎn)。二氧化硫污染嚴(yán)重的城市主要分布在山西、河北、貴州、重慶及甘肅、陜西、四川、湖南、廣西、內(nèi)蒙古的部分地區(qū)。

酸雨

2001年，降水年均pH值小于5.6的城市主要分布在華東、華南、華中和西南地區(qū)，北方只有吉林圖們市、陜西渭南市、銅川市、略陽縣和天津市。

監(jiān)測(cè)的274個(gè)城市中，降水pH值范圍在4.21～8.04之間、年均降水pH值小于5.6（含5.6）的城市有101個(gè)，占統(tǒng)計(jì)城市數(shù)的36.9%，出現(xiàn)酸雨的城市有161個(gè)，占58.8%。與上年相比，出現(xiàn)酸雨的城市比例略有減少。

酸雨控制區(qū)107個(gè)城市（地級(jí)以上城市及地區(qū)）pH值范圍在4.21～7.21之間、年均降水pH值小于5.6（含5.6）的城市有78個(gè)，占統(tǒng)計(jì)城市數(shù)的72.9%；98個(gè)城市降水出現(xiàn)酸雨，占酸雨控制區(qū)城市數(shù)的91.6%?！皟煽貐^(qū)”：

統(tǒng)計(jì)的341個(gè)城市中（包括縣級(jí)市），有64個(gè)城市屬于二氧化硫污染控制區(qū)，118個(gè)城市屬于酸雨控制區(qū)。兩區(qū)內(nèi)二氧化硫年均濃度達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的城市分別占48.4%和79.7%。與上年相比，二氧化硫污染控制區(qū)二氧化硫達(dá)標(biāo)城市比例略有增加，劣于三級(jí)城市比例下降4.3個(gè)百分點(diǎn)。

2001年，341個(gè)城市空氣中二氧化氮濃度年均值均達(dá)到國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。廣州、北京、上海等特大城市，二氧化氮濃度相對(duì)較高。汽車尾氣對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量的影響

汽車尾氣的主要成分是有：二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物、固體顆粒等，有的汽車尾氣還含有一定量的二氧化硫。

全國近年廢氣中主要污染物排放量

單位:萬噸

1997--2000年全國各種廢氣排放量(單位:萬噸)

2.2燃燒對(duì)大氣的污染

2.2.1環(huán)境

2.2.2燃燒排放與酸雨污染

2.2.3全球氣候變暖與能源工業(yè)

2.2.4臭氧層的破壞與燃燒排放

2.2.5燃燒排放的可吸入顆粒物、有機(jī)污染物以及有毒微量元素對(duì)環(huán)境的影響2.2.1環(huán)境

環(huán)境問題是一個(gè)全球性的問題。污染物可以在生物圈中停留相當(dāng)長的時(shí)間，并且通過擴(kuò)散或漂移輸送到離污染源相當(dāng)遠(yuǎn)的地方。

據(jù)聯(lián)合國環(huán)境署的報(bào)告資料表明，整個(gè)地球的環(huán)境正在全面惡化，報(bào)告指出：南極臭氧空洞正以每年一個(gè)美國陸地面積的速度在擴(kuò)大，受臭氧空洞的影響，太陽紫外線輻射長驅(qū)直入，人類皮膚癌的發(fā)病率不斷上升。

◆空氣質(zhì)量嚴(yán)重惡化，全球有1．25億人口生活在污濁的空氣中；

◆溫室氣體過度釋放造成全球氣候變暖，使沿海低地和一些島嶼國家處在芨芨可危之中；

◆全球12％的哺乳動(dòng)物和11％的鳥類瀕臨滅絕，每24h就有150種到200種生物從地球上消失；

◆全球有12億人口生活在缺水地區(qū)，14億人的生活環(huán)境中沒有生活污水排放裝置；

◆全球每年土壤流失達(dá)20Gt；

◆每年化學(xué)殺蟲劑的使用量超過27Gt；2.2.2燃燒排放與酸雨污染天然降水的本底PH值為5.65，一般將pH值小于5.6的降水叫酸雨形成酸雨的主要物質(zhì)是S02和NOxS02和NOx的90％都是燃燒礦物燃料造成的中國酸雨以硫酸為主，硝酸的含量不到硫酸的1／10，帶有大氣SO2污染的明顯特征，這與中國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)有關(guān)酸雨的形成

當(dāng)二氧化硫或氮氧化物等酸性氣體排放到空氣中并上升與水蒸氣相遇,就會(huì)形成硫酸和硝酸液滴,導(dǎo)致雨水酸化,這些雨水降到地面就是酸雨。煤和石油的燃燒通常會(huì)排放大量的二氧化硫和氮氧化物，是造成酸雨的主要原因。

在清潔干燥的大氣中，SO2氧化為SO3的速度是很慢的，但由于S02往往與塵埃、煙霧同時(shí)排放，而且觸媒氧化作用是S02轉(zhuǎn)化的主要途徑，SO2在塵埃上以Mn、Fe等為觸媒劑，經(jīng)放熱氧化為SO3后，又與水結(jié)合生成H2SO4，其反應(yīng)式為：

S02十O2一SO3 (在催化劑作用下)

S03十H2O—H2SO4酸雨的危害◆腐蝕建筑物和工業(yè)設(shè)備；◆破壞露天的文物古跡；◆損壞植物葉面,導(dǎo)致森林死亡；◆使湖泊中魚蝦死亡；◆破壞土壤成分,使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至死亡；◆飲用污染的地下水,對(duì)人體有害。歷史上與S02污染有關(guān)的污染事故

(1860一1980)年全球SO2的排放(1960—2000)年中國排放SO2的趨勢(shì)電廠SO2排放量

2.2.3全球氣候變暖與能源工業(yè)

引起地球表面和大氣層下沿溫度升高，這些氣體就被稱為“溫室氣體”，它們主要有二氧化碳、臭氧、甲烷、氟里昂、氧化亞氮等。

由于大氣吸收熱量多，散失少，使地球氣溫升高，形成了大氣的“溫室效應(yīng)”。地球大氣有類似玻璃溫室的溫室效應(yīng)，其作用的加劇是當(dāng)今全球變暖的主導(dǎo)因素。

全球地表溫度年平均值的變化

各種氣體對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)

二氧化碳對(duì)地球影響極大：CO2太多地球就會(huì)像金星那樣變成一個(gè)溫室；CO2太少地球就會(huì)像土星一樣寒冷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在全球每年因燃煤而產(chǎn)生的二氧化碳就高達(dá)6Gt。

1992年世界主要國家的化石燃料二氧化碳排放二氧化碳溫室效應(yīng)

全球氣候變化是世界討論的焦點(diǎn);能源工業(yè)，特別是電力工業(yè)作為主要的溫室氣體的源頭，其排放量還將不斷增長。

2.2.4臭氧層的破壞與燃燒排放

全球性大氣環(huán)境問題◆臭氧空洞◆溫室效應(yīng)◆酸雨沉降平流層中的臭氧吸收掉太陽放射出的大量對(duì)人類、動(dòng)物及植物有害的紫外線輻射((240一329)nm，稱為UV-B波長)，為地球提供了一個(gè)防止紫外輻射的屏障。

南極上空臭氧層空洞示意

圖

對(duì)于臭氧層破壞的原因，有著多種見解，但與人類過多地使用氟氯烴(用CFCS表示)類物質(zhì)以及燃燒的排放物質(zhì)有關(guān)是共同的認(rèn)識(shí)。

臭氧可通過四種途徑而減少：◆其一，紫外光照射下的分解反應(yīng)；◆其二，氯元素與其反應(yīng)；◆其三，NO與其反應(yīng)；◆其四，OH及HO2與O3的反應(yīng)。其中，70％的O3通過第三種途徑即與NO的反應(yīng)而消減

影響臭氧濃度的物理化學(xué)過程

大氣中N2O來源的估計(jì)

2.2.5燃燒排放的可吸入顆粒物、有機(jī)污染物以及有毒微量元素對(duì)環(huán)境的影響

2.2.5.1可吸入顆粒物

進(jìn)入21世紀(jì)，大氣可吸入顆粒物已成為大氣環(huán)境污染的突出問題。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到大氣可吸入顆粒物對(duì)人體健康具有致癌、致畸和致突變的效應(yīng)，是導(dǎo)致人類死亡率上升的主要原因之一，同時(shí)，也是誘發(fā)全球氣候變化、煙霧事件、臭氧層破壞等重大事件的重要因素

可吸入顆粒物是目前我國城市大氣環(huán)境的首要污染物，尤其是其中PM2.5的污染問題十分嚴(yán)重。

大氣中各種顆粒物的粒徑范圍PM2.5PM10100

m10mm

H2O2COCO2

SO2等氣體分子可吸入顆粒物PM2.5納米級(jí)超細(xì)粉1m

m預(yù)混火焰的煙炱風(fēng)沙內(nèi)燃機(jī)煙炱香煙等煙霧面粉，煤粉等

靜電除塵后的粉煤灰,冶煉灰等海風(fēng)攜帶鹽病毒細(xì)菌人呼吸道中沉積的顆粒燃燒升華后的凝結(jié)微粒n

m地面揚(yáng)塵■2000多萬輛機(jī)動(dòng)車保有量，仍以年均15%的速度遞增■3.3億千瓦火電廠■50萬臺(tái)工業(yè)鍋爐：輕工、冶金、化工、食品等行業(yè)■18萬臺(tái)工業(yè)窯爐：鋼鐵、有色、化工、建材等行業(yè)■各家各戶的家用爐（上億？）■112套催化裂化裝置可能的燃燒污染源燃燒煤炭、石油、天然氣、生物質(zhì)和廢棄物的固定源以及燃用汽油、柴油的內(nèi)燃機(jī)等移動(dòng)源是導(dǎo)致我國大氣環(huán)境中可吸入顆粒物（特別是PM2.5）含量增加的主要原因

幾種燃煤鍋爐的粉塵特性

燃煤飛灰（PM2.5）柴油機(jī)廢氣排放的可吸入顆粒物燃重油顆粒物燃燒排放的有機(jī)污染物，有多環(huán)芳香烴(苯、聯(lián)苯。萘、菲、四個(gè)環(huán)以上的和雜環(huán)類多環(huán)芳香烴,即PolucyclicAromaticHydrocarbons-PAHs)和非多環(huán)芳香烴(有機(jī)酸和非有機(jī)酸,即non-PAHs)。此二類有機(jī)污染物（PAHs

和non-PAHsBaP）在粉煤灰中的含量大致相當(dāng)。都對(duì)人的健康有相當(dāng)?shù)膿p害，有致癌性、致畸變性和生物毒性。

2.2.5.2燃燒排放的有機(jī)污染物汽油機(jī)排氣中PAHs的體積濃度(1800r/min,75%負(fù)荷)

柴油機(jī)排氣中PAHs的體積濃度(1800r/min,75%負(fù)荷)

美國火電廠毒害物名單金屬元素有機(jī)物其它銻苯氨砷二氯甲烷石棉(易碎的)鋇乙苯溴鈹1，2-亞乙基二醇氯鎘乙酸二氧化氯鉻甲醇肼鈷萘氟化氫銅PCBs鹽酸鉛多環(huán)芳烴硝酸錳丙烯硫脲汞甲苯

鉬二甲苯

鎳

硒

銀

鉈

鋅

2.2.5.3有毒微量元素

砷污染●砷是當(dāng)前環(huán)境中使人致癌的最普遍、危害性最大的物質(zhì)之一?！窆烙?jì)從1900-1971年間世界消耗煤量大約為117×109噸，排入大氣中的砷總量高達(dá)27萬噸。我國每年燃煤5.45億噸（80年代），砷的排放量在5000噸以上?！裎覈鴵犴槨⑸蜿?、蘭州、貴陽、成都、重慶等大城市上空，大氣中砷污染也是比較嚴(yán)重的?！裰袊髂系貐^(qū)由于高砷煤的使用，已造成3000多例砷中毒事件，影響人口達(dá)10000人以上。

硒污染●美國煤燃燒引起的大氣硒排放量占總量62％?！窈倍魇?、陜西紫陽高硒石煤利用也引起硒中毒。

●中國西南地區(qū)已發(fā)現(xiàn)477例硒中毒事件也是由燃煤引起的。

Pb的污染◆太原市每人頭頂1斤鉛。60%的兒童血鉛超標(biāo)。其中20%需要住院治療。◆北京市0-6歲兒童血鉛1/3超標(biāo)。◆中國大城市60%兒童血鉛超標(biāo)，工業(yè)區(qū)85%兒童血鉛超標(biāo)。F污染◆中國5500萬人氟中毒，影響14個(gè)省、市、自治區(qū)。其中大部分為燃煤氟污染所制?！艚K、浙江等地由于燃煤氟污染造成大量農(nóng)作物減產(chǎn)以及大范圍蠶桑減產(chǎn)。2.3大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

GB3095-1996環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

1總懸浮顆粒物（TSP）

能懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑≤100μm的顆粒物。

2可吸入顆粒物（PM10）

懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑≤10μm的顆粒物。

3氮氧化物（以NO2計(jì)）

空氣中主要以一氧化氮和二氧化氮形式存在的氮的氧化物。

4鉛（Pb）

存在于總懸浮顆粒物中的鉛及其化合物。

5苯并[a]芘（B[a]P）

存在于可吸入顆粒物中的苯并[a]芘。

6氟化物（以F計(jì)）

以氣態(tài)及顆粒態(tài)形式存在的無機(jī)氟化物。

7年平均

任何一年的日平均濃度的算術(shù)均值。

8季平均

任何一季的日平均濃度的算術(shù)均值。

9月平均

任何一月的日平均濃度的算術(shù)均值。

10日平均

任何一日的平均濃度。

11一小時(shí)平均

任何一小時(shí)的平均濃度。

12植物生長季平均

任何一個(gè)植物生長季月平均濃度的算術(shù)均值。

13環(huán)境空氣

人群、植物、動(dòng)物和建筑物所暴露的室外空氣。

14標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

溫度為273K，壓力為101.325kPa時(shí)的狀態(tài)。環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)分類

◆一類區(qū)為自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要特殊保護(hù)的地區(qū)。

◆二類區(qū)為城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。

◆三類區(qū)為特定工業(yè)區(qū)。

環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)

環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為三級(jí)。

◆一類區(qū)執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；

◆二類區(qū)執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；

◆三類區(qū)執(zhí)行三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

污染物名稱取值時(shí)間濃度限值濃度單位一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二氧化硫SO2年平均日平均一小時(shí)平均0.020.050.150.060.150.500.100.250.70mg/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）總懸浮顆料物TSP年平均日平均0.080.120.200.300.300.50

可吸入顆粒物PM10年平均日平均0.040.050.100.150.150.25氮氧化物NOx

年平均日平均一小時(shí)平均0.050.100.150.050.100.150.100.150.30二氧化氮NO2年平均日平均一小時(shí)平均0.040.080.120.040.080.120.080.120.24一氧化碳CO日平均一小時(shí)平均4.0010.004.010.006.0020.00

臭氧O3一小時(shí)平均0.120.160.20鉛Pb季平均年平均1.501.00μg/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）苯并[a]芘B[a]P日平均0.01氟化物F日平均一小時(shí)平均71)201)月平均植物生長季平均1.82)1.22)3.03)2.03)μg/(dm2·d)GB13223-1996火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

◆煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)本標(biāo)準(zhǔn)將火電廠按年限劃分為以下三個(gè)時(shí)段：◆Ⅰ時(shí)段——1992年8月1日之前建成投產(chǎn)或初步設(shè)計(jì)已通過審查批準(zhǔn)的新、擴(kuò)、改建火電廠；◆Ⅱ時(shí)段——1992年8月1日起至1996年12月31日期間環(huán)境影響報(bào)告書通過審查批準(zhǔn)的新、擴(kuò)、改建火電廠，包括1992年8月1日之前環(huán)境影響報(bào)告通過審查批準(zhǔn)、初步設(shè)計(jì)待審查批準(zhǔn)的新、擴(kuò)、改建火電廠；◆Ⅲ時(shí)段——1997年1月1日起環(huán)境影響報(bào)告書待審查批準(zhǔn)的新、擴(kuò)、改建火電廠。分類

燃料收到基灰分Aar,%

煙氣林格曼黑度(級(jí))

Aar≤10

10<Aar≤20

20<Aar≤25

25<Aar≤30

30<Aar≤35

35<Aar≤40

Aar>40

電除塵器(1)

200

300

500

600

700

800