1、大氣污染控制工程總 課 時 40制作 楊書運2011年 元月 本課程的包括大氣物理與污染控制兩部分，大氣物理即本課程的理論基礎，污染控制則是本課程的理論結果。 主要內容與課時分配如下：1、緒論 2學時2、大氣和大氣污染 4學時3、污染的產生和主要污染物 4學時4、主要污染物在大氣中的化學行為 2學時5、大氣擴散 8學時6、除塵 12學時7、氣體污染物的清除 8學時主要內容與課時分配思考而不是胡思亂想勤奮而不莽撞學習而不盲目制定目標，坐自己的冷板凳上學為漁，而非魚魚總有坐吃山空之時，而漁則不然獨立思考；質疑一切；努力學習發展創造能力、展示自我能力100分扼殺了創造力，或者說對分數的追求扼殺了創造

2、力對你的將來可能將來的科目，應努力學習，學精第一流的教師是評價大學質量的唯一標準大學不是職業技能培訓所學習的本質，不在于記住了哪些知識，而在于觸發了哪些思考 Sandel 哈佛大學考核課程考試：70% 由教務處安排點名：3% 隨機，但每人最多只有1次被點名的機會課程論文：15% 請于第8周上交，逾期1周減2個百分點小測驗：12% 安排在第7或8周，時間15min課程論文 要求參考公開發表的論文格式根據自己感興趣的大氣污染問題詳細列出參考文獻，并在論文中注明可交紙質材料，鼓勵交電子稿件：課程組成大氣物理與大氣化學 大氣物理：大氣結構及其特點、狀況的描述；大氣運動特點及其動力系統；大氣穩定度狀況；

3、影響大氣污染物擴散的因素 大氣化學：大氣污染的擴散理論、研究方法與應用大氣污染的控制理論、設備原理與應用什么是大氣污染大氣中污染物或由它轉化成的二次污染物的濃度達到了有害程度的現象，稱為大氣污染。當大氣中某些有毒、有害物質的含量超過正常值或大氣的自凈能力時，就發生了大氣污染。有害物質進入大氣，對人類和生物造成危害的現象 有害物質的排放達到致害程度，即構成污染，排放地為大氣層的即大氣污染 （環境）自凈能力包括稀釋、轉化、沉降、清洗等，不同條件下有一定差異 分類污染的產生大氣污染主要通過燃燒產生，造成的污染物的種類與燃料種類、燃料成分構成以及燃燒方式等條件有關。如。每燃燒1t煤，可產生煤煙塵11k

4、g、SO2約64kg、NOX約9.1kg、CO2約2000kg，以某電廠日消耗煤炭100t計算，每年將排放，我國目前年消耗煤炭約23億噸（2006年），以此計算，我國年排放量相同的燃料，燃燒方式不同，造成的污染物排放量的差異可達幾十甚至幾百倍，如CO、碳氧化物等。如，含S量6%的煤炭，不脫S情況下將有一半的S轉化為SO2，通過脫S，就基本消除SO2的產生。 2010年一季度，我國生產鋼材1.85億噸，增長28.6%；生產粗鋼1.58萬噸，增長24.5%；生產生鐵1.5萬噸，增長21.7%；生產水泥3.36億噸，增長20.3%。 常見的污染源 標準不同，對污染源的描述不同：從幾何狀態分：點源、線

5、源、面源從運動狀態分：運動源、固定源從排放點高度分：高架源、地面源 常見的污染物氣溶膠類固態：粉塵、煙、飛灰、黑煙，等液態：各種污染霧氣體類SOX、NOX、COX、CHX等國內外污染狀況1、國外2、國內以及煤煙型為，局部地區正逐漸向石油型過渡1985年，耗能相當于美國的5倍、日本的10倍、印度的2.2倍。2000年，中國創造1美元的GNP，耗能相當于美國的2.1倍，德國的4.97倍，日本的4.43倍，印度的1.65倍，世界平均的1.25倍。中國的勞動生產率相當于美國的1/12，日本的1/11。我國的溫室氣體排放居世界第一位，受到的國際壓力非常大，并逐漸增加。發展之痛煉油廠及其火炬城市熱污染核電

6、高燒：能解決環境問題嗎？全球氮氧化合物排放總量大氣污染的綜合防治措施全面規劃，合理布局嚴格環境管理技術措施研究與應用： 生產工藝改進與提高 綜合利用 高煙囪、廢氣凈化經濟策略綠化造林參考資料（國家標準）大氣污染物綜合排放標準GB16297-1996鍋爐大氣污染物排放標準GB13271-91汽車大氣污染物排放標準GB14761，GB14761-93惡臭污染物排放標準GB14554-93制定地方大氣污染物排放標準的技術方法GB/T13201-91 參考書目郝吉明等，大氣污染控制工程，高等教育出版社，1989崔九思等，大氣污染監測方法，化學工業出版社，1997蒲恩奇，大氣污染治理工程，高等教育出版社

7、，1999林肇信，大氣污染控制工程，高等教育出版社，1991 第一章 大氣和大氣污染 大氣的組成 大氣組成相對穩定大氣層的結構 1、大氣分層大氣層在垂直方向上分為5層：對流層平流層中間層熱層散逸層2、對流層對流層的高度特點：溫度垂直分布、對流交換強、溫濕度分布對流層的分層：常見的有邊界層概念、逆溫層等概念邊界層：又叫摩擦層、行星邊界層，是受下墊面影響的空氣層次，高度范圍10002000m，氣象要素分布有明顯的地域特點 3、逆溫與逆溫層概念、特點：有多個逆溫層存在，且存在具有時效性，對流層逆溫層對污染物的擴散具有重要影響，是環境監測、評價和保護重要區域逆溫及逆溫現象、逆溫對物質水平/垂直擴散的影

8、響 逆溫示意圖逆溫層對污染物擴散的影響描述大氣狀態的參量 1、 溫度表示方法及換算物體溫度的確定溫度的水平分布、周期變化溫度的垂直分布、溫度層結、溫度廓線2、 濕度3、 大氣環流與風 用風矢表示，由風向稈和風羽組成。 風向稈: 指出風的業向，下圖表示8個方位，另外還有16個方位的。 風羽: 由3、4個短劃和三角表示大風風力，垂直在風向桿末端右側（北半球） 16方位圖大氣環流大氣環流是影響大氣污染物擴散的重要因素大氣環流包括緯向環流和經向環流我國及其大部分國家與人口集中在北溫帶，該地帶上空盛行穩定的西風氣流，稱為西風帶由于大氣環流的作用，大氣污染具有了全球性地轉角速度與地轉力4、 能見度概念分級

9、：根據能見距離的不同，分為10級，見下表（表中視程為“白日視程”，單位m）大氣污染對氣候與生態環境的影響 對氣候的影響 以CO2等氣體的“溫室效應” 為例另外，氣溶膠對氣候也有重要影響，如降低大氣能見度、增加云霧量等對生態環境的影響對生態環境的影響主要表現為對生物原始生境的改變，及生物對生態環境改變的適應，包括：原始生態環境破壞：生物發生適應，不適應者被淘汰原始生態環境毀滅：原生物滅絕，但可能引入或創生新物種原始生態環境滅絕（可逆）：生物消失，但可恢復原始生態環境滅絕（不可逆）：生物消失且不可恢復大氣污染對人主要表現為呼吸道疾病，另外降低能見度導致紫外線強度城市比農村少1025%，城市佝僂發病

10、率增加大氣污染使植物生理機制受抑制，生長不良，抗病抗蟲能力減弱，甚至死亡大氣污染物能腐蝕物品，影響產品質量酸雨使河湖、土壤酸化、魚類減少甚至滅絕，森林發育受影響第二章 燃燒與大氣污染第一節 燃料性質請仔細閱讀教材重點了解和掌握煤炭、石油、天然氣，同種燃料產地不同，可能性質差異巨大新能源：太陽能、水能、風能、生物能、核能等對環境保護的作用 太陽能發電及其悖論水能、風能、生物能（生物柴油、沼氣等）實際上是廣義的太陽能燃料分類 按獲得方法分 按物態分 天然燃料 人工燃料 固體燃料 木柴、煤等 木炭、焦炭等 液體燃料 石油 汽油、煤油、柴油、重油 氣體燃料 天然氣 高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣 部分燃

11、料的元素組成及發熱值燃料名稱元素組成%平均密度kg/m3低位發熱值CH2SO2N2灰 分1107J/kg（kcal/kg）木柴（水分20%）泥 煤褐 煤煙 煤無煙煤半 焦焦 炭油頁巖燃料油煤低溫干餾重油494960808076881585866554132512.511.512121111432820711711121110.20.2115127162010720.30.34002506508601000400500140097010000.62721.46361.25452.09081.25452.50903.34531.67262.92712.09082.92712.50902.92710

12、.54361.04543.93074.0983.76343.9307（燃燒的本質：高溫條件下劇烈的化學反應燃料組成對燃燒的影響碳：可燃元素。1 kg純碳完全燃燒時，放出32860 kJ的熱量。不完全燃燒生成CO時，放出9268kJ的熱量。無煙煤含碳量約90%98%，一般煤的含碳量約50%95%。氫：是燃料中發熱量最高的元素。煤中氫的含量為2%10%1 kg氫完全燃燒時能放出120500 kJ的熱量。 燃料組成對燃燒的影響氧：氧在燃料中與碳和氫生成化合物，降低了燃料的發熱量氮：燃料中含氮量很少，一般為0.5%1.5%硫：以三種形態存在：有機硫、硫化鐵硫和硫酸鹽硫。前兩種能放出熱量，稱之為揮發硫。

13、硫燃燒生成產物為SO2和SO3，其中SO2占95%以上。燃料組成對燃燒的影響水分：煤中水分由表面（外部）水分和吸附（內部）水分組成。外部水分可以靠自然干燥除去。內部水分要放在干燥箱中加熱到102105C，保持2h后才能除掉。灰分：是燃料中不可燃礦物質。面條可燃煤的分類和組成 煤的基本分類褐煤：熱值為30004000kcal/kg最低品位的煤，形成年代最短揮發分大于40%，適于燒鍋爐、氣化煙煤：熱值為42007500kcal/kg形成年代較褐煤長，碳含量75%90，成焦性較強揮發分在10% 40%之間，適于煉焦、氣化、動力燃料無煙煤：熱值為42007500kcal/kg煤化時間最長，含碳量最高（

14、高于93），成焦性差揮發分小于10%，適于民用、冶金、建材、氣化煤的分類和組成 煤的成分分析工業分析（ proximate analysis ） 測定煤中水分、揮發分、固定碳和灰分。估測碳含量和熱值，是評價工業用煤的主要指標。元素分析（ ultimate analysis ） 用化學分析的方法測定去掉外部水分的煤中主要組分碳、氫、氮、硫和氧的含量。煤的分類和組成煤中硫的形態煤的分類和組成煤的成分的表示方法 要確切說明煤的成分，必須同時指明百分比的基準，常用的基準有以下四種：收到基：鍋爐爐前使用的燃料，包括全部灰分和水分 空氣干燥基：以去掉外部水分的燃料作為100%的成分，即在實驗室內進行燃料分

15、析時的試樣成分 煤的分類和組成干燥基：以去掉全部水分的燃料作為100%的成分，干燥基更能反映出灰分的多少 干燥無灰基：以去掉水分和灰分的燃料作為100%的成分煤的分類和組成煤的成分的表示方法及其組成的相互關系 第二節 大氣污染的主要產生過程：燃燒1. 燃燒過程及燃燒產物 燃燒過程是可燃物的快速氧化過程（放熱反應）完全燃燒的產物：CO2、H2O不完全燃燒的產物： CO2、H2O & CO、黑煙及其他部分氧化產物如果燃料中含有S和N，則會生成SO2和NO空氣中的部分N可能被氧化成NO熱力型NOx2. 燃燒過程產生的污染物燃燒可能釋放的污染物：CO2、CO、SOx、NOx、CH煙、飛灰、金屬及其氧化

16、物等溫度對燃燒產物的絕對量和相對量都有影響（見后圖）燃料種類和燃燒方式對燃燒產物也有影響3. 燃燒產物與溫度的關系也就是污染物4.燃燒條件影響完全燃燒的條件：空氣條件 充足的空氣。過小，氣量不足；過大，溫度不能保證。溫度條件 達到著火點時間條件 燃料在高溫區停留時間應超過燃料燃燒所需時間湍流混合 燃料與空氣的混合條件鏈式反應 釋放的熱量足夠維持燃燒 適當的控制這些因素：空氣與燃料之比、溫度時間和湍流度，是在大氣污染物排放量最低條件下實現有效燃燒所必須的，評價燃燒過程和燃燒設備時，必須認真地考慮這些因素。通常把溫度、時間和湍流稱為燃燒過程的三“T”用風機滅火空氣條件燃料燃燒時必須保證供應與燃料燃

17、燒相適應的空氣量空氣供應不足，燃燒就不完全空氣量過大，會降低爐溫，增加鍋爐排煙損失因此，有必要按燃燒不同階段供給相適應的空氣量溫度條件著火溫度：在氧存在下可燃質開始燃燒所必須達到的最低溫度。各種燃料都具有自己特征的著火溫度，按固體燃料、液體燃料、氣體燃料的順序亡升。為什么燃氣和油料更容易著火，甚至爆炸？燃料只有達到著火溫度才能與氧化合而燃燒常見燃料的著火溫度見教材燃燒的維持：燃燒過程的放熱速率高于向周圍的散熱速率，從而維持較高的溫度為什么燃氣和油料更容易著火時間條件燃料在高溫區的停留時間應不短于燃料燃燒所需要的時間停留時間由燃燒室的大小、形狀和燃料燃燒速度（即溫度）共同決定燃料與空氣的混合條件

18、 燃料和空氣的充分混合可加快燃燒過程，混合程度則取決于空氣的湍流度混合不充分，將導致不完全燃烷對于氣相的燃燒，湍流可加速液體燃料的蒸發對于固體燃料，湍流有助于破壞燃燒產物在燃料顆粒表面形成的邊界層，從而提高表面反應的氧利用率并使燃燒過程加速5、 燃料燃燒的理論空氣量 燃料燃燒所需要的氧一般從空氣中獲得單位量燃料按燃燒反應方程式完全燃燒所需要的空氣量稱為理論空氣量理論空氣量由燃料的組成決定可根據燃燒方程式計算求得按化學反應的需氧量而供給的空氣量。液體燃料完全燃燒時所需的理論空氣量 C+O2CO 燃燒1kg碳需用氧=2.67 kg H2+O2H2O 燃燒1kg氫需用氧=8 kg S+O2SO2 燃

19、燒1kg硫需用氧=1 kg理論空氣量的計算 空氣其他成分與氧氣的比：氧21，其他79空氣過剩系數燃料完全燃燒所需實際空氣量取決于理論空氣量和“三T”條件實際燃燒中的 “三T”條件不可能達到理想程度，為使燃料完全燃燒必須供給過量空氣般把超過理論空氣量多供給的空氣量稱為過剩空氣量實際空氣量與理論空氣量之比即為空氣過剩系數過剩空氣系數一般在1.051.25之間取決于以下幾個方面：1.燃料情況，燒煤、燒氣還是燒油2.通風情況，自然通風還是強制通風3.爐內氣氛，是正壓還是負壓通過儀表可直接測定過剩空氣系數，一般是通過測定煙氣中的含氧（氧氣、一氧化碳）量煉油工程師手冊 P505 過剩空氣系數 燃 油 燃氣

20、燃燒器類型自然通風 1.25 1.20強制送風 1.20 1.15空燃比空燃比：單位質量燃料燃燒所需要的空氣質量空燃比可由燃燒方程式直接求得汽油理論空燃比約為14.7例甲烷在理論空氣量下的完全燃燒的空燃比計算為：不一定完全燃燒6、 燃燒產生的污染物（回顧）7、熱化學關系式發熱量燃料的發熱量：單位燃料完全燃燒，在狀態相同條件下，初始反應物與反應終產物之間的熱量變化(通常為298K和1atm)單位：kJkg或kJm3高位發熱量包括燃料燃燒生成物中水蒸汽的汽化潛熱低位發熱量是指燃燒產物中的水蒸汽仍以氣態存在時完全燃燒所釋放的熱量一般燃燒設備小的排煙溫度均遠遠超過水蒸汽凝結溫度，因此大部按低位發熱量計

21、算燃料發熱量氣體燃料的發熱值 1標準立方米燃料完全燃燒時所放出的熱量，單位kJ/nm3。高發熱值： 低發熱值： 燃料發熱量計算 燃料油發熱值 1公斤燃料完全燃燒時所放出的熱量，單位kJ/kg。(1)根據燃料油元素組成（質量百分數）計算:高發熱值： 低發熱值： (2)根據燃料油的相對密度計算:燃料設備的熱損失主要包括：排煙熱損失不完全燃燒熱損失爐體散熱損失第三節排污量的計算1、煙氣體積計算理論煙氣體積：理論空氣量下的煙氣體積煙氣體積和密度的校正：根據氣體方程將煙氣換算為標氣過剩空氣校正：因為一般存在過剩空氣，所以實際煙氣應為理論煙氣體積與過剩空氣量之和。可用奧氏分析儀測定煙氣成分與過剩系數。2、

22、排污量的計算與估算可根據燃燒方程計算排污量，參考教材。估算：物料衡算法（見例） 產品估算法 經驗估算法 估測估算法重油：C 88.3%；S 1.6%；H2O 0.5%；灰分 0.10%，確定理論空氣量、產物量1kg重油中 第四節主要污染物1、含硫化合物大氣中的含硫化合物有SO2、H2S、H2SO4以及各種硫酸鹽。硫是地殼中含量相當豐富的一種元素，幾乎所有的燃料都含有硫，各種金屬礦也多為硫化礦，因此在發電、取暖、冶金、化工等過程中，都會有大量的含硫方氣或硫化物顆粒排入大氣中，其中最主要的就是SO2、H2S。進入大氣中的SO2在潮濕的情況下很快就會被氧化為SO3。SO2的來源一是工業，另一就是自燃

23、，包括S和H2S的自燃、煤的自燃等。H2S的人工來源量較小，只有自然界排放量的 2%左右。 進入大氣后，一般認為H2S的歸宿是被氧化為SO2。SO2的危害：酸雨、呼吸道感染等 酸雨的分布 世界最嚴重的三大酸雨區是西北歐、北美和中國 1983年世界降水pH年均值分布 一、歐洲北歐瑞典和挪威酸雨比較突出，在70年代，降水pH值已經低至4.04.5。英國則是歐洲SO2和NOx排放量最大的國家之一，酸雨也比較嚴重。根據有關的資料分析，歐洲SO2排放量分布與SO42-含量分布趨勢十分相似，高值區出現在歐洲主要工業區，東自東德工業區和西德魯爾，向西延伸到法國東北部、比利時、荷蘭南部，過英倫海峽，延伸到英國

24、大的工業區。由此可見，酸雨形成與工業區排放的SO2之間有密切關系。二、北美北美降水中pH值以美國和加拿大最低，為4.04.5，最低值出現過3.2。美國酸雨始于50年代初期，由于美國很早就在發電站和大企業采用200300m高煙囪排放SO2 ，令SO2等污染物大量被擴散到遠離排放口的地區，這使與其相鄰的加拿大深受其害。加拿大境內的不少酸雨，污染源竟遠在美國。美國的酸雨自西向東逐漸加重。80年代開始，美國采取一系列措施控制SO2和NOx排放量，使整個美國降水pH沒有繼續降低。pH值分布 硫酸鹽沉降量 硝酸鹽沉降量 總氮沉降量 中國 酸雨我國的能源結構以燃煤為主，酸雨多屬于硫酸型中國自70年代開始對酸

25、雨進行監測中國酸雨大部份分布在長江以南，其中四川、貴州、湖南、廣西、廣東、江西、安徽、江蘇、浙江等附近酸雨頻率在40%以上，西自四川峨眉山、重慶、金佛山、貴州遵義、廣西柳州、湖南洪江和長沙，向東直至安徽徽州，形成一條突出的酸雨帶，酸雨頻率均在80%以上我國酸雨一直呈發展趨勢，已經形成華中、西南、華南和華東四大酸雨區。目前，中國已成為僅次于歐洲和北美的世界第三個主要酸雨區。中國酸雨頻率分布示意圖（1983年） 酸雨腐蝕后的森林酸雨腐蝕的雕塑2、NOxNOx中重要的污染物有NO和NO2。NO和NO2在世界各地的濃度因地理位置不同而有很大的不同，其主要來源是燃料燃燒、汽車和工業排廢。NO是在高溫燃燒

26、條件下（如汽車的發動機）產生的，產生率與溫度呈正相關NOx是光化學反應和光化學污染的物質NO與血紅蛋白親和力強，類似CO2的作用；NO2對心、肺、腎及造血組織都有影響 對植物的影響 使植物矮化，生長瘦小，座果率和產量降低用0.5ppm的NO2處理的蠶豆和番茄，持續1022天，植物鮮重和干重降低25 3、COxCO和CO2是低層大氣的主要污染物，主要來源是燃料燃燒，工業、交通業是主要的來源。CO和CO2的危害很不相同。CO是無色、劇毒、比空氣稍輕的氣體（是洛陽大火致死人員主要因素），也參與光化學反應。CO2的污染作用主體現在生態環境上，是溫室氣體最重要成分 4、氟化物氟的化學性質活潑，自然界含量

27、豐富，所以氟的污染也十分普遍。如土壤中含有大量氟，經加熱（如磚瓦玻璃的燒制等）在高溫下會有含氟廢氣排放。工業排放的氟化物以HF的數量為最大。主要的氟污染源為電解鋁廠、鋼鐵廠、磷肥廠以及磚瓦玻璃業等。氟化物的危害：對哺乳動物，主要影響Ca的代謝，導致骨骼和牙齒出現畸形；其他主要影響蠶桑生產。 氟斑牙 氟骨癥氟化物對植物的影響 氟化物對葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、磷酸（酯）酶和半胱氨酸脫巰基酶等均具有抑制作用，從而使植物的磷代謝受到破壞。鈣對植物細胞保持一定的形態，以及維持生物膜的透性，都具有密切關系。氟化物侵入植物體后，能與鈣結合生成氟化鈣，從而破壞了鈣的功能，導致植物鈣營養障礙，使細胞外滲性變大

28、，內容物容易滲出，生長點、新葉、頂芽易發生潰爛，生長點枯死葉片出現傷害癥狀時，光合作用速率下降，下降速率與傷害面積成正比。氟化物影響植物的光合作用，與對葉綠素的破壞及影響色素的合成有關，氟化物可能與葉綠素中的鎂結合，而使葉綠素受到破壞。氟化物也可能對色素合成的早期階段產生影響，阻礙了葉綠素的合成。氟化物還能抑制希爾反應，使光合作用強度降低低濃度氟化物對植物的呼吸作用有促進作用，這種促進作用一般發生在可見傷害之前；高濃度氟化物對一些植物的呼吸作用有促進作用，對另一些植物的呼吸作用則有抑制作用 5 碳氫化合物主要是各種烴。其主要來源是石化工業和以石油作為動力的行業烴的危害因烴的種類不同而有很大的不

29、同：氣態烴（CH4、C2H2）對人的健康狀況目前還不構成危害，但C2H2對農作物屬于劇毒；醛類對人存在刺激作用；某些多環芳烴則是強致癌物質甲醛是重要的室內污染物。有人認為，大氣污染正由煤煙污染、光化學污染轉化為室內污染6 光化學氧化劑不屬于單獨種類的污染物，而是多種強氧化污染物的綜合光化學氧化劑指空氣中氧化性能高的那些化合物，主要有O3、PAN、NOX、各種活性基團等。 PAN對植物的影響 光合作用受到抑制，碳水化合物及纖維素的合成受到影響光合作用受到抑制與葉綠素被破壞及某些含SH基的酶被抑制有關。纖維素的合成受到抑制，也是由于有關的一些酶類受到抑制的結果 PAN對植物生長發育的影響，主要是促

30、進植株的老化和早衰不同植物、不同葉齡對PAN的敏感程度不同多數植物的幼葉易于受害，中齡葉和老葉不易受害有的植物中齡葉易于受害，幼齡葉和老葉不易受害就植株年齡而論，幼小的、處于生長迅速階段的植株比較老的植株易于受害。 污染的城市廣州2007倫敦1943第五節API指數 從1997年6月開始，我國重點城市陸續開展環境空氣質量周報工作，有些城市還開展了環境空氣質量日報工作。環境空氣質量周報或日報是根據對國家環境空氣質量際準中規定的幾種主要污染物的例行監測資料，對過去一周或前一日的空氣質量進行回顧性的評價，并以空氣污染指數的衷征形式定期向社會發布，為公眾提供及時，準確的環境信息。 空氣污染指數(API

31、)是一種反映和評價空氣質量的方法，就是將常規監測的幾種空氣污染物的濃度簡化成為單一的概念性數值形式、并分級表征空氣質量狀況與空氣污染的程度，其結果簡明直觀，使用方便，有利于公眾了解空氣環境質量的優劣。 空氣污染指數是根據環境空氣質量標準和污染物對人體健康和生態環境的影響來確定的。由于環境空氣質量取決于各種污染物中危害最大的污染物的污染程度，因此API的計算與報告方法是：用分段線性函數表征污染指數與各項污染物濃度的關系，光用內插法計算各污染物的分指數In，取各污染物分指數中最大者代表該區域或城市的污染指數。該指數所對應的污染物即為該區域或城市的首要污染物。當污染指數API值小于50寸，不報告首要

32、污染物。目前計入環境空氣污染指數的污染物有： SO2 NO2 可吸入顆粒物(PM10) CO O3 我國目前采用的環境空氣污染指數(API)分為五級（見下表）空氣污染指數范圍及相應的空氣質量類別空氣污染指數API空氣質量狀況對健康的影響建議采取的措施050優 可正常活動51100良101150輕微污染 易感人群癥狀有輕度加劇，健康人群出現刺激癥狀 心臟病和呼吸系統疾病患者應減少體力消耗和戶外活動151200輕度污染201250中度污染 心臟病和肺病患者癥狀顯著加劇，運動耐受力降低，健康人群中普遍出現癥狀 老年人和心臟病、肺病患者應在停留在室內，并減少體力活動251300中度重污染300重污染

33、健康人運動耐受力降低，有明顯強烈癥狀，提前出現某些疾病 老年人和病人應當留在室內，避免體力消耗，一般人群應避免戶外活動空氣污染指數對應的污染物濃度限值污染指數污染物濃度（毫克/立方米）APISO2（日均值）NO2（日均值）PM10（日均值）CO（小時均值）O3（小時均值）500.0500.0800.050 50.1201000.1500.1200.150100.2002000.8000.2800.350600.4003001.6000.5650.420900.8004002.1000.7500.5001201.0005002.6200.9400.6001501.200基本計算式設I為某污染物的

34、污染指數，C為該污染物的濃度。則：API的計算步驟a 求某污染物每一測點的日均值b 求該區域范圍內某一污染物的日均值c 將各污染物的市日均值分別代入API基本計算式所得值，便是每項污染物的API分指數d 選取API分指數最大值為全市API 各種污染物的污染分指數都計算出以后，取最大者為該區域或城市的空氣污染指數API，則該項污染物即為該區域或城市空氣中的首要污染物 污染指數污染物濃度（毫克/立方米）APISO2（日均值）NO2（日均值）PM10（日均值）CO（小時均值）O3（小時均值）2000.8000.2800.350600.4003001.6000.5650.420900.800例：SO2

35、=0.9, NO3=0.30,PM10= 0.40,CO=60,O3=0.4各組分API值：API(SO2)=200+(0.9-0.8)/(1.6-0.8)100=213 API( NO3)= 200+(0.3-0.28)/(0.565-0.28)100=207 AIP(PM10)= 200+(0.4-0.35)/(0.42-0.35)100=271 API(CO)=200 API(O3)=200API=MAX(213,207,271,200,200)=271主要污染物：PM10第六節大氣化學一、無機物的反應1 N化物 N2O的氧化大氣中，N2O主要是由土壤中的硝態氮、 亞硝態氮在厭氧作用下經

36、微生物作用發生硝化反應而產生。N2O的危害在于進入平流層后所發生的光化學反應對臭氧層的破壞，反應式：N2O+O3=2NO+O2NO的氧化NO較不活潑，特別是不吸收光，不會發生光化學反應，大氣中NO氧化的途徑主要有兩條：氧化為NO2氧化為HONO反應式：氧化為NO2：NO+O3=NO2+O2氧化為HONO：NO+OH.= HONO（ 這一反應發生率低，處于不重要地位）另外還有一些反應過程，如：NO+NO2+H2O=2HONONO+HO2。=HNO3 NO2的轉化NO2較NO活潑，且強烈吸收短波光，是光化學反應的關鍵污染物大氣中NO2的消除途徑主要有兩條：a、NO2轉化為HNO3，反應式：NO2+

37、OH。OHNO2b、NO2轉化為過氧乙酰硝酸脂（PAN）和過氧硝酸過氧硝酸性質極不穩定，分解迅速，不是主要反應產物反應式：PAN是重要的二次污染源，對人和動物都具有較強的毒性過氧乙酰硝酸脂（PAN）反應式：NH3的轉化由于NH3呈堿性，而大氣中較多的污染物成分為酸性，所以一般情況下NH3并不構成嚴重的大氣污染。并且由于NH3也屬于N肥，植物有較強的吸收能力，所以對植物而言容許濃度較高，對人而言，由于NH3具有刺激性氣味，所以危害較大 主要轉化途徑： 植物吸收和吸附 與酸中和 被氧化 2 SO2的反應 SO2只有在吸收小于218納米的光后才能光解， 所以SO2吸光后的光化學反應是生成激發態的SO

38、2分子低層大氣中，光照射時SO2氧化為SO3的量很緩慢， 而一旦生成SO3則迅速與水反應生成硫酸，所以一般情況下，大氣中的SO3濃度很低如果大氣中同時存在氮氧化合物、碳氫化合物，則SO2氧化為SO3的速度將大大提高。弄清它們之間的反應機制是目前大氣污染化學研究的一個重要課題。 SO2在大氣中光化學氧化 SO2在294和384納米處存在兩個吸收帶在384的弱吸收帶，SO2轉變為第一激發態，即三重態3SO2，能量較低,較穩定在294吸收帶轉變為第二激發態，即一重態1SO2，能量較高，不穩定，進一步反應中或轉化為基態SO2，或轉化成三重態3SO2 反應終產物是硫酸鹽 有NOx和烴類作用的SO2光化學反應 在這一體系中，SO2可能有很多的途徑氧化為SO3，如 二、有機物反應 1 烴類的反應 A 原子氧和烴類的反應所有的烴類與原子氧反應均可能生成激發態的自由基，并促使反應進一步進行，直到達到某一平衡或物質耗盡 如：烷烴RH+OR。+OH。B OH。與烴類的反應OH。不穩定，氧化性強，與烴類的反應比原子O還快，是光化學污染反應中的重要角色與烴類的反應通式：RH+OH。=R。+H2O 反應過程中有自由基繼續產生，可進一步推動反應進行 2、 氧碳氫化合物的氧化反應 A 光解反應如370納米光照射下醛的分解反應 ：B 與原子氧的反應如醛的反應：反應生