大氣汙染及其對健康的影響

2022-12-28 10:12:06 字數 5115 閱讀 6982

市政環境工程學院張鵬飛

摘要:水汙染,大氣汙染,固體廢棄物汙染是環境汙染中三個主要的組成部分。其中大氣汙染具有公認的汙染範圍廣,影響程度深,治理難度大等先天性條件,是三大汙染中最難以解決與**的部分。

本文將以大氣汙染為中心點,圍繞汙染的形成,擴散,影響,治理方法行文,**大氣汙染對人民生產生活的影響。

關鍵詞:大氣汙染;健康;治理;影響

一、緒論

1.立論背景

大氣是人類賴以生存的最基本的環境要素之一,任何生物從它誕生之日起,就需要通過呼吸維持生命,停止呼吸就意味著生命的終結。隨著人類生產和生活活動的發展,當它對大氣產生的影響超過其自淨能力時就會對大氣造成汙染。

中國自改革開放起,國民經濟飛速發展,在三十年中完成了西方兩百年的跨越式前進。然而,伴隨著經濟總量的極速提公升,中國環境的狀況也極速惡化。但是,傳統模式下的生產力的提高在驅動經濟增長和為企業帶來利潤的同時,卻使我們的地球家園變得千瘡百孔,不堪重負。

水汙染,大氣汙染,固體廢棄物汙染是環境汙染中三個主要的組成部分。其中大氣汙染具有公認的汙染範圍廣,影響程度深,治理難度大等先天性條件,是三大汙染中最難以解決與**的部分。本文將以大氣汙染為中心點,圍繞汙染的形成,擴散,影響,治理方法行文,**大氣汙染對人民生產生活的影響。

2.**內容組成

本文以**格式撰寫,包括緒論、論述(論點)、結論及主要參考文獻等部分。

緒論包括立論背景、**內容組成。

論述(論點)部分包括大氣汙染的種類及對人類健康的影響,大氣汙染物及汙染的形成、城市大氣汙染特點、部分大氣汙染物的治理。

結論部分包括結論、引申。

主要參考文獻部分將列舉本文主要的參考文獻。

2、論述(論點)

1.大氣汙染的種類和對人類健康的影響

(1)還原型大氣汙染—倫敦煙霧型

著名的倫敦煙霧事件,由於大量使用煤炭燃料,煤炭燃燒過程中釋放的大量顆粒物、二氧化硫和二氧化碳,在低溫、潮濕的靜風天氣下,形成了含有硫酸和硫酸鹽的氣溶膠,在近底層聚集,嚴重危害人類的呼吸系統,其造成的危害自然是不言而喻的。

(2)氧化型大氣汙染—洛杉磯光化學煙霧

汽車尾氣、燃油鍋爐及石化工業所排放出的氮氧化物、甲烷及一氧化碳,在高溫、乾燥的靜風天氣下發生光化學反應,產生臭氧、pan、醛類等具有強氧化性的氣體或離子,刺激人的眼睛、喉粘膜等,嚴重危害人類健康。

(3)混合型大氣汙染—日本四日市大氣汙染

在工業中心城市,由企業、汽車尾氣等排放的二氧化硫、粉塵、氮氧化物及各種重金屬微粒在靜風的天氣下,在近底層聚集,吸入肺部、刺激人體呼吸道,引起肺氣腫、氣管炎、哮喘等。

(4)特殊性大氣汙染—小區域區域性地區

大的工業、企業在生產過程中發生事故,導致特殊氣體的大量排放,造成區域性小範圍的大氣汙染。

2023年,義大利一家農藥廠發生事故,四氯聯苯大量洩露。

我國煤炭產量居世界之首,在一次能源中煤炭約佔74%,其中轉換成清潔方便電能的僅佔23%。對於北方城市而言,天氣寒冷,越冬期長,需要消耗大量煤炭以維持供熱、生產,在煤炭的燃燒過程中排放大量煙塵、so2、nox等汙染物從而造成煤煙型汙染。即還原型大氣汙染。

我國大氣汙染的主要形式,即還原型、煤煙型汙染。煤煙型汙染在北方,尤其在京津冀地區以pm2.5等懸浮顆粒物為影響環境質量的主要汙染物,在該地區形成霧霾。

在南方,以so2、nox等汙染物為影響環境質量的主要汙染物,尤其在珠三角地區,形成酸雨構成汙染。上述所有汙染物,其主要**即是煤炭燃燒產生的煙塵。因此提高環境質量,必須控制煙塵汙染源排放。

2.大氣汙染物及汙染的形成

本文針對中國的煤煙型汙染為主要論述物件,其他種類的大氣汙染不再討論。

(1)煙塵的形成

燃料的氧化是指碳顆粒或者碳氧化合物向燃燒產物的轉變。氧化可以發生在從燃料裂解到煙塵聚集的任何乙個階段。煙顆粒的氧化在溫度大於1300k時才發生。

燃料的裂解是指有機物質的燃料在高溫下,將其自身的分子結構改變,該過程沒有氧氣的作用。裂解是乙個吸熱過程,所以非常依賴高溫條件。成核過程中,煙塵顆粒的先驅物質是氣相反應階段所形成的顆粒。

煙塵顆粒是在燃料燃燒過程中所產生的一種含碳的固體顆粒,特別是在燃燒條件為富燃料時,所發生的聚合反應可生成這樣的固體顆粒。煙塵顆粒是可以成核和成長的。

煙塵是煤在燃燒時排出的煙氣中含有煙,煙黑、灰分、粒狀浮游物質的混合物,是燃料燃燒時的必然產物。煤燃燒過程中產生黑煙。主要是由於燃料不完全燃燒造成的。

燃料不完全燃燒主要是因燃燒時空氣量不足,或爐膛尺寸不當、空氣與煤混合不均勻和燃燒反應時間不夠等原因造成的;另一種是機械原因造成不完全燃燒,它是由於爐膛溫度低,通風不均勻等原因,使燃燒後形成的的灰渣及煙氣中就含有大量的可燃物。若燃用煤顆粒愈細,產生灰分就愈多。粘性強的煤、細的煙塵粒子不易從煤層裡飛出,煙塵量就少些。

粉煤灰是降塵和總懸浮顆粒物的主要組分之一。

(2)硫化物的形成

鍋爐排煙中含so2的體積百分數一般0.11%~1.10%,為低濃度含硫廢氣,但其總量很大,而且排放量還在不斷的增加。

因此,鍋爐的排煙對大氣汙染越來越嚴重。so2中的硫處於中間價態+4價,它可以由低價態的s2-、s0氧化生成,也可以由**態的s6+還原生成。如煤、油或礦物中的硫在燃燒中被氧化,硫磺制硫酸等工業過程中也會產生 so2。

大量的 so2都來自於單質硫或硫化物的氧化。 s + o2= so2煤燃燒時,硫化氫的氧化、金屬硫化物的氧化、硫酸鹽分解等過程都會產生so2:

2h2s +3o2→2so2+2h2o

ms + o2 → so2 + mo

mso4 →so2 + mo

煤中含有的有機硫和無機硫在燃燒時被熱分解出來,並在750℃時,90%以上硫為氣態s2,它與氧化合生成so2。如果爐膛內氧氣較充分,其中一部分so2被繼續氧化成so3,爐內生成的so3與水蒸汽結合,成為硫酸蒸汽,從燃燒爐進入煙道冷卻時,吸附在煙塵的粒子表面,使煙塵表面形成一層硫酸薄膜。附著在硫酸煙霧上的塵粒子,與廢氣同時從煙道通過煙囪直接排放到大氣中。

(3)氮氧化物的形成

燃料中都有一定量氮,煤中氮含量一般為1~2%之間,還有燃料在燃燒過程中送進爐膛內空氣中的氮。前者在燃燒過程中生成的nox被稱為燃料型nox;後者生成的nox是由於在高溫下,空氣中氮氧化物而成的,稱為熱力型氮氧化物。燃料型氮氧化物可分為由揮發物氮和焦炭氮生成nox,其中揮發物釋放時含有一定量nh3,則按下式進行反應:

nh3+o2=nox+h2o

而焦炭氮則按正式反應:

焦炭n+o2=nox

煤中含有一定量氮時,其nox則主要由燃料氮產生,並且取決於燃料中含氮量。當煤含氧分多或足夠空氣存在時,揮發物釋放階段產生的nox尤其多,焦炭階段如果缺氧則不能生成nox,故含量顯著下降。因此低氧燃燒能有效控制焦碳階段生成nox。

熱力型nox的生成按下式反應:o2+n2=nox+onox的生成與溫度關係十分密切,當燃燒溫度低於1500℃時,幾乎難以觀測到熱力型nox,一般鍋爐燃燒溫度的條件下,熱力型nox生成量極少。當溫度高於1500℃時,這一反應才變明顯,隨溫度公升高生成nox急劇地增加,即石

油和天然氣鍋爐生成熱力型nox明顯增加。氮氧化物是非常有害的物質,甚至在空氣中存在很少的量也能對呼吸器官引起刺激作用。no能與血液中血紅蛋白結合,生成亞硝基血紅蛋白和亞硝基高鐵血紅蛋白,從而使血液的輸氧功能下降。

所以吸入一氧化氮汙染的空氣後,會出現缺氧發紺。no還會使中樞神經受損,使之痙攣和麻痺。no急性中毒將導致肺水腫或窒息死亡。

no2損害人體的肺功能,經常接觸可形成慢性肺氣腫和肺纖維化no2對肝臟等造血器官也有損害作用。

3.城市大氣汙染特點

(1)懸浮物含量高

(2)冬季比夏季汙染更為嚴重。

(3)新興城市和小城市大氣汙染日益嚴重。

(4)含菌量大.城市人均綠地面積小,人口密集,大氣中細菌含量高。

(5)部分大城市汙染轉型。

4.部分大氣汙染物的預防與治理

4.1煙塵的治理

擴散到大氣的煙塵很難通過化學方法去除,只能通過物理沉降,以及雨水凝結沉降的辦法,所以在煙塵的處理方面一半從源頭出發,即加裝除塵器盡量去除煙塵。

4.2so2、so3的治理

氧硫化物進入大氣後,將與大氣形成穩定的溶液,極難去除,一般靠空氣中的氧氣在光催化條件下氧化二氧化硫變成三氧化硫。與雨水結合,形成酸雨與大地上的石灰岩或海洋中的珊瑚礁結合固定。因此,也是從源頭上盡量降低硫氧化物的排放。

工業上為了滿足排放標準要求,在控制so2方面先後開發研究了200餘種工藝,但進入商業應用的也只有十餘種,大多數尚在實驗室或小規模試驗。按燃料在爐內燃燒前後劃分脫硫方式時可分為爐前、爐內和爐後脫硫三大類。

4.3.1爐前脫硫

有機械浮選法(mf),強磁分選法(hms)和微波輻射法(mcd)等來脫除煤中無機硫。

4.3.2爐內脫硫

(1)燃燒固硫,在煤中加入燃燒催化劑和脫硫劑,如加有脫硫劑的型煤,從民用到工業

爐窯,特別是鏈條爐上燃用型煤來代替散煤。可使ηso2達到50%,在工業發達國家脫硫率可達86%左右。

(2)爐內噴鈣脫硫(li)

即往爐膛上部900~1 250℃區域噴入鈣基脫硫劑,在燃煤含硫4%,ca/s=1.6~2.5時,ηso2=31%~40%。

在此基礎上,又發展了爐內噴鈣脫硫分段燃燒(limb),芬蘭tempell公司開發了爐內噴鈣及爐後活化(lifac),美edgewater電廠在再迴圈中放入矽酸鈣吸收劑,提高了脫硫劑活性,ca/s=2~3時,ηso2=95%。

(3)迴圈流化床脫硫(cfbc)

床溫850~950℃適宜於噴鈣脫硫,且旋風分離器分離收集的未反應脫硫劑迴圈送入床內繼續脫硫。故脫硫率和鈣利用率很高,ca/s=1.5~2.

0,ηso2≥90%,且燃燒效率高,故世界各國競相開發。

4.3.1 爐後煙氣脫硫(fgd)

(1)濕法煙氣脫硫

主要有石灰/石灰洗滌法、雙鹼法、亞鈉迴圈法、氧化鎂法、水洗滌法和磷銨肥法(pafp)等,其特點是脫硫反應速度快,效率可達90%以上,副產品再生和處理均在濕態下進行。有廢水二次汙染、腐蝕、結垢堵塞等問題,脫硫後需煙氣再加熱後排放。pafp法利用磷礦石制得磷銨,通過二次脫硫,不但ηso2在95%以上,而且其副產品為很有應用效益的氮磷複合肥料(有效成分37%),顯然比石膏法來得優越。

(2)噴霧乾燥煙氣脫硫(sad)

同濕法相比,sad投資少,耗能和腐蝕性小,系統相對簡單,執行可靠,脫硫產物呈幹粉狀,可採用傳統的灰渣處理系統。其缺點是固態物可能在吸附塔上沉積,霧化噴咀易堵和磨損,德國研究採用超聲波霧化

(3)電子束照射法(er)

該法由日本開發試驗西方國家中試。將煙氣中h2o和o2離解後生成的活性原子,它將so2、nox氧化後噴氨而生成的副產品為肥料,其工藝流程簡單,可同時脫硫脫硝,無二次汙染,但電耗太高,約佔電廠發電量的10%

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