酸沉降及其控制.pptx
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1、3.1.SOx的形成与控制3.1.1.SOx的形成及其转化SOx的形成是指燃料燃烧时,其中的硫氧化而成,基本反应为:形成的SO2遇到水(蒸汽)后会形成亚硫酸,进一步会被氧化成硫酸。即:第1页/共47页3.1.2.我国酸沉降的基本状况酸性干沉降及湿沉降统称为酸沉降,酸性湿沉降包括雨和雪,指pH值小于5.6的降水,主要是向大气中排放了大量二氧化硫和氮氧化物所致。酸沉降严重危害农作物、森林和草场,使土壤和地表水酸化,损害建筑物和文物古迹,因此称为“空中死神”。我国是继欧洲、北美之后的世界第三大区域,且降水酸度不断升高。主要分布于长江以南、青藏高原以东地区及四川盆地。华中地区酸雨污染最重,其次是西南地
2、区、华东沿海地区和华南地区,北方城市降水年均pH值低于5.6的有青岛、图们、太原和石家庄等地。第2页/共47页不下雨时,大气中酸性物质可被植被吸附或重力沉降到地面叫干沉降;下雨时,高空雨滴吸收包含酸性物质继而降下时再冲刷酸性物质降到地面叫湿沉降。“湿沉降”取决于酸雨中致酸碱性物质浓度,如讨论硫的“湿沉降”,那么,将取决于降水中的硫的浓度,如此类推;也取决于降雨量。干沉降则不同,除了取决于大气中酸碱性物质浓度,如果讨论硫的“干沉降“,那么,将取决于大气中SO2的浓度和总悬浮颗粒物的浓度,后者在空中已吸附了少量硫,并以硫酸根的形式存在;还取决于它们沉降到哪类地面上,即土地利用格局。利用格局不同,吸
3、附和吸收酸性物质能力不同。一般分为四类,森林的SO2的沉降能力最强,约为8毫米/秒;林地,约为5毫米/秒;庄稼地和草地,约为4毫米/秒;水面,居民区等,约为2毫米/秒。土壤的酸碱性也有一些影响,pH值大于7的碱性土壤,约为8毫米/秒;pH值近于4的酸性土壤,约为4-6毫米/秒。城市和农村,谁的干沉降大,谁的湿沉降大,谁的干湿沉降总合大?我国城市,特别是工业城市,SO2排放量较大,该城市地面测得的SO2浓度也较高,例如我国有24所城市SO2年均浓度超过了0.100毫克/立方米,其中有10座城市在长江以南,这些市皆处于酸雨区中;但是长江以南广大农村地区,SO2年均浓度约为0.010毫克/立方米,甚
4、至低于此值,也属于酸雨区。这是因为我们测得的SO2浓度是地面浓度;而决定酸雨的是高空雨云酸化的程度,并且这种酸化了的雨云可以长距离传输;决不能因为农村没有酸物质排放而忽视了酸雨存在与危害。由于乡村面积远远大于城市面积,因此城市的干沉降大于湿沉降;乡村湿沉降大于干沉降。若讨论国土面积,乡村的干湿沉降的总和将远大于城市的干湿沉降的总合;若讨论单位面积,城市的干湿沉降总和将远大于乡村干湿沉降之总合。酸性物质的干湿沉降酸雨危害环境。这种危害包括森林退化,湖泊酸化,鱼类死亡,水生生物种群减少,农田土壤酸化、贫脊,有毒重金属污染增强,粮食、蔬菜、瓜果大面积减产,使建筑物和桥梁损坏,文物面目皆非。第3页/共
5、47页土壤的酸碱性也有一些影响,pH值大于7的碱性土壤,约为8毫米/秒;pH值近于4的酸性土壤,约为4-6毫米/秒。我国城市,特别是工业城市,SO2排放量较大,该城市地面测得的SO2浓度也较高,例如我国有24所城市SO2年均浓度超过了0.100毫克/立方米,其中有10座城市在长江以南,这些市皆处于酸雨区中;但是长江以南广大农村地区,SO2年均浓度约为0.010毫克/立方米,甚至低于此值,也属于酸雨区。这是因为我们测得的SO2浓度是地面浓度;而决定酸雨的是高空雨云酸化的程度,并且这种酸化了的雨云可以长距离传输;决不能因为农村没有酸物质排放而忽视了酸雨存在与危害。由于乡村面积远远大于城市面积,因此
6、城市的干沉降大于湿沉降;乡村湿沉降大于第4页/共47页干沉降。若讨论国土面积,乡村的干湿沉降的总和将远大于城市的干湿沉降的总合;若讨论单位面积,城市的干湿沉降总和将远大于乡村干湿沉降之总合。酸性物质的干湿沉降酸雨危害环境。这种危害包括森林退化,湖泊酸化,鱼类死亡,水生生物种群减少,农田土壤酸化、贫脊,有毒重金属污染增强,粮食、蔬菜、瓜果大面积减产,使建筑物和桥梁损坏,文物面目皆非。第5页/共47页何谓我国何谓我国“双控区双控区”?我国是个法制国家,污染控制不能只靠舆论,必须有法可依。1995年8月,全国人大常委会通过了新修订的中华人民共和国大气污染防治法,其中明确规定要在全国划定酸雨控制区和二
7、氧化硫污染控制区,以求在双控区内强化对酸雨和二氧化硫的污染控制。一方面,这代表政府对酸雨控制的重视,要付诸于行动;另一方面,这也表达了控制酸雨的战略:不能胡子眉毛一把抓,要抓住重点,抓住关键,加大投入,解决问题。何谓我国酸雨控制区何谓我国酸雨控制区?一般将pH值小于5.60的降水叫酸雨,将年均降水pH值小于5.60的地区叫酸雨地区。目前,我国年均降水pH值低于5.60的地区已达全国面积40%左右。酸雨是区域问题;大部份地区的酸雨仅仅是少部分城市排放的酸性物质经大气长程传送形成的,只要消灭了少数城市的污染源,大面积酸雨第6页/共47页现象自然会消失。所以,酸雨控制区应不同于酸雨地区,要比酸雨地区
8、小得多。当降水pH值低于4.60时,将会对森林,农作物和材料产生损害,西方发达国家多将降水pH值低于4.60作为受控对象的标准。而降水pH值低于4.60的地区要比降水pH值低于5.60的地区小得多。除了这一标准而外,还要考虑生态系统对酸雨的承受能力问题。不同地区的土壤和植被等生态系统对硫沉降的承受能力不同,硫沉降负荷反映了该承受能力之大小,当实际硫沉降超过硫沉降负荷的区域就应予以控制。此外,酸雨控制区应包括酸雨污染最严重地区及其周边二氧化硫排放最大区域。依此标准,我国酸雨控制地区的面积约为80万平方公里,占国土面积8.40%。它主要包括上海市,重庆市和浙江,安徽,福建,江西,湖北,湖南,广东,
9、广西,四川,贵州,云南等省的部分城市地区。何谓我国二氧化硫控制区何谓我国二氧化硫控制区?第7页/共47页南方的酸雨还和北方二氧化硫的大量排放有关,仅控制酸雨地区的酸性物质排放而忽略北方二氧化硫的排放,还是不能有效地控制酸雨。二氧化硫年平均浓度的二级标准是0.06毫克/立方米,在此浓度之下,人群在环境中长期暴露将不受危害;二氧化硫日平均浓度三级标准是0.25毫克/立方米,在此浓度之下,人群在环境中短期暴露不受急性建康损害。环境空气中二氧化硫的主要危害是引起人体呼吸系统疾病,导致死亡率增加。二氧化硫污染主要来自燃煤,集中在城市,应以城市,特别是大城市为控制单元。目前,全国有62.3%的城市二氧化硫
10、年均浓度超过国家二级标准,达不到保护居民和生态环境不受危害的基本要求;而日均浓度超过国家三级标准,达不到保护居民和生态环境不受急性危害的最低要求。依此标准,我国二氧化硫污染控制区面积为29万平方公里,占国土第8页/共47页面积3%。主要包括北京市,天津市及河北,山西,内蒙,辽宁,吉林,江苏,河南,陕西,甘肃,宁夏,新疆等省的部分城市。实施双控区政策几年来,情况有了一定改进。1999年底,列入双控区的175个城市中已有98座城市实现了二氧化硫浓度达标,在未来十年内,情况会有明显改变。第9页/共47页第10页/共47页如何控制酸雨不再生成如何控制酸雨不再生成?酸雨控制是个十分紧迫的事情,应该在近期
11、得到控制,近年得到改善。因此需要两步走:先从实际情况出发,对目前的酸性物质排放加以消减,以求短期见效果;同时考虑根本改革,即能源结构的变更,从根本上解决问题,后者在短时间内难以奏效。目前着手控制酸雨的措施包括:限制高硫煤的开采与使用;重点治理火电厂二氧化硫污染;防治化工,冶金,有色金属冶炼和建材等行业生产过程中二氧化硫污染。酸雨控制的根本途径是减少酸性物质向大气的排放,目前的有效手段是使用干净能源,发展水力发电和核电站,使用固硫的型煤,使用锅炉固硫、脱硫、除尘新技术,发展内燃机代用燃料,安装机动车尾气催化净化器,培植耐酸雨农作物和树种等。第11页/共47页酸沉降控制l制定和完善相应的污染排放法
12、规l加强地方立法l强化立法监督l强化执法检查l强化排污收费标准和力度l培养公众的环保意识l使用清洁能源l实施有效的后处理治理措施第12页/共47页风能:风能:我国风能资源总量为16亿千瓦,约有10%可供开发利用;特别是内蒙、新疆,青海,甘肃等省风能丰富,可用风能发电,太阳能:太阳能:在中国,有600万平方公里土地面积,其上太阳能年辐射总量超过60万焦耳/平方厘米。特别是西藏、云南、青海等省日照时间更长,利用前景广阔。可发展太阳能热水器,太阳灶,被动式太阳房和太阳能电池等。目前太阳能利用仍属起步阶段,年产生能量仅为200300万吨标准煤。太阳能发电:太阳能发电:1997年全世界太阳能电池发电能力
13、为13万千瓦,比1996年增加了43%;从1990年开始,平均年增长率为16%,可见发展之迅速。潮汐能:潮汐能:东南沿海浙江、福建等海岸潮汐起伏大,潮起屯水,潮退落水,通过水位落差也可用于发电。第13页/共47页水力发电:水力发电:水力发电是另一大类无污染干净能源,我国水电可开发资源为3.78亿千瓦。特别是我国西南诸省和浙江、福建等省水力资源丰富,发展水力发电大有用武之地。目前仅开发利用了约1%,近8000万千瓦。地热:地热:地热资源尚有待进一步勘查,前景看好。我国现已探明的地热储量约为60亿吨标准煤,现加以利用的仅为其万分之一。核电站:核电站:运行良好的核电站是安全的,起码不排放酸性物质到大
14、气中。就居民受到辐射剂量而言,压水堆核电站是0.018毫克/年;而火力电站是0.048毫克/年,因为煤中含有极微量的放射性元素。核电站不会排放任何SOx,NOx和烟尘;而火力发电站每年排放SOx46000吨,NOx26250吨和烟尘3500吨。出于核电有益于环境,核电近年来发展很快,在世界电力工业结构中已排在火力发电之后,处于第二位。第14页/共47页发展沼气:发展沼气:我我国秸秆,薪材的利用量约为2.6亿吨标准煤,占农村能源消费的70%左右。但利用效率不高,且能排放少量SOx和NOx酸性气体。可发展沼气池,生产沼气取暖和炊饭,沼气池渣尚可肥田,且减少酸性气体排放。目前我国农村已建成各种沼气池
15、超过500万座,产生沼气相当于70万吨标准煤,将来秸秆将主要用于还田和生产沼气。使用洁净煤和洁净煤技术:使用洁净煤和洁净煤技术:火力发电和工业锅炉是排放酸性物质到大气中,形成酸雨的主要罪魁祸首。通过使用低硫优质煤,使用天然气和燃料油代替煤,可在一定程度上减少酸性物质的排放。此外应用型煤、湿法脱硫除尘、炉内喷钙固硫、电厂锅炉排烟脱硫和流化床除尘脱硫等新环保技术可有效减少酸性物质向大气排放。动力煤加大洗洗动力煤加大洗洗第15页/共47页火电厂改造:火火电厂改造:火力发电和工业锅炉是排放酸性物质到大气中,形成酸雨的主要罪魁祸首。通过使用低硫优质煤,使用天然气和燃料油代替煤,可在一定程度上减少酸性物质
16、的排放。此外应用型煤、湿法脱硫除尘、炉内喷钙固硫、电厂锅炉排烟脱硫和流化床除尘脱硫等新环保技术可有效减少酸性物质向大气排放。治理化工治理化工,冶金冶金,有色有色,建材工业二氧化硫污染:建材工业二氧化硫污染:化工,冶金,有色金属冶炼和建材工业生产过程中排放二氧化硫,约占二氧化硫总排放量20%左右。应对尾气进行治理;严重污染的旧工艺和旧设备应加改造和更换;应实行清洁生产,全过程控制。烟囱内壁涂一层石灰乳烟囱内壁涂一层石灰乳:烟囱内壁涂一层石灰乳后,当烟道气通过时,所含微量的SO2将被吸收。大概烟气中90%以上的二氧化硫可被脱去。同时可回收石膏和亚硫酸钙。石膏将用于建筑材料,造纸部门。石灰(CaO或
17、Ca(OH)2)乳浆液与二氧化硫的化学反应是:Ca(OH)2+H2SO3=CaSO3和Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4用氨水吸收烟气中二氧化硫用氨水吸收烟气中二氧化硫有的工厂或附近厂区有化肥厂或合成氨车间,可引来氨水吸收烟气中的二氧化硫,最终形成硫酸氨,是良好的化肥。用废碱液吸收烟气中二氧化硫用废碱液吸收烟气中二氧化硫有的工厂或附近厂区有造纸厂,其碱性废液含有NaOH或NaCO3,十分难于处理,用它吸收烟气中二氧化硫,彼此中和,有双嬴之利,即:2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O用活性碳吸附烟气中二氧化硫用活性碳吸附烟气中二氧化硫用活性碳吸附二氧化硫以脱除烟气中微量二氧化硫,其脱硫效
18、率高,活性碳尚可再生,循环使用,在解吸后,回收石膏,高浓度二氧化硫和硫酸等付产品,但不适用于高硫煤烟气脱硫。第16页/共47页城市集中供热城市集中供热大城市中,应改变无组织取暖和分散的小煤球炉炊饭的混乱状况。发展城市煤气,天然气和液化石油气以代替燃煤;发展居住小区集中供热,代替分散供热。目前,我国特大城市,如北京,上海和天津已完成改造任务的60%以上。其结果是相当数量削减酸性物质向大气的排放。禁烧秸秆禁烧秸秆我国农村习惯用秸秆作燃料,炊饭和取暖;袅袅炊烟,惹起归子乡思,见于历代诗词歌赋。但时至今日,它已成为污染的象征,应该取缔了。我国农业产生的秸秆量相当惊人,1公斤稻米,产生1.5公斤稻草;1
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