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大气污染控制工程课程标准化学与生物工程学院1 / 12《大气污染控制工程》课程标准（新培养方案）编写人：审核人：课程编号：045024课程类型：专业必修课学时：81学分：4.5适用对象：环境科学专业一、课程理念1、课程性质：《大气污染控制工程》的是环境科学专业的一门重要课程，本课程系统简明的阐述了大气污染的基本原理和基本知识的基础上，还讨论了大气污染气象学，大气扩散模式，颗粒污染物和SO2、NOX等气态污染物的各种控制技术的基本理论知识、工作原理、设计计算，使学生掌握大气污染的概念、大气扩散、常用的较为成熟的大气污染控制技术理论与设计，理论联系实际，提高分析和解决问题的能力。
2、课程目的：通过本课程的学习，使学生系统地了解并掌握大气污染控制工程的基本知识，大气污染气象学基础知识及污染物扩散的基础理论，大气污染防2 / 12治的基本概念、基本原理、主要控制设备和典型工艺等，培养学生分析和解决日益严重的大气污染问题的基本能力，结合大气污染控制工程实验、课程设计、实习、毕业设计（论文）等其它教学环节，为学生从事大气污染控制工程设计、系统分析、科学研究及技术管理奠定必要的基础。
3、课程内容：主要内容是讨论大气环境污染控制技术，研究颗粒污染物和SO2、NOX等气态污染物的污染控制工程的基本理论、大气污染气象学的基本知识、大气污染物扩散浓度计算方法、主要污染物的控制技术与工艺等。
4、课程要求：通过教学活动，使学生掌握大气污染控制工程的基本概念、基本理论、基本的计算方法，提高学生分析问题和解决问题的能力，为从事专业工作、科学研究和环境管理等打下良好的基础。
二、课程目标1．掌握大气污染物的定义及其主要污染源，主要的大气污染问题，大气环境标准及综合防治措施。
2．了解大气污染与燃烧的关系，学会燃烧计算，掌握燃料燃烧污染物控制基本方法和途径。
3．了解大气污染与气象的关系，学会大气污染物扩散浓度估算和烟囱设计的估算方法。
大气污染控制工程重点第一章概论第一节大气与大气污染1、大气污染：大气污染系指由于人类活动或者自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了生态环境。
2、酸雨：在清洁的空气中被CQ饱和的雨水pH为5.6,故将pH小于5.6的雨、雪或其他形式的大气降水（如雾、露、霜）称为酸雨。
第二节大气污染物及其来源1、大气污染物的种类很多,按其存在的状态可概括为两大类：气溶胶状态污染物、气体状态污染物。
2、气溶胶状态污染物：气体介质和悬浮在其中的分散粒子所组成的系统称为气溶胶。
3、霾（或灰霾）：霾天气是大气中悬浮的大量微小尘粒使空气浑浊,能见度降低到10km以下的天气现象,易出现在逆温、静风、相对湿度较大等气象条件下。
4、总悬浮颗粒（TSP :指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径100 口的颗粒物。
5、可吸入颗粒物（PM io）:指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径10g 的颗粒物。
6、气态污染物的种类很多，总体上可分为五类：以二氧化硫为主的含硫化合物，以一氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物，碳的化合物，有机化合物和卤素化合物等。
7、对于气态污染物，可分为一次污染物和二次污染物。
一次污染物是指直接从污染源排到大气中的原始污染物质；二次污染物是指由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。
8、硫酸烟雾：硫酸烟雾系大气中的SQ等硫氧化合物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时，发生一些列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。
9、光化学烟雾：光化学烟雾是在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾（有时带些紫色或黄褐色）。
其主要成分有臭氧、过氧乙酰硝酸酯、酮类和醛类等。
光化学烟雾的刺激性和危害要比一次污染物严重得多。
第四节大气污染综合防治本节内容为了解的章节（不排除在最后一题中出现，最后一章的机动车污染防治也是一样），防治措施为以下7种，具体内容请看书本。
第一章概论 (3)第一节大气与大气污染 (3)第二节大气污染物及其来源 (3)第三节大气污染的影响 (4)第四节大气污染物综合防治 (4)第五节环境空气质量控制标准 (5)一、环境空气质量控制标准的种类和作用P22 (5)二、环境空气质量标准中：P23 (6)三、工业企业设计卫生标准 (6)四、大气污染物排放准则 (6)五、空气污染指数及报告 (6)第二章燃烧与大气污染 (7)第一节：燃料的性质 (7)一、煤 (7)二、石油 (7)三、天然气 (7)四、非常规燃料 (7)第二节：燃料燃烧过程 (7)第三节：烟气体积及污染物排放量计算 (9)第四节燃烧过程硫氧化物的形成 (9)第三章污染气象学基础知识 (9)第一节大气圈结构及气象要素 (9)第二节大气的热力过程 (10)第三节大气的运动和风 (12)第四章大气扩散浓度估算模式 (13)第一节湍流扩散的基本理论 (13)第二节高斯扩散模式 (13)第三节污染物浓度的估算 (14)一烟气抬升高度计算 (14)二扩散参数的确定 (14)第四节特殊条件下的扩散模式 (15)一封闭型扩散模式 (15)二烟熏型扩散模式 (15)第五节城市山区的扩散模式 (15)第六节区域大气环境质量模式 (15)第七节烟囱高度的设计P117~P120 (15)一烟囱高度的计算 (15)二烟囱设计中的几个问题 (15)第八节厂址的选择 (15)第五章颗粒污染物控制技术基础 (16)第一节：颗粒的粒径及粒径分布 (16)一颗粒粒径 (16)二粒径分布 (16)三平均粒径 (17)四粒径分布函数 (17)第二节：粉尘的物理性质 (17)第三节：净化装置的性能 (18)一净化装置技术性能的表示方法 (19)二净化效率的表示方法 (19)第四节颗粒捕集的理论基础 (19)第六章除尘装置 (19)第一节机械除尘器 (19)第二节电除尘器 (21)一电除尘器的工作原理 (21)二电晕放电 (22)三粒子荷电 (22)四荷电粒子的运动和捕集 (22)五被捕集粉尘的清除 (23)六电除尘器的结构 (23)第三节袋式除尘 (23)第四节湿式除尘器 (24)一概述 (24)第七章气态污染物控制技术基础 (25)第一节吸收净化气态污染物 (25)第二节吸附法净化气态污染物 (26)第八章硫氧化物的污染控制 (28)第一节：硫循环及硫排放 (28)第二节：燃烧前燃料脱硫 (28)第三节：流化床燃烧脱硫 (28)第五节：低浓度二氧化硫烟气脱硫 (28)第九章固定源氮氧化物污染控制 (29)第十三章净化系统的设计 (30)第一章概论第一节大气与大气污染1.大气：是指环绕地球全部空气的总和。
《大气污染控制技术》习题三 第三章 大气污染气象学3.1 一登山运动员在山脚处测得气压为1000 hPa ，登山到达某高度后又测得气压为500 hPa ，试问登山运动员从山脚向上爬了多少米？ 解：由气体静力学方程式，大气中气压随高度的变化可用下式描述：dP g dZ ρ=-⋅ （1）将空气视为理想气体，即有m PV RT M =可写为 m PMV RTρ==（2） 将（2）式带入（1），并整理，得到以下方程：dP gM dZ P RT=- 假定在一定范围内温度T 的变化很小，可以忽略。
对上式进行积分得：ln gMP Z C RT =-+ 即 2211ln ()P gM Z Z P RT =--（3） 假设山脚下的气温为10。
C ，带入（3）式得：5009.80.029ln10008.314283Z ⨯=-∆⨯ 得 5.7Z km ∆= 即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km 。
3.2 在铁塔上观测的气温资料如下表所示，试计算各层大气的气温直减率：105.1-γ，3010-γ，5030-γ，305.1-γ，505.1-γ，并判断各层大气稳定度。
解：d m K z T γγ>=---=∆∆-=-100/35.25.1102988.297105.1，不稳定d m K z Tγγ>=---=∆∆-=-100/5.110308.2975.2973010，不稳定d m K z Tγγ>=---=∆∆-=-100/0.130505.2973.2975030，不稳定d m K z Tγγ>=---=∆∆-=-100/75.15.1302985.297305.1，不稳定d m K zTγγ>=---=∆∆-=-100/44.15.1502983.297505.1，不稳定。
3.3 在气压为400 hPa 处，气块温度为230K 。
若气块绝热下降到气压为600 hPa 处，气块温度变为多少？ 解：288.00101)(P PT T =， K P P T T 49.258)400600(230)(288.0288.00101===解：由《大气污染控制工程》P80 （3－23），m Z Z u u )(11=，取对数得)lg(lg 11Z Zm u u =设y u u=1lg ，x Z Z =)lg(1，由实测数据得由excel 进行直线拟合，取截距为0，直线方程为：y=0.2442x故m ＝0.2442。
大气污染控制工程课后答案（第三版）主编：郝吉明马广大王书肖目录第一章概论第二章燃烧与大气污染第三章大气污染气象学第四章大气扩散浓度估算模式第五章颗粒污染物控制技术基础第六章除尘装置第七章气态污染物控制技术基础第八章硫氧化物的污染控制第九章固定源氮氧化物污染控制第十章挥发性有机物污染控制第十一章城市机动车污染控制第一章 概 论1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少？ 解：按1mol 干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。
质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2=⨯⨯⨯=N ，%08.23%100197.2800.32209.0%2=⨯⨯⨯=O ；%29.1%100197.2894.3900934.0%=⨯⨯⨯=Ar ，%05.0%100197.2801.4400033.0%2=⨯⨯⨯=CO 。
1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。
解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。
按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为mol 643.444.221013=⨯。
故三种污染物体积百分数分别为：SO 2：ppm 052.0643.44641015.03=⨯⨯-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03=⨯⨯- CO ：ppm 20.3643.44281000.43=⨯⨯-。
1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ，试确定：1）CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ（g/m 3N ）和摩尔浓度c （mol/m 3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多少千克？解：1）ρ（g/m 3N ）334/031.1104.221541050.1N m g =⨯⨯⨯=-- c （mol/m 3N ）3334/1070.6104.221050.1N m mol ---⨯=⨯⨯=。
大气污染控制工程课后答案（第三版）主编：郝吉明马广大王书肖目录第一章概论第二章燃烧与大气污染第三章大气污染气象学第四章大气扩散浓度估算模式第五章颗粒污染物控制技术基础第六章除尘装置第七章气态污染物控制技术基础第八章硫氧化物的污染控制第九章固定源氮氧化物污染控制第十章挥发性有机物污染控制第十一章城市机动车污染控制第一章 概 论1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少？解：按1mol 干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。
质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2=⨯⨯⨯=N ，%08.23%100197.2800.32209.0%2=⨯⨯⨯=O ；%29.1%100197.2894.3900934.0%=⨯⨯⨯=Ar ，%05.0%100197.2801.4400033.0%2=⨯⨯⨯=CO 。
1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。
解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。
按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为mol 643.444.221013=⨯。
故三种污染物体积百分数分别为：SO 2：ppm 052.0643.44641015.03=⨯⨯-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03=⨯⨯- CO ：ppm 20.3643.44281000.43=⨯⨯-。
1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ，试确定：1）CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ（g/m 3N ）和摩尔浓度c （mol/m 3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多少千克？解：1）ρ（g/m 3N）334/031.1104.221541050.1N m g =⨯⨯⨯=-- c （mol/m 3N）3334/1070.6104.221050.1N m mol ---⨯=⨯⨯=。
大气污染控制工程课后答案（第三版） 主编：郝吉明 马广大 王书肖目录第一章 概 论第二章 燃烧与大气污染 第三章 大气污染气象学 第四章 大气扩散浓度估算模式 第五章 颗粒污染物控制技术基础 第六章 除尘装置第七章 气态污染物控制技术基础 第八章 硫氧化物的污染控制 第九章 固定源氮氧化物污染控制 第十章 挥发性有机物污染控制 第十一章 城市机动车污染控制第一章 概 论1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少？解：按1mol 干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。
质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2=⨯⨯⨯=N ，%08.23%100197.2800.32209.0%2=⨯⨯⨯=O ；%29.1%100197.2894.3900934.0%=⨯⨯⨯=Ar ，%05.0%100197.2801.4400033.0%2=⨯⨯⨯=CO 。
1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。
解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。
按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为mol 643.444.221013=⨯。
故三种污染物体积百分数分别为： SO 2：ppm 052.0643.44641015.03=⨯⨯-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03=⨯⨯- CO ：ppm 20.3643.44281000.43=⨯⨯-。
1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ，试确定：1）CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ（g/m 3N ）和摩尔浓度c （mol/m 3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多少千克？解：1）ρ（g/m 3N ）334/031.1104.221541050.1N m g =⨯⨯⨯=-- c （mol/m 3N）3334/1070.6104.221050.1N m mol ---⨯=⨯⨯=。
第三章大气污染气象学为了有效地控制大气污染．除需采取安装净化装置等各种技术措施外，还需充分利用大气对污染物的扩散和稀释能力。
污染物从污染源排到大气中的扩散过程，与排放源本身的特性、气象条件、地面特征和周围地区建筑物分布等因素有关。
本章主要对大气污染气象学的基本知识作一扼要介绍。
第一节大气圈结构及气象要素一、大气圈垂直结构地球表面环绕着在层很厚的气体，称为环境大气或地球大气，简称大气。
大气是自然环境的重要组成部分，是人类及生物赖以生存的必不可少的物质。
大气圈的垂直结构是指气象要素的垂直分布情况；如气温、气压、大气密度和大气成分的垂直分布等。
根据气温在垂直于下垫面(即地球表面情况)方向上的分布，可将大气分为五层：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。
1.对流层对流层是大气层最低的一层；平均厚度为12公里。
由于对流程度在热带要比寒带强烈，故自下垫面算起的对流层的厚度随纬度增加而降低，赤道处约为16～17km,中纬度地区约10～12km，两极附近只有8～9km。
①对流层的主要特征是：(1)对流层虽然较薄，但却集中了整个大气质量的3／4和几乎全部水汽，主要的大气现象都发生在这一层中，它是天气变化最复杂、对人类活动影响最大的一层；(2)气温随高度增加而降低，每升高100 m平均降温约0.65℃；(3)空气具有强烈的对流运动，大气垂直混合激烈。
主要由于下垫面受热不均及其本身特性不同造成的。
(4)温度和湿度的水平分布不均匀；例如在热带海洋上空，空气比较温暖潮湿，在高纬度内陆上空，空气比较寒冷干燥，因此也经常发生大规模空气的水平运动。
②对流层亚层分层情况：(1)对流层的下层，厚度约为1～2km，其中气流受地面阻滞和摩擦的影响很大，称为大气边界层(或摩擦层)。
(2)其中从地面到50～100m左右的一层又称近地层。
在近地层中，垂直方向上热量和动量的交换甚微，所以温差很大，可达1～2℃。
(3)在近地层以上，气流受地面摩擦的影响越来越小。
第一章概论填空题：1.大气污染按照污染范围分：局部地区污染、地区性污染、广域污染、全球性污染。
2.全球性大气污染问题包括：温室效应、臭氧层破坏和酸雨。
3.大气中的一次污染物主要有：硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物和有机化合物。
4.大气中的二次污染物主要有：硫酸烟雾、光化学烟雾。
5.根据对主要大气污染物的分类统计分析，大气污染源可概括为：燃料燃烧、工业生产、交通运输。
前两类统称为：固定源；交通运输工具称为：流动源。
6.大气污染源的来源可分为：自然污染源、人为污染源。
7.人为污染源按污染源空间分布分为：点源、面源。
按照人们的社会生活功能不同分为：生活污染源、工业污染源、交通运输污染源。
8.中国的大气环境污染仍以煤烟型为主，主要污染物为TSP、SO2。
9.大气污染物侵入人体的三条途径：表面接触、食入含污染物的食物和水、吸入被污染的空气。
10.环境污染质量控制标准按其用途分为：环境空气质量标准、大气污染物排放标准、大气污染物控制技术标准、大气污染预警预报标准。
11.环境污染质量控制标准按其适用范围可分为：国家标准、地方标准、行业标准。
12.目前计入空气污染指数的项目为：可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳和臭氧。
简答题：1.简述我国的《环境质量标准》我国的《环境质量标准》规定了9种污染物的浓度限值：总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、铅、苯并芘和氟化物。
该标准根据对空气质量要求的不同，将环境空气质量分为三级：一级标准：为保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何危害性影响的空气质量要求。
二级标准：为保护人群健康和城市、乡村的动植物在长期和短期的接触情况下，不发生伤害的空气质量要求。
三级标准：为保护人群不发生急慢性中毒和城市一般动植物（敏感者除外）正常生长的空气质量要求。
该标准将环境空气质量功能区分为三类：一类区：自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。
二类区：城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。
污染气象学第三章 大气污染气象学3.1 一个登山运动员在山脚处测得气压为1000hPa ，登山到达某高度后又测得气压为500hPa ，试问登山运动员从山脚向上爬了多少米？由气体静力学方程式，大气中气压随高度的变化可用下式描述：（1）将空气视为理想气体，即有m PV RT M = 可写为 m P M V R Tρ== （2） 将（2）式带入（1），并整理，得到以下方程：dP gM dZ P RT=-假定在一定范围内温度T 的变化很小，可以忽略。
对上式进行积分得：ln gM P Z C RT =-+ 即 3） 假设山脚下的气温为10。
C ，带入（3）式得：5009.80.029ln10008.314283Z ⨯=-∆⨯得 5.74∆=Z km即登山运动员从山脚向上爬了约5.74km。
涉及到知识点:3.3 在气压为400hPa 处，气块温度为230K 。
若气块绝热下降到气压为600hPa 处，气块温度变为多少？K P P T T 49.258)400600(230)(288.0288.00101===3.5 某市郊地区地面10米高度处的风速为2m/s ，估算50m 、100m 、200m 、300m 、400m 高度处在稳定度为B 、D 、F 时的风速，并以高度为中坐标作出风速廓线图 解：稳定度B ，m=0.070.070.07110050()2() 2.24/10Z u u m s Z ==⨯=，0.070.072200100()2() 2.35/10Z u u m s Z ==⨯= 0.070.073300200()2() 2.47/10Z u u m s Z ==⨯=，0.070.074400300()2() 2.54/10Z u u m s Z ==⨯= 0.070.075500400()2() 2.59/10Z u u m s Z ==⨯=。
稳定度D ，m=0.15 s m Z Z u u /55.2)1050(2)(15.015.00101=⨯==，s m Z Z u u /82.2)10100(2)(15.015.00202=⨯== s m Z Z u u /13.3)10200(2)(15.015.00303=⨯==，s m Z Z u u /33.3)10300(2)(15.015.00404=⨯==s m Z Z u u /48.3)10400(2)(15.015.00505=⨯==。
第一章 概 论1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少？ 解：按1mol 干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。
质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2=⨯⨯⨯=N ，%08.23%100197.2800.32209.0%2=⨯⨯⨯=O ；%29.1%100197.2894.3900934.0%=⨯⨯⨯=Ar ，%05.0%100197.2801.4400033.0%2=⨯⨯⨯=CO 。
1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。
解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。
按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为mol 643.444.221013=⨯。
故三种污染物体积百分数分别为：SO 2：ppm 052.0643.44641015.03=⨯⨯-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03=⨯⨯- CO ：ppm 20.3643.44281000.43=⨯⨯-。
1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ，试确定：1）CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ（g/m 3N ）和摩尔浓度c （mol/m 3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多少千克？解：1）ρ（g/m 3N ）334/031.1104.221541050.1N m g =⨯⨯⨯=-- c （mol/m 3N ）3334/1070.6104.221050.1N m mol ---⨯=⨯⨯=。
