大氣污染成因與清新空氣再造技術(shù)研究

陳澤翔 陳有添 李杏珊

1.合肥工業(yè)大學資源與環(huán)境工程學院

2.廣東省佛山市順德區(qū)均安職業(yè)技術(shù)學校

隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，隨之而來的大氣污染也越來越嚴重，天氣也比較反復。2013年更加嚴重，全國各地出現(xiàn)了罕見的大面積霧霾天氣。以廣東為例，2013年廣東省氣象局發(fā)布天氣氣候“年終總結(jié)”：該冷的時候不冷，該熱的時候不熱，災害非常嚴重，尤其是降水方面是有史以來“最極端”的一年。而且下酸雨的地區(qū)越來越多，酸性越來越強。

1 大氣污染的成因——以廣東為例

1.1 污染物排放大是空氣污染的根本原因

從廣東省空氣污染物看，主要污染物有CO2、NO2、SO2等。珠三角地區(qū)人口稠密，經(jīng)濟高度發(fā)達，能源需求量大，大氣污染物排放量極大的電力行業(yè)在廣東發(fā)展迅猛，廣東省火電裝機容量已達4000多萬千瓦，大部分集中在珠三角地區(qū)。另外機動車是大氣污染物的另一重要排放源，珠三角城市的機動車保有量也遠高于內(nèi)地城市。而從廣東地區(qū)SO2的一個主要來源還是與用電量和現(xiàn)存的火力發(fā)電有很大的關(guān)系。CO2對人體沒什么危害，但是，它是造成氣候變暖的重要因素，廣東省天氣越來越反復，該冷不冷的氣候環(huán)境也是受它影響。根據(jù)國家統(tǒng)計局近日發(fā)布的2010年第六次全國人口普查主要數(shù)據(jù)公報（第2號）顯示，廣東成為中國人口第一大省，常住人口達到1.04億人，占全國總?cè)丝诘?.79%。截至2011年底，廣東省機動車保有量已超過2000萬輛。這些使得污染物排放總量居高不下。

1.2 管理因素

在發(fā)展的初級階段，為了推動經(jīng)濟飛速增長，管理者忽略了環(huán)境保護這一重要項目。隨著經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展，人們隨之而來就是為此前發(fā)展中大量破壞綠化環(huán)境，不斷提速發(fā)展而付出沉重的代價，越發(fā)展，空氣越差，生活環(huán)境惡化，人們健康越來越受到威脅。管理者開始意識到環(huán)境保護的重要性。但是，由于“違法成本低、守法成本高”的問題長期得不到解決。長期存在法規(guī)體系不健全、流程不夠科學和完善，管理體制不合理。職能部門的系統(tǒng)性、協(xié)同性差，而且監(jiān)督執(zhí)法不力等狀況，導致了空氣環(huán)境的進一步惡化。

2 大氣污染的危害

2.1 影響健康

根據(jù)抗癌協(xié)會的最新調(diào)查，從全國范圍來看，肺癌發(fā)病率均排在前3名，且增長速度驚人，尤其在廣東，癌癥發(fā)病率中肺癌排第二，居肝癌之后，但近20年間肺癌增長速度為所有癌癥之冠，高達111.85%。廣東省霧霾天氣的加重，可吸入顆粒物能直接進入人體呼吸道和肺部誘發(fā)病癥。而且灰霾天氣還可導致近地層紫外線輻射減弱，易使空氣中傳染性病菌活性增強，導致傳染病增多。中山大學附屬腫瘤醫(yī)院胸科教授王思愚表示，導致肺癌發(fā)病不斷上升的主要因素包括大量吸煙和城市工業(yè)、汽車尾氣污染等。可見，大氣污染已經(jīng)在威脅著人們的健康

2.2 形成酸雨

來自工業(yè)廢氣、汽車尾氣等氣體污染物的排放，經(jīng)過一系列化學反應形成“二次污染物”。全省降水酸度較強，PH均值僅4.92，其中酸雨酸度最強為佛山市，酸雨量占總降水量的43.6%.酸雨區(qū)域主要分布在珠三角、粵北和粵西地區(qū)，廣州、韶關(guān)、東莞、佛山、湛江、茂名、清遠和梅州市酸雨污染較嚴重，被劃為國家酸雨控制區(qū)。

2.3 引發(fā)事故

由于空氣質(zhì)量差，霧霾天氣的增多，視野能見度低，更容易引起交通阻塞，繼而發(fā)生交通事故。

3 大氣污染的整治措施

3.1 控制措施

1）對主要污染源進行控制，包括對排放污染物的企業(yè)行規(guī)范管理、出臺更嚴格的機動車尾氣污染控制標準、區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控等。

2）加強對大氣污染的預報，例如PM2.5預測，為公眾提供防御指引，為環(huán)保部門和政府部門提供參考指引。3.2 治理措施

1）完善法律。完善我國的環(huán)境保護法律法規(guī)，并且落實到公眾，多渠道監(jiān)管，嚴格執(zhí)行，加大機動車尾氣治理力度，通過立法修訂機動車尾氣排放標準等。

2）發(fā)展新能源。倡導環(huán)保概念，例如利用風力、水力、太陽能等天然無污染的能源。確保經(jīng)濟發(fā)展的同時盡量減少污染，甚至不造成環(huán)境污染。

3）企業(yè)節(jié)能減排。按照“誰污染誰治理”的原則，迫使企業(yè)推行環(huán)保生產(chǎn)，盡量使用天然氣、太陽能等清潔能源，減少污染氣體的排放，進而實現(xiàn)節(jié)能減排。

4）提倡低碳生活。環(huán)境保護人人有責。節(jié)能減排需要全民參與，增強公民的減排意識。環(huán)境的清新需要每個人的力量。從自己開始，努力做到低碳生活、綠色出行、綠色消費，自覺減少污染物的排放。

4 再造清新空氣的設計理念

隨著人們對空氣污染的認識越來越多，人們對健康越來越關(guān)注。各種關(guān)于如何凈化空氣的機器應運而生。目前市面上銷售的空氣凈化器主要是指能夠吸附、分解或轉(zhuǎn)化各種空氣污染物，有效提高空氣清潔度的產(chǎn)品?？諝鈨艋髯詈诵牡氖菫V材，有的濾材擅長過濾花粉，有的則專門去除顆粒，而如果使用不當，空氣凈化器也可能變成“污染源”。使用空氣凈化器可在一定程度上減輕污染程度，但并不意味著能從根本上消除空氣污染。所以如何能徹底的改造空氣質(zhì)量，消除空氣污染，是我們研究的方向。首先根據(jù)分析大氣中常見的污染物（SO2、CO2、NO2、CO和懸浮顆粒），根據(jù)分析污染物的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，我們采用最佳的方案進行處理——利用物理方法和化學方法處理。

4.1 化學方法

空氣中主要的氣化物為酸性物質(zhì)，只要能夠去除酸性的氣化物，就可以有效的讓空氣質(zhì)量提高。針對這種情況，我們可以利用化學上的酸堿中和原理，將空氣中的酸性物質(zhì)通過堿性物質(zhì)Ca（OH）2進行吸收處理，其中生成的反應物CaSO4、Ca（NO3）2可做肥料使用，改善土壤，CaCO3可作填料使用，做到無毒無害處理。

4.2 物理方法

當去除酸性氣化物后，剩下就是化學方法無法處理的懸浮顆粒。根據(jù)粒子帶電原理，我們利用高壓電形成的電極靜電作用吸附，再通過旋風除塵器的離心力收集，最后噴灑出霧狀清水透析與沉淀收集塵粒。

5 降低大氣污染的有效方法與成果

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，伴隨產(chǎn)生的工業(yè)廢氣及交通運輸工具排除的尾氣，越來越多地混入大氣中，嚴重威脅著人類賴以生存的空間。更有無良廠家和一些急功近利的領導只追求國民經(jīng)濟的產(chǎn)值，不惜破壞美好的大自然，排放大量廢棄物，使人類生活的優(yōu)美環(huán)境空間變得烏煙瘴氣。如何消除大氣中的污染物，是當前從事環(huán)境保護工作者及有關(guān)科研人員的首要任務。作為政府機構(gòu)更是責無旁貸。各單位及職能部門應迅速行動，治理被污染的大氣環(huán)境。我?？蒲薪M的師生，針對當前嚴重的霧霾天氣及經(jīng)常的降酸雨現(xiàn)象，經(jīng)過反復多次研究和采證，在高級工程師陳有添同志的領導下，依據(jù)再造清新空氣的設計理念，嘗試采用各種不同的方法，從不斷的失敗中總結(jié)經(jīng)驗與反思，不斷探索消除大氣污染物的最佳方法。通過不斷的嘗試與失敗，最后在陳澤翔先生的協(xié)助下，終于成功地研發(fā)出一種高效的清除大氣污染物及再造清新空氣的裝置——大氣灰霾與廢氣清理裝置。經(jīng)多次實驗性檢驗效果良好，近日已通過佛山市順德區(qū)名誠律師事務所向國家專利局申請發(fā)明專利。

“大氣灰霾與廢氣清除裝置”屬于空氣清新領域中的一種創(chuàng)新工藝產(chǎn)品。它具有高效低耗，適應范圍廣泛且容易操作，成本低廉等優(yōu)點。主要功能是快速除掉一定范圍內(nèi)的空氣中的灰塵、懸浮顆粒及NxOy、SO2等廢氣，同時產(chǎn)生大量的負離子，把原來受污染的空氣變成清新的空氣。主要參數(shù)是：以功率1.25KW的大氣灰霾與廢氣清除裝置為例，每小時能處理1000m3以上的氣體，成本2元人民幣以下。被處理后的產(chǎn)物可作為肥料及填料使用，沒有留下二次污染環(huán)境的產(chǎn)物。該裝置的結(jié)構(gòu)及工作示例圖詳見附件圖。

大氣灰霾與廢氣清除裝置的工作過程及原理：當打開強力抽氣機時，受污染氣體由于裝置內(nèi)形成低壓區(qū)，迅速從下部進氣門通過Ca（OH）2水溶液水浴后進入低壓區(qū)，大量混在氣體中的懸浮顆粒被水分子吸收下沉到液箱底部聚集。氣體中CO2、NO2、SO2等酸性氧化物與Ca（OH）2發(fā)生化學反應生成CaCO3等白色沉淀物下沉。同時產(chǎn)生的CaSO4、Ca（NO3）2等可溶性鹽混合于裝置的液體中（定期排放與收集作肥料及填料使用），被清洗后的氣體隨抽氣通道經(jīng)5000V高壓電極板區(qū)被有效電離形成大量負離子的氣體再進入大氣空間，變成清新空氣。

6 結(jié)束語

大氣污染一直威脅著人類的生存和發(fā)展，人類對生活環(huán)境和空氣質(zhì)量的要求也越來越高，這對日益嚴重的矛盾如何解決？這不僅要通過政府的規(guī)范處理，更需要不斷提高環(huán)保意識，保護環(huán)境。在未來發(fā)展中，路漫漫，但是人們的健康卻需要我們利用積極的手段保駕護航，能從根本上改善空氣是最有效的方法。讓我們能在居住的環(huán)境里放心地呼吸一口清新的空氣是人們殷切的期望，能在所居住的小環(huán)境中改良局部空氣，也不失為我們可以進行的良策。

我們相信，只要我們的政府部門嚴把工廠、企業(yè)的廢氣排放關(guān)，對相關(guān)重污染企業(yè)進行改造，使其排放工業(yè)氣體符合標準，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。使用我們研發(fā)的大氣灰霾與廢氣清理裝置，對大氣進行處理，同時積極動員廣大群眾，大量植樹造林，綠化周邊環(huán)境，并注意從源頭上杜絕大氣污染，長期工作下去，假以時日，我們的生活環(huán)境，人類的生存空間，將會是：綠水青山，鳥語花香，晴空萬里。

[1]百度百科. 大氣污染的綜合防治措施. http://baike. baidu.com

[2]張藝鵬. 霧霾天氣的成因及其治理措施. http://www.chinadmd. com

[3]廣州日報. 廣東大氣污染得到初步扼制 產(chǎn)業(yè)升級或帶來進一步改善，2012-03-13

[4]陳晶，張禮俊，鐘流舉. 珠江三角洲空氣質(zhì)量現(xiàn)狀及特征.廣東氣象，2008年04期