大气污染成因与清新空气再造技术研究

陈泽翔 陈有添 李杏珊

1.合肥工业大学资源与环境工程学院

2.广东省佛山市顺德区均安职业技术学校

随着我国工业的不断发展，随之而来的大气污染也越来越严重，天气也比较反复。2013年更加严重，全国各地出现了罕见的大面积雾霾天气。以广东为例，2013年广东省气象局发布天气气候“年终总结”：该冷的时候不冷，该热的时候不热，灾害非常严重，尤其是降水方面是有史以来“最极端”的一年。而且下酸雨的地区越来越多，酸性越来越强。

1 大气污染的成因——以广东为例

1.1 污染物排放大是空气污染的根本原因

从广东省空气污染物看，主要污染物有CO2、NO2、SO2等。珠三角地区人口稠密，经济高度发达，能源需求量大，大气污染物排放量极大的电力行业在广东发展迅猛，广东省火电装机容量已达4000多万千瓦，大部分集中在珠三角地区。另外机动车是大气污染物的另一重要排放源，珠三角城市的机动车保有量也远高于内地城市。而从广东地区SO2的一个主要来源还是与用电量和现存的火力发电有很大的关系。CO2对人体没什么危害，但是，它是造成气候变暖的重要因素，广东省天气越来越反复，该冷不冷的气候环境也是受它影响。根据国家统计局近日发布的2010年第六次全国人口普查主要数据公报（第2号）显示，广东成为中国人口第一大省，常住人口达到1.04亿人，占全国总人口的7.79%。截至2011年底，广东省机动车保有量已超过2000万辆。这些使得污染物排放总量居高不下。

1.2 管理因素

在发展的初级阶段，为了推动经济飞速增长，管理者忽略了环境保护这一重要项目。随着经济稳定发展，人们随之而来就是为此前发展中大量破坏绿化环境，不断提速发展而付出沉重的代价，越发展，空气越差，生活环境恶化，人们健康越来越受到威胁。管理者开始意识到环境保护的重要性。但是，由于“违法成本低、守法成本高”的问题长期得不到解决。长期存在法规体系不健全、流程不够科学和完善，管理体制不合理。职能部门的系统性、协同性差，而且监督执法不力等状况，导致了空气环境的进一步恶化。

2 大气污染的危害

2.1 影响健康

根据抗癌协会的最新调查，从全国范围来看，肺癌发病率均排在前3名，且增长速度惊人，尤其在广东，癌症发病率中肺癌排第二，居肝癌之后，但近20年间肺癌增长速度为所有癌症之冠，高达111.85%。广东省雾霾天气的加重，可吸入颗粒物能直接进入人体呼吸道和肺部诱发病症。而且灰霾天气还可导致近地层紫外线辐射减弱，易使空气中传染性病菌活性增强，导致传染病增多。中山大学附属肿瘤医院胸科教授王思愚表示，导致肺癌发病不断上升的主要因素包括大量吸烟和城市工业、汽车尾气污染等。可见，大气污染已经在威胁着人们的健康

2.2 形成酸雨

来自工业废气、汽车尾气等气体污染物的排放，经过一系列化学反应形成“二次污染物”。全省降水酸度较强，PH均值仅4.92，其中酸雨酸度最强为佛山市，酸雨量占总降水量的43.6%.酸雨区域主要分布在珠三角、粤北和粤西地区，广州、韶关、东莞、佛山、湛江、茂名、清远和梅州市酸雨污染较严重，被划为国家酸雨控制区。

2.3 引发事故

由于空气质量差，雾霾天气的增多，视野能见度低，更容易引起交通阻塞，继而发生交通事故。

3 大气污染的整治措施

3.1 控制措施

1）对主要污染源进行控制，包括对排放污染物的企业行规范管理、出台更严格的机动车尾气污染控制标准、区域联防联控等。

2）加强对大气污染的预报，例如PM2.5预测，为公众提供防御指引，为环保部门和政府部门提供参考指引。3.2 治理措施

1）完善法律。完善我国的环境保护法律法规，并且落实到公众，多渠道监管，严格执行，加大机动车尾气治理力度，通过立法修订机动车尾气排放标准等。

2）发展新能源。倡导环保概念，例如利用风力、水力、太阳能等天然无污染的能源。确保经济发展的同时尽量减少污染，甚至不造成环境污染。

3）企业节能减排。按照“谁污染谁治理”的原则，迫使企业推行环保生产，尽量使用天然气、太阳能等清洁能源，减少污染气体的排放，进而实现节能减排。

4）提倡低碳生活。环境保护人人有责。节能减排需要全民参与，增强公民的减排意识。环境的清新需要每个人的力量。从自己开始，努力做到低碳生活、绿色出行、绿色消费，自觉减少污染物的排放。

4 再造清新空气的设计理念

随着人们对空气污染的认识越来越多，人们对健康越来越关注。各种关于如何净化空气的机器应运而生。目前市面上销售的空气净化器主要是指能够吸附、分解或转化各种空气污染物，有效提高空气清洁度的产品。空气净化器最核心的是滤材，有的滤材擅长过滤花粉，有的则专门去除颗粒，而如果使用不当，空气净化器也可能变成“污染源”。使用空气净化器可在一定程度上减轻污染程度，但并不意味着能从根本上消除空气污染。所以如何能彻底的改造空气质量，消除空气污染，是我们研究的方向。首先根据分析大气中常见的污染物（SO2、CO2、NO2、CO和悬浮颗粒），根据分析污染物的物理性质和化学性质，我们采用最佳的方案进行处理——利用物理方法和化学方法处理。

4.1 化学方法

空气中主要的气化物为酸性物质，只要能够去除酸性的气化物，就可以有效的让空气质量提高。针对这种情况，我们可以利用化学上的酸碱中和原理，将空气中的酸性物质通过碱性物质Ca（OH）2进行吸收处理，其中生成的反应物CaSO4、Ca（NO3）2可做肥料使用，改善土壤，CaCO3可作填料使用，做到无毒无害处理。

4.2 物理方法

当去除酸性气化物后，剩下就是化学方法无法处理的悬浮颗粒。根据粒子带电原理，我们利用高压电形成的电极静电作用吸附，再通过旋风除尘器的离心力收集，最后喷洒出雾状清水透析与沉淀收集尘粒。

5 降低大气污染的有效方法与成果

随着工农业生产的飞速发展，伴随产生的工业废气及交通运输工具排除的尾气，越来越多地混入大气中，严重威胁着人类赖以生存的空间。更有无良厂家和一些急功近利的领导只追求国民经济的产值，不惜破坏美好的大自然，排放大量废弃物，使人类生活的优美环境空间变得乌烟瘴气。如何消除大气中的污染物，是当前从事环境保护工作者及有关科研人员的首要任务。作为政府机构更是责无旁贷。各单位及职能部门应迅速行动，治理被污染的大气环境。我校科研组的师生，针对当前严重的雾霾天气及经常的降酸雨现象，经过反复多次研究和采证，在高级工程师陈有添同志的领导下，依据再造清新空气的设计理念，尝试采用各种不同的方法，从不断的失败中总结经验与反思，不断探索消除大气污染物的最佳方法。通过不断的尝试与失败，最后在陈泽翔先生的协助下，终于成功地研发出一种高效的清除大气污染物及再造清新空气的装置——大气灰霾与废气清理装置。经多次实验性检验效果良好，近日已通过佛山市顺德区名诚律师事务所向国家专利局申请发明专利。

“大气灰霾与废气清除装置”属于空气清新领域中的一种创新工艺产品。它具有高效低耗，适应范围广泛且容易操作，成本低廉等优点。主要功能是快速除掉一定范围内的空气中的灰尘、悬浮颗粒及NxOy、SO2等废气，同时产生大量的负离子，把原来受污染的空气变成清新的空气。主要参数是：以功率1.25KW的大气灰霾与废气清除装置为例，每小时能处理1000m3以上的气体，成本2元人民币以下。被处理后的产物可作为肥料及填料使用，没有留下二次污染环境的产物。该装置的结构及工作示例图详见附件图。

大气灰霾与废气清除装置的工作过程及原理：当打开强力抽气机时，受污染气体由于装置内形成低压区，迅速从下部进气门通过Ca（OH）2水溶液水浴后进入低压区，大量混在气体中的悬浮颗粒被水分子吸收下沉到液箱底部聚集。气体中CO2、NO2、SO2等酸性氧化物与Ca（OH）2发生化学反应生成CaCO3等白色沉淀物下沉。同时产生的CaSO4、Ca（NO3）2等可溶性盐混合于装置的液体中（定期排放与收集作肥料及填料使用），被清洗后的气体随抽气通道经5000V高压电极板区被有效电离形成大量负离子的气体再进入大气空间，变成清新空气。

6 结束语

大气污染一直威胁着人类的生存和发展，人类对生活环境和空气质量的要求也越来越高，这对日益严重的矛盾如何解决？这不仅要通过政府的规范处理，更需要不断提高环保意识，保护环境。在未来发展中，路漫漫，但是人们的健康却需要我们利用积极的手段保驾护航，能从根本上改善空气是最有效的方法。让我们能在居住的环境里放心地呼吸一口清新的空气是人们殷切的期望，能在所居住的小环境中改良局部空气，也不失为我们可以进行的良策。

我们相信，只要我们的政府部门严把工厂、企业的废气排放关，对相关重污染企业进行改造，使其排放工业气体符合标准，实现可持续发展。使用我们研发的大气灰霾与废气清理装置，对大气进行处理，同时积极动员广大群众，大量植树造林，绿化周边环境，并注意从源头上杜绝大气污染，长期工作下去，假以时日，我们的生活环境，人类的生存空间，将会是：绿水青山，鸟语花香，晴空万里。

[1]百度百科. 大气污染的综合防治措施. http://baike. baidu.com

[2]张艺鹏. 雾霾天气的成因及其治理措施. http://www.chinadmd. com

[3]广州日报. 广东大气污染得到初步扼制 产业升级或带来进一步改善，2012-03-13

[4]陈晶，张礼俊，钟流举. 珠江三角洲空气质量现状及特征.广东气象，2008年04期