大氣污染成因與清新空氣再造技術研究

陳澤翔 陳有添 李杏珊

1.合肥工業大學資源與環境工程學院

2.廣東省佛山市順德區均安職業技術學校

隨著我國工業的不斷發展，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年廣東省氣象局發布天氣氣候“年終總結”：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。珠三角地區人口稠密，經濟高度發達，能源需求量大，大氣污染物排放量極大的電力行業在廣東發展迅猛，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。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地城市。而從廣東地區SO2的一個主要來源還是與用電量和現存的火力發電有很大的關系。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，該冷不冷的氣候環境也是受它影響。根據國家統計局近日發布的2010年第六次全國人口普查主要數據公報（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，占全國總人口的7.79%。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

在發展的初級階段，為了推動經濟飛速增長，管理者忽略了環境保護這一重要項目。隨著經濟穩定發展，人們隨之而來就是為此前發展中大量破壞綠化環境，不斷提速發展而付出沉重的代價，越發展，空氣越差，生活環境惡化，人們健康越來越受到威脅。管理者開始意識到環境保護的重要性。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。職能部門的系統性、協同性差，而且監督執法不力等狀況，導致了空氣環境的進一步惡化。

2 大氣污染的危害

2.1 影響健康

根據抗癌協會的最新調查，從全國范圍來看，肺癌發病率均排在前3名，且增長速度驚人，尤其在廣東，癌癥發病率中肺癌排第二，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院胸科教授王思愚表示，導致肺癌發病不斷上升的主要因素包括大量吸煙和城市工業、汽車尾氣污染等?？梢姡髿馕廴疽呀浽谕{著人們的健康

2.2 形成酸雨

來自工業廢氣、汽車尾氣等氣體污染物的排放，經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%.酸雨區域主要分布在珠三角、粵北和粵西地區，廣州、韶關、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。

2.3 引發事故

由于空氣質量差，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行規范管理、出臺更嚴格的機動車尾氣污染控制標準、區域聯防聯控等。

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。完善我國的環境保護法律法規，并且落實到公眾，多渠道監管，嚴格執行，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）發展新能源。倡導環保概念，例如利用風力、水力、太陽能等天然無污染的能源。確保經濟發展的同時盡量減少污染，甚至不造成環境污染。

3）企業節能減排。按照“誰污染誰治理”的原則，迫使企業推行環保生產，盡量使用天然氣、太陽能等清潔能源，減少污染氣體的排放，進而實現節能減排。

4）提倡低碳生活。環境保護人人有責。節能減排需要全民參與，增強公民的減排意識。環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注。各種關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、分解或轉化各種空氣污染物，有效提高空氣清潔度的產品?？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量，消除空氣污染，是我們研究的方向。首先根據分析大氣中常見的污染物（SO2、CO2、NO2、CO和懸浮顆粒），根據分析污染物的物理性質和化學性質，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，只要能夠去除酸性的氣化物，就可以有效的讓空氣質量提高。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通過堿性物質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

隨著工農業生產的飛速發展，伴隨產生的工業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濟的產值，不惜破壞美好的大自然，排放大量廢棄物，使人類生活的優美環境空間變得烏煙瘴氣。如何消除大氣中的污染物，是當前從事環境保護工作者及有關科研人員的首要任務。作為政府機構更是責無旁貸。各單位及職能部門應迅速行動，治理被污染的大氣環境。我?？蒲薪M的師生，針對當前嚴重的霧霾天氣及經常的降酸雨現象，經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經驗與反思，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助下，終于成功地研發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。經多次實驗性檢驗效果良好，近日已通過佛山市順德區名誠律師事務所向國家專利局申請發明專利。

“大氣灰霾與廢氣清除裝置”屬于空氣清新領域中的一種創新工藝產品。它具有高效低耗，適應范圍廣泛且容易操作，成本低廉等優點。主要功能是快速除掉一定范圍內的空氣中的灰塵、懸浮顆粒及NxOy、SO2等廢氣，同時產生大量的負離子，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。被處理后的產物可作為肥料及填料使用，沒有留下二次污染環境的產物。該裝置的結構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形成低壓區，迅速從下部進氣門通過Ca（OH）2水溶液水浴后進入低壓區，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發生化學反應生成CaCO3等白色沉淀物下沉。同時產生的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5000V高壓電極板區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 結束語

大氣污染一直威脅著人類的生存和發展，人類對生活環境和空氣質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范處理，更需要不斷提高環保意識，保護環境。在未來發展中，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、企業的廢氣排放關，對相關重污染企業進行改造，使其排放工業氣體符合標準，實現可持續發展。使用我們研發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 產業升級或帶來進一步改善，2012-03-13

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