空气污染带来的危害本科论文：大气中二氧化硫污染产生的原因及预防措施
山东省日照地区大气中二氧化硫污染产生的原因及预防措施
     
摘要
    二氧化硫是我们生活中常见的空气污染气体，会引起酸雨。它不仅威胁着人们的健康，而且给建筑物带来严重的腐蚀问题。充分认识空气中二氧化硫的危害和现状，加强现有处理方法的创新，最大限度地减少二氧化硫的污染，有效改善空气污染现状。随着山东的快速发展，日照的空气污染继续恶化。虽然近年来SO2污染有所减少，但仍对人们的日常生活和工农业生产构成严重威胁。因此，对山东日照地表二氧化硫浓度变化的研究，不仅可以揭示当地二氧化硫的变化规律，而且对控制和改善二氧化硫污染具有重要的现实意义。
   
关键词：二氧化硫；能源结构；热岛环流
第1章 绪论
1.1研究背景与研究意义
1.1.1研究背景
面对严重的空气污染，我国近年来一直在加紧努力控制二氧化硫污染，必须每年减少二氧化硫排放。到2018年，我国二氧化硫排放总量下降至20439万吨，较2017年下降3.48%。石油化工作为主要的SO2排放，2018年在催化裂化装置建设脱硫设施3150万吨，而“煤改气”项目增加天然气消耗量26亿立方米，替代原煤490万吨。同时脱硫设施实际运行率仍较低。山东是重要的工业城镇，是人口和面积大的城市。大气污染类型主要为烟尘。随着1999年山东市“煤改气”工程的实施和完善，2005年“四化”工程的实施，山东市空气环境质量有了很大的改善。根据山东市环境保护局数据显示，2018年山东环境空气质量达到II级及以上的天数为138天，但仍有62.2%的天数不达标，其中106天为轻度污染54天，中度污染54天，重度污染33天。根据2015年以来的年度监测结果，山东空气环境中二氧化硫浓度较以往有所下降。年平均值从2015年的0.044毫克/立方米降至2016年的0.040毫克/立方米。其中，非采暖期环境空气中二氧化硫浓度从2015年的0.035mg/m3降至0.025mg/m3。
2017年下降28.6%。近十年来，山东大力开展二氧化硫减排工作，城市环境空气中二氧化硫浓度显著下降。然而，由于山东的一次能源结构，煤炭仍然占据主要地位，二氧化硫污染仍然是一种重要的污染物。在可预见的未来，以煤炭为主的一次能源消费结构不能发生根本性变化。因此，二氧化硫作为烟气污染的代表性污染物，仍将是山东市环境污染治理中亟待解决的关键问题。从某种意义上说，对于以煤炭为主要能源的城市来说，二氧化硫和PM10。二氧化硫在很大程度上是同源的，可作为一次燃烧过程中产生的颗粒物的源示踪剂。同时，二氧化硫作为重要的前驱体，也是大气中二次硫酸盐气溶胶的主要来源。因此，山东二氧化硫的防治与PM10污染密切相关。
1.1.2研究意义
本课题主要研究山东省日照地区近地面大气中SO2污染浓度的时空分布特征及影响因素。通过研究，揭示二氧化硫浓度的时空变化规律和特点，出影响二氧化硫浓度分布的主要因素，并根据当地实际情况提出解决二氧化硫污染的对策和控制对策。通过研究一些城市地区大气污染物浓度场的分布特征，了解该地区大气污染物的浓度和变化，进而了解该地区的空气环境质量。然后，从技术和政策两个方面提出了合理的全区污染物减排计划，控制了空气污染物排放总量，保护了空气环境和人民健康。
1.2研究内容与研究方法
1.2.1研究内容
本文主要分为六个部分，本文第一部分主要阐述了研究背景与研究意义、研究内容与研究方法、国内外研究现状。
本文第二部分主要概述了大气二氧化硫污染相关理论，包括大气污染来源、二氧化硫污染的危害等。
本文第三部分主要分析了山东省日照地区大气中二氧化硫变化，包括山东省日照地区二氧化硫浓度昼夜变化规律、山东省日照地区二氧化硫浓度垂向变化等。
本文第四部分主要分析了山东省日照地区大气中二氧化硫污染产生的原因，包括污染物排放总量大、不利的扩散条件、能源结构和产业布局不合理、城市热岛环流等原因。
本文第五部分主要提出了山东省日照地区大气中二氧化硫污染预防措施，包括控制排放总量，严格执行排放标准、加快城市绿化，提高科技对减排的贡献、优化本地能源结构、加强二氧化硫排放监控体系建设等方面。
本文第六部分主要针对全文内容进行概括总结。
1.2.2研究方法
观测仪器：实验中采用JSA8便携式SO2浓度检测仪测量SO2浓度。它是一种泵气探测器，可以连续监测周围大气中特定气体的浓度。利用电分析原理对SO2进行检测分析。测量范围为0~100X10，灵敏度为0.01X10，响应时间小于30s。当SO2气体通过电化学传感器的渗透膜扩散时，在特殊电解液和给定电极电位的条件下进行恒电位电解，在被测气体中产生与SO2浓度成正比的扩散电流。然后根据扩散电流计算待测气体中的SO2浓度。观察前请对仪器进行维修，校准和保养。
本文在掌握数理统计和大气污染知识的基础上，主要运用相关性分析方法：对二氧化硫浓度和气象因子进行分析，相关性分析方法主要用于分析二氧化硫浓度的昼夜和垂直变化以及各气象要素之间的相关性。根据SO2浓度与气象因素的相关性，分析SO2浓度变化的原因。
1.3国内外研究现状
1.3.1国内研究现状
进入21世纪，随着国内经济的快速发展和能源需求的不断增长，节能减排、产业结构调整和SO2减排等方面的研究越来越多。肖婷等研究人员发现，产业结构均等化对工业硫排放有很大的限制，但产业结构的优化不仅会抑制东部地区的人均排放量，而且会加剧节能减排问题。Wei等人通过对我国899个县2069家大气污染企业的分析，发现工业SO2排放会导致农村土地退化和农业生产严重损失。Kanada等人研究了我国五大城市地区差异与SO2减排成本的关系，发现不同城市的SO2减排成本和减排潜力存在明显差异。北京和香港的减排潜力小，但减排成本高，而重庆的减排潜力大，但减排成本低。Shao等研究了污泥燃烧在二氧化碳和氧气混合空气中排放的SO2和NOx浓度的变化。发现燃烧温度对SO2浓度曲线峰值的时间和大小有影响。污泥在空气中燃烧80%CO2/20%O2可同时减少SO2和NOx的排放。Zhang等根据2009年11月在华北平原进行的雾研究，发现大多数SO2（70%-80%）在雾天会溶解在雾滴中，因为它在水中的溶解度很高。其在酸雾污染中的应用，为我国酸沉降的处理提供了重要的参考。
1.3.2国外研究现状
欧洲国家在酸雨控制和二氧化硫减排的研究和探索方面积累了丰富的经验。1952年伦敦烟雾的负面影响迫使英国于1953年颁布了《空气清洁法》。然后随着机动车辆的增加，该法增加了燃料。这些法案都是为处理当时发生的严重空气污染而颁布的法律，是“应对”控制措施。在20世纪90年代，英国逐渐认识到这种应对方式在大气污染控制过程中的弊端，因此提出了“综合污染控制(IPC)”模式，从传统的被动处理转变为主动预防。然后在实践的基础上，提出了“综合污染控制”模型。此外，由于发达国家的早期工业化进程，工业化在20世纪50年代完成，后工业时代已经开始。随着技术的进步和产业结构的升级，能源替代已经完成。发达国家继续提高二氧化硫等大气污染物的排放标准，迫使煤炭消费行业向发展中国家转移，从而大大减少了自身的二氧化硫污染。
Islas等人通过研究墨西哥电力工业所需的SO2减排和成本控制，发现一个国家可以用大量减少SO2排放来取代相对较小的经济成本。Henschel等人研究发现，在六个不同的欧洲城市（雅典、巴塞罗那、布鲁塞尔、伦敦、巴黎和维也纳），1993年至2009年期间，大气中SO2浓度在任何时候都呈下降趋势，而周末SO2浓度低于工作日，这主要是由于周末使用机动车辆较少，工业生产中二氧化硫排放量相对较少。Adame等研究人员证明，欧盟2008年发布的新标准可以更好地保护人们的健康，这表明，随着技术的进步，不断提高空气污
染物排放标准可以更好地保护自然环境和人类。Sestelo等人燃煤电厂排放二氧化硫浓度的时间序列预测对于燃煤电厂提前估计可能发生的污染事件和一些气象因素变化的影响是非常重要的，这对于燃煤电厂采取适当的防范措施是非常重要的。
第2章 大气二氧化硫污染相关理论概述
2.1大气污染来源
大气污染的主要来源是自然污染和人为污染。人为污染是大气污染的主要来源，包括工业燃煤和汽车尾气排放。随着城市化的不断发展，一方面汽车数量的增加导致了废气排放的大量增加，空气污染越来越严重。汽车尾气已成为城市空气污染的主要因素。另一方面，煤炭燃烧会产生大量污染物，空气中的悬浮颗粒和可吸入颗粒会大大增加，导致城市空气质量迅速下降，威胁人们的健康。我国能源结构历来以煤为主，空气污染以煤烟污染为主。同时，它也与工厂的废气排放密切相关。
徐萍结果表明，扬州主要大气污染源为工业和生活污染源，主要大气污染物为NOx、SO2、PM2.5和PM10。徐春梦等通过对淮河流域重点城市大气污染的分析发现，在天气系统过渡时期，严重污染的过程与风速的降低和风向的变化密切相关。
2.2二氧化硫污染的危害
空气中的二氧化硫污染对人体有害。极易引起眼，鼻粘膜刺激，甚至出现和支气管痉挛，轻度昏迷，严重者死亡。二氧化硫污染不仅会给人类带来危害，还会损害植物。如果环境中二氧化硫浓度超标，植物叶片会逐渐褪，叶脉上也会产生黄白斑点，如“烟斑”，逐渐导致植物叶片枯萎，叶脉变白，然后死亡。二氧化硫排放到空气中，溶于水后，会通过化学反应产生硫酸雨，不仅会使土壤和水酸化，对人和植物造成严重危害，对建筑物造成腐蚀，还会破坏作物，减少农业产量。此外，二氧化硫污染对人类生存环境也会造成很大的危害，不利于社会环境的可持续发展。二氧化硫污染和酸雨的出现每年都会给我国带来数千亿的经济损失，给社会经济发展带来严重的障碍。
第3章 山东省日照地区大气中二氧化硫变化
3.1山东省日照地区二氧化硫浓度昼夜变化规律
图1显示了2018年不同高度SO2浓度的日变化。为了便于分析，将SO2浓度变化趋势较高的不同高度划分为一个高度范围。经过分析整理，高度分为上，中，下三个高度范围。较
低高度范围1-16m，中等高度范围19-34m，较高高度范围37-52m。从图中可以看出，近地面空气中不同高度SO2浓度日变化基本一致，呈现单峰波动状态，峰值出现在18：00~20：00。根据SO2浓度在三个不同高度范围内的差异，SO2浓度的日变化可分为以下三个阶段。根据图中SO2浓度的变化趋势。在1-16m高度范围内，SO2浓度的日变化可分为三个阶段，分别为8：00至16：00和18：00至20：00、22：00至06：00。在第一阶段，SO2浓度在一整天内处于最低阶段，范围为3.0g/m3至19.7g/m3，平均浓度为9.80g/m3。在此期间，SO2浓度先下降，在一天中最低值约为10：00，然后逐渐增加，在14：00达到第一个小峰，但随后略有下降。第二阶段全天SO2浓度最高，从41.7g/m3到51.7g/m3，平均浓度为47.61g/m3。在16时之后，SO2浓度迅速增加，在18时达到一天的最高值，保持稳定到20时，然后显著下降，在22时之后降至16时之前的水平。第三阶段SO2浓度处于中间阶段，浓度范围为4.7～15.3g/m3，平均浓度为10.54g/m3。从22：00到02：00，SO2浓度基本保持不变，但02：00后，高度大于4m的SO2浓度显著增加，然后在04：00达到峰值并开始下降，并逐渐稳定。根据图中SO2浓度的变化趋势，在19-34m高度范围内SO2浓度的日变化可分为三个阶段，分别为8：00-16：00，18：00-20：00，22：00-06：00。在第一阶段，SO2浓度处于全天的中间阶段，从4.7g/m3到22.7g/m3不等，
平均浓度为11.79g/m3。在这个阶段，SO2的浓度随高度的变化而变化。在25和28m的高度上，SO2的浓度先增加后降低，然后在其他高度上下降后增加。在10：00左右为最低值，在14：00达到最高值，然后变化不大。第二阶段为白天和夜间SO2浓度最高，变化范围为32.347.3g/m3，平均浓度为41.53g/m3。在这个阶段，SO2浓度也在16：00之后迅速增加，在18：00和20：00达到一个峰值，然后开始迅速下降，然后在22：00之后下降到16：00之前的水平。第三阶段全天SO2浓度最低，范围为4.0g/m3至17.3g/m3，平均浓度为9.0g/m3。在22：00后SO2浓度略有增加，00：00后再次下降，但总体趋势较低。