大气污染控制工程课后习题答案
作业习题解答
第一章 概 论
1.1 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%1001
97.2800.32209.0%2=???=O ； %29.1%100197.2894.3900934.0%=???=Ar ，%05.0%1001
97.2801.4400033.0%2=???=CO 。
1.2 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 解：
1）ρ（g/m 3N ）334/031.110
4.221541050.1N m g =???=-- c （mol/m 3N ）3334/1070.610
4.221050.1N m mol ---?=??=。 2）每天流经管道的CCl 4质量为1.031×10×3600×24×10－
3kg=891kg
1.4 解：
每小时沉积量200×（500×15×60×10－6）×0.12g μ=10.8g μ
1.5 解：
由《大气污染控制工程》P14 （1－1），取M=210
2369.010
5.19102.221024
22=???==--∝O p p M Hb O COHb ， COHb 饱和度%15.192369
.012369.0/1/222=+=+=+=
Hb O COHb Hb O COHb Hb O COHb COHb CO ρ
1.6 解： 含氧总量为
mL 960100
204800=?。不同CO 百分含量对应CO 的量为： 2%：mL 59.19%2%98960=?，7%：mL 26.72%7%
93960=? 1）最初CO 水平为0%时 min 0.17210102.426.723
4=??=-t ； 2）最初CO 水平为2%时 min 4.12510102.459.1926.7234=??-=-t 。
1.7 解：
由《大气污染控制工程》P18 （1－2），最大能见度为
m K d L p p v 8.115812
.02.24.114006.26.2=???==
ρρ。
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第二章 燃烧与大气污染
2.1 解：
1kg 燃油含：
重量（g ） 摩尔数（g ） 需氧数（g ）
C 855 71.25 71.25
H 113－2.5 55.25 27.625
S 10 0.3125 0.3125
H 2O 22.5 1.25 0
N 元素忽略。
1）理论需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg
设干空气O 2：N 2体积比为1：3.78，则理论空气量99.1875×4.78=474.12mol/kg 重油。 即474.12×22.4/1000=10.62m 3N /kg 重油。
烟气组成为CO 271.25mol ，H 2O 55.25+11.25=56.50mol ，SO 20.1325mol ，N 23.78×99.1875=374.93mol 。
理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg 重油。即502.99×22.4/1000=11.27 m 3N /kg 重油。
2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg 重油。
SO 2百分比浓度为
%07.0%10049
.4463125.0=?， 空气燃烧时CO 2存在最大浓度%96.15%10049.44625.71=?。 3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m 3N /kg 重油，
产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 m 3N /kg 重油。
2.2 解：
相对于碳元素作如下计算：
%（质量） mol/100g 煤 mol/mol 碳
C 65.7 5.475 1
H 3.2 3.2 0.584
S 1.7 0.053 0.010
O 2.3 0.072 0.013
灰分 18.1 3.306g/mol 碳
水分 9.0 1.644g/mol 碳
故煤的组成为CH 0.584S 0.010O 0.013， 燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为molC g /26.18475
.5100=。燃烧方程式为 222222013.0010.0584.078.3010.0292.0)78.3(nN SO O H CO N O n O S CH +++→++ n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495
1）理论空气量kg m kg m /74.6/104.22100026
.18)78.31(1495.1333=???+?-； SO 2在湿烟气中的浓度为
%174.0%10018644.11495.178.3010.0292.01010
.0=?+?+++ 2）产生灰分的量为kg g /8.144%80100
10001.18=?? 烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10－3=6.826m 3/kg 灰分浓度为
310826
.68.144?mg/m 3=2.12×104mg/m 3
3）需石灰石kg 21.103%35407.100.32%7.11000=???/t 煤
2.3解：
按燃烧1kg 煤计算
重量（g ） 摩尔数（mol ） 需氧数（mol ）
C 795 66.25 66.25
H 31.125 15.5625 7.78
S 6 0.1875 0.1875
H 2O 52.875 2.94 0
设干空气中N 2：O 2体积比为3.78：1，
所需理论空气量为4.78×（66.25+7.78+0.1875）=354.76mol/kg 煤。
理论烟气量CO2 66.25mol ，SO2 0.1875mol ，H2O 15.5625+2.94=18.50mol
N 2mol 54.28078
.476.35478.3=? 总计66.25+`8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg 煤
实际烟气量365.48+0.2×354.76=436.43mol/kg 煤，SO 2浓度为%043.0%10043
.4361875.0=?。
2.4解：
取1mol 煤气计算
H 2S 0.002mol 耗氧量 0.003mol
CO 2 0.05mol 0
CO 0.285mol 0.143mol
H 2 （0.13-0.004）mol 0.063mol
CH 4 0.007mol 0.014mol
共需O 2 0.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol 。设干空气中N 2：O 2体积比为3.78：1，则理论干空气量为0.223×（3.78+1）=1.066mol 。取2.1=α，则实际干空气 1.2×1.066mol=1.279mol 。
空气含湿量为12g/m 3N ，即含H 2O0.67mol/ m 3N ，14.94L/ m 3N 。故H 2O 体积分数为1.493%。故实际空气量为mol 298.1%
493.11279.1=-。 烟气量SO 2：0.002mol ，CO 2：0.285+0.007+0.05=0.342mol ，N 2：0.223×3.78+0.524=1.367mol ，H 2O0.002+0.126+0.014+1.298×1.493%+0.004=0.201mol
故实际烟气量 0.002+0.342+1.367+0.201+0.2×1.066=2.125mol
2.5 解：
1）N 2%=1－11%－8%－2%－0.012%=78.99%
由《大气污染控制工程》P46 （2－11） 空气过剩%5.50%100)
25.08(99.78264.025.08=??--??- 2）在测定状态下，气体的摩尔体积为
mol L P T T V P V /46.39322
.1337002734434.22101325221112=????=?=； 取1m 3烟气进行计算，则SO 2120×10－6m 3，排放浓度为
6
3312010(18%)640.179/39.4610
g m --??-?=?。 3）322.45663.37(18%)2957/min 39.46
N m ?
?-=。 4）3/85.5222.439.460.03N m g =?。
2.6解：
按1kg 煤进行计算
重量（g ） 摩尔数（mol ） 需氧数（mol ）
C 758 63.17 63.17
H 40.75 20.375 10.19
S 16 0.5 0.5
H 2O 83.25 4.625 0
需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol
设干空气中N 2：O 2体积比为3.78：1，则干空气量为73.86×4.78×1.2=423.66mol ， 含水423.66×0.0116=4.91mol 。
烟气中：CO 2 63.17mol ；SO 2 0.5mol ；H 2O 4.91+4.625+20.375=29.91mol ；
N 2：73.86×3.78=279.19mol ；过剩干空气0.2×73.86×4.78=70.61mol 。 实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol
其中CO 2 %25.14%10038.44317.63=?；SO 2 %11.0%10038
.4435.0=?； H 2O %74.6%10038.44391.29=?； N 2 %55.75%10038
.44361.7079.019.279=??+。 O 2 %33.3%10038
.443209.061.70=??。
2.7解：
SO 2含量为0.11%，估计约1/60的SO 2转化为SO 3，则SO 3含量
51083.160
1%11.0-?=?，即P H2SO4=1.83×10－5，lg P H2SO4=-4.737。 查图2－7得煤烟气酸露点约为134摄氏度。
2.8解：
以1kg 油燃烧计算，
C 860g 71.67mol ；
H 140g 70mol ，耗氧35mol 。
设生成CO x mol ，耗氧0.5x mol ，则生成CO 2 （71.67－x ）mol ，耗氧（71.67－x ）mol 。
烟气中O 2量
610
600%5.1-?x 。 总氧量 x x x x 5.2467.10635)67.71(5.010600%5.16+=+-++?-，干空气中N 2：O 2体积比
为3.78：1，则含N
2 3.78×（106.67+24.5x ）
。根据干烟气量可列出如下方程： 6
610600)5.2467.106(78.367.7110600%5.1--?=+++?x x x ，解得x=0.306
故CO 2%：%99.13%10010600306
.0306.067.716
=??--； N 2%：%62.84%10010600306
.0)67.106306.05.24(78.36
=??+?- 由《大气污染控制工程》P46 （2－11） 空气过剩系数07.1)
06.05.05.1(62.84264.006.05.05.11=?--??-+
=α
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第三章 大气污染气象学
3.1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 PM V RT
ρ== （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 2211
ln ()P gM Z Z P RT =--（3） 假设山脚下的气温为10。C ，带入（3）式得：
5009.80.029ln
10008.314283
Z ?=-?? 得 5.7Z km ?= 即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km 。
3.2解：
d m K z
T
γγ>=---
=??-=-100/35.25.1102988.297105.1，不稳定 d m K z
T γγ>=---=??-=-100/5.110308.2975.2973010，不稳定 d m K z
T γγ>=---=??-=-100/0.130505.2973.2975030，不稳定 d m K z
T γγ>=---=??-=-100/75.15.1302985.297305.1，不稳定 d m K z T γγ>=---=??-=-100/44.15.1502983.297505.1，不稳定。
3.3解：
288.00
101)(P P T T =， K P P T T 49.258)400600(230)(
288.0288.00101=== 3.4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 Z m 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。
3.5 解：
0.070.07110050()2() 2.24/10Z u u m s Z ==?=，0.070.072200100()2() 2.35/10
Z 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