环境工程中大气污染治理技术的最新进展

摘要：伴随工业化与城市化的快速发展，大气污染问题日益严峻，严重威胁人类健康与生态环境。环境工程领域持续探索创新，一系列先进的大气污染治理技术应运而生。本文深入阐述了物理、化学、生物等多方面的大气污染治理技术的最新进展，分析其原理、优势与应用，为大气污染治理提供全面技术参考，助力改善空气质量与生态环境可持续发展。

关键词：环境工程；污染治理

一、引言

大气污染是全球关注的重要环境问题，污染源包括工业废气排放、交通运输尾气、化石燃料燃烧以及农业活动等。释放的污染物如颗粒物（PM2.5、PM10）、二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOₓ）、挥发性有机物（VOCs）等，不仅导致空气质量恶化，引发雾霾、酸雨等环境灾害，还对人体呼吸系统、心血管系统等造成严重损害。为应对这一挑战，环境工程领域不断创新，在提升治理效率、降低成本、减少二次污染等方面取得显著进展。

二、物理治理技术进展

（一）高效过滤技术

高效过滤技术利用玻璃纤维、聚丙烯等特殊材质的过滤介质拦截空气中的颗粒物。新型高效空气过滤器（HEPA）采用更精细的纤维结构和特殊表面处理工艺，对 0.3 微米以上颗粒物的过滤效率可达 99.97% 以上。例如在高端工业洁净室和医院空气净化系统中，HEPA 过滤器被广泛应用，有效保障室内空气质量。该技术过滤效率高、运行稳定且维护相对简单，但对气体污染物去除能力有限，且过滤介质易堵塞，需定期更换，增加运行成本。

（二）吸附技术创新

近年来，新型吸附材料如MOFs和石墨烯基吸附剂因其高比表面积和独特结构，对VOCs等污染物展现出优异吸附性能[1]。MOFs材料对苯、甲苯的吸附容量可达每克数百毫克，石墨烯基吸附剂对极性和非极性污染物均有良好效果。吸附设备采用流化床吸附器和PSA工艺，优化气固接触效率，适用于石化尾气处理和室内空气净化。MOFs与PSA结合可降低硫化氢浓度并回收烃类物质，石墨烯基吸附剂可有效去除甲醛、苯等有害气体。

三、化学治理技术进展

（一）催化燃烧技术革新

新型催化剂研发是催化燃烧技术革新的关键。贵金属催化剂通过优化制备工艺和载体结构，提高分散度和稳定性，降低用量并提升催化活性，如纳米技术制备的铂基催化剂，活性比传统催化剂提高数倍且高温下不易烧结失活。非贵金属催化剂如钙钛矿型和尖晶石型氧化物催化剂，因成本低、资源丰富受关注，通过元素掺杂和结构调控，可在中低温下对 VOCs 展现良好催化燃烧效果。为提高催化燃烧效率和降低能耗，开发了蓄热式催化燃烧（RCO）和旋转式催化燃烧（RTO）工艺。RCO 工艺利用蓄热体回收燃烧尾气热量，预热进入的废气，降低催化燃烧温度；RTO 工艺通过旋转阀实现废气连续进入和净化后气体排出，提高设备处理能力和运行稳定性[2]。

（二）光化学氧化技术突破

传统二氧化钛光催化剂对可见光响应范围窄、光生载流子复合率高。近年通过氮掺杂、碳掺杂等改性，拓展其可见光吸收范围，提高光催化活性，同时开发出铋系光催化剂（BiVO₄、Bi₂WO₆等），在可见光下对 NOₓ、VOCs 等污染物氧化能力强。新型光反应器设计注重提高光源利用效率和污染物与光催化剂接触效率，如采用三维结构增加光催化剂负载面积和光线反射次数，结合流体动力学原理优化废气流动路径。大多数的城市道路隧道内，安装基于光化学氧化技术的空气净化装置，采用铋系光催化剂和高效 LED 光源，利用隧道内车辆尾气排放的 NOₓ等污染物作为反应底物，长期监测显示隧道内 NOₓ浓度降低约 40%，改善了隧道内空气质量。

四、生物治理技术进展

（一）微生物净化技术拓展

科研人员从自然环境筛选出对特定大气污染物有高效降解能力的微生物菌株，通过基因工程技术改良培育，还开发出微生物复合菌群，利用协同作用实现多种污染物同步降解。生物过滤装置采用聚氨酯泡沫、火山岩等新型填充材料，其比表面积大、孔隙率高、生物相容性好，利于微生物附着生长和污染物传质。通过精确控制温度、湿度、pH 值等运行参数，为微生物提供最佳生长和代谢环境，提高生物过滤效率。在污水处理厂恶臭气体治理中，生物过滤技术广泛应用，污水厂废气中的硫化氢、氨气等恶臭污染物，通过接种针对性微生物菌株，被转化为无害的硫酸盐、硝酸盐等物质，生物过滤装置对硫化氢和氨气的去除率分别可达 95% 和 90% 以上。

（二）植物修复技术新探索

选育具有强抗污染能力和净化能力的植物品种成为研究热点，如夹竹桃对二氧化硫、氮氧化物吸附能力强，银杏对重金属颗粒物有富集作用，利用基因编辑技术有望进一步提升植物净化效能。在城市绿化和生态修复中，注重构建乔、灌、草相结合的复合植物群落，根据不同植物净化特点和生态位差异，合理搭配以提高对大气污染物综合净化能力。并且在工业园区周边建设生态绿化带，采用筛选和优化配置的植物群落，一年监测显示，绿化带周边空气中 PM2.5 浓度都有显著降低[3]，发挥了植物修复技术在大气污染治理中的生态作用。

五、多技术联用与智能化发展

（一）多技术协同治理模式

针对复杂大气污染成分，采用多种治理技术联用。如处理含颗粒物、VOCs 和氮氧化物的工业废气，可将高效过滤、吸附、催化燃烧技术结合，先通过高效过滤除颗粒物，再用吸附剂吸附 VOCs，最后用催化燃烧分解吸附饱和的吸附剂上的 VOCs 并还原氮氧化物。多技术联用能发挥各技术优势，具有更高污染物去除效率、更广泛适用范围和更好经济性，可减少单一技术局限性、降低运行成本。某大型钢铁企业烧结机废气处理项目，采用 “电除尘 + 活性炭吸附 + 选择性催化还原（SCR）” 多技术联用工艺，对颗粒物、二氧化硫和氮氧化物的去除率分别达到 99%、98% 和 95% 以上，实现废气达标排放和资源回收。

（二）智能化大气污染治理系统

利用传感器网络、物联网技术实时监测大气污染物，收集污染物浓度、气象参数等数据，通过大数据分析和人工智能算法，掌握大气污染时空分布特征、变化趋势及污染源解析。基于实时监测和数据分析结果，实现对大气污染治理设备智能控制，根据污染物浓度和工况变化自动调整设备运行参数，确保设备处于最佳运行状态，提高治理效率、降低能耗。

六、结论

环境工程中大气污染治理技术在物理、化学、生物等多领域成果丰硕，新型技术不断涌现，现有技术持续优化。高效过滤、吸附、催化燃烧、光化学氧化、微生物净化和植物修复等技术各有应用优势，多技术联用和智能化发展提供更高效、精准、智能解决方案。然而，大气污染治理任务艰巨，需持续创新技术，深入研究污染形成机制和迁移转化规律，开发更优治理技术与工艺，加强政策支持和监管，推动大气污染治理工作迈向更高水平，实现空气质量持续改善和生态环境可持续发展。

参考文献：

[1]李新富.大气污染原因和环境监测治理技术探究[J].中国轮胎资源综合利用，2025，（02）：132-134.

[2]谭波，王璞. 大气环境监测工作对于大气污染治理的作用及方法探索 [J]. 中国轮胎资源综合利用， 2025， （02）： 124-126.

[3]赵妮.环境工程大气污染危害与治理技术分析[J].中国轮胎资源综合利用， 2025， （01）： 124-126.