环境工程中大气污染的危害与治理技术分析

引言

大气是人类赖以生存的重要自然资源，其质量直接影响生态环境、经济发展和公众健康。然而，伴随着能源消耗的增加和工业排放的加剧，PM2.5、 SO₂ 、NOx、VOCs 等污染物大量排入大气，造成雾霾频发、酸雨蔓延和温室效应加剧等问题。环境工程作为综合性、跨学科的工程领域，致力于运用工程技术手段对环境污染问题进行监测、控制与治理。针对大气污染，其研究内容涵盖污染源识别、排放控制、清洁能源开发与空气净化技术等多个方面。本文将围绕大气污染的形成机理、危害影响及主流治理技术进行综合分析，力求为我国在“双碳”目标背景下实现高质量发展提供思路。

1 大气污染的危害分析

1.1 对人类健康的影响

大气污染对人体健康的影响最为直接。悬浮颗粒物（如PM2.5、PM10）可通过呼吸系统进入肺部，长期暴露会引发哮喘、支气管炎、心血管疾病甚至肺癌。根据世界卫生组织数据，空气污染每年导致全球超过700 万人过早死亡。二氧化硫（ SO₂ ）、氮氧化物（ NOx ）等酸性气体与水蒸气结合可形成酸雨，对皮肤、眼睛具有刺激作用，同时增加哮喘发作频率。臭氧（ ₃ ）在地面浓度升高时，也会对呼吸系统造成损伤[1]。

1.2 对生态系统的破坏

大气污染对生态系统的破坏同样严重。酸雨不仅使土壤酸化、农作物减产，还会破坏水体生态平衡，导致鱼类大量死亡。氮氧化物与挥发性有机物（VOCs）在阳光作用下发生光化学反应，生成臭氧与光化学烟雾，对植物的光合作用构成抑制，影响农林业生产。

1.3 对气候变化的推动作用

温室气体（如 CO₂ 、 CH₄ 、 N₂O ）大量排放会加剧温室效应，导致全球气温上升、极端天气频发、海平面上升等问题。而黑碳颗粒的沉积不仅加剧极地冰川融化，也改变大气辐射平衡，是当前气候变化的重要推手之一。

2 大气污染的治理技术分析

2.1 物理法治理技术

物理法是一种较为传统、应用广泛的大气污染控制方法，主要依靠物理机制对污染物进行分离或捕集。这类技术往往操作简便、维护成本较低，适用于初级或中等强度的污染治理场景。在众多物理法中，过滤与吸附技术的组合被广泛应用于工业除尘和 VOCs 控制。袋式除尘器通过滤袋阻挡颗粒物，适用于钢铁、水泥、化工等行业，其除尘效率可达 99% 以上。静电除尘器则通过高压电场使粉尘荷电并吸附在电极上，适合处理高温、大风量的烟气，广泛用于火力发电厂。此外，活性炭吸附作为一种高效的有机废气治理手段，尤其在家具制造、喷涂、电子加工等行业被大量采用。它通过多孔结构将污染气体牢牢吸附，既能净化空气，也具备一定的资源回收价值。唯一的限制在于其吸附容量有限，吸附剂需要定期更换或热再生，否则会导致处理效率迅速下降。冷凝与分离技术则更适用于含有可回收有机物的废气。通过制冷设备将废气温度降低到露点以下，有机物冷凝析出并回收，不仅减少了大气污染排放，还具有一定的经济效益。例如，在制药、石油化工领域，冷凝法常与后续吸附、吸收工艺联合使用，提高整体回收率和净化水平。而旋风分离器主要处理粉尘颗粒，通过气流旋转产生的离心力将重颗粒甩向器壁，从而实现气固分离，虽然对微细颗粒（如 PM2.5）处理效率不高，但在前端预处理环节有不可替代的作用。总体来看，物理法虽不涉及化学反应或生物转化，技术成熟度高，但对于气态污染物或高浓度复合污染的治理效果相对有限，需与其他技术配合使用以提升整体治理效率[2]。

2.2 化学法治理技术

化学法是指通过化学反应将污染物转化为无害或易于处理的物质，在大气污染控制中具有不可替代的作用。首先，催化氧化技术近年来应用范围不断扩大，尤其在处理 VOCs 和 CO 方面表现出色。该方法利用催化剂加快反应速率，使有机污染物在较低温度下转化为二氧化碳和水等无害物质，不仅效率高、能耗低，而且不会产生二次污染。典型的催化剂包括钯、铂等贵金属，或锰、铜等过渡金属氧化物，具备较强的稳定性和活性。实际工程中，催化氧化常用于电子元器件制造、涂料喷涂等行业的尾气处理，并能实现能源回收。但催化剂的寿命和抗中毒能力仍是制约其推广的重要因素，如含硫、含氯废气可能会导致催化剂活性迅速衰退。在酸性污染物治理方面，中和与吸收技术仍是主力军。常见做法是将SO₂ 、 NO₂ 等气体通入碱性吸收液中，如 NaOH 溶液、石灰浆等，与其发生中和反应生成硫酸钠、硝酸钙等稳定盐类，最终沉降或过滤处理。这种方法操作可靠，适合大风量、高浓度烟气的连续处理，是燃煤电厂、垃圾焚烧厂等大型排放源的标配系统之一。不过，该方法存在吸收液更换频率高、产生污泥量大等问题，需要配套的污泥处理设备与工艺。至于等离子体技术，则是一种发展中的高端处理方法，采用电晕放电或射频等手段激发气体分子形成高能电子及自由基，促使污染物分解。这项技术对 VOCs、臭味气体及复杂组分有良好的去除效果，设备紧凑、反应迅速，是未来智慧环保系统的重要组成部分。尽管目前等离子体处理系统的能耗和运行成本仍偏高，但其适应性强、潜力巨大，正成为新一代大气治理技术的研究热点[3]。

2.3 生物法治理技术

近年来，伴随环保理念的深入人心，生物法逐渐成为有机废气治理的重要选项。其最大优势在于绿色低碳、能耗低且无二次污染，特别适合常温、低浓度、大风量的废气处理。在众多生物处理技术中，生物滤池运用最为广泛，它通过木屑、炭料等填料载体，依附大量降解菌群，在废气通过时实现净化，常见于垃圾处理、污水厂等场所。但其运行依赖温湿度较强，低温环境下效率下降明显。生物滴滤塔则通过液体循环系统为微生物提供更活跃的代谢环境，提升传质效率，适合喷漆、电子制造等行业。而生物洗涤塔则依赖液相吸收原理，将废气中污染物溶解后再被微生物分解，运行更稳定。需要注意的是，生物法对气体成分较敏感，面对高毒性或复杂废气时，往往需前端调节浓度或混合气体，确保微生物活性。随着工程菌技术的进步，未来其适用范围和治理能力将不断拓展，成为更加主流的绿色技术手段。

结束语

大气污染问题已成为制约我国生态文明建设和公共健康保障的重要瓶颈。通过科学的危害认知与治理技术选择，环境工程在应对这一挑战中发挥着不可替代的作用。从源头控制到末端治理，从传统工艺到智能系统，大气污染治理正不断向高效、绿色、可持续方向迈进。未来，大气治理工作应更加注重政策引导、技术创新与公众参与的协同推进。在“双碳”目标驱动下，环境工程师应积极探索低碳化、资源化、信息化的综合治理路径，为建设美丽中国、实现人与自然和谐共生贡献智慧与力量。

参考文献

[1]周健.新形势下环境工程中大气污染的危害和治理研究[J].中国资源综合利用,2024,42(12):197-199.

[2]邓腊.环境工程中大气污染的处理思路探析[J].中国战略新兴产业,2024,(26):114-116.

[3]王红英,梁颖.环境工程中大气污染危害及其治理措施[J].清洗世界,2024,40(05):158-160.