第一章　绪论

第一节　燃煤机组污染物排放及对环境的影响

中国能源结构呈现“富煤、贫油、少气”的特征，截至2018年年底，我国煤炭探明储量占世界第三位。我国每年约生产40亿吨原煤，其中50%左右用于燃烧发电，煤炭在未来数十年内仍会在我国能源结构中占据主导地位。

截至2018年年底，全国全口径发电装机容量18.9967亿千瓦。其中，水电发电装机容量3.5226亿千瓦；火电发电装机容量11.4367亿千瓦；核电发电装机容量0.4466亿千瓦；风电发电装机容量1.8426亿千瓦；太阳能发电装机容量1.7463亿千瓦。图1-1为2012～2018年动力煤消费量，占全球煤炭消耗的50%左右。

在未来相当一段长的时间里，我国以燃煤发电为主的电力供应格局不会发生根本改变。但是，燃煤锅炉是我国大气中各种污染物的重要排放源之一。

燃煤污染物不仅包括传统认知上的总悬浮颗粒物（TSP）、SO₂、NO_x，还包括以细颗粒物（PM₁、PM_2.5、PM₁₀）、污染气体（O₃、SO₃、NH₃、Cl₂、VOCs）、Hg等痕量有毒重金属以及可凝结颗粒物等，其形成的复合型大气污染，特别自2013年以来，全国范围内多次大范围雾霾事件引起了国内外广泛关注，如何实现燃煤机组超洁净排放成为当前我国能源与环境领域面对的重要课题。一般燃煤机组排放的污染物主要包括颗粒物、NO_x、SO_x、汞及其他重金属、CO₂、脱硫废水。

一、颗粒物

大气中的颗粒物通常是指动力学直径为0.01～100μm的颗粒态粒子，不同粒径颗粒物的来源与理化特征存在明显差异。按粒径大小可以将大气颗粒物分为以下几类。

①总悬浮颗粒物（total suspended particulate，TSP）：粒径在100μm以下，可以长时间悬浮在空气中。

②可吸入颗粒物（inhalable particles，PM₁₀）：粒径小于等于10μm，也称为可入胸颗粒物。

③细颗粒物（ fine particles，PM_2.5）：粒径小于2.5μm，也称为可入肺颗粒物。PM_2.5也是目前衡量我国空气质量的重要指标之一。

④细颗粒物（fine particles，PM₁）：粒径小于1.0μm，也称为可进入血液颗粒物。

⑤可凝结颗粒物（condensable particulate matter，CPM）：在烟道条件下为气态，但是从烟囱排放后降温并稀释到大气中时发生凝结和/或反应而立即变为固态或液态颗粒物的物质。此类物质通常以冷凝核的形式存在，空气动力学直径小于1μm，以气溶胶的形式存在于环境空气中。

粒径较小的细颗粒物主要包括燃烧过程中排放的固体颗粒、气态物质凝集形成的粒子及气-粒转化形成的物质，而粒径较大的粗颗粒通常由机械过程形成，如破碎、土壤尘、道路和建筑扬尘等。

1.大气颗粒物的来源及污染现状

大气中颗粒物的来源按其形成方式可以分为自然源和人为源：自然源主要有自然灾害如火山喷发、沙尘暴、森林大火等爆发式产生的大量颗粒物，还有土壤扬尘、海盐、植物花粉、孢子、细菌等，自然源由自然界缓慢持续产生，无法彻底根除；人为源主要是人类生产、生活如燃煤发电、建筑、城市道路和露天堆场扬尘、各类交通工具排放尾气等。

上述污染源直接排放颗粒态的污染物，同时大气中存在着一系列复杂的化学反应，可实现由气体到粒子的相态转换。大气高层中的雨滴、冰晶蒸发后的凝结核由下沉气流带到大气的低层，使细颗粒物悬浮在大气中。对于一些国家和地区而言，颗粒物还可能从其他邻近国家和地区经大气长距离输送而来。

国内学者对大气颗粒物的来源进行了解析。受能源结构影响，煤烟尘对我国城市PM₁₀浓度有重要贡献，研究结果显示我国绝大多数城市煤烟尘对PM₁₀的年均贡献在15%～30%之间，中小城市的贡献尤为突出；煤烟尘污染呈现明显的冬高夏低的季节变化，采暖期和非采暖期煤烟尘占PM₁₀的比例分别为5%～30%和20%～45%［1］，如表1-1所列。

随着我国火力发电机组爆炸式的增长，粉煤灰产生量也急剧增加。从2001年的1.54亿吨增加到2013年的5.8亿吨，增长了约2.8倍。煤炭直接燃烧产生的飞灰粒子、重金属化合物、黑炭等是颗粒物的直接来源，现有燃煤机组的静电除尘、湿式除尘等的除尘效率普遍高达99%以上，但是对细颗粒物的捕获率较低，约有1%的细颗粒物进入大气成为构成大气气溶胶的主要部分。这部分细颗粒物以粒径小于2.5μm甚至亚微米级超细颗粒为主，其数量可达细颗粒物总数的90%以上。同时燃煤产生的NO_x、SO₂等在空气中发生化学转化形成硝酸盐、硫酸盐等构成大气中微细颗粒物的重要来源。

2.颗粒物的理化组成与污染特征

大气颗粒物主要化学组成包括含碳物质（有机碳、黑炭）、硫酸盐、硝酸盐、铵盐以及悬浮在空气中有机和无机的固体和液体复杂混合物，细颗粒物可以在大气中滞留几天到几周甚至更长时间。颗粒物直接影响人类身体健康，相较于粗颗粒，细颗粒物的比表面积更大，表面富集了更多的重金属元素（如Pb、Cr等）、PAHs（多环芳烃）、细菌以及病毒等。细颗粒物能通过呼吸系统直接进入气管、支气管、肺泡，极易引发呼吸道疾病和心脑血管疾病，粒径更小的颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液，其中的有害气体、重金属等溶解在血液中，对人体健康的伤害更大。同时，PM_2.5还可成为病毒和细菌的载体，促进呼吸道传染病的传播。

细颗粒物通过散射和吸收太阳光辐射直接影响气候变化，可以作为云凝结核影响气候变化和水循环。同时大气中的颗粒物也会导致城市大气能见度下降，形成灰霾天气，研究表明，灰霾天气时，PM_2.5的浓度明显高于平时，PM_2.5的浓度越高，能见度越低［2］。

二、氮氧化物

氮元素有多种氧化物，包括氧化亚氮（N₂O）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO₂）、四氧化二氮（N₂O₄）、三氧化氮（NO₃）和五氧化二氮（N₂O₅）等［3］，在环境科学与环保工程领域，氮氧化物主要是指一氧化氮、二氧化氮与氧化亚氮，总称为NO_x，目前全球性的环境问题如温室效应（CO₂、CH₄、N₂O）、酸雨（SO₂、SO₃、NO_x）、臭氧层破坏（CCIF、NO_x）、雾霾（燃煤粉尘、SO₂、NO_x）等，其中都能看到NO_x的身影，足见其危害性。

1.氮氧化物来源及污染现状

大气中NO_x按来源可分为自然源和人为源。

自然源的NO_x数量较稳定，主要来自微生物活动、生物体氧化分解、火山喷发、林火、雷电、平流层光化学过程、土壤和海洋中的光解释放等。其中火电和雷电过程可产生大量NO和NO₂，而土壤细菌分解的产物则多为N₂O，据估计，全球自然源NO_x的排放量巨大，约为150亿吨（以氮计），但自然界有一定的自净化能力，其氮元素的源和汇基本是平衡的。

人为源的NO_x来自人类生活和生产活动，主要可以将人为源分为以下几个方面：a.化石燃料燃烧，利用化石燃料产生能量与动力的过程——燃煤发电、各类交通工具等，其中现代火力发电厂燃煤发电及交通运输是最大的固定NO_x排放源，此外工业炉窑、民用炉灶等也是NO_x的固定排放源；b.工业产品制取，如硝酸生产、冶炼、加工等，其中硝酸生产是最主要的非燃烧性发生源，硝酸生产中由于吸收不完全和设备泄漏产生NO_x的排放；c.废弃物处理，如垃圾焚烧、微生物降解等。

2.氮氧化物对人体健康及生态环境危害

氮在自然界主要以双原子分子的形式存在于大气中（79%），人为排放的NO_x会对人类身体健康与生态环境产生危害，其中NO与CO一样是血液性毒物，与血红蛋白有强的结合力，可以将血红蛋白转变为变性血红蛋白。无氧条件下NO对血红蛋白的亲和力是CO的1400倍，相当于氧的30万倍，所以NO可使机体迅速处于缺氧窒息状态，引起大脑受损。NO在大气中可氧化为NO₂，NO₂比较稳定，其毒性为NO的4～5倍。NO₂可溶于水生成硝酸和亚硝酸，遇碱性物质生成硝酸盐和亚硝酸盐，人体摄入和积聚此类物质就有可能引发肝脏和食道癌症。另外NO₂的毒性主要表现在对眼睛的刺激和对呼吸系统的影响，刺激和灼伤肺组织；NO₂对人体的危害随人体暴露在NO₂环境中的程度而不同。

NO₂参与光化学烟雾的形成，NO₂在光照下产生O₃，O₃是氧化剂的主要成分，难溶于水，强烈刺激眼睛和呼吸道黏膜，同时在大气光化学过程中，烃类化合物的反应产物大多为醛类物质，被吸收到人体内产生一系列呼吸系统疾病。光化学烟雾形成的亚微粒气溶胶不但可以进入人体肺部，而且严重影响能见度，危害公众健康和生态环境。

同时氮氧化物对生态环境也会产生危害，首要的是酸雨问题，NO_x对酸雨的贡献也呈上升趋势，我国酸雨已由硫酸型向硫酸、硝酸复合型转变［4］。一般认为酸雨对森林和作物生长的影响是破坏作物和树根系统的营养循环，虽然硝酸型酸雨也给土壤增添了有益的氮元素，但这种利远小于弊，因其可能加速地表水体富营养化，破坏水生和陆地生态系统，同时酸雾与臭氧结合会损害植物的细胞膜，破坏光合作用，引起农作物和森林树木枯黄，农作物产量降低、品质变差，树木在生长季节结束后，由于酸雾使树木从大气中接受的氮更多，从而降低其抗严寒和抗干旱的能力。

N₂O和CO₂一样也会引起温室效应，从而使地球气温上升，造成全球气候异常；N₂O还会导致臭氧层的破坏，N₂O在大气中的存留时间长，并可输送到平流层，导致臭氧层破坏，使较多的紫外线辐射到地球表面。研究表明，皮肤癌、免疫系统的抑制，暴雨、水中和陆上生物系统的损害以及聚合物的破坏均可能与臭氧层的破坏相关。

三、硫氧化物

硫是地球上广布而丰富的元素之一，硫以化合物形式存在于各种矿物和化石燃料中，亦有少量单质形式的硫黄，地球上富硫矿物的硫含量在25%以上，化石燃料含硫0.1%～6%。

大气硫污染物包括SO_x、H₂S、亚硫酸盐、硫酸盐、硫酸烟雾、含硫的有机化合物等。其中最重要的当属SO_x，其次为H₂S和硫酸盐类，SO_x中主要是SO₂。硫进入大气的主要形式是SO₂和H₂S，也有部分以硫酸及硫酸盐微粒的形式进入，SO₂是具有强烈刺激性的无色气体，容易与水结合形成亚硫酸，具有一定的腐蚀性，亚硫酸还可以与空气中的氧缓慢结合形成腐蚀性和刺激性更强的硫酸，若有铁等催化剂存在，这一反应速率更快。燃料在富氧条件下燃烧，还可能生成一定量的SO₃，而SO₃在大气中存在寿命较短，并且遇到水蒸气即迅速转化为硫酸，遇尘粒则转化为硫酸盐。

大气硫污染物中H₂S占有一定的比例，H₂S是无色、有臭鸡蛋气味的气体，易溶于水，在空气中特别是在光照下极易被氧化为SO₂。H₂S的毒性较大，可使催化剂中毒，设备损坏。而有机硫化物大多为恶臭气体，在大气中进行一系列的氧化反应。

1.硫氧化物来源

大气硫污染物与其他污染物一样来源于自然界和人类活动两个方面（表1-2）。其中SO₂主要来自人类生活、生产活动和火山喷发；H₂S主要来自火山喷发、生物体微生物分解、天然油气田和地热释放、矿泉水释放；硫酸盐和硫酸主要来自大气中SO₂等的转化。

在大气硫污染物中污染最严重的当属SO_x，在SO_x中主要是SO₂、SO₃。人为排放的SO₂、SO₃经扩散后浓度与氧化速率降低，但SO₃只要遇到水蒸气即迅速转化为硫酸，遇尘粒则迅速转化为硫酸盐。另外，空气中飘浮的微粒物（重金属盐类和烃类化合物的光氧化中间产物）对SO₂具有催化作用，SO₂氧化速率也很快。大气中的SO₂通过两种途径转化为硫酸盐，一种途径是SO₂被氧化为SO₃后与水蒸气结合形成硫酸，再与碱性物质作用生成硫酸盐：

　　 （1-1）

另一种途径是SO₂先与碱性物质生成亚硫酸盐，然后被氧化为硫酸盐：

　　 （1-2）

上述反应为复杂的光化学过程，无论H₂S还是SO₂，单纯的化学反应速率缓慢，而在有云雾和微尘的存在下反应较快。

在大气硫污染中，自然源的贡献率难以准确估算，而人为源可以通过计算和统计获得准确数字，据统计SO₂主要来自燃料的燃烧，燃料燃烧提供热电过程中，90%的硫分转化成SO₂排入大气，我国以燃煤发电为主，因此人为排放的SO₂有1/2以上来自燃煤机组。随着燃煤机组脱硫装置的投入和超低排放的实现，燃煤排放到烟气中的SO₂有99%以上得到脱除，没有进入大气。

2.硫氧化物的组成与污染特征

作为大气硫污染的主要成分，SO₂的污染具有低浓度、大范围、长期作用的特点，大气中的SO₂对身体健康、生态环境、建筑材料等多方面造成危害。

空气中的SO₂被吸入人体后，可直接作用于呼吸道黏膜，引发或加重呼吸系统疾病，当空气中SO₂浓度达到1144mg/m3时，人呼吸困难，可窒息死亡。目前认为SO₂中毒主要是由于SO₂在黏膜上生成亚硫酸和硫酸，强烈刺激黏膜引起支气管和肺血管的反射性收缩，也可以引起局部炎症反应，甚至腐蚀组织而致坏死。

大气中的SO₂转化成硫酸雾或硫酸盐气溶胶，不但散射阳光，影响能见度，而且会给人体带来严重危害，降低人体免疫功能和抗病能力。SO₂与飘尘的协同作用比其单独危害更大，飘尘、气溶胶微粒能把SO₂带到肺叶深处，使毒性增加3～4倍；一部分随血液运行至全身器官，并与血液中的维生素B₁结合，破坏维生素B₁与维生素C的正常结合，使体内维生素C平衡失调，影响新陈代谢；抑制、破坏或激活某些酶的活性，使糖和蛋白质的代谢紊乱，对青少年的生长发育有不良影响；另一部分沉积在肺泡内或黏附在肺泡壁上，导致肺水肿。

SO₂对生态环境也会产生危害，SO₂通过叶面气孔进入植物体，若SO₂浓度持续超过本身的阈值浓度，就会破坏植物正常的生理功能，降低植物光合作用，影响植物体内酶的活性和物质代谢，进而出现枯黄、枯死等现象，植物长期生长在含SO₂的大气中，会生长缓慢或停滞，尤其在夏季白天阳光强度大，温度高时受害严重。

大气中的SO₂（NO_x）可以转化为酸性降水，pH值低于5.6，主要有硫酸型酸雨和硝酸型酸雨，其中SO₂是硫酸型酸雨的根源。酸雨对人体健康的危害是间接性和潜在性的，酸雨进入土壤和水体后，被动植物吸收，然后使动植物体内的Al、Cu等金属元素活化，当人食用这种作物、鱼类后也会损坏健康。SO₂酸雾和酸雨对各种建筑材料具有腐蚀作用。特别给文物保护工作增加了难度，在空气潮湿的南方地区，SO₂对建筑材料的破坏高于北方干燥地区。

四、汞及其他重金属

1.汞及其化合物

大气中汞依据物理化学形态主要分为气态单质汞（Hg0）、活性气态汞［Hg（OH）₂、HgCl₂、HgBr₂、有机汞等］和颗粒态汞。

汞在自然界以金属汞、无机汞和有机汞的形式存在，其中无机汞有一价和二价化合物，而有机汞主要包括甲基汞、二甲基汞、苯基汞和甲氧基乙基汞等。不同化学形态的汞具有不同的物理化学特性和环境迁徙能力。

其中单质汞Hg0易挥发且难溶于水，在大气中的平均停留时间长达0.5～2年，可以在大气中被长距离运输而形成大范围汞污染。在Hg+和Hg2+两种离子态中，二价汞比较稳定，并且许多二价态的汞可以溶于水。汞的有机化合物（如一甲基汞、二甲基汞）不易降解，在生物体内外环境中易积蓄，是汞最具毒性的形态，通过食物链直接危害人体健康。

大气中汞污染主要来源于汞冶炼、有色金属冶炼和化石燃料燃烧等。有统计显示全球每年向大气中排放约5000t汞，其中4000t为人为源，汞排放的人为源主要有汞矿和其他金属的冶炼、氯碱工业和电器工业中应用以及矿物燃料燃烧等几个方面。燃料燃烧是大气中汞污染的重要来源之一。据报道，煤和石油中汞含量平均不低于1000ng/g，高于汞的克拉克值12.5倍。世界各国对燃煤汞的排放都进行了研究，有学者对全球各国燃煤汞排放量进行研究结果表明，全球燃煤汞排放量占总排放量的65.0%，中国、美国、欧盟燃煤汞排放量居前列。中国煤中平均汞含量为0.15～0.25mg/kg，高于世界范围内平均汞含量0.13mg/kg，由电站燃煤产生的汞约占汞总量的33%且逐年增加，中国燃煤汞排放趋势见图 1-2［5］。

我国于2011年颁布的《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223—2011）中明确规定自2015年1月1日起电厂汞及其化合物浓度排放限值为0.03mg/m3。美国大规模的汞排放控制始于20世纪90年代，主要针对的是医药废物焚化炉及城市垃圾焚烧炉。如今美国最大的汞排放源为燃煤发电厂，1999年克林顿政府计划到2007年使汞排放控制率达到 90%，后来布什政府废除了该计划并于2005年3月发布了《清洁空气汞排放控制法规》（Clean Air Mercury Rule，CAMR），该法规计划从2010年到 2017年控制汞的排放量从48t/a降低到34t/a，减排率为29%，2018年最终达到70%的汞排放控制率。 2008年，美国联邦上诉法庭判决取消《清洁空气汞排放控制法规》，并责成环保署制定更严格的汞排放控制法规，要求针对燃煤电厂汞排放控制标准的制定必须采用最大可实现控制技术，即根据汞排放最少的12%的电厂的总平均值为基础来制定。之后美国没有出台统一的汞排放控制法规，各州根据自身情况制定了更为严格的汞减排规定。在这之后，美国环保署对新源排放标准进行修订，规定了自2004年1月30日以后新建的燃煤电站锅炉汞排放限值为：烟煤为9kg/（TW·h），约为0.007mg/m3；降水量>635mm/a的次烟煤为30kg/（TW·h），约为0.020mg/m3；降水量≤635mm/a的次烟煤为44kg/（TW·h），约为0.035mg/m3；褐煤为80kg/（TW·h），约为0.060mg/m3；煤矸石为7.3kg/（TW·h），约为0.006mg/m3。

燃烧后煤中的汞以单质汞的形式挥发进入气相，单质汞在烟气中部分与其他组分反应生成其他形态的汞，而现有机组烟气净化装置中的SCR、除尘器、湿法脱硫对烟气中的汞有一定的脱除能力。SCR催化剂可以促使单质汞氧化形成二价汞化合物。而二价汞化合物可以被颗粒吸附，吸附汞的颗粒则可以被除尘装置捕获。而气态的二价汞化合物易溶于水，能被湿法烟气脱硫系统的循环浆液吸收，湿式除尘器也会捕获溶于水的二价汞化合物及颗粒态汞。因此电厂现有环保设备具有协同脱除汞的能力。

在协同脱汞的技术基础上不能满足汞排放要求的情况下，需要采用专门的脱汞技术，其中活性炭粉末喷射脱汞是较为成熟的脱汞技术，一般在空预器和除尘器之间喷入粉状活性炭，活性炭颗粒吸附汞后与飞灰一起被除尘器收集，但活性炭脱汞成本较高，因此对SCR催化剂进行改性或者采用新的物质作为催化剂以增加对汞单质的氧化作用也成为一种备受关注的方法。

2.其他重金属

煤是一种十分复杂的由多种有机化合物和无机矿物质混合成的固体烃类燃料，其中包括多种重金属元素。重金属元素主要指生物毒性显著的Hg、Cd、Pb、Cr和类金属As、Se等，其本身密度大于5g/cm3，具有一定毒性的重金属还包括Zn、Cu、Co、Ni、Sn等。重金属元素及其化合物即使在较低浓度下也具有很大的毒性，且其化学性质稳定，不能被微生物降解，通常只发生迁徙或在生物体内沉淀，转化成毒性更大的金属化合物，对生态环境及人体健康造成严重危害。煤燃烧后许多重金属元素富集在亚微米级颗粒物表面，一部分重金属元素随着烟气排入大气中；另一部分随灰渣排入土壤及河流造成污染。燃煤机组作为主要的重金属元素排放源，研究其排放现状及控制技术具有重要意义。

（1）砷（As）

所有可溶性的砷化合物都是有毒的，砷和砷化合物随存在形态不同而毒性不同，砷化合物的毒性依下列顺序而递减：砷化氢>氧化亚砷>亚砷酸（无机物）>砷酸>砷的化合物（四个有机基团带正电荷的砷）>单质砷。砷中毒可以使人体内的酶失去活性，影响细胞正常代谢，导致细胞死亡，引起中毒性神经衰弱症，多发性神经炎，皮肤癌、畸形。砷污染对生态环境的破坏是不可逆的，即使停止排放后，环境中的砷也不会自行消减，煤燃烧、垃圾焚烧和金属冶炼等都会产生含砷废气污染环境，燃煤是大气中砷的主要来源。

（2）铅（Pb）

铅既是环境毒素又是危险的神经毒物，铅通过人体的呼吸系统进入人的血液，严重危害人的身体健康。当铅进入人体血液以后，主要危害心血管系统，通过影响血液的正常合成而造成贫血等疾病。铅对儿童的危害更为严重，其会影响儿童的神经系统和发育等方面，使儿童发育迟缓并损害儿童的智力发展。此外，美国环保署通过相关实验研究认为，铅会使人类致癌。

（3）硒（Se）

1975年美国科学家Schucor首次证实了硒是动物体内必需的微量元素，硒是谷胱肽氧化酶的活性中心，具有抗脂质过氧化、保护生物膜的作用。研究表明适量的硒具有防癌抗癌，预防和治疗心血管疾病、克山病和大节骨病，防衰老，抗辐射及增强机体免疫力等多种功能，但高硒又会造成硒中毒，引起脱发、脱指甲、偏瘫等病症，可见硒的摄入量必须控制在一个很窄的范围内，含量过多或过少都能引起疾病和中毒。

有统计表明，煤炭燃烧是包括As、Se、Cd、Co、Cr、Hg、Mn、Pb等在内的有害重金属元素的主要或部分排放源（表1-3）。

目前我国对燃煤机组重金属的控制方法主要是利用常规大气污染物控制技术协同控制。洗选煤技术对重金属元素的脱除是基于煤粉中有机物与无机物密度不同的物理清选技术。重金属多附着于亚微米颗粒物，因此高效除尘技术可以实现重金属的有效脱除。目前较为有效的方法是吸附脱除，其原理与吸附脱汞原理相似。

五、二氧化碳

随着全球能源消耗增多，CO₂大量排放形成的温室效应日益严峻，自1870年以来全球碳排放量快速增加（图1-3）。CO₂等气体过量排放引起的气候变化已成为全球性的环境问题，为社会和经济发展带来严重的负面影响。19世纪末以来，全球海平面升高了10～25cm，平均气温上升了0.3～0.6℃。若以此速度继续增长，到21世纪末期，全球平均气温将升高约3℃，海平面将升高65cm［6］。现今大气中CO₂的浓度已经由工业时代前的280mg/m3增加至397mg/m3（2014年）。从2015年国际能源机构（IEA）的报告可以看出，全球2/3的CO₂排放主要来自十个国家，中国与美国的CO₂排放量分别占到28%与16%，总和达到14.1亿吨（图1-4）。

温室气体引起的气候变化并不是简单地导致全球气温升高，而是在气候变暖的基础上引起后续一系列的经常性气候异常，如气候变暖引起海平面上升影响全球水循环，引起区域性的水蒸发和降水异常，导致极端天气事件频发。气候变化相应也会对农业、水资源、生态环境、人类健康、工业、人居环境和社会造成重要影响。

1.对农业的影响

随着大气CO₂浓度升高，植物细胞内外CO₂浓度差增加，光合作用速率提高，作物产量也呈增加趋势，但有研究结果显示CO₂浓度升高也影响植物的呼吸速率，并且CO₂浓度升高对作物产量的影响还存在很多制约因素，尤其与温度和降水量的变化有关。在全球气候变化研究中温度升高，土壤水分蒸发加剧，影响供给植物的水分变化，并影响植物的生长速率，进而也会对产量产生影响。气候变暖所带来的大气CO₂浓度增加、温度升高以及降水量的变化均会对农业产生影响，影响程度与区域、时期和作物品种有关。例如由于干旱等原因，2004～2006年澳大利亚小麦产量下降52%，美国粮食产量下降13%。大气中CO₂含量直接影响各国的粮食产量。

2.对生态系统的影响

物种的生存需要一定的温度和降水，而气候变化会影响温度和降水量，进而影响物种的分布。随着气候变暖，符合物种生存气候条件的地区向极地和高海拔方向发展，邻近区域的物种可能会越过边界并成为生物群的新成员，也可能导致不需要的外来物种入侵等。

3.对人类健康的影响

全球气候变化会影响地球环境系统和生态系统，从各个方面影响人体健康，近些年主要表现为热浪与高温天气、干旱洪灾等极端天气以及传染病事件的增加。

特定地域的人的生活有其最优化温度，在此温度下死亡率最小，当温度超过舒适范围后，死亡率上升。而干旱、洪灾等极端天气直接增加了死亡率，尤其是在洪灾之后，传染病高发，过量的降水使更多的病菌和杂质进入人类生活用水和饮用水中。对身体健康危害极大。

六、燃煤机组耗水及废水

水是宝贵的自然资源，是人类赖以生存的必要条件。随着经济快速增长，人类社会对水资源的需求量越来越大，水资源的供需矛盾也越来越突出，世界各国都十分重视节水及废水处理技术研究和应用。我国自改革开放以来，国民经济迅速发展，随之而来的水环境污染问题亦十分严重。如何充分、合理地利用水资源，减少工业废水和生活污水对水体环境的影响是当前面临的主要问题之一。

2015年4月，国务院印发了《水污染防治行动计划》，2016年11月，国家发改委、国家能源局召开新闻发布会，对外正式发布《电力发展“十三五”规划》，明确提出火电厂废水排放达标率实现100%。2016年11月，国务院办公厅印发《控制污染物排放许可制实施方案》，对工业企业节水和控制污染物外排提出更严格的要求：2017年6月底，完成火电行业排污许可证发放工作，必须按期持证排污、按证排污，不得无证排污。山东、天津、北京地区增加了对外排水含盐量的要求，内蒙古包头地区要求实现废水零排放，其余地区也纷纷开始废水零排放试点。2017年1月，环境保护部（现生态环境部）发布《火电厂污染防治技术政策》公告，要求防治火电厂排放废水造成的污染，明确火电厂水污染防治应遵循分类处理、一水多用原则，鼓励火电厂实现废水循环使用不外排。国家发改委、水利部、住建部联合印发《节水型社会建设“十三五”规划》，明确“十三五”期间全国用水总量控制在6700亿立方米以内，万元工业增加值用水量降低20%。推动火电、钢铁、造纸等高耗水行业沿江、沿海布局，促使已有高耗水项目转移搬迁。

脱硫废水处理是一个世界性难题，由于其高氯盐含量，无法通过絮凝沉淀、膜处理等常规手段实现废水零排放，目前只有通过蒸发工艺蒸发，只能在消耗大量热源的前提下得到固体盐，而这些蒸发得到的盐也是固废，很难处理。虽然最近也发展一些简易的将脱硫废水通入烟道进行高温烟气蒸发，蒸发后固体盐大部分通过静电除尘器收集的方法，但也存在废水量过大引起烟道积灰、烟道腐蚀、静电除尘器腐蚀、锅炉效率下降、粉煤灰品质下降等问题。燃煤机组是我国工业耗水大户，据统计，工业耗水中30%以上用于燃煤机组，燃煤机组每年排水约占全国工业企业排放量的10%。随着环保要求不断提高，燃煤机组实行废水零排放势在必行，寻求处理效果更好、工艺稳定性更强、运行费用更低的水处理工艺，实现废水零排放，已成为产业发展的需求。