空气污染控制工程与大气污染治理工程 学科内涵、技术体系与教学实践

一、引言

21世纪以来，随着我国工业化、城镇化进程的快速推进，大气污染问题一度成为制约经济社会可持续发展的重要因素。为应对严峻的大气环境形势，国家先后出台了《大气污染防治行动计划》（“大气十条”）、《打赢蓝天保卫战三年行动计划》等一系列重大政策，推动大气环境质量实现历史性转折。在此背景下，培养大批扎根环境工程领域、掌握空气污染控制核心理论与技术的高素质专业人才，成为高等院校环境类专业的迫切任务。《空气污染控制工程》和《大气污染治理工程》作为全国高等院校环境系列实用规划教材，正是在这一需求下应运而生，为环境工程及相关专业的教学提供了系统、实用的知识载体。

这两部教材虽然名称略有不同，但其核心内容都聚焦于大气污染物的产生机理、控制原理、治理技术及工程应用。它们在学科体系上相互补充，在教学内容上各有侧重，共同构成了大气污染防治领域完整的人才培养知识框架。本文将从学科定位、技术体系、教学实践及发展趋势等方面，对这两部教材所涵盖的内容进行系统阐述，以期为高等院校环境类专业教学改革与教材建设提供参考。

二、学科定位与教材体系

2.1 《空气污染控制工程》的学科定位

《空气污染控制工程》是环境工程专业的主干课程之一，属于专业核心课。该教材以“污染源—污染物—控制技术—系统集成”为主线，系统介绍了大气污染物的来源、种类、理化性质及其对环境和人体健康的影响，重点阐述了颗粒物、硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机物等主要大气污染物的控制原理与典型工艺。教材内容强调工程实用性和技术经济性，突出从污染源到排放口的全过程控制理念。

2.2 《大气污染治理工程》的教材体系

《大气污染治理工程》则更加聚焦于“治理”环节，以大气污染治理技术的工程化应用为核心，涵盖了除尘技术、脱硫技术、脱硝技术、VOCs治理技术、机动车尾气净化技术以及温室气体控制技术等主要内容。该教材注重结合我国大气污染治理的实际工程案例，强调技术的适用性、运行稳定性和经济可行性，同时融入了超低排放、协同控制等最新的工程实践成果，兼顾区域复合污染治理与全球气候变化应对的双重需求。

2.3 两部教材的内在联系

两部教材在内容上既有交叉又有分工。《空气污染控制工程》更侧重理论基础和原理阐释，为学习者建立完整的知识架构；《大气污染治理工程》更侧重技术应用和工程实践，培养学生解决实际问题的能力。两者相辅相成，共同构成了“理论—技术—工程”三位一体的教学体系，符合21世纪高等院校环境类专业“厚基础、重实践、强能力”的人才培养目标。

三、核心内容与技术体系

3.1 大气污染物的来源与特征

两部教材均从大气污染物的来源入手，系统介绍了自然源和人为源的主要污染物类型。人为源主要包括燃料燃烧、工业生产、交通运输和农业活动等，其中燃煤电厂、钢铁冶炼、水泥生产和机动车尾气是重点管控对象。教材详细阐述了颗粒物（PM）、二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、挥发性有机物（VOCs）及臭氧（O₃）等污染物的理化特征、时空分布规律和环境影响，同时介绍了大气复合污染与区域传输的前沿认知动态，为后续控制技术的阐述奠定基础。

3.2 颗粒物控制技术

颗粒物控制是空气污染控制工程的基础内容。教材系统介绍了机械除尘器（重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器）、湿式除尘器（喷淋塔、文丘里洗涤器）、过滤式除尘器（袋式除尘器）和静电除尘器（干式、湿式）的工作原理、结构特点、性能参数及适用范围。重点阐述了袋式除尘器和静电除尘器在燃煤电厂超低排放改造中的应用，以及电袋复合除尘器等新型技术的发展。

3.3 气态污染物控制技术

气态污染物控制是大气污染治理工程的核心内容，主要包括：

• 烟气脱硫技术：介绍了湿法脱硫（石灰石-石膏法）、半干法脱硫（旋转喷雾干燥法）、干法脱硫（炉内喷钙）等主流工艺的原理、流程和优缺点，重点分析了湿法脱硫在超低排放背景下的优化方向。
• 烟气脱硝技术：阐述了选择性催化还原（SCR）、选择性非催化还原（SNCR）以及SNCR-SCR联合脱硝技术的反应机理、催化剂类型和工程应用，同时介绍了低温SCR和宽温催化剂等前沿方向。
• VOCs治理技术：涵盖了吸附法、吸收法、催化燃烧法、蓄热式热力焚烧（RTO）、生物法等技术，并对不同浓度、不同组分VOCs废气的技术选择进行了系统分析。
• 其他气态污染物控制：包括二氧化碳捕集与封存（CCUS）、重金属（汞等）排放控制以及恶臭气体治理等内容。

3.4 系统集成与全过程控制

两部教材均强调从单一治理设备向系统集成和全过程控制的转变。教材介绍了大气污染治理系统的总体设计方法，包括污染源调查、治理技术筛选、工艺流程设计、设备选型、运行管理和经济分析等环节，并以燃煤电厂烟气超低排放、钢铁行业全流程减排、工业园区VOCs综合治理等典型案例，展示了多污染物协同控制和系统优化的工程实践，体现了区域复合污染治理的整体视角。

四、教学实践与教材特色

4.1 实用规划教材的编写理念

作为“全国高等院校环境系列实用规划教材”，两部教材在编写上突出以下特色：一是紧扣国家大气污染防治政策法规和排放标准，确保内容的时效性和政策符合性；二是注重理论与实践结合，每章配有案例分析、计算例题和思考题，强化学生的工程思维；三是引入最新的治理技术成果和工程案例，如超低排放、碳达峰碳中和背景下的协同减排等，体现教材的前沿性；四是语言简明、图表丰富，便于教师教学和学生自学。

4.2 课程教学与实验实践环节

在课程教学方面，两部教材建议采用课堂教学、课程设计、实验教学和现场实习相结合的模式。课堂教学重点讲授基本原理和工艺计算；课程设计要求学生完成某一典型污染源治理方案的设计；实验教学涵盖除尘器性能测试、脱硫脱硝效率测定、VOCs吸附/催化实验等；现场实习则组织学生参观燃煤电厂、钢铁厂、垃圾焚烧厂等治理设施，增强学生的工程感性认知和实际操作能力。

4.3 与注册工程师制度的衔接

教材内容充分对接注册环保工程师执业资格考试要求，覆盖大气污染防治工程领域的核心知识点，为学生毕业后参加职业资格考试和从事工程设计、施工、运营等工作打下坚实基础。教材还参考了国内外相关标准规范，如GB 13223《火电厂大气污染物排放标准》、GB 16297《大气污染物综合排放标准》等，增强了教材的规范性和实用性。

五、发展趋势与挑战

5.1 减污降碳协同增效

当前，我国生态文明建设进入了以降碳为重点战略方向、推动减污降碳协同增效、促进经济社会发展全面绿色转型的关键时期。大气污染治理不再仅仅关注常规污染物的减排，还需要考虑温室气体协同控制。两部教材在后续修订中需要进一步加强碳排放核算、碳捕集利用与封存（CCUS）、低碳治理技术等内容，回应“双碳”目标对人才培养的新要求。

5.2 智慧环保与数字化转型

随着物联网、大数据、人工智能等技术的发展，智慧环保成为大气污染治理的新趋势。教材应适时引入智能监测、数字孪生、智能优化控制等新内容，培养学生运用数字化手段解决大气环境问题的能力，适应环保产业数字化转型的需求。

5.3 新污染物治理与健康风险防控

新污染物的识别与治理已成为全球环境领域的前沿热点。一些新兴污染物，如全氟化合物、微塑料及二次有机气溶胶等，其大气迁移转化行为、健康风险和治理技术尚亟待深入研究。教材需要反映这些前沿问题，引导学生关注新污染物治理和大气环境健康风险防控。

5.4 全球视野与国际化

大气污染问题具有跨区域、跨国界的特征。教材应吸纳国际经验，介绍发达国家在大气污染治理方面的法规政策、技术路线和管理模式，引导学生借鉴国际经验、立足本国国情推动大气污染治理技术创新，培养具有国际视野的环境工程人才。

六、

《空气污染控制工程》和《大气污染治理工程》作为21世纪全国高等院校环境系列实用规划教材，系统构建了从理论基础到工程应用的完整知识体系，为环境类专业人才的培养提供了有力支撑。面对减污降碳协同增效、美丽中国建设和全球环境治理的新形势，两部教材需要持续更新内容、创新教学方法，强化工程实践和前沿引领功能，为培养高素质大气污染治理人才、推动我国大气环境质量持续改善做出更大贡献。