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空气污染

1.大气污染的概念

  大气是由一定比例的氮、氧、二氧化碳、水蒸气和固体杂质微粒组成的混和物。就干洁空气而言,按体积计算,在标准状态下,氮气占78.08%,氧气占20.94%,氩气占0.93%,二氧化碳占0.03%,而其他气体的体积则是微乎其微的。各种自然变化往往会引起大气成分的变化。例如,火山爆发时有大量的粉尘和二氧化碳等气体喷射到大气中,造成火山喷发地区烟雾弥漫,毒气熏人;雷电等自然原因引起的森林大面积火灾也会增加二氧化碳和烟粒的含量等等。一般来说,这种自然变化是局部的,短时间的。随着现代工业和交通运输的发展,向大气中持续排放的物质数量越来越多,种类越来越复杂,引起大气成分发生急剧的变化。当大气正常成分之外的物质达到对人类健康、动植物生长以及气象气候产生危害的时候,我们就说大气受了污染。

 

2.大气的主要污染源和污染物

  大气污染源就是大气污染物的来源,主要有以下三个:

 

  (1)工业:工业是大气污染的一个重要来源。工业排放到大气中的污染物种类繁多,性质复杂,有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等。其中有的是烟尘,有的是气体。

 

  (2)生活炉灶与采暖锅炉:城市中大量民用生活炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭,煤炭在燃烧过程中要释放大量的灰尘、二氧化硫、一氧化碳等有害物质污染大气。特别是在冬季采暖时,往往使污染地区烟雾弥漫,呛得人咳嗽,这也是一种不容忽视的污染源。

 

  (3)交通运输:汽车、火车、飞机、轮船是当代的主要运输工具,它们烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车,量大而集中,排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官,对城市的空气污染很严重,成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等,前三种物质危害性很大。

 

3.大气污染的危害

  大气污染的危害主要有以下几个方面:

 

  (1)对人体健康的危害:人需要呼吸空气以维持生命。一个成年人每天呼吸大约2万多次,吸入空气达15~20立方米。因此,被污染了的空气对人体健康有直接的影响。

 

  大气污染物对人体的危害是多方面的,主要表现是呼吸道疾病与生理机能障碍,以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。

 

  比如,1952年12月5~8日英国伦敦发生的煤烟雾事件死亡4000人。人们把这个灾难的烟雾称为"杀人的烟雾"。据分析,这是因为那几天伦敦无风有雾,工厂烟囱和居民取暖排出的废气烟尘弥漫在伦敦市区经久不散,烟尘最高浓度达4.46毫克/米3,二氧化硫的日平均浓度竟达到3.83毫升/米3。二氧化硫经过某种化学反应,生成硫酸液沫附着在烟尘上或凝聚在雾滴上,随呼吸进入器官,使人发病或加速慢性病患者的死亡。这也就是所谓的光化学污染。

 

  由上例可知,大气中污染物的浓度很高时,会造成急性污染中毒,或使病状恶化,甚至在几天内夺去几千人的生命。其实,即使大气中污染物浓度不高,但人体成年累月呼吸这种污染了的空气,也会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等疾病。

 

  (2)对植物的危害:大气污染物,尤其是二氧化硫、氟化物等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度很高时,会对植物产生急性危害,使植物叶表面产生伤斑,或者直接使叶枯萎脱落;当污染物浓度不高时,会对植物产生慢性危害,使植物叶片褪绿,或者表面上看不见什么危害症状,但植物的生理机能已受到了影响,造成植物产量下降,品质变坏。

 

  (3)对天气和气候的影响:大气污染物对天气和气候的影响是十分显著的,可以从以下几个方面加以说明:

 

  ①减少到达地面的太阳辐射量:从工厂、发电站、汽车、家庭取暖设备向大气中排放的大量烟尘微粒,使空气变得非常浑浊,遮挡了阳光,使得到达地面的太阳辐射量减少。据观测统计,在大工业城市烟雾不散的日子里,太阳光直接照射到地面的量比没有烟雾的日子减少近40%。大气污染严重的城市,天天如此,就会导致人和动植物因缺乏阳光而生长发育不好。

 

  ②增加大气降水量:从大工业城市排出来的微粒,其中有很多具有水气凝结核的作用。因此,当大气中有其他一些降水条件与之配合的时候,就会出现降水天气。在大工业城市的下风地区,降水量更多。

 

  ③下酸雨:有时候,从天空落下的雨水中含有硫酸。这种酸雨是大气中的污染物二氧化硫经过氧化形成硫酸,随自然界的降水下落形成的。硫酸雨能使大片森林和农作物毁坏,能使纸品、纺织品、皮革制品等腐蚀破碎,能使金属的防锈涂料变质而降低保护作用,还会腐蚀、污染建筑物。

 

  ④增高大气温度:在大工业城市上空,由于有大量废热排放到空中,因此,近地面空气的温度比四周郊区要高一些。这种现象在气象学中称做"热岛效应"。

 

  ⑤对全球气候的影响:近年来,人们逐渐注意到大气污染对全球气候变化的影响问题。经过研究,人们认为在有可能引起气候变化的各种大气污染物质中,二氧化碳具有重大的作用。从地球上无数烟囱和其他种种废气管道排放到大气中的大量二氧化碳,约有50%留在大气里。二氧化碳能吸收来自地面的长波辐射,使近地面层空气温度增高,这叫做"温室效应"。经粗略估算,如果大气中二氧化碳含量增加25%,近地面气温可以增加0.5~2℃。如果增加100%,近地面温度可以增高1.5~6℃。有的专家认为,大气中的二氧化碳含量照现在的速度增加下去,若干年后会使得南北极的冰熔化,导致全球的气候异常。

 

4.大气污染的防治

  大气污染的防治措施很多,但最根本的一条是减少污染源。一般采用以下几种措施:

 

  (1)工业合理布局:这是解决大气污染的重要措施。工厂不宜过分集中,以减少一个地区内污染物的排放量。另外,还应把有原料供应关系的化工厂放在一起,通过对废气的综合利用,减少废气排放量。

 

  (2)区域采暖和集中供热:分散于千家万户的炉灶和市内密如树林的矮烟囱,是煤烟粉尘污染的主要污染源。采取区域采暖和集中供热的方法,即用设立在郊外的几个大的、具有高效率除尘设备的热电厂代替千家万户的炉灶,是消除煤烟的一项重要措施。

 

  (3)减少交通废气的污染:减少汽车废气污染,关键在于改进发动机的燃烧设计和提高汽油的燃烧质量,使油得到充分的燃烧,从而减少有害废气。

 

  (4)改变燃料构成:实行自煤向燃气的转换,同时加紧研究和开辟其他新的能源,如太阳能、氢燃料、地热等。这样,可以大大减轻烟尘的污染。

 

  (5)绿化造林:茂密的林丛能降低风速,使空气中携带的大粒灰尘下降。树叶表面粗糙不平,有的有绒毛,有的能分泌粘液和油脂,因此能吸附大量飘尘。蒙尘的叶子经雨水冲洗后,能继续吸附飘尘。如此往复拦阻和吸附尘埃,能使空气得到净化。

 

  一、空气污染概述

 

  即使天空晴朗时,我们周围的大气也并非如表面所见的明净。空气里充满了看不见的固体、液体和气体等不同形态的物质:如花粉、细菌、烟尘、湿气等。 所谓空气污染,即指空气中含有一种或多种污染物,其存在的量、性质及时间会伤害到人类、植物及动物的生命,损害财物,或干扰舒适的生活环境,如臭味的存在。换言之,只要是某一种物质其存在的量、性质及时间足够对人类或其他生物、财物产生影响者,我们就可以称其为空气污染物;而其存在造成之现象,就是空气污染。 在了解何种物质进入空气中会造成污染之前,我们需要先了解乾净空气的组成。乾净空气的组成如表一所示:通常我们所谓的「空气污染物」如二氧化氮、臭氧。二氧化硫、一氧化碳等物质,在乾净空气中之含量均极微少;但在受到污染的情形下,这些特定物质中的某些种类会大量增加。换言之,某些物质在空气中不正常的增量就产生空气污染的情形。

 

  二、空气污染物的种类

 

  空气污染物的种类包含很多,它们的型态可能是固体状的粒子,也可能是被滴或是气体,或是这些型态的混合存在。 目前我国法令所定义的空气污染物有那些种类呢?依据空气污染防制法及相关规定所定义,空气污染物可分为四大项目,分别为气状污染物(包括硫氧化物勺一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、氯气、气化氢、氟化物、氯化烃等)、粒状污染物(包括悬浮微粒、金局煤烟、黑烟、酸雾、落尘等)、二次污染物 (指污染物在空气中再经光化学反应而产生之污染,包括光化学雾、光化学性高氧化物等)及恶臭物质(包括氯气、硫化氢、硫化甲基、硫醇类、甲基胺类) 等。比较常见的空气污染物包括悬浮微粒、一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物和 碳氢化合物等,大多是由人为因素而产生。在我国法令中对於人为因素(如烟囱排放、交通工具排放等)而产生之空气污染物,大多订有「排放标准」来规范它们的排放。

 

  三、空气污染指标

 

  空气污染指标(Pollutant Standard Index,简称PSI)为参考美国环保署及其他机构所研议决定的指标,以0至500的数值来表示空气污染的程度。这个指标值和健康的影响关系分为以下五个等级:

 

  指标值

 

  0~50 健康影响 :良好

 

  51~100 (Good) 中等

 

  101~199 (Moderate) : 不良

 

  200~299 (Unhealthy) : 极不良

 

  300~350 (Very Unhealthy) :有害

 

  (Hazardous) :

 

  空气污染物包括烟、蒸汽、焦纸(CharredPaper)、落尘(Dust)、油烟(Soot)、煤尘(Grime)、碳薰烟(CarbonFumes)、气体、霭(Mist)、气味(Order)、粒状物(ParticulateMatter)、放射性物质(RadioactiveMaterials)、有毒化学物(NoxiousChemicals),或其他室外大气中的含有物。


5.空气污染的防治

  防治空气污染是一个庞大的系统工程,需要个人、集体、国家、乃至全球各国的共同努力,可考虑采取如下几方面措施:

 

  1、减少污染物排放量。改革能源结构,多采用无污染能源(如太阳能、风能、水力发电)和低污染能源(如天然气),对燃料进行预处理(如烧煤前先进行脱硫),改进燃烧技术等均可减少排污量。另外,在污染物未进入大气之前,使用除尘消烟技术、冷凝技术、液体吸收技术、回收处理技术等消除废气中的部分污染物,可减少进入大气的污染物数量。

 

  2、控制排放和充分利用大气自净能力。气象条件不同,大气对污染物的容量便不同,排入同样数量的污染物,造成的污染物浓度便不同。对于风力大、通风好、湍流盛、对流强的地区和时段,大气扩散稀释能力强,可接受较多厂矿企业活动。逆温的地区和时段,大气扩散稀释能力弱,便不能接受较多的污染物,否则会造成严重大气污染。因此应对不同地区、不同时段进行排放量的有效控制。

 

  3、 厂址选择、烟囱设计、城区与工业区规划等要合理,不要排放大户过度集中,不要造成重复迭加污染,形成局地严重污染事件发生。

 

  4、绿化造林,使有更多植物吸收污染物,减轻大气污染程度。

 

  5、身边小事。哪怕如扔纸屑一类的小事也不能忽视。毕竟,一个很完美的城市不会容忍这些。

 

6.污染物的测量

  一般用μg/m3(微克 /每立方米)作为单位;也有用PPM(parts per million,百万分率)作为单位。

 

  一般常见单一污染物测量:

 

  可吸入悬浮粒子

 

  一氧化碳

 

  二氧化碳

 

  空气中的各种污染物都有自己的污染指数,人们把它们叫做分指数。目前中国重点城市空气质量的监测项目,统一规定为二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)和总悬浮颗粒物(TSP),用0~500之间的数字来表示空气污染指数的数值。

 

  空气污染指数的取值范围定为0~500,其中0~50、51~100、100~200、201~300和大于300分别对应于中国空气质量标准中日均值的一级、二级、三级、四级和五级标准的污染物浓度限定数值。空气质量等级及其对人体健康的影响如下:

 

  一级,空气质量评估为优,对人体健康无影响;二级,空气质量评估为良,对人体健康无显著影响;三级,为轻度污染,健康人群出现刺激症状;四级,中度污染,健康人群普遍出现刺激症状;五级,严重污染,健康人群出现严重刺激症状。2001年12月30日,中国环境监测总站发布的全国重点城市空气质量状况中,兰州的污染指数为448,就是空气质量为五级,属重度污染。

 

  专家称,空气污染是人类健康的大敌,提醒大家关注这一特种天气预报,以便采取适当的措施,减少空气污染的危害。