概述
空氣污染(air pollution)由于人類活動或自然過程排放到大氣中的一次污染物或由它們轉化成的二次 污染物的濃度及持續時間足以對人的舒適感、健康或對大氣環流產生不利影響的現象。
大氣是由一定比例的氮、氧、二氧化碳、水蒸氣和固體雜質微粒組成的混和物。就干潔空氣而言,按體積計算,在標準狀態下,氮氣占78.08%,氧氣占20.94%,氬氣占0.93%,二氧化碳占0.03%,而其他氣體的體積則是微乎其微的。各種自然變化往往會引起大氣成分的變化。例如,火山爆發時有大量的粉塵和二氧化碳等氣體噴射到大氣中,造成火山噴發地區煙霧彌漫,毒氣熏人;雷電等自然原因引起的森林大面積火災也會增加二氧化碳和煙粒的含量等等。 來自自然的污染物主要是火山噴發出來的煙塵;來自人類活動的污染物有大氣中核試驗的放射性沉降物,工業生產、交通運輸及人們生活過程中排放出來的化學毒劑、有害氣體及煙塵。后者是污染物的主要來源。污染物在近地面層的積累和擴散取決于環境條件及近地面層的風、大氣穩定度、溫度等氣象條件。空氣中污染物濃度超過一定的標準時,可以危害人體健康,影響作物生長,腐蝕材料,破壞建筑物,并對一個地區甚至全球的天氣和氣候發生影響。防止空氣污染的主要措施是控制污染物排放量。世界上許多國家都制訂了大氣質量標準,當大氣質量有可能超出這個標誰時,要求減少或停止排放污染物。我國大氣質量暫行標準見附表。 |
 |
構成物質
1、常見的污染氣體包括:
可以和水混合而成酸雨的酸性氣體,如二氧化硫、氮氧化物;
溫室氣體,如二氧化碳、氟氯碳化物(CFCs);
對人體有毒氣體,如一氧化碳、碳氫化合物等。
對流層臭氧。(注:在對流層以上的臭氧,如果在平流層的話,不會擴散;在電離層的話,可以阻擋紫外光及其它來自太陽的強烈幅射,反而對環境有好處。)
2、懸浮物通常以顆粒的大小來區分,而當中的可吸入懸浮粒子則可影響人體。這些可吸入懸浮粒子還可以再細分為PM10和PM2.5兩類:
PM10(即直徑小于10微米)的顆粒,這種顆粒不能被身體的防御機制阻擋,可以直達肺部,所以十分危險;
PM2.5的顆粒比PM10的更危險,因為它的顆粒小于2.5微米,可以穿透肺泡到達血液。
直徑約為0.1mm的粉塵有超過50%會沉積在肺部,含硅的粉塵更會對人體造成傷害,例如引致硅肺病。
香煙塵是常見的懸浮微粒,因粒徑小(在0.001-0.1mm之間)、擴散力強,在靜止空氣中幾乎可以不沉落,不僅實時可見污染惡果,長期吸入更可以導致肺癌。
3、其它常見的懸浮粒子:
硅Silicon、鋁aluminum、鈣calcium、錳manganese、鐵iron(來源:泥土/地殼和建筑活動)
釩Vanadium、鎳nickel(來源:以油作為燃料的燃燒工序)
鎘cadmium、碳氫化合物hydrocarbons(來源:焚化)
碳、鉛lead、溴bromine、碳氫化合物(來源:汽車廢氣)
鈉Sodium、氯chloride、鎂、鉀potassium(來源:海洋)
硝酸鹽Nitrate、硫酸鹽sulphate、銨ammonium(來源:次生污染形成物)
主要污染源
大氣污染物的來源,主要有以下三個:
(1)工業:工業是大氣污染的一個重要來源。工業排放到大氣中的污染物種類繁多,性質復雜,有煙塵、硫的氧化物、氮的氧化物、有機化合物、鹵化物、碳化合物等。其中有的是煙塵,有的是氣體。
(2)生活爐灶與采暖鍋爐:城市中大量民用生活爐灶和采暖鍋爐需要消耗大量煤炭,煤炭在燃燒過程中要釋放大量的灰塵、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等有害物質污染大氣。特別是在冬季采暖時,往往使污染地區煙霧彌漫,嗆得人咳嗽,這也是一種不容忽視的污染源。
(3)交通運輸:汽車、火車、飛機、輪船是當代的主要運輸工具,它們燒煤或石油產生的廢氣也是重要的污染物。特別是城市中的汽車,量大而集中,排放的污染物能直接侵襲人的呼吸器官,對城市的空氣污染很嚴重,成為大城市空氣的主要污染源之一。汽車排放的廢氣主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氫化合物等,前三種物質危害性很大。
危害
大氣污染的危害主要有以下幾個方面:
(1)對人體健康的危害:人需要呼吸空氣以維持生命。一個成年人每天呼吸大約2萬多次,吸入空氣達15~20立方米。因此,被污染了的空氣對人體健康有直接的影響。大氣污染物對人體的危害是多方面的,主要表現是呼吸道疾病與生理機能障礙,以及眼鼻等粘膜組織受到刺激而患病。
比如,1952年12月5~8日英國倫敦發生的煤煙霧事件死亡4000人。人們把這個災難的煙霧稱為"殺人的煙霧"。據分析,這是因為那幾天倫敦無風有霧,工廠煙囪和居民取暖排出的廢氣煙塵彌漫在倫敦市區經久不散,煙塵最高濃度達4.46毫克/米3, 二氧化硫的日平均濃度竟達到3.83毫升/米3。二氧化硫經過某種化學反應,生成硫酸液沫附著在煙塵上或凝聚在霧滴上,隨呼吸進入器官,使人發病或加速慢性病患者的死亡。大氣中污染物的濃度很高時,會造成急性污染中毒,或使病狀惡化,甚至在幾天內奪去幾千人的生命。其實,即使大氣中污染物濃度不高,但人體成年累月呼吸這種污染了的空氣,也會引起慢性支氣管炎、支氣管哮喘、肺氣腫及肺癌等疾病。
空氣污染會導致人的壽命下降。正常的大氣中主要含對植物生長有好處的氮氣(占78%)和人體、動物需要的氧氣(占21%),還含有少量的二氧化碳(0.03%)和其他氣體。當本不屬于大氣成分的氣體或物質,如硫化物、氮氧化物、粉塵、有機物等進入大氣之后,大氣污染就發生了。大氣污染主要由人的活動造成,大氣污染源主要有:工廠排放、汽車尾氣、農墾燒荒、森林失火、炊煙(包括路邊燒烤)、塵土(包括建筑工地)等。空氣污染主要分為有害氣體(二氧化碳、氮氧化物、碳氫化物、光化學煙霧和鹵族元素等)及顆粒物(粉塵和酸霧、氣溶膠等)。它們的主要來源是工廠排放,汽車尾氣,農墾燒荒,森林失火,炊煙(包括路邊燒烤),塵土(包括建筑工地)等。
空氣污染對人體的危害主要表現為呼吸道疾病;對植物可使其生理機制受壓抑,成長不良,抗病蟲能力減弱,甚至死亡;大氣污染還能對氣候產生不良影響,如降低能見度,減少太陽輻射(城市太陽輻射強度和紫外線強度要分別比農村減少10%-30%和10%-25%)而導致城市佝僂發病率增加;空氣污染物能腐蝕物品,影響產品質量;近十幾年來,不少國家發現酸雨,雨雪中酸度增高,使河湖、土壤酸化、魚類減少甚至滅絕,森林發育受影響。酸雨是怎樣形成的呢?當煙囪排放出的二氧化硫酸性氣體,或汽車排放出來的氮氧化物煙氣上升到空中與水蒸氣相遇時,就會形成硫酸和硝酸小滴,使雨水酸化,這時落到地面的雨水就成了酸雨。煤和石油的燃燒是造成酸雨的主要禍首。酸雨會對環境帶來廣泛的危害,造成巨大的經濟損失,如:腐蝕建筑物和工業設備;破壞露天的文物古跡;損壞植物葉面,導致森林死亡;使湖泊中魚蝦死亡;破壞土壤成分,使農作物減產甚至死亡;飲用酸化物造成的地下水,對人體有害。
(2)對植物的危害:大氣污染物,尤其是二氧化硫、氟化物等對植物的危害是十分嚴重的。當污染物濃度很高時,會對植物產生急性危害,使植物葉表面產生傷斑,或者直接使葉枯萎脫落;當污染物濃度不高時,會對植物產生慢性危害,使植物葉片褪綠,或者表面上看不見什么危害癥狀,但植物的生理機能已受到了影響,造成植物產量下降,品質變壞。
(3)對天氣和氣候的影響:大氣污染物對天氣和氣候的影響是十分顯著的:
①減少到達地面的太陽輻射量:從工廠、發電站、汽車、家庭取暖設備向大氣中排放的大量煙塵微粒,使空氣變得非常渾濁,遮擋了陽光,使得到達地面的太陽輻射量減少。據觀測統計,在大工業城市煙霧不散的日子里,太陽光直接照射到地面的量比沒有煙霧的日子減少近40%。大氣污染嚴重的城市,天天如此,就會導致人和動植物因缺乏陽光而生長發育不好。
②增加大氣降水量:從大工業城市排出來的微粒,其中有很多具有水氣凝結核的作用。因此,當大氣中有其他一些降水條件與之配合的時候,就會出現降水天氣。在大工業城市的下風地區,降水量更多。
③下酸雨:有時候,從天空落下的雨水中含有硫酸。這種酸雨是大氣中的污染物二氧化硫經過氧化形成硫酸,隨自然界的降水下落形成的。硫酸雨能使大片森林和農作物毀壞,能使紙品、紡織品、皮革制品等腐蝕破碎,能使金屬的防銹涂料變質而降低保護作用,還會腐蝕、污染建筑物。
④增高大氣溫度:在大工業城市上空,由于有大量廢熱排放到空中,因此,近地面空氣的溫度比四周郊區要高一些。這種現象在氣象學中稱做"熱島效應"。
⑤對全球氣候的影響:人們注意到大氣污染對全球氣候變化的影響問題。經過研究,人們認為在有可能引起氣候變化的各種大氣污染物質中,二氧化碳具有重大的作用。從地球上煙囪和其他種種廢氣管道排放到大氣中的大量二氧化碳,約有50%留在大氣里。二氧化碳能吸收來自地面的長波輻射,使近地面層空氣溫度增高,這叫做“溫室效應”。經粗略估算,如果大氣中二氧化碳含量增加25%,近地面氣溫可以增加0.5~2℃。如果增加100%,近地面溫度可以增高1.5~6℃。有的專家認為,大氣中的二氧化碳含量照現在的速度增加下去,若干年后會使得南北極的冰熔化,導致全球的氣候異常。