城市環(huán)境學(xué)的發(fā)展變遷

1、城市環(huán)境學(xué)的開展變遷隨著城市的開展和城鎮(zhèn)化的加快,城市灰塵的治理也面臨著新的課題。當(dāng)?shù)吞冀?jīng)濟和節(jié)能減排成為世界經(jīng)濟開展的主流,城市本身自然成為其難以忽略的主體。隨著世界城市化進程的加快,城市的環(huán)境問題日益為人們所關(guān)注。城市灰塵污染、城市大氣污染、城市水污染、城市熱島效應(yīng)、城市光化學(xué)煙霧等,構(gòu)成了城市環(huán)境災(zāi)害系統(tǒng),成為城市環(huán)境重點預(yù)警、防治、治理的對象。在常靜等人發(fā)表的文章?城市地表灰塵的概念、污染特征與環(huán)境效應(yīng)?中,將城市灰塵污染描繪為城市環(huán)境學(xué)研究的內(nèi)容之一。目前,城市灰塵污染尚未被人們所認(rèn)識,實際上城市灰塵及其在城市環(huán)境中的作用,是不能被無視的。城市灰塵污染可以作為城市環(huán)境學(xué)中的一個科學(xué)研

2、究分支。城市灰塵概況城市灰塵是指粒徑小于20目(0.1920),分散于城市不同區(qū)域(位置、功能區(qū))的外表固體顆粒物。按照城市灰塵的來源和顆粒物的性質(zhì),進一步劃分為街道灰塵、區(qū)域灰塵、大氣灰塵。城市灰塵的物質(zhì)來源屬城市灰塵環(huán)境污染研究的重要內(nèi)容,城市灰塵的物質(zhì)來源分為三類:其一為遠(yuǎn)程來源;其二近程來源;其三為市內(nèi)來源。遠(yuǎn)程來源以三種形式遷入,一種為風(fēng)塵沙的作用;第二種為大氣顆粒物的作用;另外一種為人為遠(yuǎn)程帶入作用。近程來源為近程風(fēng)力作用、近程帶入作用、市郊混染作用;市內(nèi)來源為市內(nèi)建立作用、市內(nèi)交通作用、市內(nèi)汽車尾氣、市內(nèi)顆粒物排放等。城市灰塵的物質(zhì)來源研究是城市灰塵防治、治理的根底,截源才能堵流

3、。城市灰塵物質(zhì)組成研究沿用自然科學(xué)的根本方法,通過物質(zhì)組成發(fā)現(xiàn)規(guī)律、提醒原理、尋求質(zhì)的變化。通過對城市灰塵粒徑組成研究可以弄清灰塵的物理學(xué)性質(zhì),城市灰塵礦物組成研究可以弄清灰塵的礦物學(xué)性質(zhì),城市灰塵元素組成研究可以弄清灰塵的化學(xué)性質(zhì)。城市灰塵物質(zhì)組成研究是城市灰塵環(huán)境污染最基儲最本質(zhì)的研究內(nèi)容。城市灰塵物質(zhì)組成的研究,除了進展元素及其同位素含量測定外,還要考慮超微粒(66)物質(zhì)研究,因為小于200目(66)物質(zhì)粒徑別離要使用非常規(guī)方法。從物理學(xué)角度講膠體顆粒級(0.14)、介觀物質(zhì)(微米或亞微米級,包括1081011個原子)、納米級物質(zhì)(包括910個原子,0.11),其顆粒極小,可稱為超微細(xì)物

4、質(zhì);從化學(xué)角度講離子、原子、分子、原子團、分子團、汽溶膠,其含量甚微,一般為ng/g、pg/g含量程度。城市灰塵對人體和環(huán)境造成危害的以超微細(xì)粒物質(zhì)為主,因為超微細(xì)粒物質(zhì)和粗粒、細(xì)粒、微細(xì)粒物質(zhì)相比,它的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、環(huán)境學(xué)性質(zhì)有本質(zhì)的區(qū)別,其在人體中的附著力(滯留時間)、對有害元素的結(jié)合力等方面都有很大差異的。城市灰塵中重金屬及其有害物質(zhì)的賦存狀態(tài)研究,是城市灰塵物質(zhì)組成研究的內(nèi)容之一,因為不同賦存狀態(tài)、不同價態(tài)的元素,其環(huán)境學(xué)效應(yīng)是不同的,其緩解和治理的方法也是不一樣的。城市灰塵樣品風(fēng)干后,除去樹枝、雜草、石塊等雜物,對樣品進展連續(xù)粒徑分級,最粗粒徑為1.00(1000),最細(xì)粒徑為

5、0.066(66),還可以再細(xì)分下去,但由于技術(shù)條件的限制引起的誤差會更大,因此,僅分為11個粒級。從城市灰塵粒徑分布和以上顆粒物的劃分標(biāo)準(zhǔn)比較以及城市灰塵隨環(huán)境的可變化性可以看出,其所屬范圍廣泛,對人體有很大的危害,應(yīng)引起足夠的重視。商翎的研究成果?元素生態(tài)地球化學(xué)及其應(yīng)用?認(rèn)為,顆粒尺寸是表征顆粒物行為最重要的參數(shù),顆粒物的全部性質(zhì)都與粒徑有關(guān),而某些性質(zhì)那么非常強烈地依賴于顆粒尺寸。各種環(huán)境介質(zhì)中,微粒粒徑分布關(guān)系,既可用顆粒數(shù)目、體積描繪,也可用質(zhì)量參數(shù)描繪。在粒徑r和r+dr間的微粒數(shù)dN的粒徑分布關(guān)系為:dN=f(r)dr(f(r)是粒數(shù)隨粒徑變化的分布函數(shù))。相應(yīng)地,與粒數(shù)dN相

6、當(dāng)?shù)捏w積dV的粒徑分布關(guān)系為:dV=v(r)dN=v(r)f(r)dr,其中v(r)是粒徑為r的單顆粒物的體積系數(shù)。與微粒的體積分布相類似,其質(zhì)量d的粒徑分布關(guān)系為:d=(r)v(r)f(r)dr,其中(r)為粒徑為r的微粒的密度系數(shù)。利用以上關(guān)系,可以分別給出微粒數(shù)目、體積及質(zhì)量對粒徑的函數(shù)關(guān)系,并轉(zhuǎn)換成頻率分布。對于微粒數(shù)目的頻率分布,設(shè)總粒數(shù)為Nt,Nt=21f(r)dr,那么樣品微粒隨粒徑的頻率分布是:dN=1/Ntf(r)dr。通常,天然物質(zhì)微粒的粒徑分布并非正態(tài)分布,一般服從對數(shù)正態(tài)分布。城市灰塵分布分配規(guī)律是指城市灰塵在各個區(qū)域或者各功能區(qū)的含量規(guī)律研究,這里的分布是指城市灰塵在

7、總體中含量,分配那么是指城市灰塵在分體中含量,分布分配是相對的概念。通過分布分配規(guī)律研究弄清城市灰塵的根本分布特征,除此深化研究城市灰塵中的礦物、元素、同位素的分布分配規(guī)律,圈定和辨析灰塵、元素、同位素環(huán)境污染異常,劃分城市灰塵環(huán)境異常災(zāi)害區(qū)(級、級、級),制作城市灰塵、重金屬、放射性元素等環(huán)境異常圖。城市灰塵遷移演化機理是指城市灰塵遷移演化形式的探究研究。以不同來源介入城市的灰塵,又以不同形式在城市中遷移、循環(huán)、演變、消失,這樣年復(fù)一年、日復(fù)一日,構(gòu)成了城市灰塵的動態(tài)演變系統(tǒng)。弄清城市灰塵遷移演化機理,有助于尋求最正確時間、最正確空間、最正確位置、最正確方案,進展城市灰塵污染的災(zāi)害預(yù)警、預(yù)防

8、、治理。傳統(tǒng)污染類型與治理城市灰塵的污染類型大致可以分為五種:城市灰塵動力污染、城市灰塵地理污染、城市灰塵物質(zhì)污染、城市灰塵循環(huán)污染、城市灰塵人體污染。美國進展的流行病學(xué)研究說明:人體吸入大氣顆粒污染物會引起呼吸道炎癥,并導(dǎo)致嬰兒早產(chǎn)死亡率增加。這與顆粒物的化學(xué)構(gòu)造無關(guān),不管所研究的顆粒物是來自煤煙型污染,還是來自交通型污染。較小的顆粒占的比例越大,其危害也越大。對人體安康危害最大的是10以下懸浮的顆粒物,粒徑為100.1的顆粒物有90%沉積于呼吸道和肺泡上,其中粒徑為50.5的顆粒物沉積率隨粒徑的減小而逐漸減少。0.5顆粒物的沉積率為2030%,粒徑為24的顆粒物在肺泡內(nèi)沉積率最大。沉積在肺

9、部的污染物如被溶解,就會直接侵入血液,造成血液中毒;未被溶解的污染物有可能被細(xì)胞所吸收使細(xì)胞遭受破壞,侵入肺組織或淋巴結(jié)可引起塵肺。細(xì)顆粒物的比外表積大,所以它們吸附的重金屬和有毒有害物質(zhì)多,同時也使這些有毒物質(zhì)在肺部更容易溶解。有害化學(xué)成分,如多環(huán)芳烴、重金屬的存在和它們的濃度也決定了其毒性的大校另外,人們在細(xì)顆粒物中暴露的時間長短對人體的安康也有重要影響。城市灰塵的截源、城市灰塵的預(yù)警、城市灰塵防治、城市灰塵治理等,屬城市灰塵環(huán)境污染研究的重要內(nèi)容。建立城市灰塵環(huán)境污染科學(xué)研究系統(tǒng),建立城市灰塵環(huán)境污染與生態(tài)損害研究系統(tǒng),城市灰塵環(huán)境污染防治治理系統(tǒng),創(chuàng)立優(yōu)美的人類城市生態(tài)環(huán)境。城市灰塵污

10、染治理,需要從城市灰塵防護林帶、城市灰塵阻滯植被帶、城市灰塵吸附綠化區(qū)、大面積轉(zhuǎn)基因植物修復(fù)等途徑,來降低城市灰塵污染物的包容數(shù)量,減輕污染程度。其中,地球化學(xué)工程學(xué)被認(rèn)為是21世紀(jì)重要的環(huán)保產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)狀與探究近年來,持久性難降解有機污染物(PPs)的環(huán)境效應(yīng)已引起人們的特別關(guān)注。研究說明,城市地區(qū)尤其是中心城區(qū),土壤和灰塵中的多環(huán)芳烴(PAHs)濃度在不斷增加,并顯示出一定的空間分布特征。工業(yè)區(qū)和交通要道含量明顯高于校園和居住區(qū),且呈較明顯的季節(jié)分布。Brisa等的研究說明,巴黎市區(qū)灰塵中PAHs到達311gg-1,是農(nóng)田土壤的213倍,呈現(xiàn)出由中心城區(qū)向郊區(qū)逐漸遞減的趨勢。Yang等的研究說

11、明,高雄市中心地區(qū)PAHs含量為298gg-1,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋼鐵廠、水泥廠和海濱等污染地區(qū)含量(122182gg-1)。Fang等對臺中市地表灰塵主要交通干道、工業(yè)園區(qū)、文教區(qū)3種地表灰塵進展的分析說明,其PAHs含量分別到達6518、2617和1611gg-1。郭琳等的研究說明,長沙市地表灰塵的浸取試驗分析說明,灰塵以總碳(T)和D污染為主,其次為石油類物質(zhì)。陳麗旋等的研究說明,廣州市各功能區(qū)道路灰塵的鄰苯二甲酸酯(PAEs)含量平均為132158gg-1,其中商業(yè)區(qū)、交通主干道明顯高于其他區(qū)域。與城市大氣、土壤污染相比,地表灰塵具有分布廣、取樣方便、代表性強、與非點源污染聯(lián)絡(luò)嚴(yán)密等獨特的環(huán)境特征。鑒于此,城市地表灰塵應(yīng)該成為我國環(huán)境研究的一個新的切入點,并且在幾個方面需要尤其加強。首先,采樣方法對地表灰塵研究至關(guān)重要,尤其是有關(guān)灰塵累積規(guī)律及粒徑分析的研究,更要求采樣的準(zhǔn)確性。國內(nèi)地表灰塵研究應(yīng)該進一步同國際研究接軌,統(tǒng)一采樣方法,以利于學(xué)術(shù)交流。其次,結(jié)合城市區(qū)域特征對地表灰塵進展有側(cè)重的研究。對于部分西部城市而言,研究地表灰塵與大氣污染、沙塵暴機制的關(guān)系有著重要