大氣污染與環(huán)境污染的研究

大氣污染與環(huán)境污染的研究

1大氣空氣污染的定義我們通常稱之為的空氣?？諝馐侨祟愘囈陨娴臈l件因素。在正常的情況下,空氣中氧氣占20.95%,氮?dú)庹?8.09%,二氧化碳只占0.027%。但是在人類活動(dòng)的影響下,大氣的成分有所變化,如:二氧化碳含量增加,塵埃、水分及各種有害氣體也在增加,這時(shí)的大氣(空氣)就被污染了。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)對大氣(空氣)污染的定義為:“大氣污染通常是指由于人類活動(dòng)和自然過程引起某種物質(zhì)進(jìn)入大氣中,呈現(xiàn)出足夠的濃度,達(dá)到了足夠的時(shí)間并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)象?！贝髿?空氣)污染主要表現(xiàn)在塵埃、水分、二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫以及對環(huán)境有影響的溫室氣體含量的增加。為此制定了大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),使我們有一個(gè)統(tǒng)一的尺度,可以衡量出大氣是否被污染,染污的程度如何?，F(xiàn)實(shí)中,大氣有一定的自凈能力,在一般情況下能保持清潔新鮮的狀態(tài)。當(dāng)大氣中某些組分的含量超過了正常含量,或者大氣中進(jìn)入了正常情況下不存在的成分或有毒有害物質(zhì),從而影響人的健康和生物的生長發(fā)育,或?qū)Ω鞣N物質(zhì)以及對天氣和氣候產(chǎn)生不良影響時(shí),這樣的大氣狀態(tài)稱為大氣污染。大氣污染不但直接危害人體健康,而且對全球氣候造成很大的影響。當(dāng)前世界上普遍重視的酸雨、溫室效應(yīng)、臭氧層空洞等三大公害,都直接與大氣污染有關(guān)。2污染源主要有毒氣體造成大氣污染的主要原因是人類無節(jié)制地向空氣中排放廢氣和固體廢棄物。所以空氣污染,一般是指人為原因所引起的污染?？諝庵械奈廴疚锏膩碓?燃料燃燒排放的廢氣和煙塵、工業(yè)廢氣和汽車尾氣、生活中燃燒的香煙、建筑裝飾材料等也會(huì)釋放一些有毒氣體。主要的污染物如:煙塵、二氧化硫、碳氧化物(二氧化碳和一氧化碳)、氮氧化物(主要是一氧化氮和二氧化氮)、碳?xì)浠衔锏?。汽車排放的氣體主要的有害成分為:一氧化碳、氮氧化物、碳煙、二氧化硫等,也是造成空氣污染的來源之一。工廠煙囪排出的煙塵,土地、房頂、馬路或建筑工地上卷起的塵土,植物的花粉和細(xì)菌等粒徑在0.1~100μm,不易在重力作用下沉降到地面,能在空氣中長期飄浮的顆粒物,稱為可吸入顆粒物,也直接影響到人類的生活和生產(chǎn)。當(dāng)空氣中二氧化碳、二氧化硫和一氧化氮的排放量較大時(shí),大氣的污染也造成了酸雨的形成。酸雨的形成不但危害人類的健康,還造成水域、土壤酸化,影響農(nóng)作物和林木的生長,對漁業(yè)、建筑物、工業(yè)設(shè)備和文化古跡方面等造成危害。3大氣污染物的分類大氣污染物的種類繁多,而排放量大、污染范圍廣、危害嚴(yán)重的只有幾十種,分為化學(xué)性物質(zhì)、放射性物質(zhì)和生物性物質(zhì)三類。依照污染物的存在形態(tài),可將其分為氣態(tài)污染物與顆粒污染物;依照與污染源的關(guān)系可將其分為一次污染物與二次污染物。一次污染物:若大氣污染物是從污染源直接排出的原始物質(zhì),進(jìn)入大氣后其性質(zhì)和狀態(tài)沒有發(fā)生變化,則稱為一次污染物。最常見的大氣一次污染物有顆粒物,包括降塵、飄塵、石棉和無機(jī)金屬粉塵等。有害氣體:包括SO2、NOx、CO、CO2、F2、Cl2、H2S、RSH和NH3等。二次污染物:若由一次污染物與大氣中原有成分或幾種一次污染物之間發(fā)生了化學(xué)變化或光化學(xué)反應(yīng),形成了與原污染性質(zhì)不同的新污染物,稱為二次污染物。如:由煙塵、SO2與空氣中的水蒸氣混合并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所形成的硫酸煙霧(組成:SO2、H2SO4、MSO4,M代表金屬元素)、由汽車、工廠等排入大氣中的氮氧化物或碳?xì)浠衔?經(jīng)光化學(xué)作用所形成的光化學(xué)煙霧(組成:NO2、HNO3、MNO3、O3、醛、酮、過氧乙酰硝酸酯等)等。4大氣污染源源,僅有自然環(huán)大氣污染主要發(fā)生在離地面約12km的范圍內(nèi),隨大氣環(huán)流和風(fēng)向的移動(dòng)而漂移,所以大氣污染是一種流動(dòng)性污染。具有擴(kuò)散速度快、傳播范圍廣、持續(xù)時(shí)間長、造成損失大等特點(diǎn)。大氣污染源可分為自然的和人為的兩類。自然污染源是由于自然原因(如火山爆發(fā)、森林火災(zāi)等)而形成,人為污染源是由于人們從事生產(chǎn)和生活活動(dòng)而形成。在人為污染源中,又可分為固定的(如煙囪、工業(yè)排氣筒)和移動(dòng)的(如汽車、火車、飛機(jī)、輪船)兩種。由于人為污染源普通和經(jīng)常地存在,所以比起自然污染源來更為人們所密切關(guān)注。大氣主要污染源有:⑴工業(yè)企業(yè)。工業(yè)企業(yè)是大氣污染的主要來源,也是大氣衛(wèi)生防護(hù)工作的重點(diǎn)之一。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,大氣污染物的種類和數(shù)量日益增多。由于工業(yè)企業(yè)的性質(zhì)、規(guī)模、工藝過程、原料和產(chǎn)品種類等不同,其對大氣污染的程度也不同。⑵生活爐灶與采暖鍋爐。在居住區(qū)里,隨著人口的集中,大量的民用生活爐灶和采暖鍋爐也需要耗用大量的煤炭,特別在冬季采暖時(shí)間,往往使受污染地區(qū)煙霧彌漫,這也是一種不容忽視的大氣污染源。⑶交通運(yùn)輸。近幾十年來,由于交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展,城市行駛的汽車日益增多,火車、輪船、飛機(jī)等客貨運(yùn)輸頻繁,這些又給城市增加了新的大氣污染源。其中具有重要意義的是汽車排出的廢氣。由于人類的發(fā)展,造成了對人類賴以生存的大氣層的人為破壞,全球環(huán)境逐漸變暖,溫室效應(yīng)導(dǎo)致冰川融化,人類生存的環(huán)境面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。近年來,水災(zāi)、干旱、臺風(fēng)、颶風(fēng)、雪災(zāi)、冰雹、雷擊、地震、海嘯、沙塵暴、酸雨、火災(zāi)、高溫天氣、地質(zhì)災(zāi)害等惡劣天氣和自然災(zāi)害頻頻發(fā)生,周期縮短,頻率加大。5溫室氣體排放地球大氣中存在微量氣體,例如:一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水蒸氣等等,它們具有讓太陽短波輻射自由通過,同時(shí)強(qiáng)烈吸收地面和空氣放出的長波(紅外線)輻射,從而造成地層增溫的功能,我們稱這些微量氣體為溫室氣體,稱它們的增溫作用為溫室效應(yīng)。近年來,由于全球工業(yè)發(fā)展、人口增加、城市增多、森林砍伐等原因,大氣中溫室氣體顯著增加,導(dǎo)致環(huán)境惡劣、自然災(zāi)害頻繁發(fā)生,對人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。溫室氣體導(dǎo)致全球氣候變化正逐漸成為一個(gè)涉及政治、經(jīng)濟(jì)、科技、法律諸領(lǐng)域的綜合性問題。溫室氣體種類繁多,但目前人類最為關(guān)切的成分為:CO2、CH4、N2O、氟氫碳化物(HFCS)、全氟碳化物(PFCS)及SF6等6種氣體物質(zhì)。越來越多的資料表明:人為排放的微量氣體導(dǎo)致地球氣候變暖的證據(jù)與日俱增,溫室氣體導(dǎo)致全球變暖已使冰川融化、北極層縮減、降雨形態(tài)改變等異?，F(xiàn)象,颶風(fēng)、干旱、海洋風(fēng)暴、沙漠面積增大等自然災(zāi)害正襲擊世界上許多地區(qū),造成巨大損失。這些氣候異常和自然災(zāi)害引起了國際社會(huì)與科學(xué)界的普遍關(guān)注,并開展了一系列的全球行動(dòng)以減少溫室氣體的排放。1997年在日本京都召開的氣候變化合約第三次締約方國際會(huì)議上通過的《京都議定書》是最主要的一項(xiàng)國際行動(dòng)?！毒┒甲h定書》中規(guī)定了38個(gè)工業(yè)化國家在2008年至2012年間將溫室氣體的排放量在1990年基礎(chǔ)上削減5.2%。目前全球已有141個(gè)國家和地區(qū)簽署了該議定書。我國政府也于1998年5月簽署并于2002年8月核準(zhǔn)了該議定書。2005年2月16日舉世矚目的《京都議定書》正式生效。按照《京都議定書》的規(guī)定,各締約方需要控制6種主要溫室氣體。在我國,這6種氣體主要來自能源活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)過程、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、土地利用變化、林業(yè)以及城市廢棄物處理的溫室氣體排放。雖然《京都議定書》只為發(fā)達(dá)國家規(guī)定了具體減排義務(wù),但由于發(fā)展中國家溫室氣體排放數(shù)量的快速增長,發(fā)達(dá)國家要求發(fā)展中國家參與溫室氣體減排或限排承諾的壓力與日俱增。從總量上看,目前,我國二氧化碳排放量已居世界第二,甲烷、氧化亞氮等溫室氣體的排放量也居世界前列。這將對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成負(fù)擔(dān),使我國在參與《聯(lián)合國氣候變化框架公約》活動(dòng)中遭受的壓力也將增大。6對人體的危害大氣中有害物質(zhì)是通過下述三個(gè)途徑侵入人體造成危害的:(1)通過人的直接呼吸而進(jìn)入人體;(2)附著在食物或溶解于水,隨飲水、飲食而侵入人體;(3)通過接觸或刺激皮膚而進(jìn)入到人體。尤其是脂溶性物質(zhì)更易從完整的皮膚滲入人體。其中,通過呼吸而侵入人體是主要的途徑,危害也最大。因此,大氣污染對人體的影響,首先是感覺上受到影響,隨后在生理上顯示出可逆性的反應(yīng),再進(jìn)一步就出現(xiàn)急性危害的癥狀。大氣污染對人的危害大致可分為急性中毒、慢性中毒、致癌作用三種。6.1居民人群的急性藥物危險(xiǎn)性事件存在于大氣中的污染物濃度較低時(shí),通常不會(huì)造成人體的急性中毒,但是在某些特殊條件下,加工廠在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)特殊事故,大量有害氣體跑出,外界氣象條件突變等,便會(huì)引起居民人群的急性中毒。6.2般可培養(yǎng)的可擴(kuò)張性疾病大氣污染對人體健康慢性毒害作用的主要表現(xiàn)是污染物質(zhì)在低濃度、長期連續(xù)地作用于人體后所出現(xiàn)的一般患病率升高。目前,雖然直接說明大氣污染與疾病之間的因果關(guān)系還很困難,但主要通過大量的流行病的調(diào)查研究證明,慢性呼吸道疾病與大氣污染有密切關(guān)系。6.3肺癌大氣污染隨著工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展,大氣中致癌物質(zhì)的含量和種類日益增多,比較確定有致癌作用的物質(zhì)有數(shù)十種,例如,某些多環(huán)芳烴、脂肪烴類、金屬類(如砷、鈹、鎳等),由大氣污染所引起的癌癥主要是肺癌。由于大氣污染存在著大量的有明顯致癌作用的多環(huán)芳烴,其中主要代表是3,4-苯并芘,它是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物,這與工業(yè)企業(yè)、交通運(yùn)輸和家庭爐灶的燃燒排氣有密切關(guān)系。7環(huán)境問題是人類實(shí)保護(hù)環(huán)境是指人類有意識地保護(hù)自然資源并使其得到合理的利用,防止自然環(huán)境受到污染和破壞。對受到污染和破壞的環(huán)境必須做好綜合的治理,以創(chuàng)造出適合于人類生活、工作的環(huán)境。防治由生產(chǎn)和生活活動(dòng)引起的環(huán)境污染,包括防治工業(yè)生產(chǎn)排放的“三廢”(廢水、廢氣、廢渣)、粉塵、放射性物質(zhì)以及交通運(yùn)輸活動(dòng)產(chǎn)生的有害氣體、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活使用的有毒有害化學(xué)品,城鎮(zhèn)生活排放的煙塵和垃圾等造成的污染。環(huán)境保護(hù)已成為當(dāng)今世界各國政府和人民的共同行動(dòng)和主要任務(wù)之一。我國則把環(huán)境保護(hù)宣布為我國的一項(xiàng)基本國策,并制定和頒布了一系列環(huán)境保護(hù)的法律、法規(guī),以保證這一基本國策的貫徹執(zhí)行。我們在接受雪災(zāi)、雷擊、水災(zāi)、臺風(fēng)、高溫天氣等自然災(zāi)害的懲戒,每年的自然災(zāi)害給人類造成的巨大損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過經(jīng)濟(jì)發(fā)展的增長,人類對破壞自然環(huán)境已經(jīng)付出了沉重的代價(jià),自然災(zāi)害帶來的損失難以估計(jì)。地球是全人類的,任何一個(gè)國家、任何一個(gè)地方,不同皮膚、不同種族的人都有保護(hù)地球環(huán)境的義務(wù)和監(jiān)督環(huán)境受破壞受污染的權(quán)利。我國目前的環(huán)境問題主要表現(xiàn)在:污染物排放量還相當(dāng)大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于環(huán)境的自凈力;工業(yè)污染治理任務(wù)仍相當(dāng)繁重,環(huán)境形勢仍然相當(dāng)嚴(yán)峻。我們應(yīng)當(dāng)刻不容緩地采取有效措施,防治環(huán)境污染與破壞。否則,日益惡化的環(huán)境將使我們在其他領(lǐng)域中所取得的一切成就都黯然失色。因此,在推進(jìn)現(xiàn)代化建設(shè)中,我們在保持國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)較快增長的同時(shí),必須把環(huán)境保護(hù)放在突出的位置。8環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為能準(zhǔn)確地認(rèn)識和評價(jià)空氣質(zhì)量狀況和對環(huán)境空氣污染進(jìn)行必要的監(jiān)督管理,我國陸續(xù)制定和頒發(fā)了有關(guān)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和空氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。我國的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》的規(guī)定,為改善環(huán)境空氣質(zhì)量,防止生態(tài)破壞,創(chuàng)造清潔適宜的環(huán)境,保護(hù)人體健康而制定的。見表1~3。續(xù)表2大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)續(xù)表3相關(guān)監(jiān)測規(guī)范、方法標(biāo)準(zhǔn)續(xù)表3相關(guān)監(jiān)測規(guī)范、方法標(biāo)準(zhǔn)續(xù)表3相關(guān)監(jiān)測規(guī)范、方法標(biāo)準(zhǔn)9氣候變化的量值傳遞早在20世紀(jì)80年代,世界氣象學(xué)組織(WMO)、世界衛(wèi)生組織(WHO)以及聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)等國際組織,就曾對全球環(huán)境變化等問題發(fā)起和組織了“大氣本底污染監(jiān)測網(wǎng)(BAPMON)”和全球監(jiān)測系統(tǒng),并在全球設(shè)定了2000多個(gè)臺站,我國是參加國之一,為獲得有關(guān)大氣成分及污染氣體的全球區(qū)域背景值及其變化趨勢提供相關(guān)材料。中國計(jì)量科學(xué)研究院近年來積極參與了國家科委組織的溫室氣體通量、濃度及有關(guān)過程的專項(xiàng)研究,面對全球?qū)厥覛怏w減排和大氣環(huán)境治理的迫切需求,國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局近年來一直立項(xiàng)對溫室氣體、大氣環(huán)境監(jiān)測氣體中相關(guān)組分開展專題研究,以求提供對監(jiān)測進(jìn)行有效質(zhì)量控制和計(jì)量保證、在國際上具有可比性的溫室氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。同時(shí)為達(dá)到國際上的可比與互認(rèn),中國計(jì)量科學(xué)研究院代表國家計(jì)量實(shí)驗(yàn)室參加了國際計(jì)量委員會(huì)(CIPM)中物質(zhì)量咨詢委員會(huì)(CCQM)組織的世界各國參加的評價(jià)各國氣體制備能力及測量能力的國際比對,以達(dá)到溫室氣體、環(huán)境監(jiān)測氣體成分量值的等效性,同時(shí)建立我國監(jiān)測基準(zhǔn)氣體組以確立該氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的復(fù)現(xiàn)程序及保存方法。近年來,我國大氣監(jiān)測及溫室氣體參加的國際比對成分為:CH4、CO、CO2、SF6、CF4、H2S、SO2、NO、N2O、C2H5-OH、天然氣(C1~C6)、汽車排氣、臭氧、苯系物、VOCS(C4~C16有機(jī)化合物)、懸浮顆粒物等組分。比對結(jié)果表明,我國在該領(lǐng)域的研究中具有較高的水平,并達(dá)到了國際等效性。該領(lǐng)域的研究為我國從事環(huán)境監(jiān)測、溫室氣體相關(guān)領(lǐng)域研究的機(jī)構(gòu)長年提供具有準(zhǔn)確定值的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。為完善該氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的計(jì)量特性,目前我院還組織相關(guān)人員深入開展大氣監(jiān)測及溫室氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備方法、分析方法、定值方法及性能評價(jià)方法的研究工作?？梢灶A(yù)計(jì),該項(xiàng)研究成果將是我國環(huán)境監(jiān)測氣體中化學(xué)量值傳遞的重要組成部分,對我國環(huán)境科學(xué)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有特殊作用,無疑將會(huì)給我國環(huán)境科學(xué)的進(jìn)一步研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),通過量值的傳遞與溯源,提高我國溫室氣體、環(huán)境氣體監(jiān)測的總體技術(shù)水平。目前我國大氣環(huán)境相關(guān)氣體對氣候的影響已作為《中國21世紀(jì)議程》,用于評估氣候變化的影響與適應(yīng)對策和措施的研究,同時(shí)用于評價(jià)減少溫室氣體排放的技術(shù)方案選擇并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,確立中國未來溫室氣體減排的各種替代方案。我國是一個(gè)發(fā)展中的國家,中國政府對全球重大環(huán)境問題給予了高度重視,并組織了國內(nèi)專家開展氣候變化的多項(xiàng)研究。有關(guān)專家預(yù)言,面對氣候變化,除了采取相應(yīng)措施減緩氣候變暖的趨勢外,我們還須采取適應(yīng)性對策或措施,應(yīng)對氣候變化。預(yù)計(jì)目前全球溫室氣體減排的根本出路是新能源技術(shù)上的突破與創(chuàng)新,只有當(dāng)太陽能等新能源的生產(chǎn)成本降低,以致價(jià)格可以和煤、石油、天然氣等化石能源有競爭優(yōu)勢時(shí),溫室氣體、環(huán)境氣體排放引起的氣候問題才能得到解決。10積極開展環(huán)境化學(xué)的研究,努力推動(dòng)應(yīng)對氣候變化國際合作面對全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展而隨之導(dǎo)致的對環(huán)境的影響,世界各國、聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)以及國際科聯(lián)(SCOPE和IGBP)等組織曾在早些時(shí)候?qū)Ξ?dāng)前全球性、區(qū)域性環(huán)境形勢以及21世紀(jì)環(huán)境問題進(jìn)行了研討。UNEP1997年出版的全球環(huán)境展望(GlobalEnvironmentalOutlook)提出了全球性、地區(qū)性的主要環(huán)境問題,其中溫室氣體的排放、化學(xué)品和能源應(yīng)用的增長,可再生資源使用的非持續(xù)化,以及全球生物地球化學(xué)循環(huán)破壞等全球環(huán)境的發(fā)展趨勢。至此,大氣環(huán)境問題和能源問題受到了全球各國更多的關(guān)注。它預(yù)示了今后環(huán)境問題將加劇。隨著科技的飛速發(fā)展,目前全球環(huán)境化學(xué)問題眾多,生物地球?qū)瘜W(xué)循環(huán)會(huì)進(jìn)一步破壞,因此開展環(huán)境化學(xué)體系中污染氣體以及溫室氣體的研究,將是未來環(huán)境研究中的重點(diǎn)課題。據(jù)調(diào)研所知,近年來由于工業(yè)發(fā)展和人類活動(dòng)的頻繁,各類對環(huán)境造成嚴(yán)重污染及大氣中溫室氣體的排放量正在逐年增加,影響到大氣的質(zhì)量。因此準(zhǔn)確地評估氣體的排放量,預(yù)測氣候變化的趨勢