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第6章 谁弄脏了地球的外衣(1)

我们生活在大气的“海洋”里,厚厚的大气层是“生命的保护伞”。它挡住或吸收掉太阳的大部分紫外线和其他有害辐射,使地球上的生命免遭伤害,保护人和生物安然无恙。

大气层又像一条棉被覆盖着地球,既削弱了白天太阳的直接辐射,又缓和了昼夜气温的差别。运动着的大气还能实现热量的交换和调节,给地球上的生命创造一种冷暖适中的条件。

这样说来,空气实在是太重要了。

可是,究竟有多少人真正认识到了这个最浅显的道理呢?食物来之不易,水也有短缺的时候,唯独空气到处都有,结果是谁也不稀罕它,很少有人觉得有必要关心它的痛痒。表现之一,就是人们漫不经心地往大气中排放各种各样有毒有害的废物。结果是大气环境成了世界各国的公共“垃圾箱”,什么废气都往里排放,最后超过了大气环境所能承受的极限,对人类健康、农业、森林、生物、水源、建筑物,以及文物古迹、旅游景观等都产生了有害的影响。大气受到了污染,大气生“病”了。

大气污染

按照国际标准化组织(IsO)的定义,大气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。

正常状态下地球上的大气主要含有对植物生长有好处的氮气。(占78%)、人体和动物需要的氧气(占21%),以及少量的二氧化碳(0.03%)和其他气体等。当本不属于大气成分的气体或物质,如硫化物、氮氧化物、粉尘、有机物等进入大气之后,大气污染就发生了。

大气污染的危害

近年来,大气污染状况日益严重,据统计,人体的许多疾病与大气中的污染物,有密切关系。全世界每天有800人因呼吸受污染的空气而早亡,每年有300多万人死于主要由环境污染——包括大气污染引起的癌症。

大气污染物主要通过三条途径危害人体。一是人体表面接触后受到伤害,其次是食用含有大气污染物的食物和水中毒,三是吸入污染的空气后患上种种疾病。呼吸系统有问题的人如哮喘病患者,较易受二氧化氮影响。而对儿童来说,氮氧化物可能会造成肺部发育受损。吸入二氧化硫可使呼吸系统功能受损,加重已有的呼吸系统疾病及心血管病。

可吸入颗粒物对人体健康的影响包括导致呼吸不适及呼吸系统症状、加重已有的呼吸系统疾病及损害肺部组织。

此外,由汽车尾气和工业废气排放造成的光化烟雾除刺激人们的眼睛外,还会引发气喘病、鼻炎、肺炎、头痛、恶心等。

大气污染还能对气候产生不良影响,如降低能见度,减少太阳的辐射(据资料表明,城市太阳辐射强度和紫外线强度要分别比农村减少10%~30%和10%~25%)而导致城市佝偻发病率的增加。

大气污染也使农业大受其害。大气污染可使植物生理机制受抑制,生长不良,抗病抗虫能力减弱,甚至死亡,导致粮食减产,家畜中毒。近十几年来,不少国家发现酸雨,雨雪中酸度增高,致使河湖酸化,鱼类减少甚至灭绝,渔业衰落;土壤酸化、变质,导致粮食、经济作物减产,森林发育受影响。

另外,如果污染物随雨雪降落,那么大气污染就会转变为水体污染和土壤污染。

大气污染还使人们在经济上付出高昂代价。举个例子,在美国,仅仅为了消除大气烟尘所造成的污染,一年当中用于建筑物重新粉刷所需的费用就达1亿美元,洗涤纤维品的费用8亿美元,洗车费用2.4亿美元。想想看,这还是大气污染造成的间接损失,一个美国便这么多,全世界加在一起该有多少啊!

大气污染的主要来源

虽然大气有一定的自净能力,但是人类排出的污染物大大超过大气的自净能力后,会使大气遭到不同程度的污染。

大气污染从总体看可分为自然源和人为源。自然因素也会给空气质量带来影响,比如说火山爆发、森林火灾、地震等。在一些地方,少量的崩塌也会造成一些尘土在空气中造成一些污染。由自然源造成的污染多为暂时的、局部的;而由人为源造成的污染通常延续时间长、范围广。当前造成大气污染的主要原因是来自于人类活动排放的污染物。从其来源看,可分为以下五类。

生活污染源

城市居民、机关和服务性行业由于烧饭、取暖、沐浴等生活上的需要,燃烧矿物燃料,向大气排放煤烟、油烟、废气等造成大气污染;城市生活垃圾在堆放过程中厌氧分解排出的二次污染物和垃圾焚烧过程产生的废气。

工业污染源

工业污染是大气污染的重要来源,包括燃料燃烧排放的污染物以及工艺生产过程中排放的废气(如化工厂向大气排放的具有刺激性、腐蚀性、异味和恶臭的有机和无机气体;炼焦厂排放的酚、苯、烃类和化纤厂排放的氨、二硫化碳、甲醇、丙酮等有毒有害物质)以及生产过程中排放的各类金属和非金属粉尘。由于工业企业的性质、规模、工艺过程、原料和产品等种类不同,排放物对大气污染的程度也不同。

交通污染源

行驶中的汽车、火车、船舶和飞机等交通工具排放出合有一氧化碳、碳氢化合物、铅等污染物的尾气造成大气污染。从目前来看,排放污染物最多的还是汽车。近年来,我国的公路交通也发展很快,汽车的排放废气在一些大城市已成为主要的空气污染源。

农业污染源

农业机械运行时排放的尾气;农田施用化学农药、化肥、有机肥时有害物质直接逸散到大气中,或在土壤中经分解后向大气排放的有毒、有害及恶臭气态污染物等;露天燃烧秸秆、树叶或者废弃物等。

沙尘污染源

由于农村和城市过度开发,植被和水面遭受破坏而减少或消失,地表裸露,地面沙尘被风力或交通工具扬起,可吸入颗粒物悬浮于大气中,造成大气污染。

大气中的主要污染物

凡是能使空气质量变坏的物质都是大气污染物。大气污染物的种类很多,其中影响范围广对人类环境威胁较大的,主要是煤粉尘、二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、碳化氢、硫化氢和氨等六七种。一般情况下,大气污染物中粉尘与二氧化硫占40%,一氧化碳占30%,二氧化氮、碳化氢以及其他废气占30%。它们的主要来源是工厂排放、汽车尾气、农垦烧荒、森林失火、炊烟(包括路边烧烤)、尘土(包括建筑工地)等。

二氧化硫、颗粒物

我国的大气污染,主要是以颗粒物和二氧化硫为代表的煤烟型污染,而颗粒物又是大气污染物中含量最大、成分最复杂、危害较大的一种。它包括飘尘和降尘(颗粒物粒径小于10微米的为飘尘,大于10微米的为降尘)。降尘在空气中停留时间短,不易被人吸入,而飘尘则可随时被人吸入。粒径在0.5微米~5微米的飘尘,能进入支气管和肺的深部,对人体的危害最大。飘尘在空气中能互相碰撞,具有吸附性和催化作用,能促使二氧化硫、氮氧化物等气体,变成硫酸雾和硝酸雾,并吸附在飘尘上,经呼吸道深入肺部,滞留在肺壁上。还会把有毒金属,如铅、镉、铬、汞、铝、锰、钒、铍的化合物和致癌性很强的苯并芘等烃类化合物,附着在飘尘微粒上,随呼吸时进入人体,如长期在肺部沉积,使肺部产生弥漫性纤维组织增生,到一定程度就会出现尘肺。

二氧化硫主要来自燃烧的煤,使所合的硫被氧化成二氧化硫。当空气中的二氧化硫浓度为0.0001%0~0.001%0时.即可嗅出,此时对人体无危害。如长期吸入的二氧化硫浓度为0.005‰~0.01‰,可引起慢性鼻炎、慢性咽炎、慢性支气管炎。当浓度达到0.02‰时,会引起结膜炎。浓度高时,可发生水肿和呼吸麻痹。浓度更高,达到0.4‰~0.5‰时,则危及人的生命。

据统计,1990年全国煤炭消耗量10.52亿吨,到1995年煤炭消耗量增至12.8亿吨,二氧化硫排放量达2232万吨,超过欧洲和美国,居世界首位。1997年,二氧化硫排放总量为2346X吨,比1995年增加114万吨,烟尘排放总量为1873~-吨,比1995年减少111万吨。由于我国部分地区燃用高硫煤,燃煤设备未能采取脱硫措施,致使二氧化硫排放量不断增加,造成严重的环境污染。如不严格控制,到2000年我国煤炭消耗量增长到15亿吨时,二氧化硫排放量将达2730万吨。

空气中二氧化硫的主要危害是刺激和腐蚀呼吸道黏膜,引起炎症和气道阻力增加,长期作用会导致慢性鼻咽炎、慢性气管炎等。

硫酸雾和酸雨

大气中的二氧化硫会被氧化成硫酸雾,随飘尘直接进入肺泡。它的危害作用比二氧化硫大10倍。在我国,由二氧化硫排放引起的酸雨污染范围不断扩大,已由80年代初的西南局部地区,扩展至西南、华中、华南和华东的大部分地区,目前年均降水PH低于5.6的地区已占全国面积40%左右。酸雨和硫酸雾污染危害居民健康;腐蚀建筑材料;破坏生态系统,造成的巨大经济损失每年多达200多亿元。

汽车尾气和先化学烟雾

大气中的氮氧化物除由于工业生产和汽车排放外,还来自土壤中的氮,在高温下能形成一氧化氮,再氧化成二氧化氮,特别在使用氮肥后大气中氮氧化物的含量更高,二氧化氮的毒性为一氧化氮的4~5倍,当二氧化氮的浓度为0.00012‰—0.00022‰时即可嗅出,浓度为0.005‰时,吸入10分钟可引起人的呼吸道阻力增高。氮氧化物与烃类化合物共存于大气时,经日光中紫外线照射,产生一种毒性很强的光化学烟雾。自1974年以来,我国兰州西固地区常发生“雾茫茫,眼难睁,不伤心,泪自流”的光化学烟雾事件,人感觉眼酸痛、流泪、胸闷、呼吸困难、喉痛、疲乏无力等症状,究其原因,元凶就是二氧化氮。

大气气溶胶粒子一般由水蒸汽、二氧化硫、三氧化硫气体等凝聚而成。随呼吸进入呼吸道的气溶胶粒子,对人体的危害主要是由气溶胶粒子吸附化学物质造成的。如二氧化硅可致硅肺,汞、铍、铬、铅、钾等有毒金属可发生纤维肺和恶性肿瘤。气溶胶中的酸性化合物,是危害呼吸道的主要物质,例如水溶性的硫酸及其盐类、硝酸及其盐类、铵盐等复合离子。这些粒子一般都比较小,可进入肺泡,造成较大损害。如吸入硫酸后可发生咽喉炎及支气管痉挛。当吸入浓度高的硫酸或浓度虽低但吸入的时间长,均可使局部上的皮坏死,造成永久性损害。

监测分析表明,机动车辆排气型污染已代替煤烟型污染,成为城市主要大气污染源,并且这一趋势还将继续发展。

汽车尾气的危害程度受汽油成分的直接影响。为提高汽油的抗爆性,通常添加一定量的四乙基铅,根据添加剂是否含有铅,将汽油分为含铅汽油和无铅汽油两大类。含铅汽油的汽车尾气中合有铅,它是一种有毒有害的重金属,扩散到大气中能随呼吸道进入人体影响身体健康。研究表明,铅对人体的影响是全身性的、多系统的。对神经、血液和造血、消化、泌尿、生殖、心血管、内分泌和免疫等系统以及儿童的身体发育均有毒性作用,其中神经系统和血液一造血系统对铅最敏感。环境铅污染已成为影响儿童生长发育的重要因素。铅能够影响儿童的智力发育,幼年时低水平的铅接触与儿童及青少年时期的神经行为方面的缺陷有关,应引起全社会和家长的高度重视。

大气污染正威胁着人类的生存,我们必须对控制和减少大气污染物做出切实的努力。

汽车尾气——光化学烟雾的制造者

学者们回顾已经结束的20世纪时,总结说:20世纪是“汽车的世纪”。

的确,自从亨利·福特于1896年制造出第一辆汽车以来,车轮已辗过了100多年的历史。百余年间,汽车制造业取得了长足的进展。汽车“融入”了现代人的生活之中,曾为人类社会物质文明增光添彩,帮助现代居民,尤其是城市居民编织着日益绚丽多彩的梦,汽车已成为人们无法离开的交通工具。

然而,人们却没有想到,正是汽车与石油制品——汽油的结合,产生了一个可怕白的隐形杀手——光化学烟雾。

洛杉矶的烟雾事件轰动了世界,也引起了美国政府和科学界的极大重视。经过几年的研究表明,此次灾难的产生不是偶然的。引发灾难的因素多种多样,而产生这种“杀人烟雾”的真正元凶,就是给人们带来行走方便的汽车。

当时在这座城市中,有汽车250多万辆,汽车发动机在使用汽油、柴油等燃料时,除了产生热能之外,汽车排气管还排出大量的废气,我们称之为汽车尾气。

汽车排放的尾气,除氮和氧以及燃烧产物二氧化碳、水蒸汽为无害成分外,其余均为有害成分。汽车发动机排放的尾气,一部分毒性物质是由于燃料不完全燃烧或燃气温度较低时产生。尤其是喷油器喷雾不良、超负荷工作运行时,燃油不能很好地与氧化合燃烧,必定生成大量的一氧化碳、碳氢化合物和煤烟。另一部分有毒物质是由于燃烧室内的高温、高压而形成的氮氧化合物。

一氧化碳是一种无色无味有毒的气体,它不易与其他物质发生反应而成为大气成份中比较稳定的组成部分,能在大气中停留2~3年。当人们吸入过多的一氧化碳后,一氧化碳可与血液中的血红素结合,阻碍血液吸收氧气和输送氧气而中毒死亡。它引起的公害称为汽车尾气第一排气公害。

碳氢化合物中,特别是烯在大气上空,在太阳光紫外线作用下,会与氧化氮起光化反应生成臭氧、醛等烟雾状物质,刺激人们的喉、眼、鼻等粘膜。它不仅危害人们与动物,而且使生态环境遭到破坏,严重影响农作物的生长,迫使农业减产,同时还具有致癌作用。它是汽车尾气排放的第二公害。

氮氧化合物是一氧化氮和二氧化氮的总称,其中一氧化氮与血液中的血红素的结合能力比一氧化碳还强。容易使人们中毒而死亡。二氧化氮是一种褐色有毒气体,有特殊刺激臭味,损害人的眼睛和肺部。它是产生酸雨和引起气候变化、产生烟雾的主要原因。

汽车尾气每天将上千吨碳氢化合物、氮氧化物和一氧化碳等排入大气。这些污染物在阳光的强刺激下,发生一系列的光化学反应,产生了以臭氧、过氧乙酰硝酸酯等为主的淡淡的蓝色有害烟雾,科学家定名为光化学烟雾。

综上所述,汽车尾气排出的污染物,给人类赖以生存的大气环境带来了严重的污染。在交通干线等人口密集区,其排气高度接近人体呼吸带,给人体健康造成了严重的危害。因此,必须采取有效措施,减少或者消除汽车尾气的排放。

“空中死神”酸雨的形成原因

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