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環保科普 | 大氣汙染知識知多少

2024-08-26科學

呼吸道疾病、溫室效應

臭氧層破壞、酸雨、PM2.5

這些名詞頻繁的出現在我們的日常生活中

嚴重的危害著我們的健康

那麽這些和大氣有什麽關系

大自然和人類又起到了什麽作用

今天的中遙小課堂為您揭曉~

近年來,隨著城市工業的發展,大氣汙染日益嚴重,空氣品質進一步惡化,不僅危害到人們的正常生活,而且威脅著人們的身心健康。中國11個最大城市中空氣中的煙塵和細顆粒物每年使40萬人感染上慢性支氣管炎。在一定程度上,城市生活正在背離人們所追求的健康目標。呼吸道疾病,溫室效應,臭氧層破壞,酸雨,PM2.5等等,在這些名詞頻繁出現在我們日常生活中的當下,對大氣汙染的深刻認識和保護對策的思考變得刻不容緩。

我們在之前的小課堂中也陸陸續續提到過大氣汙染,本期小課堂將帶大家全面系統的了解大氣汙染……

01 什麽是大氣汙染

(1)按照國際標準化組織(ISO)定義,大氣汙染通常是指由於人類活動或自然過程引起某些物質進入大氣中,呈現出足夠的濃度,達到足夠的時間,並因此危害了人體的舒適、健康和福利或環境汙染的現象。因此,大氣汙染的形成及危害程度,不僅是以空氣中是否存在某種有害物質來衡量,還需考慮其作用的濃度和時間等因素。
(2)根據世界衛生組織(WHO)規定,大氣汙染,是指室外的大氣中若存在人為造成的汙染物質,其含量與濃度及持續時間可引起多數居民的不適感,在很大範圍內危害公共衛生,並使人類、動植物生活處於受妨礙的狀態。

02 大氣汙染物的種類

大氣汙染物是指由於人類活動或自然過程排入大氣的並對環境或人產生有害影響的物質。大氣汙染物按其存在狀態可分為兩大類:一種是氣溶膠狀態汙染物,另一種是瓦斯狀態汙染物;若按形成過程分類則可分為一次汙染物和二次汙染物。一次汙染物是指直接從汙染源排放的汙染物質,二次汙染物則是由一次汙染物經過化學反應或光化學反應形成的與一次汙染物的物理化學性質完全不同的新的汙染物,其毒性比一次汙染物強。

大氣汙染物既包括粉塵、煙、霧等小顆粒狀的汙染物,也包括二氧化硫、一氧化碳等氣態汙染物。

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大氣汙染物來源

凡是能使空氣品質變差的物質都是大氣汙染物。大氣汙染物已知的約有100多種。

有自然因素(如森林火災、火山爆發等)和人為因素(如工業廢氣、生活燃煤、汽車尾氣等)兩種,並且以後者為主要因素,尤其是工業生產和交通運輸所造成的。

(1)大氣汙染的天然源

火山噴發:排放出pS、CO2、CO、HF、SO2及火山灰等顆粒物。

森林火災:排放出CO、CO2、SO2、NO2、HC等。

自然塵:風沙、土壤塵等。

森林植物釋放:主要為萜烯類碳氫化合物。

海浪飛沫顆粒物:主要為硫酸鹽與亞硫酸鹽。

在有些情況下,天然源比人為源排放更多,據相關統計,全球氮排放的93%和硫氧化物排放中的60%來自於自然源。

(2)人為汙染源

通常所說的大氣汙染源是指由人類活動向大氣輸送汙染物的發生源。大氣的人為汙染源可以概括為以下四方面:

燃料燃燒:燃料(煤、石油、天然氣等)的燃燒過程是向大氣輸送汙染物的重要發生源。煤炭的主要成分是碳,並含氫、氧、氮、硫及金屬化合物。燃料燃燒時除產生大量煙塵外,在燃燒過程中還會形成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、有機化合物及煙塵等物質。

工業生產過程的排放:如石化企業排放硫化氫、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物;有色金屬冶煉工業排放的二氧化硫、氮氧化物及含重金屬元素的煙塵;磷肥廠排放的氟化物;酸堿鹽化工業排出的二氧化硫、氮氧化物、氯化氫及各種酸性瓦斯;鋼鐵工業在煉鐵、煉鋼、煉焦過程中排出粉塵、硫氧化物、氰化物、一氧化碳、硫化氫、酚、苯類、烴類等。其汙染物組成與工業企業性質密切相關。

交通運輸過程的排放:汽車、船舶、飛機等排放的尾氣是造成大氣汙染的主要來源。內燃機燃燒排放的廢氣中含有一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物、含氧有機化合物、硫氧化物和鉛的化合物等物質。

農業活動排放:田間施用農藥時,一部份農藥會以粉塵等顆粒物形式飄散到大氣中,殘留在作物體上或粘附在作物表面的仍可揮發到大氣中。進入大氣的農藥可以被懸浮的顆粒物吸收,並隨氣流向各地輸送,造成大氣農藥汙染。此外還有稭稈焚燒等。

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常見的大氣汙染物

(1) 含硫化合物 :二氧化硫(SO2)、硫化氫(pS)、硫酸鹽(SO42-)等;
(2) 含氮化合物 :氮氧化物(NOx)、氨(Np)、硝酸鹽(NO3-)等;
(3) 顆粒物 :總懸浮顆粒物(TSP)、可吸入顆粒物(PM10)、細顆粒物(PM2.5)等;
(4) 揮發性有機物(VOCs) :可分為烷烴類、芳香烴類、烯烴類、鹵代烴類、酯類、醛類、酮類等類別,常見的VOCs有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、二異氰酸酯等;
(5) 永續性有機汙染物(POPs) :艾氏劑、狄氏劑、異狄氏劑、滴滴涕、七氯、氯丹、滅蟻靈、毒殺芬、六氯苯、多氯聯苯、多氯二苯並對戴奧辛和多氯二苯並呋喃等;
(6) 光化學氧化劑 :臭氧(O3)、過氧乙酰基硝酸酯(PAN)、大氣中的自由基等;
(7) 碳的氧化物 :一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)等;
(8) 鹵素化合物 :氟化物、含溴化合物等。

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大氣汙染的影響因素

影響大氣汙染範圍和強度的因素有汙染物的性質(物理的和化學的),汙染源的性質(源強、源高、源內溫度、排氣速率等),氣象條件(風向、風速、溫度層結等),地表性質(地形起伏、粗糙度、地面覆蓋物等)。

大氣中有害物質的濃度越高,汙染就越重,危害也就越大。汙染物在大氣中的濃度,除了取決於排放的總量外,還同排放源高度、氣象和地形等因素有關。

汙染物一進入大氣,就會稀釋擴散。風越大,大氣亂流越強,大氣越不穩定,汙染物的稀釋擴散就越快;反之,則汙染物的稀釋擴散就慢。在後一種情況下,特別是在出現逆溫層時,汙染物往往可積聚到很高濃度,造成嚴重的大氣汙染事件。降雨雖可對大氣起凈化作用,但因汙染物隨雨雪降落,大氣汙染會轉變為水體汙染和土壤汙染。

地形或地面狀況復雜的地區,會形成局部地區的熱力環流,如山區的山谷風,濱海地區的海陸風,以及城市的熱島效應等,都會對該地區的大氣汙染狀況發生影響。

煙氣執行時,碰到高的丘陵和山地,在迎風面會發生下沈作用,引起附近地區的汙染。煙氣如越過丘陵,在背風面出現渦流,汙染物聚集,也會形成嚴重汙染。在山間谷地和盆地地區,煙氣不易擴散,常在谷地和坡地上回旋。特別在背風坡,氣流作螺旋運動,汙染物最易聚集,濃度就更高。夜間,由於谷底平靜,冷空氣下沈,暖空氣上升,易出現逆溫,整個谷地在逆溫層覆蓋下,煙雲彌漫,經久不散,易形成嚴重汙染。

位於沿海和沿湖的城市,白天煙氣隨著海風和湖風執行,在陸地上易形成「汙染帶」。

早期的大氣汙染,一般發生在城市、工業區等局部地區,在一個較短的時間內大氣中汙染物濃度顯著增高,使人或動、植物受到傷害。60年代以來,一些國家采取了控制措施,減少汙染物排放或采用高煙囪使汙染物擴散,大氣的汙染情況有所減輕。

高煙囪排放雖可降低汙染物的近地面的濃度,但是也能把汙染物擴散到更大的區域,從而造成遠離汙染源的廣大區域的大氣汙染。大氣層核試驗的放射性降落物和火山噴發的火山灰可廣泛分布在大氣層中,造成全球性的大氣汙染。

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大氣汙染的影響

(1)對人體的危害

大氣汙染對人體的影響,首先是感覺上不舒服,隨後生理上出現可逆性反應,再進一步就出現急性危害癥狀。大氣汙染對人的危害大致可分為急性中毒、慢性中毒、致癌三種。

(2)對工農業的危害

大氣汙染對工農業生產的危害十分嚴重,這些危害可影響經濟發展,造成大量人力、物力和財力的損失。

大氣汙染物對工業的危害主要有兩種:一是大氣中的酸性汙染物和二氧化硫、二氧化氮等,對工業材料、裝置和建築設施的腐蝕;二是飄塵增多給精密儀器、裝置的生產、安裝偵錯和使用帶來的不利影響。大氣汙染對工業生產的危害,從經濟角度來看就是增加了生產的費用,提高了成本,縮短了產品的使用壽命。

大氣汙染對農業生產也造成很大危害。酸雨可以直接影響植物的正常生長,又可以透過滲入土壤及進入水體,引起土壤和水體酸化、有毒成分溶出,從而對動植物和水生生物產生毒害。嚴重的酸雨會使森林衰亡和魚類絕跡。

(3)對氣候的危害

大氣汙染物質還會影響天氣和氣候。

顆粒物使大氣能見度降低,減少到達地面的太陽光放射線量。尤其是在大工業城市中,在煙霧不散的情況下,日光比正常情況減少40%。高層大氣中的氮氧化物、碳氫化合物和氟氯烴類等汙染物使臭氧大量分解,引發的「臭氧洞」問題,成為了全球關註的焦點。

大氣汙染除對天氣產生不良影響外,對全球氣候的影響也逐漸引起人們關註。由大氣中二氧化碳濃度升高引發的溫室效應的加強,是對全球氣候的最主要影響。

(4)對植物的危害

大氣中的汙染物主要透過氣孔進入葉片並溶解在葉肉組織中,透過一系列的生物化學反應對植物生理代謝活動產生影響,所以植物受害癥狀一般都是出現在葉片。汙染物不同,植物受害的癥狀也是有差異的。

來源:中遙環境