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环保科普 | 大气污染知识知多少

2024-08-26科学

呼吸道疾病、温室效应

臭氧层破坏、酸雨、PM2.5

这些名词频繁的出现在我们的日常生活中

严重的危害着我们的健康

那么这些和大气有什么关系

大自然和人类又起到了什么作用

今天的中遥小课堂为您揭晓~

近年来,随着城市工业的发展,大气污染日益严重,空气质量进一步恶化,不仅危害到人们的正常生活,而且威胁着人们的身心健康。我国11个最大城市中空气中的烟尘和细颗粒物每年使40万人感染上慢性支气管炎。在一定程度上,城市生活正在背离人们所追求的健康目标。呼吸道疾病,温室效应,臭氧层破坏,酸雨,PM2.5等等,在这些名词频繁出现在我们日常生活中的当下,对大气污染的深刻认识和保护对策的思考变得刻不容缓。

我们在之前的小课堂中也陆陆续续提到过大气污染,本期小课堂将带大家全面系统的了解大气污染……

01 什么是大气污染

(1)按照国际标准化组织(ISO)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、健康和福利或环境污染的现象。因此,大气污染的形成及危害程度,不仅是以空气中是否存在某种有害物质来衡量,还需考虑其作用的浓度和时间等因素。
(2)根据世界卫生组织(WHO)规定,大气污染,是指室外的大气中若存在人为造成的污染物质,其含量与浓度及持续时间可引起多数居民的不适感,在很大范围内危害公共卫生,并使人类、动植物生活处于受妨碍的状态。

02 大气污染物的种类

大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对环境或人产生有害影响的物质。大气污染物按其存在状态可分为两大类:一种是气溶胶状态污染物,另一种是气体状态污染物;若按形成过程分类则可分为一次污染物和二次污染物。一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质,二次污染物则是由一次污染物经过化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理化学性质完全不同的新的污染物,其毒性比一次污染物强。

大气污染物既包括粉尘、烟、雾等小颗粒状的污染物,也包括二氧化硫、一氧化碳等气态污染物。

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大气污染物来源

凡是能使空气质量变差的物质都是大气污染物。大气污染物已知的约有100多种。

有自然因素(如森林火灾、火山爆发等)和人为因素(如工业废气、生活燃煤、汽车尾气等)两种,并且以后者为主要因素,尤其是工业生产和交通运输所造成的。

(1)大气污染的天然源

火山喷发:排放出pS、CO2、CO、HF、SO2及火山灰等颗粒物。

森林火灾:排放出CO、CO2、SO2、NO2、HC等。

自然尘:风沙、土壤尘等。

森林植物释放:主要为萜烯类碳氢化合物。

海浪飞沫颗粒物:主要为硫酸盐与亚硫酸盐。

在有些情况下,天然源比人为源排放更多,据相关统计,全球氮排放的93%和硫氧化物排放中的60%来自于自然源。

(2)人为污染源

通常所说的大气污染源是指由人类活动向大气输送污染物的发生源。大气的人为污染源可以概括为以下四方面:

燃料燃烧:燃料(煤、石油、天然气等)的燃烧过程是向大气输送污染物的重要发生源。煤炭的主要成分是碳,并含氢、氧、氮、硫及金属化合物。燃料燃烧时除产生大量烟尘外,在燃烧过程中还会形成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、有机化合物及烟尘等物质。

工业生产过程的排放:如石化企业排放硫化氢、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物;有色金属冶炼工业排放的二氧化硫、氮氧化物及含重金属元素的烟尘;磷肥厂排放的氟化物;酸碱盐化工业排出的二氧化硫、氮氧化物、氯化氢及各种酸性气体;钢铁工业在炼铁、炼钢、炼焦过程中排出粉尘、硫氧化物、氰化物、一氧化碳、硫化氢、酚、苯类、烃类等。其污染物组成与工业企业性质密切相关。

交通运输过程的排放:汽车、船舶、飞机等排放的尾气是造成大气污染的主要来源。内燃机燃烧排放的废气中含有一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、含氧有机化合物、硫氧化物和铅的化合物等物质。

农业活动排放:田间施用农药时,一部分农药会以粉尘等颗粒物形式飘散到大气中,残留在作物体上或粘附在作物表面的仍可挥发到大气中。进入大气的农药可以被悬浮的颗粒物吸收,并随气流向各地输送,造成大气农药污染。此外还有秸秆焚烧等。

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常见的大气污染物

(1) 含硫化合物 :二氧化硫(SO2)、硫化氢(pS)、硫酸盐(SO42-)等;
(2) 含氮化合物 :氮氧化物(NOx)、氨(Np)、硝酸盐(NO3-)等;
(3) 颗粒物 :总悬浮颗粒物(TSP)、可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)等;
(4) 挥发性有机物(VOCs) :可分为烷烃类、芳香烃类、烯烃类、卤代烃类、酯类、醛类、酮类等类别,常见的VOCs有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、二异氰酸酯等;
(5) 持久性有机污染物(POPs) :艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、滴滴涕、七氯、氯丹、灭蚁灵、毒杀芬、六氯苯、多氯联苯、多氯二苯并对二噁英和多氯二苯并呋喃等;
(6) 光化学氧化剂 :臭氧(O3)、过氧乙酰基硝酸酯(PAN)、大气中的自由基等;
(7) 碳的氧化物 :一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)等;
(8) 卤素化合物 :氟化物、含溴化合物等。

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大气污染的影响因素

影响大气污染范围和强度的因素有污染物的性质(物理的和化学的),污染源的性质(源强、源高、源内温度、排气速率等),气象条件(风向、风速、温度层结等),地表性质(地形起伏、粗糙度、地面覆盖物等)。

大气中有害物质的浓度越高,污染就越重,危害也就越大。污染物在大气中的浓度,除了取决于排放的总量外,还同排放源高度、气象和地形等因素有关。

污染物一进入大气,就会稀释扩散。风越大,大气湍流越强,大气越不稳定,污染物的稀释扩散就越快;反之,则污染物的稀释扩散就慢。在后一种情况下,特别是在出现逆温层时,污染物往往可积聚到很高浓度,造成严重的大气污染事件。降水虽可对大气起净化作用,但因污染物随雨雪降落,大气污染会转变为水体污染和土壤污染。

地形或地面状况复杂的地区,会形成局部地区的热力环流,如山区的山谷风,滨海地区的海陆风,以及城市的热岛效应等,都会对该地区的大气污染状况发生影响。

烟气运行时,碰到高的丘陵和山地,在迎风面会发生下沉作用,引起附近地区的污染。烟气如越过丘陵,在背风面出现涡流,污染物聚集,也会形成严重污染。在山间谷地和盆地地区,烟气不易扩散,常在谷地和坡地上回旋。特别在背风坡,气流作螺旋运动,污染物最易聚集,浓度就更高。夜间,由于谷底平静,冷空气下沉,暖空气上升,易出现逆温,整个谷地在逆温层覆盖下,烟云弥漫,经久不散,易形成严重污染。

位于沿海和沿湖的城市,白天烟气随着海风和湖风运行,在陆地上易形成「污染带」。

早期的大气污染,一般发生在城市、工业区等局部地区,在一个较短的时间内大气中污染物浓度显著增高,使人或动、植物受到伤害。60年代以来,一些国家采取了控制措施,减少污染物排放或采用高烟囱使污染物扩散,大气的污染情况有所减轻。

高烟囱排放虽可降低污染物的近地面的浓度,但是也能把污染物扩散到更大的区域,从而造成远离污染源的广大区域的大气污染。大气层核试验的放射性降落物和火山喷发的火山灰可广泛分布在大气层中,造成全球性的大气污染。

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大气污染的影响

(1)对人体的危害

大气污染对人体的影响,首先是感觉上不舒服,随后生理上出现可逆性反应,再进一步就出现急性危害症状。大气污染对人的危害大致可分为急性中毒、慢性中毒、致癌三种。

(2)对工农业的危害

大气污染对工农业生产的危害十分严重,这些危害可影响经济发展,造成大量人力、物力和财力的损失。

大气污染物对工业的危害主要有两种:一是大气中的酸性污染物和二氧化硫、二氧化氮等,对工业材料、设备和建筑设施的腐蚀;二是飘尘增多给精密仪器、设备的生产、安装调试和使用带来的不利影响。大气污染对工业生产的危害,从经济角度来看就是增加了生产的费用,提高了成本,缩短了产品的使用寿命。

大气污染对农业生产也造成很大危害。酸雨可以直接影响植物的正常生长,又可以通过渗入土壤及进入水体,引起土壤和水体酸化、有毒成分溶出,从而对动植物和水生生物产生毒害。严重的酸雨会使森林衰亡和鱼类绝迹。

(3)对气候的危害

大气污染物质还会影响天气和气候。

颗粒物使大气能见度降低,减少到达地面的太阳光辐射量。尤其是在大工业城市中,在烟雾不散的情况下,日光比正常情况减少40%。高层大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氟氯烃类等污染物使臭氧大量分解,引发的「臭氧洞」问题,成为了全球关注的焦点。

大气污染除对天气产生不良影响外,对全球气候的影响也逐渐引起人们关注。由大气中二氧化碳浓度升高引发的温室效应的加强,是对全球气候的最主要影响。

(4)对植物的危害

大气中的污染物主要通过气孔进入叶片并溶解在叶肉组织中,通过一系列的生物化学反应对植物生理代谢活动产生影响,所以植物受害症状一般都是出现在叶片。污染物不同,植物受害的症状也是有差异的。

来源:中遥环境