
大氣汙染的定(dìng)義
在(zài)幹(gàn)潔的大氣中,痕(hén)量氣(qì)體的組成是(shì)微不足道的。但是在(zài)一定範圍的大(dà)氣中,出現了(le)原來沒(méi)有的微量物質,其數量和持續時間,都有可能對人、動物、植物(wù)及物品、材料(liào)產生不利(lì)影響和危害(hài)。當大氣中汙染物質的濃(nóng)度達到(dào)有害(hài)程(chéng)度,以至破(pò)壞生態係統和人類正常生存和發展的條件,對人或物造成危害的現象叫做大氣汙染(rǎn)。造成大氣汙(wū)染的原因,既有自然因素又有人為因素,尤其是人(rén)為因素(sù),如工業(yè)廢氣、燃燒、汽車尾氣和(hé)核爆炸等。隨(suí)著人類經濟活(huó)動和生產的迅速發展,在大量消耗能(néng)源的同時,同(tóng)時也將大量的廢氣(qì)、煙塵(chén)物質排入(rù)大氣,嚴重影(yǐng)響了大氣環(huán)境的質量,特別是在(zài)人口稠密的城市和工業區(qū)域。所謂幹潔空氣是指在自然狀態下(xià)的大(dà)氣(由混(hún)合氣體、水氣和雜質組成)除去水氣和雜質的(de)空氣,其主要成分是氮氣(qì),占78.09%;氧氣,占20.94%;氬,占0.93%;其它各種含量不到0.1%的微量氣體(如氖、氦、二氧化碳(tàn)、氪)。
大氣汙染的原因
氣體汙染物在大(dà)氣中平均停留時間少至幾分鍾,多至幾十年、百餘年。大氣汙染物(wù)一般(bān)分為(wéi)兩類(lèi):一級(原生)汙染物,即由汙染源直接排入大氣(qì)的;二級(次生)汙染物,是由一級(jí)汙染物在大氣中進(jìn)行熱或光化學反(fǎn)應後的產物。後者往往危害(hài)性(xìng)更大。大氣汙染主要來源於人類生活及生產活動,大氣的人為汙染源主要有三種。
(1) 生活(huó)汙染源 人們由於燒飯、取暖、沐浴等生活上的需要(yào),如爐(lú)灶、鍋爐等燃燒化石燃料,而向大氣排放的(de)煤煙和SO2等,具(jù)有量大、分布廣、排放高度低等特點,其危害性不容忽視。
(2) 工業汙染源 包括火力發(fā)電廠、鋼鐵廠、水泥廠和化工廠等(děng)耗能較多企業燃料燃燒排放(fàng)的汙染物,各生產過程中的排氣(如煉焦廠向大氣排放H2S、酚、苯、烴類等有毒物質;各類(lèi)化工廠向大氣排放具有刺激性、腐蝕性、異味性或惡臭的有(yǒu)機和無機氣體;化纖廠排放的H2S、NH3、CS2、甲醇、丙酮等)以及生產過程中排放的各種礦物和金屬粉塵。
(3) 交通運(yùn)輸汙(wū)染源 由飛機、船舶、汽(qì)車等交(jiāo)通工具(移動源)排放的尾氣。在一些發達國家(jiā),汽車排放氣己構成大氣汙染(rǎn)的主要汙染(rǎn)源。
人為排放的大氣汙(wū)染物有數十種之多,量多危害(hài)也較大的主要大氣汙染物有以下五種。
(1) 顆(kē)粒物質 顆粒物質的來源可分為天(tiān)然來源和(hé)人為來源,而以人為來源為主。直接由汙染源排放出來的稱(chēng)為一次顆粒(lì)物質;大氣中某些汙染組分之(zhī)間,或這些組分與大氣(qì)成分之間發生反應而(ér)產生的微粒,稱為二次顆(kē)粒物質。人為(wéi)來源主要是燃料燃燒過程(chéng)中形(xíng)成的煤煙、飛灰等(děng),各種工業過程排放(fàng)的原料或產品微粒,汽車排放的含鉛(qiān)化合物,以及化石燃料(liào)燃燒排放(fàng)的(de)SO2在一(yī)定條件下轉化為硫酸鹽等。天然來源,如風起塵埃,海浪濺出的浪沫(mò),火山灰(huī),森林火災(zāi)的燃燒物,宇宙隕星塵以及植物的花粉等。顆粒物(wù)質是重要的大氣汙染(rǎn)物,大氣(qì)中的一些有毒物質絕(jué)大部分(fèn)都存在於顆粒物質中,對人及動植物的危害很大。
(2) 硫(liú)氧(yǎng)化物SOx 大氣中的硫氧化(huà)物主要是SO2,還有小部分SO3。主要來自發電廠和供熱廠中含硫化石燃料(liào)(其中80%是煤)的燃燒,其(qí)次是冶煉廠、硫酸(suān)廠的排放氣,有機物的分解(jiě)和燃燒,海洋及火山活動等。從化學熱力學來看SO2的平(píng)衡轉達化率高,易生成SO3。從(cóng)化學動力學看(kàn),可以通過催化氧化(懸浮在大氣中的鐵鹽、鎂鹽起催化劑作用)或學化學氧化(主要是在(zài)波長為290~400nm的紫外光(guāng)作用下)生成SO3,SO3極易與水汽生成硫酸霧或硫酸雨。SO2不但對人的呼吸道有強烈(liè)的刺激性,它對植物還會產生漂白的斑點、抑製生長、損(sǔn)害葉片和降低產量。當空氣中有微粒物質(zhì)共存時,其危害可增大3~4倍(如前述的倫敦煙霧就是例證)。SOx許多不良(liáng)作用是由於SOx與(yǔ)水作用生成的硫酸造成的。硫酸和硝酸的酸(suān)雨己嚴重危害我國(guó)和世界許多地區,成為舉(jǔ)世矚目的三大性公害(hài)之(zhī)一。
(3) 氮氧化物NOx 氮氧化物的種類很多,造成大氣汙染的(de)主要是NO和NO2 等。它們主要來自礦(kuàng)物燃料的高溫燃燒(如汽車、飛機、內燃機(jī)及工業窯爐等(děng)的燃燒)過程中,由空氣中的(de)N2和O2反(fǎn)應生成的NO、NO2,也部分來自於生產和使用HNO3的工廠的排放氣,還有氮肥廠、有機中間體廠、有機中間體廠、有色及黑色金屬冶煉廠的某(mǒu)些生產過程。現在,每年向大氣(qì)排放NOx幾千萬(wàn)噸。NO會刺激呼吸係統,還能與血(xuè)紅素結合成亞硝基血紅素而(ér)使人中毒。NO2能(néng)嚴重刺激呼吸係統,並能使血紅素硝基化,危害比NO的更大。另外。NO2還會毀壞棉花、尼(ní)龍等(děng)織物,使柑桔落葉和發生萎黃病等。另外,也會形成硝酸酸雨產生危害。
(4) CO和CO2 CO是人類向大氣排放量(liàng)zui大的汙染物,主要來自燃料的(de)不*燃燒。但是近來的(de)研究(jiū)指出天然產生(shēng)的CO也不容忽視。由於近代對燃燒裝置和燃燒技術的改(gǎi)進,所以從(cóng)固定燃(rán)燒裝置排放的CO量逐漸有所減少,而由汽車等移動源燃燒產生CO的量每年約有2.5億t,占人為汙染源排放的(de)CO總量(liàng)的70%左右。現(xiàn)代發達國家城市空氣(qì)中的CO有80%是汽車排放的(de)。
低(dī)層大(dà)氣(qì)中相當豐富的CH4可被氫氧自由基作用生成甲基自由基,繼而轉變(biàn)成CO。海洋是另(lìng)一個重要的天然來源。早先人們認為海洋是吸收CO的重要渠道,但現在發現海洋(yáng)對CO是過飽和的,這樣海洋中(zhōng)的CO濃(nóng)度反而高於大(dà)氣中的CO濃度。海洋每(měi)年向大(dà)氣排放CO約(yuē)達0.6億t。
CO是無色、無臭、無(wú)氣味(wèi)的氣體。一(yī)般城市空氣中的CO含(hán)量水平對植物及有關微生物均無害(hài),但對(duì)人和動物有害,因CO能與血紅蛋白化合,生成“碳氧血紅蛋白”。CO與血紅蛋白的結合(hé)能力比O2與血紅蛋白的結合能力要大200~300倍,因此CO進(jìn)入血液後,會使血液輸氧能力(lì)降低甚至失去輸氧能力,導(dǎo)致人體缺氧。輕度中毒有頭痛、惡心等(děng)症狀,嚴重時則昏迷、痙攣甚(shèn)至死亡。
CO2與CO不同(tóng),它本身沒有毒性,因此過去都不(bú)把CO2列為汙染(rǎn)物(wù),但從長遠觀點年,CO2也(yě)是相當重要的汙染物。近一個多世紀以來,隨著工業、交通和能源的高速發展,排入大氣中CO2的日益增多,超過了植物的光合作用(yòng)等自然界(jiè)消除(chú)CO2的能力,而使CO2濃度迅速增加。CO2是一種溫室氣體,其含量的不斷增加會引起氣候(hòu)變(biàn)暖(nuǎn)。
(5) 烴類CxHy (或簡寫為HC) 烴類是通過煉油廠排(pái)放氣、汽車油箱的蒸發、工業生產及(jí)固定燃燒汙染源等進入大氣的。一個更重要的來源是汽車尾氣,尾氣中總含有相當量的未燃(rán)盡的烴類(lèi),除非采取特別措施保證燃燒*。這些烴類大多是飽和烴(如CH4、C2H6、C8H18等(děng)),更為嚴重的是其中一小部(bù)分由飽和烴(tīng)裂解而產生的活性較高的烯烴,例如辛烷裂解產物乙烯、丙烯、丁烯等不飽和(hé)烴(可占排放氣(qì)的45%)更易和O2、NO及O3等發反(fǎn)應(yīng),生成光化學煙霧中的某些極有害成分。
烴類的生物來源(yuán)也是不容忽視的(de),其(qí)中主要釋放物有CH4、萜烯類化合物(廣泛存在於某些植物(wù)的葉、花或果實中)等。這些物質釋放量雖大,但分散在廣闊的大自然中,所以並未構成(chéng)對環境和人類的(de)直接危害。但研究表明,CH4濃度的增加會強化溫(wēn)室(shì)效應。
還應特別提(tí)出的其他大(dà)氣有機汙染物中,應*氟利昂。研究(jiū)表明,它是破壞高空臭氧層的主要物質。
一、環境意識薄弱對可持續發展(zhǎn)戰(zhàn)略認識(shí)不足
大(dà)氣環境是人類賴以生存的可貴資源,大氣環境資源的破(pò)壞是一種不可逆的過程(chéng),恢複良好的大氣環境質量要比采取措施從根本上防(fáng)治大氣汙染付出(chū)更多的經濟代價。但這種觀念長期以來並沒有被一些部門(mén)和一些地區充(chōng)分(fèn)的理解和認識(shí)。他們隻考慮近期的、局部的經濟發展需要,在製訂一些(xiē)綜合的經濟政策、產業政策以及城市建(jiàn)設(shè)發展規劃(huá)中缺乏對(duì)保護大氣(qì)環境的考慮,往(wǎng)往(wǎng)以犧牲環境為代價換取經濟的快速發展,形成了盲目擴大生(shēng)產規模(mó)、亂鋪攤子、重複建設、技(jì)術(shù)裝備水平低、能源資源浪費大、鄉鎮企業無序發展、劣質(zhì)煤炭流通失控等狀況。因此(cǐ)說缺乏(fá)對環境保護考慮(lǜ)的地方政策的出台,本身就是(shì)造成(chéng)加重(chóng)大氣汙染的誘因,所造成環境危(wēi)害(hài)和損失是難(nán)以挽回的。
二、能源、利用不合理,能源浪費嚴重
能源的不合(hé)理利用以及能源的嚴重浪費是造成我國大氣(qì)汙染嚴重的原因之一,主要表現如下:①在我國一次能源(yuán)消費結構(gòu)中,煤炭占75%,而用於發電的煤(méi)量僅占總煤量的35%,其它(tā)煤炭則用於工業及民用燃(rán)燒,有84%的煤炭(tàn)直接燃燒,這種煤炭消費構成是狠不合理的。②我國煤炭生產過分注重產量的(de)增加,對控製高硫煤問題重視不夠,主要表現在(zài)煤炭的洗選率低和高硫煤地區的煤炭產量增長過快。同時,由於洗煤廠建設資金的限製、洗煤價格的不合理以及受鐵路運(yùn)力和流向的製約,洗,煤(méi)能力(lì)的增長落後於原煤生產量(liàng)增長,原有洗(xǐ)選廠生產能力不能充分發揮出來。目前,我國煤炭(tàn)入洗率為22%,發達國家一般多在60%--80%。動力煤洗選(xuǎn)廠的洗選(xuǎn)設備(bèi)利用(yòng)率僅為69%。③各類燃燒設備技術(shù)及製造水平較低,能源利用(yòng)率不高,使用能耗高排汙量大和超期服役的燃燒設備的現(xiàn)象相當普遍。全國工業鍋爐50萬台,平均熱效率僅有60%左右;工(gōng)業窯爐平均熱效率約為40%;城鎮居民生活(huó)燃煤熱效率平均僅為22%左右。④鄉鎮工業發展迅速,大多數企業采用的(de)生產技術、工藝比較(jiào)落後(hòu),生產設備簡(jiǎn)陋,資源能源利用率極低(dī),所造成的大氣(qì)汙染是(shì)驚人的。
三、大氣汙染防治的資金投入不足
目前(qián),全國汙染治理和用於汙染防(fáng)治有關的城市基礎設施建設投資,隻占國民生產總值的0.7%,這與我國環境汙染嚴重、曆史欠帳太多和經濟快速發展(zhǎn)對環保投資的需求相比,嚴重不足。①我國(guó)工業發展的起點低,基(jī)礎工(gōng)業整(zhěng)體水(shuǐ)平(píng)提高較慢,技術改造難度(dù)大,汙染(rǎn)欠帳多。工業技術(shù)和裝(zhuāng)備許多是50--60年代水平的,資源、能源消耗高。但由於(yú)工業的整(zhěng)體(tǐ)改造(zào)受到(dào)資金的限製,遲遲不能進行整體改造和市(shì)染治理,相當(dāng)一批技術裝備落後的工業企業長期在生產(chǎn)中排放大量(liàng)的汙染物,造成嚴重汙染。②國家在推行清(qīng)潔煤炭政策、改善能源(yuán)結(jié)構(gòu)的措施如煤炭洗選(xuǎn)加(jiā)工、型煤、燃煤脫硫(liú)、使用清潔能源等方麵(miàn)的投資力度太弱,遠遠(yuǎn)不能滿足(zú)需要。③城市集中供熱、燃氣等基礎建設工(gōng)程是解決城市大氣(qì)環境汙(wū)染的主要措施。但不少地區(qū)仍然發展(zhǎn)緩慢,關鍵還是資金投入不到位的問題。有些城市建完了(le)熱電廠,卻缺少資金(jīn)建設供熱(rè)管網,分散熱源仍然(rán)存在,不但沒有減少汙染,反而增加了排放量。④排汙收(shōu)費標準太低,使得汙染企業寧可交排汙(wū)費,而不願(yuàn)意(yì)花錢治理。例如,“兩省九市”的二氧化硫收(shōu)費標準過低,一般都在每(měi)公斤二氧化硫0.20元以內,遠遠(yuǎn)低於每(měi)公斤1元(yuán)左右的脫硫成本,並(bìng)不能促使企業投資用於二氧化硫(liú)治理。造成目(mù)前,兩省九市試點(diǎn)地區所建的脫硫設施很少。
四、執法不嚴,監督管理力度(dù)不夠
盡管我國大氣汙染防治法規標準建(jiàn)設取得很大進(jìn)展,但有法不(bú)依,執法不嚴(yán),違法不究的現象仍然十分嚴重。①一些地(dì)方*幹預環保部門執法(fǎ),批準建設短期經濟效益好但能源資源消耗量大、對大氣汙(wū)染嚴重的工業項目;不執行國家“先評價,後建設”的規定,出現了(le)一些新的不合(hé)理(lǐ)布局和汙染超標的建設項目;對大氣汙染防治措施的投資經常留有缺口或將資金挪作他用。②地方電廠、地方水泥(ní)廠(chǎng)和鄉鎮企業執法不嚴,超標現象比較普遍。③由於各地監測機構受到經費(fèi)的限製,不能普遍開展對汙染(rǎn)源的(de)經常性監督監測,從而削弱了環保(bǎo)部門對汙染源的日常監督管理。環保設施操作管理比較差,實際(jì)運行率低。許多項目盡管開(kāi)工驗收時可達(dá)標(biāo),但實際運行(háng)中卻超標排放。據估(gū)算,全國目前工業鍋爐煙塵排放超標率平均為30%,工業窯爐平均(jun1)為50%,地方水泥行業的粉塵排放(fàng)超標率為40%。④機動車汙染防治起步(bù)晚,排氣監督(dū)管理機製還未真正建立,各監督執法部門職責(zé)不清、監督不(bú)力,尤其對汽車製造、銷(xiāo)售、使用、報廢全過程汙染監督管理還很薄弱(ruò),機(jī)動車排氣汙染監(jiān)督監測還未(wèi)納(nà)入國家大氣環境質量和汙染源的常規監測體係中,從而缺乏對機動車排氣汙染的有效監督。
五、缺(quē)乏實用的治理技術
我國在(zài)大(dà)氣(qì)汙染治理技術和設備的(de)研製、開發(fā)、推廣和(hé)使用方(fāng)麵,雖然做了不少工作,但與大氣汙染控(kòng)製的需求差距還較大,資(zī)金、人力的投入以及實用技術商品化(huà)的程度遠不如發達國家。比較薄弱的領(lǐng)域是潔淨煤(méi)技術;冶金(jīn)、化工、建(jiàn)材(cái)等行業的(de)工業(yè)窯爐和生產設施排(pái)放汙染的治理技術;機動車機內淨化技術等。實用技術的缺乏直接影響了大氣汙染治理的進(jìn)程和效果。