城市粉塵的形成機(jī)理及治理措施

城市粉塵的形成機(jī)理及治理措施

城市灰塵的污染不會(huì)引起城市運(yùn)營商和環(huán)境行業(yè)的注意。關(guān)注城市污染、污染、污染、城市熱島、煙霧彌漫的霧和酸雨對(duì)城市環(huán)境的危害。城市灰塵概念的提出將促使人們重視這一城市環(huán)境問題,面對(duì)城市環(huán)境日益惡化情況下的一個(gè)新的研究對(duì)象;城市灰塵在城市環(huán)境災(zāi)害發(fā)生中的傳媒、導(dǎo)向、傳遞、引發(fā)等問題。一城市石灰污染研究的意義城市灰塵是指粒徑小于20目,分散于城市不同區(qū)域(位置、功能區(qū))的表面固體顆粒物。一般由城市街道灰塵(城市街道的垃圾顆粒物)、區(qū)域灰塵(不同區(qū)域或不同功能區(qū)的灰塵顆粒物)、大氣灰塵(大氣顆粒物中的降塵)組成。城市灰塵的英文名稱為citydust。城市灰塵是城市環(huán)境學(xué)研究的對(duì)象之一,城市灰塵污染和城市大氣污染、水污染、噪聲污染、城市熱島、光化學(xué)煙霧等構(gòu)成了不同類型的城市環(huán)境災(zāi)害,城市灰塵對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞是隱蔽的、潛在的、長期的,而城市灰塵中的顆粒物對(duì)人體的危害則是直接的,有時(shí)甚至是致命的。除城市灰塵顆粒物本身外,其攜帶的有毒有害重金屬,更增強(qiáng)了城市灰塵的危害性。例如,筆者經(jīng)過對(duì)西安市城市灰塵初步研究,城市灰塵中的有害重金屬含量意外的高,完全超出同行專家的想象。鉛(Pb)平均含量達(dá)到111微克/克、銀(Ag)為0.5微克/克、汞(Hg)為0.45微克/克、鋅(Zn)為280微克/克、銻(Sb)為5.66微克/克,分別達(dá)到地殼克拉克值的5-10倍,有的最高含量甚至接近工業(yè)邊界品位。這是一個(gè)什么樣的概念呢?地殼克拉克值是指地殼中元素的平均含量,工業(yè)邊界品位則是指能被國家開采利用的礦產(chǎn)資源的最低含量,亦即達(dá)到這一最低含量的巖石被視為礦石,可以作為礦產(chǎn)進(jìn)行大量開采。城市灰塵對(duì)城市環(huán)境的侵害已被越來越多的人所認(rèn)識(shí),而城市灰塵環(huán)境污染問題更應(yīng)該引起城市經(jīng)營者、決策者、行業(yè)管理者的高度重視,應(yīng)該投入相應(yīng)資金研究城市灰塵污染問題。城市灰塵在城市中普遍存在,分布在不同功能區(qū)的城市灰塵有極大的差異性。國內(nèi)外對(duì)城市灰塵的研究尚屬盲點(diǎn),多以大氣顆粒物飄塵和降塵為研究對(duì)象,而二者有本質(zhì)的區(qū)別。城市灰塵環(huán)境污染研究在我國西部有其特殊的意義,一是黃河、長江源區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)破壞和退化;二是鄂爾多斯盆地區(qū)域嚴(yán)重的沙漠化;三是黃土高原地區(qū)生態(tài)脆弱區(qū)的擴(kuò)大。這三大生態(tài)環(huán)境災(zāi)害的發(fā)展,導(dǎo)致了城市沙塵暴的發(fā)生,提供了城市灰塵環(huán)境污染的來源物質(zhì)。二城市灰塵污染1.城市1個(gè)月內(nèi)塵污染特點(diǎn)城市灰塵動(dòng)力污染主要是指以“風(fēng)”、“人流車流”、“衛(wèi)生清潔”、“城市建筑”等為動(dòng)力源所造成的城市灰塵污染?！帮L(fēng)”成為城市灰塵污染的重要?jiǎng)恿υ?它不僅使城市灰塵演變?yōu)槌鞘写髿忸w粒污染物,而且隅而伴隨發(fā)生城市沙塵暴,使城市灰塵污染形成大面積、高強(qiáng)度、多位置,即城市灰塵面型污染?！叭肆鬈嚵鳌背蔀槌鞘谢覊m污染的又一動(dòng)力源,人流車流使城市交通樞紐區(qū)和繁華商業(yè)區(qū)發(fā)生城市灰塵污染,此類灰塵污染具有沿街道、沿交通線、沿人流分布的特點(diǎn),即城市灰塵線型污染。城市環(huán)境衛(wèi)生清潔中的揚(yáng)塵和城市建筑中的塵土,屬于突發(fā)性發(fā)生于局部的灰塵污染,形成了城市灰塵的點(diǎn)污染。因此,在外動(dòng)力條件的作用下,城市灰塵形成了典型的“點(diǎn)、線、面”污染,該污染具有持久性、隅然性、潛在性,而“點(diǎn)、線、面”污染中線型污染造成的危害最大,因?yàn)榫€型污染中灰塵物質(zhì)成份復(fù)雜,重金屬元素含量高,增加了灰塵本身的危害性。例如,西安市灰塵粒徑基本都小于1毫米,即小于1000微米,很容易在外動(dòng)力作用下再次飄起,揚(yáng)起—沉降—揚(yáng)起—沉降往復(fù)交替循環(huán),成為城市環(huán)境中的重要污染物。2.城市1塵土流失城市灰塵地理污染指城市地理?xiàng)l件所造成的城市灰塵污染。城市地理?xiàng)l件直接影響城市灰塵的空間傳播,平坦地形有利于城市灰塵的擴(kuò)散稀釋,而低洼地形城市灰塵不易擴(kuò)散,常常在低洼地區(qū)滯留,使得城市灰塵的濃度加大、粒度變小、成份復(fù)雜、危害更大。例如,西安市屬于舒緩波狀加低洼地形,西北低、東南高,長年西北風(fēng)的切入降低了局部高位的大氣顆粒物濃度,多數(shù)注入并沉降于低洼的負(fù)地形中,使低洼地帶長年受到城市灰塵的侵害。同時(shí)城市特殊的地理區(qū)位作用、林立樓房的阻滯作用,加大了城市灰塵地理污染,城市灰塵的增長類似于一個(gè)緩漫增生的“粉瘤”,最終會(huì)演變成可怕的城市環(huán)境化學(xué)定時(shí)炸彈。3.城市1年生時(shí)大氣1個(gè)污染物主要來源城市形城市灰塵物質(zhì)污染指城市灰塵物質(zhì)成份所造成的城市灰塵污染。在城市灰塵中大氣粉塵(<200微米)污染物占48.08%,其中大氣總懸浮顆粒(<100微米)污染物占29.14%,城市灰塵中大氣粉塵污染物占較大比例,接近50%;而城市大氣總懸浮顆粒物占近30%。因此,城市灰塵是大氣顆粒污染物的主要來源。城市灰塵中的顆粒物本身具有極大的危害性,而深入研究城市灰塵的物質(zhì)成份更有價(jià)值。據(jù)研究,大氣顆粒物中的化學(xué)成份隨粒徑的變化差異加大,相對(duì)比較細(xì)粒物質(zhì)表面積大、吸附力強(qiáng)、成份復(fù)雜,其主要的化學(xué)成份可分成可溶性成份(大多數(shù)無機(jī)離子)、有機(jī)成份、微量元素、碳元素等四大類。而應(yīng)當(dāng)引起注意的是微量元素,特別是重金屬有害元素。4.城市1年灰污染嚴(yán)重,有害物質(zhì)成為污染源城市灰塵循環(huán)污染指城市灰塵搬運(yùn)遷移和循環(huán)演化所造成的城市灰塵污染。城市灰塵為大氣顆粒物和含有鉛(Pb)、銀(Ag)、鋅(Zn)、汞(Hg)等重金屬的污染物,有害物質(zhì)的混入不僅使其成為更加有害的大氣顆粒污染物,而且城市灰塵本身是一重要的污染源。其可溶性離子和重金屬等物質(zhì)滲入地下,對(duì)地下水造成污染;城市灰塵因大氣降水排入下水道溶入城市污水,通過對(duì)郊區(qū)農(nóng)作物污灌,對(duì)土壤和農(nóng)作物造成侵害;城市灰塵在下水道和排污區(qū)淤積成為淤泥,清理出的淤泥被作為農(nóng)作物追肥,進(jìn)入土壤、農(nóng)作物、人體循環(huán)系統(tǒng)。這些不合理的遷移和循環(huán),使城市灰塵污染物潛入生態(tài)系統(tǒng)、進(jìn)入食物鏈,增強(qiáng)了城市灰塵的循環(huán)污染效應(yīng)。5.納米顆粒物的危害城市灰塵人體污染指城市灰塵對(duì)人體造成的直接污染和間接污染。美國所進(jìn)行的流行病學(xué)研究表明:人體吸入大氣顆粒污染物將引起呼吸道的炎癥,而與顆粒物的化學(xué)結(jié)構(gòu)無關(guān);每增加10微克顆粒物的吸入量,將導(dǎo)致嬰兒早產(chǎn)死亡率增加1%。不管是來自煤煙型污染為主的城市,還是來自交通型污染為主的城市,上述死亡率和細(xì)顆粒物之間的關(guān)系依然存在。例如,西安市灰塵中60%左右的灰塵粒徑小于0.25毫米,40%左右在0.25-1毫米之間,這些顆粒物進(jìn)入人體的機(jī)會(huì)很大。顆粒物粒度較小的顆粒占的比例越大,其危害也越大,因?yàn)榧?xì)小顆粒更容易飄起,會(huì)使PM10(指空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于10微米的大氣顆粒物)和PM2.5(指空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于2.5微米的大氣顆粒物)的質(zhì)量增加,導(dǎo)致它們?cè)诜沃械臐舛纫泊罅吭黾?危害人體健康。對(duì)人體健康危害最大的是10微米以下的懸浮顆粒物,粒徑為10-0.1微米的顆粒物有90%沉積于呼吸道、肺泡和小腸上,附著于肺泡上的灰塵和重金屬,通過肺泡進(jìn)入血液系統(tǒng);附著于小腸上的灰塵和重金屬,通過小腸的吸收作用進(jìn)入人體循環(huán)系統(tǒng)。其中粒徑為5-0.5微米的顆粒物沉積率隨粒徑的減小而逐漸減少。0.5微米顆粒物的沉積率為20%-30%;粒徑為2-4微米的顆粒物在肺泡內(nèi)沉積率為最大。沉積在肺部的污染物如被溶解,就會(huì)直接侵入血液,造成血液中毒;未被溶解的污染物有可能被細(xì)胞所吸收造成細(xì)胞破壞,侵入肺組織或淋巴結(jié)可引起塵肺。細(xì)顆粒物的表面積大,所以它們吸附的重金屬和有毒有害物質(zhì)多,同時(shí)也使這些有毒物質(zhì)在肺部更容易溶解,毒性加大。有害化學(xué)成份,如多環(huán)芳烴、重金屬的存在和它們的濃度也決定了其毒性的大小。另外,人們?cè)诩?xì)顆粒物中暴露的時(shí)間長短對(duì)人體的健康也有重要影響。三北京地區(qū)社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)事件對(duì)北京地區(qū)的影響城市灰塵環(huán)境污染十分可怕,特別是在沙塵和黃土發(fā)育的西北地區(qū),此問題表現(xiàn)的尤為突出,即便在環(huán)境治理比較好的北京,每年都要遭受多次沙塵暴侵襲。然而,城市灰塵污染是可以預(yù)防、可以改善、可以治理的。1.車輛技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和改環(huán)預(yù)防的對(duì)策城市灰塵污染預(yù)防是改善城市灰塵污染狀況的有效途徑。城市灰塵線型污染是構(gòu)成城市灰塵環(huán)境污染的主體,城市灰塵線型污染其物質(zhì)來源于大氣降塵和人流車流的攜帶潛入。城市灰塵線型污染預(yù)防,首先應(yīng)該徹底抑制城市大氣顆粒物的無序排放,減少大氣對(duì)顆粒物的承載量,有效改善大氣環(huán)境質(zhì)量,降低大氣降塵演變?yōu)槌鞘谢覊m的數(shù)量。其次,城市人流車流是灰塵介入城市的又一途徑,對(duì)進(jìn)入城市的車輛進(jìn)行衛(wèi)生檢查,制訂相應(yīng)的城市車輛衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的一律限制在城市居留,可以盡量減少城外和城郊的灰塵遷入城內(nèi)。同時(shí),對(duì)城市車輛通行實(shí)施限速措施,以避免高速行駛所造成的大量揚(yáng)塵,加劇城市灰塵的污染。又其次,城市有害汽車尾氣的排放是城市環(huán)境污染的一大隱患,它不僅造成了城市大氣的直接污染,而且造成了城市灰塵的二次污染,使城市灰塵演變?yōu)槎挝廴疚?。城市推廣無鉛汽油或者無鉛汽油的替代產(chǎn)品,是改善城市環(huán)境質(zhì)量的有效方法,它可以大大減少有害重金屬遷入城市環(huán)境的量。城市灰塵點(diǎn)型污染是城市灰塵環(huán)境污染可以預(yù)防的一類。首先,改環(huán)衛(wèi)工人清掃灰塵為環(huán)衛(wèi)清潔車吸附灰塵,此可以大大減少揚(yáng)塵,抑制城市灰塵揚(yáng)起—沉降—揚(yáng)起—沉降的反復(fù)作用,城市灰塵揚(yáng)起—沉降—揚(yáng)起—沉降不僅是灰塵的量發(fā)生改變,而且是灰塵的質(zhì)發(fā)生變化,會(huì)使灰塵粒度變細(xì)、吸附物成份復(fù)雜、污染力度增加。其次,大力推廣綠色建筑的理念。改革開放為城市建設(shè)創(chuàng)造了機(jī)會(huì),大大小小的城市建筑拔地而起,各類城市建設(shè)工程隨處可見,城市面貌發(fā)生著日新月異的變化?？梢韵胂筮@樣一個(gè)浩大的建筑工程,它到底向大氣注入了多少顆粒物,有多少土壤在這一過程中轉(zhuǎn)化為城市灰塵。應(yīng)對(duì)建筑工地實(shí)施全面監(jiān)控,對(duì)裸露的土壤進(jìn)行遮蓋,對(duì)土壤運(yùn)輸車輛進(jìn)行封閉,減少土壤遺散,以緩解和減少城市灰塵污染物的數(shù)量。2.環(huán)保的方面—城市灰塵污染治理關(guān)于城市灰塵這種大面積、廣區(qū)域、散漫型的污染,人類目前治理最有效的做法是改善環(huán)境、截源堵流?！竺娣e轉(zhuǎn)基因植物修復(fù)。近年來大面積植物修復(fù)技術(shù)國外發(fā)展較快,我國已在科學(xué)院系統(tǒng)實(shí)施了這一試驗(yàn)研究,取得了相應(yīng)進(jìn)展。通過大面積種植可以吸收有害重金屬的植物,可達(dá)到快速凈化土壤的目的。由于能夠吸收有害重金屬污染物的多為木本植物,多年生的木本植物生長緩漫,影響治理污染速度,人們通過轉(zhuǎn)基因技術(shù),將多年生的木本植物基因植于一年生的草本植物,培育出新的草本植物。實(shí)際上我國大部分城市城郊土壤和城市地下水已被廣泛污染,可以通過植物修復(fù)技術(shù)改善和治理?！厍蚧瘜W(xué)工程學(xué)。地球化學(xué)涉及地球及其外圈層天然物質(zhì)地球化學(xué)作用的研究,而地球化學(xué)工程學(xué)是地球化學(xué)家利用地球化學(xué)知識(shí),設(shè)計(jì)一套方法技術(shù),把不合乎人類生存發(fā)展的自然環(huán)境改造成適于人類居住的環(huán)境。地球化學(xué)工程學(xué)的方案及方法工藝是利用地質(zhì)演化、生態(tài)系統(tǒng)、自然作用解決問題?！鞘谢覊m防護(hù)林帶。根據(jù)城市的地理位置、地形地貌、氣侯條件,建設(shè)永久性的城市灰塵防護(hù)林帶,阻隔遠(yuǎn)程沙塵移入城區(qū),可以有效降低城市灰塵污染物的容納數(shù)量,減輕城市灰塵污染壓力。在城郊建立繞城城市灰塵阻滯植被帶,一方面可阻擋、過濾、吸附空氣中的灰塵,另一方面可以固定地面塵土,防止其揚(yáng)起擴(kuò)散,城市灰塵阻滯植被帶其范圍為城郊和城鄉(xiāng)結(jié)合處,全面覆蓋裸露的土壤,最低應(yīng)達(dá)到90%的覆蓋率?！种脖痪G化。森林植被綠化是改善城市環(huán)境質(zhì)量的最好方法。森林植被具有凈化空氣的功能,它可以保持大氣中的氧氣(O2)和二氧化碳(CO2)的平衡。據(jù)計(jì)算大約150平方米的葉面面積,可以滿足一個(gè)人的需氧量;森林植被可以降低大氣中有害氣體的濃度,過濾和吸收有害氣體,如通過一條高15米、寬15米的法國梧桐林帶二氧化硫(SO2)濃度可以降低25-75%;森林植被可以減少空氣中的放射性物質(zhì),它不但能阻隔放射性物質(zhì)及其輻射,而且能夠過濾和吸收放射性物質(zhì),經(jīng)測(cè)定某些區(qū)域樹林背風(fēng)葉片上的放射性物質(zhì)只有迎風(fēng)面的四分之一,又如每立方厘米空氣中有1毫居里