大氣污染與環(huán)境污染的研究

大氣污染與環(huán)境污染的研究

1大氣空氣污染的定義我們通常稱之為的空氣?？諝馐侨祟愘囈陨娴臈l件因素。在正常的情況下,空氣中氧氣占20.95%,氮氣占78.09%,二氧化碳只占0.027%。但是在人類活動的影響下,大氣的成分有所變化,如:二氧化碳含量增加,塵埃、水分及各種有害氣體也在增加,這時的大氣(空氣)就被污染了。國際標準化組織(ISO)對大氣(空氣)污染的定義為:“大氣污染通常是指由于人類活動和自然過程引起某種物質進入大氣中,呈現(xiàn)出足夠的濃度,達到了足夠的時間并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)象?！贝髿?空氣)污染主要表現(xiàn)在塵埃、水分、二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫以及對環(huán)境有影響的溫室氣體含量的增加。為此制定了大氣環(huán)境質量標準,使我們有一個統(tǒng)一的尺度,可以衡量出大氣是否被污染,染污的程度如何?，F(xiàn)實中,大氣有一定的自凈能力,在一般情況下能保持清潔新鮮的狀態(tài)。當大氣中某些組分的含量超過了正常含量,或者大氣中進入了正常情況下不存在的成分或有毒有害物質,從而影響人的健康和生物的生長發(fā)育,或對各種物質以及對天氣和氣候產(chǎn)生不良影響時,這樣的大氣狀態(tài)稱為大氣污染。大氣污染不但直接危害人體健康,而且對全球氣候造成很大的影響。當前世界上普遍重視的酸雨、溫室效應、臭氧層空洞等三大公害,都直接與大氣污染有關。2污染源主要有毒氣體造成大氣污染的主要原因是人類無節(jié)制地向空氣中排放廢氣和固體廢棄物。所以空氣污染,一般是指人為原因所引起的污染?？諝庵械奈廴疚锏膩碓?燃料燃燒排放的廢氣和煙塵、工業(yè)廢氣和汽車尾氣、生活中燃燒的香煙、建筑裝飾材料等也會釋放一些有毒氣體。主要的污染物如:煙塵、二氧化硫、碳氧化物(二氧化碳和一氧化碳)、氮氧化物(主要是一氧化氮和二氧化氮)、碳氫化合物等。汽車排放的氣體主要的有害成分為:一氧化碳、氮氧化物、碳煙、二氧化硫等,也是造成空氣污染的來源之一。工廠煙囪排出的煙塵,土地、房頂、馬路或建筑工地上卷起的塵土,植物的花粉和細菌等粒徑在0.1~100μm,不易在重力作用下沉降到地面,能在空氣中長期飄浮的顆粒物,稱為可吸入顆粒物,也直接影響到人類的生活和生產(chǎn)。當空氣中二氧化碳、二氧化硫和一氧化氮的排放量較大時,大氣的污染也造成了酸雨的形成。酸雨的形成不但危害人類的健康,還造成水域、土壤酸化,影響農(nóng)作物和林木的生長,對漁業(yè)、建筑物、工業(yè)設備和文化古跡方面等造成危害。3大氣污染物的分類大氣污染物的種類繁多,而排放量大、污染范圍廣、危害嚴重的只有幾十種,分為化學性物質、放射性物質和生物性物質三類。依照污染物的存在形態(tài),可將其分為氣態(tài)污染物與顆粒污染物;依照與污染源的關系可將其分為一次污染物與二次污染物。一次污染物:若大氣污染物是從污染源直接排出的原始物質,進入大氣后其性質和狀態(tài)沒有發(fā)生變化,則稱為一次污染物。最常見的大氣一次污染物有顆粒物,包括降塵、飄塵、石棉和無機金屬粉塵等。有害氣體:包括SO2、NOx、CO、CO2、F2、Cl2、H2S、RSH和NH3等。二次污染物:若由一次污染物與大氣中原有成分或幾種一次污染物之間發(fā)生了化學變化或光化學反應,形成了與原污染性質不同的新污染物,稱為二次污染物。如:由煙塵、SO2與空氣中的水蒸氣混合并發(fā)生化學反應所形成的硫酸煙霧(組成:SO2、H2SO4、MSO4,M代表金屬元素)、由汽車、工廠等排入大氣中的氮氧化物或碳氫化合物,經(jīng)光化學作用所形成的光化學煙霧(組成:NO2、HNO3、MNO3、O3、醛、酮、過氧乙酰硝酸酯等)等。4大氣污染源源,僅有自然環(huán)大氣污染主要發(fā)生在離地面約12km的范圍內,隨大氣環(huán)流和風向的移動而漂移,所以大氣污染是一種流動性污染。具有擴散速度快、傳播范圍廣、持續(xù)時間長、造成損失大等特點。大氣污染源可分為自然的和人為的兩類。自然污染源是由于自然原因(如火山爆發(fā)、森林火災等)而形成,人為污染源是由于人們從事生產(chǎn)和生活活動而形成。在人為污染源中,又可分為固定的(如煙囪、工業(yè)排氣筒)和移動的(如汽車、火車、飛機、輪船)兩種。由于人為污染源普通和經(jīng)常地存在,所以比起自然污染源來更為人們所密切關注。大氣主要污染源有:⑴工業(yè)企業(yè)。工業(yè)企業(yè)是大氣污染的主要來源,也是大氣衛(wèi)生防護工作的重點之一。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,大氣污染物的種類和數(shù)量日益增多。由于工業(yè)企業(yè)的性質、規(guī)模、工藝過程、原料和產(chǎn)品種類等不同,其對大氣污染的程度也不同。⑵生活爐灶與采暖鍋爐。在居住區(qū)里,隨著人口的集中,大量的民用生活爐灶和采暖鍋爐也需要耗用大量的煤炭,特別在冬季采暖時間,往往使受污染地區(qū)煙霧彌漫,這也是一種不容忽視的大氣污染源。⑶交通運輸。近幾十年來,由于交通運輸事業(yè)的發(fā)展,城市行駛的汽車日益增多,火車、輪船、飛機等客貨運輸頻繁,這些又給城市增加了新的大氣污染源。其中具有重要意義的是汽車排出的廢氣。由于人類的發(fā)展,造成了對人類賴以生存的大氣層的人為破壞,全球環(huán)境逐漸變暖,溫室效應導致冰川融化,人類生存的環(huán)境面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。近年來,水災、干旱、臺風、颶風、雪災、冰雹、雷擊、地震、海嘯、沙塵暴、酸雨、火災、高溫天氣、地質災害等惡劣天氣和自然災害頻頻發(fā)生,周期縮短,頻率加大。5溫室氣體排放地球大氣中存在微量氣體,例如:一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水蒸氣等等,它們具有讓太陽短波輻射自由通過,同時強烈吸收地面和空氣放出的長波(紅外線)輻射,從而造成地層增溫的功能,我們稱這些微量氣體為溫室氣體,稱它們的增溫作用為溫室效應。近年來,由于全球工業(yè)發(fā)展、人口增加、城市增多、森林砍伐等原因,大氣中溫室氣體顯著增加,導致環(huán)境惡劣、自然災害頻繁發(fā)生,對人類社會和經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了嚴重的影響。溫室氣體導致全球氣候變化正逐漸成為一個涉及政治、經(jīng)濟、科技、法律諸領域的綜合性問題。溫室氣體種類繁多,但目前人類最為關切的成分為:CO2、CH4、N2O、氟氫碳化物(HFCS)、全氟碳化物(PFCS)及SF6等6種氣體物質。越來越多的資料表明:人為排放的微量氣體導致地球氣候變暖的證據(jù)與日俱增,溫室氣體導致全球變暖已使冰川融化、北極層縮減、降雨形態(tài)改變等異?，F(xiàn)象,颶風、干旱、海洋風暴、沙漠面積增大等自然災害正襲擊世界上許多地區(qū),造成巨大損失。這些氣候異常和自然災害引起了國際社會與科學界的普遍關注,并開展了一系列的全球行動以減少溫室氣體的排放。1997年在日本京都召開的氣候變化合約第三次締約方國際會議上通過的《京都議定書》是最主要的一項國際行動?！毒┒甲h定書》中規(guī)定了38個工業(yè)化國家在2008年至2012年間將溫室氣體的排放量在1990年基礎上削減5.2%。目前全球已有141個國家和地區(qū)簽署了該議定書。我國政府也于1998年5月簽署并于2002年8月核準了該議定書。2005年2月16日舉世矚目的《京都議定書》正式生效。按照《京都議定書》的規(guī)定,各締約方需要控制6種主要溫室氣體。在我國,這6種氣體主要來自能源活動、工業(yè)生產(chǎn)過程、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、土地利用變化、林業(yè)以及城市廢棄物處理的溫室氣體排放。雖然《京都議定書》只為發(fā)達國家規(guī)定了具體減排義務,但由于發(fā)展中國家溫室氣體排放數(shù)量的快速增長,發(fā)達國家要求發(fā)展中國家參與溫室氣體減排或限排承諾的壓力與日俱增。從總量上看,目前,我國二氧化碳排放量已居世界第二,甲烷、氧化亞氮等溫室氣體的排放量也居世界前列。這將對我國經(jīng)濟發(fā)展造成負擔,使我國在參與《聯(lián)合國氣候變化框架公約》活動中遭受的壓力也將增大。6對人體的危害大氣中有害物質是通過下述三個途徑侵入人體造成危害的:(1)通過人的直接呼吸而進入人體;(2)附著在食物或溶解于水,隨飲水、飲食而侵入人體;(3)通過接觸或刺激皮膚而進入到人體。尤其是脂溶性物質更易從完整的皮膚滲入人體。其中,通過呼吸而侵入人體是主要的途徑,危害也最大。因此,大氣污染對人體的影響,首先是感覺上受到影響,隨后在生理上顯示出可逆性的反應,再進一步就出現(xiàn)急性危害的癥狀。大氣污染對人的危害大致可分為急性中毒、慢性中毒、致癌作用三種。6.1居民人群的急性藥物危險性事件存在于大氣中的污染物濃度較低時,通常不會造成人體的急性中毒,但是在某些特殊條件下,加工廠在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)特殊事故,大量有害氣體跑出,外界氣象條件突變等,便會引起居民人群的急性中毒。6.2般可培養(yǎng)的可擴張性疾病大氣污染對人體健康慢性毒害作用的主要表現(xiàn)是污染物質在低濃度、長期連續(xù)地作用于人體后所出現(xiàn)的一般患病率升高。目前,雖然直接說明大氣污染與疾病之間的因果關系還很困難,但主要通過大量的流行病的調查研究證明,慢性呼吸道疾病與大氣污染有密切關系。6.3肺癌大氣污染隨著工業(yè)、交通運輸業(yè)的發(fā)展,大氣中致癌物質的含量和種類日益增多,比較確定有致癌作用的物質有數(shù)十種,例如,某些多環(huán)芳烴、脂肪烴類、金屬類(如砷、鈹、鎳等),由大氣污染所引起的癌癥主要是肺癌。由于大氣污染存在著大量的有明顯致癌作用的多環(huán)芳烴,其中主要代表是3,4-苯并芘,它是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物,這與工業(yè)企業(yè)、交通運輸和家庭爐灶的燃燒排氣有密切關系。7環(huán)境問題是人類實保護環(huán)境是指人類有意識地保護自然資源并使其得到合理的利用,防止自然環(huán)境受到污染和破壞。對受到污染和破壞的環(huán)境必須做好綜合的治理,以創(chuàng)造出適合于人類生活、工作的環(huán)境。防治由生產(chǎn)和生活活動引起的環(huán)境污染,包括防治工業(yè)生產(chǎn)排放的“三廢”(廢水、廢氣、廢渣)、粉塵、放射性物質以及交通運輸活動產(chǎn)生的有害氣體、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活使用的有毒有害化學品,城鎮(zhèn)生活排放的煙塵和垃圾等造成的污染。環(huán)境保護已成為當今世界各國政府和人民的共同行動和主要任務之一。我國則把環(huán)境保護宣布為我國的一項基本國策,并制定和頒布了一系列環(huán)境保護的法律、法規(guī),以保證這一基本國策的貫徹執(zhí)行。我們在接受雪災、雷擊、水災、臺風、高溫天氣等自然災害的懲戒,每年的自然災害給人類造成的巨大損失遠遠超過經(jīng)濟發(fā)展的增長,人類對破壞自然環(huán)境已經(jīng)付出了沉重的代價,自然災害帶來的損失難以估計。地球是全人類的,任何一個國家、任何一個地方,不同皮膚、不同種族的人都有保護地球環(huán)境的義務和監(jiān)督環(huán)境受破壞受污染的權利。我國目前的環(huán)境問題主要表現(xiàn)在:污染物排放量還相當大,遠遠高于環(huán)境的自凈力;工業(yè)污染治理任務仍相當繁重,環(huán)境形勢仍然相當嚴峻。我們應當刻不容緩地采取有效措施,防治環(huán)境污染與破壞。否則,日益惡化的環(huán)境將使我們在其他領域中所取得的一切成就都黯然失色。因此,在推進現(xiàn)代化建設中,我們在保持國民經(jīng)濟持續(xù)較快增長的同時,必須把環(huán)境保護放在突出的位置。8環(huán)境質量標準為能準確地認識和評價空氣質量狀況和對環(huán)境空氣污染進行必要的監(jiān)督管理,我國陸續(xù)制定和頒發(fā)了有關環(huán)境空氣質量標準和空氣污染物排放標準。我國的環(huán)境空氣質量標準是根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境保護法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》的規(guī)定,為改善環(huán)境空氣質量,防止生態(tài)破壞,創(chuàng)造清潔適宜的環(huán)境,保護人體健康而制定的。見表1~3。續(xù)表2大氣污染物排放標準續(xù)表3相關監(jiān)測規(guī)范、方法標準續(xù)表3相關監(jiān)測規(guī)范、方法標準續(xù)表3相關監(jiān)測規(guī)范、方法標準9氣候變化的量值傳遞早在20世紀80年代,世界氣象學組織(WMO)、世界衛(wèi)生組織(WHO)以及聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)等國際組織,就曾對全球環(huán)境變化等問題發(fā)起和組織了“大氣本底污染監(jiān)測網(wǎng)(BAPMON)”和全球監(jiān)測系統(tǒng),并在全球設定了2000多個臺站,我國是參加國之一,為獲得有關大氣成分及污染氣體的全球區(qū)域背景值及其變化趨勢提供相關材料。中國計量科學研究院近年來積極參與了國家科委組織的溫室氣體通量、濃度及有關過程的專項研究,面對全球對溫室氣體減排和大氣環(huán)境治理的迫切需求,國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局近年來一直立項對溫室氣體、大氣環(huán)境監(jiān)測氣體中相關組分開展專題研究,以求提供對監(jiān)測進行有效質量控制和計量保證、在國際上具有可比性的溫室氣體標準物質。同時為達到國際上的可比與互認,中國計量科學研究院代表國家計量實驗室參加了國際計量委員會(CIPM)中物質量咨詢委員會(CCQM)組織的世界各國參加的評價各國氣體制備能力及測量能力的國際比對,以達到溫室氣體、環(huán)境監(jiān)測氣體成分量值的等效性,同時建立我國監(jiān)測基準氣體組以確立該氣體標準物質的復現(xiàn)程序及保存方法。近年來,我國大氣監(jiān)測及溫室氣體參加的國際比對成分為:CH4、CO、CO2、SF6、CF4、H2S、SO2、NO、N2O、C2H5-OH、天然氣(C1~C6)、汽車排氣、臭氧、苯系物、VOCS(C4~C16有機化合物)、懸浮顆粒物等組分。比對結果表明,我國在該領域的研究中具有較高的水平,并達到了國際等效性。該領域的研究為我國從事環(huán)境監(jiān)測、溫室氣體相關領域研究的機構長年提供具有準確定值的氣體標準物質。為完善該氣體標準物質的計量特性,目前我院還組織相關人員深入開展大氣監(jiān)測及溫室氣體標準物質制備方法、分析方法、定值方法及性能評價方法的研究工作?？梢灶A計,該項研究成果將是我國環(huán)境監(jiān)測氣體中化學量值傳遞的重要組成部分,對我國環(huán)境科學及經(jīng)濟發(fā)展具有特殊作用,無疑將會給我國環(huán)境科學的進一步研究打下堅實的基礎,通過量值的傳遞與溯源,提高我國溫室氣體、環(huán)境氣體監(jiān)測的總體技術水平。目前我國大氣環(huán)境相關氣體對氣候的影響已作為《中國21世紀議程》,用于評估氣候變化的影響與適應對策和措施的研究,同時用于評價減少溫室氣體排放的技術方案選擇并進行技術經(jīng)濟分析,確立中國未來溫室氣體減排的各種替代方案。我國是一個發(fā)展中的國家,中國政府對全球重大環(huán)境問題給予了高度重視,并組織了國內專家開展氣候變化的多項研究。有關專家預言,面對氣候變化,除了采取相應措施減緩氣候變暖的趨勢外,我們還須采取適應性對策或措施,應對氣候變化。預計目前全球溫室氣體減排的根本出路是新能源技術上的突破與創(chuàng)新,只有當太陽能等新能源的生產(chǎn)成本降低,以致價格可以和煤、石油、天然氣等化石能源有競爭優(yōu)勢時,溫室氣體、環(huán)境氣體排放引起的氣候問題才能得到解決。10積極開展環(huán)境化學的研究,努力推動應對氣候變化國際合作面對全球經(jīng)濟的高速發(fā)展而隨之導致的對環(huán)境的影響,世界各國、聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)以及國際科聯(lián)(SCOPE和IGBP)等組織曾在早些時候對當前全球性、區(qū)域性環(huán)境形勢以及21世紀環(huán)境問題進行了研討。UNEP1997年出版的全球環(huán)境展望(GlobalEnvironmentalOutlook)提出了全球性、地區(qū)性的主要環(huán)境問題,其中溫室氣體的排放、化學品和能源應用的增長,可再生資源使用的非持續(xù)化,以及全球生物地球化學循環(huán)破壞等全球環(huán)境的發(fā)展趨勢。至此,大氣環(huán)境問題和能源問題受到了全球各國更多的關注。它預示了今后環(huán)境問題將加劇。隨著科技的飛速發(fā)展,目前全球環(huán)境化學問題眾多,生物地球對化學循環(huán)會進一步破壞,因此開展環(huán)境化學體系中污染氣體以及溫室氣體的研究,將是未來環(huán)境研究中的重點課題。據(jù)調研所知,近年來由于工業(yè)發(fā)展和人類活動的頻繁,各類對環(huán)境造成嚴重污染及大氣中溫室氣體的排放量正在逐年增加,影響到大氣的質量。因此準確地評估氣體的排放量,預測氣候變化的趨勢