染物前者是从污染源直接生成并排放进入大气的;后者则是在 次污染物之间或与大气中非污染物之间发生化学反应而形成的。 主要的一次污染物有二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等;二次污染物 有光化学烟雾、酸性沉积物、臭氧等 下面对几种主要的空气污染物的性质、来源及其危害性作简 要介绍。 2.3.1硫氧化物(SO2) 矿物燃料中一般都含有相当数量的硫成分(煤中约含有 05%~60%),有的是无机硫化物,有的是有机硫化物。这种含 硫燃料燃烧时产生SO,还有一小部分S3。 空气中的SO,有38%以上来自锅炉燃料的燃烧,它占入为源 排放的75%以上,而其中的80%又是燃煤的结果。例如一个20 万千瓦的发电厂,每小时约燃煤100吨通常要产生SO2000千 克左右,每年就要生成SO21万吨以上。硫氧化物的另一重要来 源是含硫金属矿物的冶炼过程。 全世界每年排入大气中的SO2大约有297亿吨。按其发生 源的类别分列在表2-2中。 表2-2各种二氧化硫发生源的排放量 发生源 排放量(百万吨/年) 自然源 陆地 人为源 煤的燃烧 石油燃烧 金属冶炼工业等 从上表可知:其中自然源和人为源排放的二氧化硫大约各占 半。但是,自然排放的二氧化硫是分布在整个地球上,而入工原
因产生的二氧化硫排放却是集中在有人居住的地方而人群越密 集的地方(如大城市),排放得越多,污染越重,影响到的人也越多。 所以从“以人为本”的环保基本观念出发,那么人为源造成的危害 要比自然源的危害严重得多,这是我们必须充分认识的。 在所有人为的排放中,美国排得最多,约占六分之一,俄国约 占八分之一,日本约占十分之一。我国大概也是十分之一左右。 就我国而言,目前全国能源构成中煤炭占70%以上,石油及 天然气占25%。同时我国城市民用炉灶烟囱低矮,燃烧效率只有 百分之十几,采暖锅炉吨位小,效率也低。这些情况都造成我国城 市大气中SO2污染问题的严重性,是必须引起人们充分重视的。 虽然要当空气中SO2的浓度高于3ppm(相当于86mg/m2)时, 才可由鼻子对其刺激性臭味闻出来,而实际上在远低于这个浓度 的时候,SO2污染的影响就已经显现出来了。二氧化硫能刺激人 的呼吸系统,尤以有肺部慢性病和心脏病的老年人最易受害。此 外,二氧化硫还有致癌作用,特别是当空气中有微粒物质共存时, 其危害还要增大3~4倍。表2-3列出了SO2对人体健康的影 响,由表可见,当空气中的SO2浓度平均值大于004pmn(相当于 011gmn3),即对人体产生危害。 表2-3S02浓度对人体健康的影响 SO2体积浓度相当的质量浓度 对人体健康的影响 (mg/m) 0.03 0.086 慢性植物损伤,叶落过多 0.04 0.114 支气管炎及肺痛发病率增多 0.046 学龄儿童呼吸系统疾病增加,加重 老年人呼吸系统疾病增多,可能增加死 0.11~0.19 0.314~0.543 亡率 021 0,600 慢性肺癌加重 0.25 0.714 发病率急增,死亡增加
另外,二氧化硫的腐蚀性较大,软钢板在O.12ppm(相当于0. 343mg/m3)SO2中腐蚀一年失重约16%;二氧化硫能使空气中动力 线硬化和拉索钢绳的使用寿命缩短,使人们不得不采用像金一类 耐腐蚀的贵金属作为某些电气接点的材料。它还使皮革失去强 度,建筑材料变色破坏,塑像及艺术品毁坏。它能损害植物的叶 片,影响其生长并降低其产量。 近年来我国城市空气中二氧化硫污染十分严重。根据1998 1999年全国46个重点城市发布的环境空气质量公报,其中青 岛、重庆、贵阳等三个城市的二氧化硫污染超过颗粒物污染,成为 首要污染物,在每年10月至次年3月的半年中有50%以上的日子 环境空气质量因二氧化硫而超标。 232颗粒物(TSP和PM1) 颗粒物是指空气中分散的液态或固态物质,其粒度直径约在 0.0002微米到500微米之间,它包括气溶胶、烟、尘等。 颗粒物中,小于10微米的微粒多数是由于燃烧后排放废气中 的物质形成,而大于10微米的微粒则大多由机械过程(如研磨、切 削等)产生。 颗粒物中大于100微米的物质,有明显的沉降作用,而100微 米以下的颗粒物沉降作用不明显,通常把这部分颗粒物称为总悬 浮颗粒物,简写为“TSP”。 而在总悬浮颗粒物中,大于10微米的物质几乎都可被鼻腔和 咽喉所捕集,而小于10微米的粒子就比较容易进人肺泡。它们对 人体危害很大。为此,特别把这部分小于10微米的颗粒物称为可 吸人颗粒物,简写为“PMo”。 近代研究已经表明,在可吸人颗粒物中,当颗粒物的直径小于 25微米时,被吸入人体的微粒将可以通过血液循环流遍全身,它 们对人体的健康危害更大。所以一些发达国家已着手重点研究小 于2.5微米的大气颗粒物,把它们简写为“PM25”。 23·
根据上海近几年对总悬浮颗粒物(TSP)的组成进行分析,发现 可吸入颗粒物(PM0)在TSP中所占的比例高达70%~80%。然 而,从“环境空气质量标准”可知:人群对PM0的承受能力通常只 有对TSP承受能力的一半,因此我们必须更加关心对人类健康影 响更加直接的“可吸人颗粒物(PMo)”的环境污染问题。甚至,环 保科研的前沿工作者已经在着手开展对人类影响更大的PM25的 研究了。 空气中颗粒物的危害作用,可摘要归纳如下。 1)当颗粒物被吸入人体肺部,并累积到一定量以后,会引起 身体病变,最严重时会引发癌症。 2)当颗粒物与SO2共存时,其对呼吸系统的危害作用特别 大 3)用四乙铅作汽油的防爆剂时,排入空气中的铅有97%为直 径小于05微米的微粒,分布很广,危害很大,容易使人体产生铅 中毒。铅中毒的症状是脑神经麻木和慢性肾病,严重时可能死亡。 4)颗粒物可以遮挡阳光,使气温降低,或形成冷凝核心,使云 雾和雨水增多,以致影响气候。 5)使空气能见度降低影响交通,航空与汽车事故增加。 6)在能见度差的时候,照明耗电就要增加,燃料消耗随之增 多,因此空气污染也更严重,形成恶性循环。 近年来我国城市空气受颗粒物污染十分严重。根据1998 199年全国46个重点城市发布的环境空气质量公报,其中兰州、 乌鲁木齐、西宁、呼和浩特、银川太原、石家庄、西安、郑州、济南、 天津、长春、沈阳哈尔滨等14个城市颗粒物污染十分严重,在每 年10月至次年3月的半年中有50%以上的日子环境空气质量因 颗粒物而超标;前11个城市还严重超标。 又如北京市上空的悬浮颗粒物的含量也较高,冬季经常烟雾 弥漫,大气的能见度差,几米内看不清人物的形象,出现尘都的阴 24
影正在威胁着北京市。而近年来,北方春天的沙尘暴天气频繁出 现,这主要是由于内蒙和西北地区的生态环境遭到了较为严重的 破坏,扬尘被西北风裹挟东移和南下而形成。足见加强环境保护 刻不容缓。 2.3.3氮氧化物(NO2) 近年来我国大城市空气中的氮氧化物污染十分严重。根据 1998~199年全国46个重点城市发布的环境空气质量公报,其中 武汉、广州、上海等城市的氮氧化物污染已经超过颗粒物和二氧化 硫污染,成为首要污染物,并有很大的几率超过环境空气质量二级 标准,已逐渐成为空气污染的主要因素,引起了人们的广泛关注 北京的氮氧化物污染也与原来非常严重的首要污染物—颗粒物 的污染相当。 造成空气污染的氮氧化物主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮 (NO2),它们大部分来源于矿物燃料的燃烧过程(包括锅炉、汽车 及各种内燃机的燃烧过程);也有来自生产或使用硝酸的工厂、氮 肥厂、黑色及有色金属冶炼厂等排放的尾气。 氮氧化物浓度高的气体呈棕黄色,所以有些工厂烟囱排出来 的氮氧化物气体,看起来就是一条黄颜色的烟流,人们形象地称它 为黄龙。 在燃烧过程中形成的氮氧化物按其形成的原理可分成两类 一类由燃料中的固定氮生成称为燃料型氮氧化物;另一类由大气 中的氮生成,主要产生于空气中氧和氮之间的化学反应,这种氮氧 化物只在高温下形成故称为热力型氮氧化物。 在燃烧装置内,热力型氮氧化物的生成速度是随燃烧温度增 高而加大的,当燃烧温度髙于1500℃时,NO的生成量就显著增 加。燃烧温度越高,氧的浓度越大或反应时间越长,则NO的生成 量就越大。因此,为了减少在燃烧过程中生成NO,就需要降低燃 烧温度,减少氧气的供应量及反应停留时间;但这样一来,可能会