降低燃烧发热效率。因而,既提髙燃烧效率、又少排放氮氧化物等 空气污染物是我们努力的方向。 空气中的NO2主要来源于燃烧过程,在大型锅炉的排烟气 中,NO2一般占NO,的10%以下。在空气中,NO也可以转化为 NO2,但其转化速度很小。例如,空气中NO的浓度为20ppmn时 NO2的生成速度是11pm/分;如空气中NO的浓度为25ppm,则 NO2的生成速度降为0.18ppm/分。 由于人为原因,全球每年约产生氮氧化物4700万吨,具体来 源情况如表2-4所列。 表2-4各种氮氧化物发生源的排放量 排放量(百万吨年 煤燃烧 石油燃烧 17.4 天然气燃烧 木材燃烧 0.3 其他 0.5 关于氮氧化物污染源的排出情况,以美国的资料为例,汽车排 出910万吨,占总排出量的35%;火力发电站排出470万吨,占 18%;工业燃烧排出450万吨,占17%。它们成为空气中氮氧化物 的三大来源。 般空气中的No对人体无害;但NO2是有害的,具体危害表 现在如下几个方面。 1)生理刺激作用,可引起急性呼吸道病变。试验证明,在 NO2日平均浓度为0.063~0083)pm(约合03~0.17mgym3)的 条件下,幼婴儿童的支气管炎发病率就会增加。 2)损害植物。在0.25pm(相当于0.513mg/m3)NO2浓度环境 下持续8个月,柑桔即会减产;而在0.5ppm(相当于1.07mg/m3) 26
NO2浓度下,持续35天,柑桔就会落叶和发生萎黄病。 3)毁坏棉纺,尼龙等织物;破坏染料,使其褪色 4)具有腐蚀性,它会腐蚀镍青铜等材料。 5)还会降低远方物体的亮度和反差,从而容易造成交通事 故 6)NO,与碳氢化合物,在阳光曝晒下,产生光化学烟雾,使空 气污染加剧,为害更大 由于在氮氧化物(NO2)中起危害作用的主要是二氧化氮 (NO2),所以从2000年元月起,《环境空气质量标准》中已经不再列 出NO,而只列NO2了。 234一氧化碳(CO) 氧化碳是无色、无臭、无味的气体。一般城市空气中的CO 水平对植物及有关的微生物均无害但对人类则有害。因为血红 素与一氧化碳的结合能力大大地大于与氧的结合能力(约200~ 300倍),一氧化碳很容易与血红素作用生成羰基血红素,从而使 血液携带氧的能力降低而引起缺氧,产生头痛,晕眩等症状。在这 种情况下,为了补充氧气,心脏必须加紧工作,造成心脏过度疲劳 致使心血管工作困难,甚至死亡。 氧化碳对人体毒害程度的大小,由许多因素决定:如空气中 CO的浓度,接触CO的时间,呼吸的速度,以及有无吸烟习惯等等 都影响着人们受害的程度。当空气中的CO浓度为15ppm(相当于 18.8mg/Nm3),接触8小时,便会发生有害影响。 ,自然界中,一氧化碳的浓度约为1ppm(相当于1.25mg/Nm), 而现在许多城市都要达到3ppm(相当于38mg/Nm3)上下。它已 经占到城市大气中污染物总量的三分之一左右,是城市大气中数 量最多的污染物。 一氧化碳是碳、氢等物质燃烧不完全的产物。氧气不足,火焰
温度不够高,二氧化碳与碳氢化合物的混合气体在高温下停留的 时间长等等,都能使碳、氢等物质燃烧不完全而产生CO。而在城 市空气中的一氧化碳大概有80%是由汽车发动机的不完全燃烧 造成的。 城市中一氧化碳浓度日变化情况,随城市活动规律而变化:早 晚上下班,浓度出现高峰值;假日不上班,则没有高峰;又如车速越 高,CO排出越少。因此,大城市的交叉道口和交通繁忙塞车的道 路上,常常出现高浓度的一氧化碳污染。所以通畅的交通道路和 良好的交通管理,有助于降低城市空气中CO的含量。 2.3.5碳氢化合物 自然界中的碳氢化合物,主要是由生物的分解作用产生的,如 全世界每年由此产生的甲烷(CH)就约有3亿吨。乡村自然界中 的碳氢化合物是比较少的:甲烷约(1.0~1.5)ppm;其他各种碳氢 化合物都约为0.1ppm 人为的碳氢化合物来源有二:即不完全的燃烧和有机化合物 的挥发。据美国的统计,汽车排出的碳氢化合物约占48%,工业 生产中排放的占16%,有机溶剂挥发占9%。 空气中的碳氢化合物一般对健康危害较小,只有甲醛会刺激 眼睛。另外,在碳氢化合物中,甲烷是惰性的,不会引起光化学烟 雾;但城市中较大量的非甲烷碳氢化合物却能导致生成有害的光 化学烟雾,经实验证明,在上午6:00~9:00的3小时内排出的浓 度达03/10的非甲烷的碳氢化合物,在2-4小时后就能产生光 化学氧化剂,其浓度可达01/10,从而造成危害。 2.3.6光化学烟雾 光化学烟雾是一种二次污染物,当氮氧化物同不完全燃烧产 生的碳氢化合物在强烈的太阳光下进行化学反应,形成乳化能力 极强的氧化剂,这就是光化学烟雾。这里,氮氧化物、碳氢化合物 28
和强烈的太阳光是形成光化学烟雾的三个重要条件。 光化学烟雾,早在1946年首先在美国洛杉矶被发现。当时很 多居民感觉眼睛、鼻子、咽喉有刺激,容易患眼病和咽喉炎等疾病, 老年人的死亡率大量增加。追究其原因,发现是大气中较多的氮 氧化物和碳氢化合物在太阳光的照射下生成光化学烟雾而造成 的。而这些氮氧化物和碳氢化合物主要由该城市发达的石油工业 和大量汽车排放的废气产生,当时洛杉矶的汽车多达400余万辆, 每天消耗汽油2400万升,大量的废气排入大气,再加上城市三面 环山,通风不畅,在阳光的照射下,大量累积的碳氢化合物和氮氧 化物反应生成二次污染物光化学烟雾。 光化学烟雾中代表性的成分是臭氧、过氧酰氨(PAN)、甲醛 等,它们对人体和动植物都会产生较大的伤害。 1)臭氧会引起胸部压缩、刺激粘膜,引起头痛、咳嗽、疲倦等 症状,目前哮喘病的增多与氧化剂的增多有关,表2-5列出了不 同的臭氧浓度对人体健康的影响状况: 表2-5臭氧浓度对人体健康的影响状况 臭氧浓度pm(相当于mg/Nm) 人体中毒症状 0.2~0.3(0.43~0.64) 肺机能降低胸部有压编感 0.2~1.0(0.43-2.14) 1小时内呼吸紧张 0.2~0.5(0.43~1.07) 3-6小时内视力降低 1-2(2.14-4.29 2小时内头痛胸痛肺活量减少 5~10(107~21.4) 全身疼痛,开始出现麻痹症,得肺气肿 2)过氧酰氨(PAN)、甲醛等会强烈地刺激眼睛。 3)臭氧会损害有机物质,如橡胶、棉布、尼龙和聚酯等。氧化 剂的增多还会引起植物毁坏。 23.7铅(Pb) 铅是一种有毒的金属元素,它几乎可以引起所有器官的功能 29
紊乱。铅在体内的安全量为零,然而想要让铅摄入量为零,在工业 化的今天非常困难。金属冶炼工业和汽油防爆剂都排放铅蒸气和 微粒进入大气。 排入空气中的铅有97%的直径小于0.5微米,分布很广,极容 易被人们吸入呼吸道中,危害很大。铅中毒的症状是脑神经麻木 和慢性肾病,严重时死亡。 铅中毒对儿童的影响更大,它能损伤儿童的中枢神经,影响儿 童的智力发育还会抑制生长激素分泌,引起孩子矮身材性早熟 和肥胖等。另外,孕妇也可通过胎盘把母亲血液中的铅传到胎儿 血液和胎儿脑部,影响下一代的健康。 表2-6列出了大气中一些主要污染物的发生源数量、浓度、 主要的消除反应等情况。 表2-6主要污染物的发生源、数量浓度及主要的消除反 应 污染人工|自然发生量合计(ua)」大气大气中消除反应 物发生源发生源人工自然背景值滞留期和衰减其他 煤、石油火山149×10|14×10°13-b4日光化学反含有MO 的燃烧 应氧化为 气溶胶在/E的光化 学氧化可 地表面吸加快 收、吸附, 降水等 SO-SO- 化学反应火山、3×10100×1002b2日氧化成 h2S过程,废水沼泽 处理 (生物) CO/燃烧过程森献x304×0f|3×00.lrm<3日和土壤生 汽车灾等 物的OH 燃烧土壤中4×10f|No:|No 关于自然 的细菌 430×105|0.2~2 日氧化成NO|界的研究 658×105 与碳氢化较少 0.5-4 合物 ppb 发生光化 学反 30