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摘要:大氣污染是環境污染的一個重要方面。環境污染是指人類的各種活動引起環境的破壞,使環境質量下降,造成對人類及動、植物的危害。大氣污染是指大氣中的污染物及二次污染物的濃度達到有害程度的現象。由污染源直接排入大氣的污染物是造成大氣污染的主要原因。二次污染物是指排入環境中的污染物在各種因素作用下發生變化或與環境中的其他物質發生反應所形成的新的污染物,又稱繼發性污染物。二次污染物甲基汞比汞或汞的無機化合物對人體健康的危害要大得多。
關鍵詞:大氣污染、環境保護、綜合防護
1.大氣污染的定義
在干潔的大氣中,痕量氣體的組成是微不足道的。但是在一定范圍的大氣中,出現了原來沒有的微量物質,其數量和持續時間,都有可能對人、動物、植物及物品、材料產生不利影響和危害。當大氣中污染物質的濃度達到有害程度,以至破壞生態系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污染。造成大氣污染的原因,既有自然因素又有人為因素,尤其是人為因素,如工業廢氣、燃燒、汽車尾氣和核爆炸等。隨著人類經濟活動和生產的迅速發展,在大量消耗能源的同時,同時也將大量的廢氣、煙塵物質排入大氣,嚴重影響了大氣環境的質量,特別是在人口稠密的城市和工業區域。所謂干潔空氣是指在自然狀態下的大氣(由混合氣體、水氣和雜質組成)除去水氣和雜質的空氣,其主要成分是氮氣,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、氪)。
2.大氣組成
2.1大氣是人類及一切生物賴以生存必不可少的物質和基本的環境要素之一,是自然環境的重要組成部分。
成年人每天要吸入10~12m3空氣,質量約13—15kg,總計要呼吸兩萬多次。一般,人缺乏食物約可生存5周;斷絕飲水,約可生存5天;而離開空氣,則5min就會死亡。人類生存需要的是新鮮、清潔的空氣,通常認為海平面附近的空氣是干燥潔凈空氣,其組成基本上不變。為了研究評價大氣質量和大氣污染現象,首先要了解大氣的組成。從地球表面至大約一千公里的高空,繞著地球的空氣層稱為大氣層或大氣圈,它是由多種氣體組成。大氣層的總質量約為5.3×1018kg,下層濃密,上層稀薄,其密度隨著高度的減小而增加,大氣質量約99.9%都集中在55km以下的空間。雖然大氣層的質量僅占地球總質量的0.0001%左右,但它是人類和一切生物生存必不可少的環境要素之一。
2.2大氣中的懸浮微粒是由大氣中的固體和液體顆粒狀物質所組成。
固體微粒是指因自然現象如大風、火山爆發、森林火災、隕石流星燒毀等產生的各種各樣的懸浮物,有塵土、火山灰、煙塵、宇宙塵埃以及飄逸的植物花粉、細菌等等。液體微粒系指水汽凝結物,如水滴、云霧和冰晶等。這些細小的微粒懸浮物能夠影響大氣的能見度,削弱太陽的輻射強度。由于自然環境因素的不確定性,大氣中懸浮微粒物的形狀、密度、大小、含量、種類及粒徑分布和化學性質總是在不斷變化。同樣,大氣中水蒸氣的含量也是變化的,它取決于時間、地理位置及氣象條件如大氣環流、氣溫等自然因素。在干旱的沙漠地區可能低于0.01%,在溫濕的熱帶可超過6%。大氣中水汽含量雖然不大,但它卻是構成各種天氣現象,如云、霧、雨、霜、露等的主要因素。
3.大氣污染
大氣污染的形成具有一定的條件,國際標準化組織(1SO)對此作出如下定義:“空氣污染,通常是指由于人類活動和自然過程引起某些物質進入大氣中,呈現出足夠的濃度,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境?!?/p>
3.1從自然科學的觀點來看,“空氣”和“大氣”兩詞并無實質性的差別。
空氣污染(AirPollution)和大氣污染(AtmosphericPollution)常常通用,但在研究近地層空氣污染規律時,往往根據研究的范圍加以區分。有學者將室外地區性空氣污染稱為大氣污染,而對室內的空氣污染稱為空氣污染;也有人認為空氣污染是指小范圍的氣體污染,如室內、城市區域的空氣污染,而大氣污染則指大區域乃至全球性的空氣污染,如氣象學、大氣環境討論涉及的大范圍污染。
定義明確了形成大氣污染的原因包括自然因素和人為因素兩個方面。自然因素是指自然過程造成的大氣污染,包括火山活動、森林火災、地震、土壤巖石風蝕、海嘯、雷電、動植物尸體的腐爛及大氣圈空氣的運動等產生的塵埃、硫氧化物、氮氧化物等。人為因素包括人類的生活活動和生產活動兩個方面,來自人類生活、工業生產、交通運輸等活動中的廢棄物、燃燒、排放等,導致一些非自然大氣組分的有害物質如粉塵、碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物等進入大氣,在大氣中積累后超過自然大氣中該組分的含量而形成污染。通常說的大氣污染主要是指人類活動造成的,與人類活動相比較,自然因素引起的大氣污染大多是暫時性的。因為自然環境具有一定的自凈化能力,能夠通過自身的物理、化學和生物機能,如擴散、稀釋、沉降、雨水沖洗、地面吸附、植物吸收等作用,經過一段時間后會自動消除大氣污染,以恢復、維持生態系統的平衡。因此,人類活動,尤其是生產活動是大氣污染的主要原因,是防止大氣污染的主要對象。
3.2污染標準及危害影響
定義還強調了造成大氣污染的必要條件,即污染物在大氣中要含有足夠的濃度,并且停留足夠的時間,超過了允許限度,使得大氣質量惡化,從而而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環境。這里所說的舒適和健康,是包括了對人體正常的生活環境和生理機能的影響,直至引起慢性病、急性病以致死亡等非常廣泛的范圍;而所謂的福利,則認為是指與人類協調共存的生物、自然資源、財產以及器物等等。需要指出的是,由于生物、建筑物及其它受體對污染物劑量和作用時間的反應存在各種差異,大氣污染的“允許限度”難以準確界定。但是對污染物濃度和停留時間總要有允許值。根據人類生存對環境的要求和社會經濟發展程度的不同,逐漸制定了各種污染物的排放標準。
4.大氣污染的危害
人類體驗到的大氣污染的危害,最初主要是對人體健康的危害,隨后逐步發現了對工農業生產的各種危害以及對天氣和氣候產生的不良影響。人們對大氣污染物造成危害的機理、分布和規模等問題的深入研究,為控制和防治大氣污染提供了必要的依據。
4.1對人體健康的危害
大氣污污染后,由于污染物質的來源、性質、濃度和持續時間的不同,污染地區的氣象條件、地理環境等因素的差別,甚至人的年齡、健康狀況的不同,對人均會產生不同的危害。
大氣污染對人體的影響,首先是感覺上不舒服,隨后生理上出現可逆性反應,再進一步就出現急性危害癥狀。大氣污染對人的危害大致可分為急性中毒、慢性中毒、致癌三種。
4.1.1急性中毒大氣中的污染物濃度較低時,通常不會造成人體急性中毒,但在某些特殊條件下,如工廠在生產過程中出現特殊事故,大量有害氣體泄露外排,外界氣象條件突變等,便會引起起人群的急性中毒。如印度帕博爾農藥廠甲基異氰酸酯泄露,直接危害人體,發生了2500人喪生,十多萬人受害。
4.1.2慢性中毒
大氣污染對人體健康慢性毒害作用,主要表現為污染物質在低濃度、長時間連續作用于人體后,出現的患病率升高等現象。,近年來我國城市居民肺癌發病率很高,其中最高的是上海市,城市居民呼吸系統疾病明顯高于郊區。
4.1.3致癌作用
這是長期影響的結果,是由于污染物長時間作用于肌體,損害體內遺傳物質,引起突變,如果生殖細胞發生突變,使后代機體出現各種異常,稱致畸作用;如果引起生物體細胞遺傳物質和遺傳信息發生
突然改變作用,又稱致突變作用;如果誘發成腫瘤的作用稱致癌作用。這里所指的“癌”包括良性腫瘤和惡性腫瘤。環境中致癌物可分為化學性致癌物,物理性致癌物,生物性致癌物等。致癌作用過程相當復雜,一般有引發階段,促長階段。能誘發腫瘤的因素,統稱致癌因素。由于長期接觸環境中致癌因素而引起的腫瘤,稱環境瘤。
4.2對工農業生產的危害
大氣污染對工農業生產的危害十分嚴重,這些危害可影響經濟發展,造成大量人力物力和財力的損失。大氣污染物對工業的危害主要有兩種:一是大氣中的酸性污染物和二氧化硫、二氧化氮等,對工業材料、設備和建筑設施的腐蝕;二是飄塵增多給精密儀器、設備的生產、安裝調試和使用帶來的不利影響。大氣污染對工業生產的危害,從經濟角度來看就是增加了生產的費用,提高了成本,縮短了產品的使用壽命。
大氣污染對農業生產也造成很大危害。酸雨可以直接影響植物的正常生長,又可以通過滲入土壤及進入水體,引起土壤和水體酸化、有毒成分溶出,從而對動植物和水生生物產生毒害。嚴重的酸雨會使森林衰亡和魚類絕跡。
4.3對大氣和氣候的影響大氣污染物質還會影響天氣和氣候。顆粒物使大氣能見度降低,減少到達地面的太陽光輻射量。尤其是在大工業城市中,在煙霧不散的情況下,日光比正常情況減少40%。高層大氣中的氮氧化物、碳氫化合物和氟氯烴類等污染物使臭氧大量分解,引發的“臭氧洞”問題,成為了全球關注的焦點。
從工廠、發電站、汽車、家庭小煤爐中排放到大氣中的顆粒物,大多具有水汽凝結核或凍結核的作用。這些微粒能吸附大氣中的水汽使之凝成水滴或冰晶,從而改變了該地區原有降水(雨、雪)的情況。人們發現在離大工業城市不遠的下風向地區,降水量比四周其它地區要多,這就是所謂“拉波特效應”。如果,微粒中央夾帶著酸性污染物,那么,在下風地區就可能受到酸雨的侵襲。
大氣污染除對天氣產生不良影響外,對全球氣候的影響也逐漸引起人們關注。由大氣中二氧化碳濃度升高引發的溫室效應,是對全球氣候的最主要影響。地球氣候變暖會給人類的生態環境帶來許多不利影響,人類必須充分認識到這一點。
5.影響大氣污染形成的主要因素
進入大氣的污染物,當其超過允許限度,即自然環境的自凈化能力,就有可能造成大氣的污染。大氣污染是一個極其復雜的氣象、物理和化學的變化過程,最終能否形成大氣污染,主要取決于污染物在大氣中的濃度和滯留時間。大氣中含有的污染物的濃度愈高,停留時間愈長,污染就愈嚴重,對污染受體的危害也就越大。污染物質在大氣中濃度,取決于排放源的排放總量,這與源強(單位時間污染物的排放量)與排放時間的綜合效應有關。此外,排放物的污染程度,還與地理位置、地形特征、氣象條件、以及排放源高度等因素有關。進入大氣的污染物,在不同的地貌特征和氣象條件之下會以擴散的形式在大氣中被稀釋、吸收。
5.1地理因素
地貌特征影響大氣的稀釋擴散能力。因為復雜的地形條件和地面狀況,在不同的氣候條件下,會在局部區域形成各種大氣環流—風,如有隨晝夜和年度變化的風、以四季為周期變化的季風,沿海地區的的海陸風,山區的山谷風,狹窄通道形成的峽谷風,以及城鄉之間的熱島效應等。風的存在加速了污染源附近大氣污染物的擴散稀釋,但另一方面,氣流產生環流、旋渦、以及不同性質風的鋒面交匯處,不利于大氣中污染物質的擴散稀釋,從而影響了局部地區的大氣污染的形成及危害程度。
5.2氣候因素
氣象條件是影響大氣運動的另一環境因素,不同的氣象條件之具有不同的稀釋擴散能力。這些氣象條件包括風速和風向變化、大氣層氣溫垂直分布和穩定度、以及降水過程等。風速小,污染物擴散稀釋速度慢。風向決定了污染物的水平擴散方向,處于污染源下風方向區域的容易受到污染,程度比較嚴重。氣溫垂直分布決定了污染物在垂直方向的擴散程度,若近地面氣溫隨高度遞減,在浮升力的作用下,大氣層上下對流劇烈,促使污染物迅速擴散;若氣溫出現了隨高度遞增的情況,則氣流難以在垂直方向上運動,阻礙了污染物在大氣中的擴散,容易在近地面形成大氣污染。大氣的穩定度影響著污染物的擴散程度,而降水過程促進了污染物的沉降,因此能凈化大氣。
在工程中,采用高煙囪排放有害物質可以有效減輕局部地區污染。高煙囪把污染物排向遠離污染源的高空,使它們在更廣闊的區域中擴散、稀釋、混合,從而降低了污染物在近地面空氣中的濃度。但是污染物的總量并沒有因此而減少,有害物質仍然存在于大氣中,長年累月的排放可能會引起廣域性或全球性的大氣污染。
6.大氣污染源
大氣污染源通常是指造成大氣污染的污染物發生源,也就是排放有害物質或對大氣產生有害影響的場所、設備和裝置等。如汽車尾氣排放出NO,為NO的發生源,因此就將汽車稱為大氣污染源。大氣污染源也可以理解為大氣污染物的來源,如燃料燃燒產生了大氣的污染物,則燃料燃燒為大氣污染源。一般我們所說的大氣污染源,其含意指的是前者。
大氣污染物質產生于人類活動或自然過程因此大氣污染源為天然污染源與人工污染源兩類。天然污染源是指自然界向大氣排放有害物質的場所,如活動火山向大氣的噴發等。人工污染源是指人類在從事各種活動中所形成的污染源。天然污染源排放污染物所造成的大氣污染多為暫時的和局部的,人工污染源排放的污染物是造成大氣污染的主要根源。因此,在大氣污染控制工程中,主要的研究對象是人工污染源。但是,從總體大氣污染的來源考慮,通常人工污染源分為四類:生活污染源、工業污染源、農業污染源和交通污染源。
6.1生活污染源
生活污染源主要是生活中的爐灶、熱水器、采暖鍋爐等。日常生活中,人們由于生活需要使用這些設備時,必須燃用化石燃料。然而,液體燃料和氣體燃料使用中,或煤的質量差,灰和硫的含量高,燃燒過程會排放出大量的煙塵和一些有害氣體物質。再由于城市居住人口稠密,燃料使用量多,排放的污染物數量相當可觀,危害有時甚至比工業生產所產生的污染還嚴重。此外,城市垃圾在焚燒過程中產生的廢氣,以及堆放過程中由于厭氧分解排出二次污染物都將污染大氣。
6.2工業污染源
工業污染源是大氣污染的一個重要來源,主要包括工業用燃料燃燒及工業生產過程排放的廢氣,對大氣的危害最嚴重。火力發電廠、鋼鐵工業、石化企業、建材工業等各種類型的工礦企業,在原材料及產品的運輸、粉碎以及由各種原料制成成品的過程中,排放出的大量廢氣均含有不同的污染物進入大氣中。如化工企業排出含有硫化氫、碳氫化合物、含氮化合物、氟化氫、氯化氫、甲醛、氨等有害氣體;火電廠排放的廢氣中就含有CO、SO2、NO與粉塵等多種污染物。雖然不同的工業企業排放出不同的大氣污染物,但生產過程中消耗的能源主要由燃燒化石燃料提供,這是造成大氣污染的源泉。
6.3農業污染源
農業污染源包括施用某些有機氯農藥和氮肥分解產生的氮氧化物,以及農用燃料燃燒的廢氣對大氣的污染。化學肥料和農藥的使用是農業生產過程對大氣的主要污染主要物。如施用的氮肥一方面可直接從土壤表面揮發成氣體進入大氣,而入土壤內的有機氮或無機氮則在土壤微生物的生化作用下可轉化為氮氧化物進入大氣,從而增加了大氣中氮氧化物的含量;某些有機氯農藥施用于水中,能懸浮在水面,并同水分子一起蒸發而進入大氣;此外,稻田釋放的甲烷,也會對大氣造成污染。
6.4交通污染源
交通污染源是指交通運輸工具如汽車、摩托、飛機、火車及船舶等。這些交通工具使用汽油、柴油等燃料,燃燒過程中排放的含有氮氧化物、碳氧化物、碳氫化合物、含鉛污染物、苯并[a]芘等有害物質。由于汽車和摩托數量眾多,遍及全球人類居住區的各個角落,因此排放的污染物也最多。一些工業發達的國家和城市中,汽車和摩托已成為十分重要的,甚至是主要的大氣污染源。這些污染物排放到大氣中,在陽光照射和一定條件下,還可在光化學反應作用下生成光化學煙霧,成為二次污染物的主要來源之一。其余的交通工具數量也相當大,流動性來往頻繁,故排出的污染物總量也是不容忽視的。需要指出的是,大氣污染物的種類和來源,隨各國、各地區的能源利用結構、經濟發展水平、生產規模以及生產管理方法的不同而變化,因此隨著年代也在改變。
7.我國的大氣概況和特點
我國的能源消費以煤炭為主,且大部分直接燃燒,大氣污染物主要是SO2和煙塵,大氣污染的特征屬于煤煙型。目前,由于我國能源利用方式相對落后、能耗高,利用率低、低空排放,以及城市畸形發展,人口、經濟、交通過分集中,是世界上大氣污染狀況比較嚴重的國家之一,城市大氣污染尤為突出。北方城市的污染水平高于南方城市,冬季高于夏季,早晚高于中午。南方城市是SO2造成的酸雨和高硫煤地區的SO2污染,北方城市的突出問題是冬季采暖期的煙塵和SO2污染,非采暖期由于風沙和揚塵的作用,大氣中顆粒物濃度也較高。
8.治理方案
近幾年,我國通過調整能源結構,降低原煤產量和消費量,對燃煤爐窯進行節能環保改造,加大了工業廢氣的治理力度,取得了一定的成效,使我國主要大氣污染物的排放量有所降低。據2001年中國環境狀況公報報道,全國城市空氣質量基本穩定,城市空氣質量滿足國家《環境空氣質量標準》二級、三級和劣于三級的城市比例各占三分之一。顆粒物仍是影響我國城市空氣質量的主要污染物,64.1%的城市顆粒物年均濃度超過國家《環境空氣質量標準》二級。其中101個城市顆粒物年均濃度超過三級,占統計城市數的29.2%。顆粒物濃度高的城市主要分布西北,華北等省區。2001年,341個城市空氣中二氧化氮濃度年均值均達到國家環境空氣質量二級標準。廣州、北京、上海等特大城市,二氧化氮濃度相對較高。雖然自1997年以來,我國煙塵、二氧化硫和工業粉塵排放總量呈下降趨勢,但排放數量仍然巨大;另一方面,隨著國民經濟的快速發展和人民生活水平的提高,石油消費和機動車輛急劇增加,大、中城市氮氧化物污染的上升趨勢不容忽視。因此,要進一步加強大氣污染的控制??偨Y治理大氣污染工作的最后一個環節是評估,它也由環保部門來完成。環保部門要評估各個污染源經過治理后,大氣的質量是否改善了,分擔率的指標是否有所變化,哪一個污染源治理效果最好。環保部門通過科學的評估,可以了解前一階段工作的實際效果,也更明確了今后治理的方向。這一階段的大氣污染治理工作完成后,環保部門將重新確定大氣質量標準、進行大氣監測、做分擔率的研究,確定新的治理目標和分配方案,最后再進行評估。這就是國際上通行的、科學的、有效的、責任明確的治理大氣污染的工作程序,而且這一系列的工作是循環往復、不能停歇的。只有通過這種循環的工作,我們治理大氣污染的思路才能更明晰但是由于一些原因,目前我們國家對于大氣的治理還沒有走上這條科學之路。對此,有關專家認為最主要的就是我們沒有準確的、合乎國際規范的分擔率研究,管理體制還存在一些弊端。而沒有分擔率提供的數據,這一點恰恰是我們不能科學治理大氣的關鍵。當前,提倡和實踐科學的發展觀,已經成為我們在經濟建設中以及搞好各項工作的指導原則,中國治理大氣污染也應該盡快走上科學的道路
參見《約翰內斯堡可持續發展宣言》第5段;《里約環境與發展宣言》原則5.
參見金瑞林、汪勁著:《20世紀環境法學研究評述》,北京大學出版社2003年版,第54頁。
參見徐祥民:《對“公民環境權論”的幾點疑問》,載《中國法學》,2004年第2期;徐祥民:《環境權論——人權發展歷史分期的視角》,載《中國社會科學》2004年第4期。
28參見葉俊榮著:《環境政策與法律》,中國政法大學出版社2003版,第6頁。
《水污染防治法》(1984年,1996年修訂)第16條;《大氣污染防治法》(1987年,1995年、2004年修訂)第15條
48參見甘澤廣等主編:《環境經濟學概論》,西北工業大學出版社1987年版,第86頁以下。
《水污染防治法》(1984年,1996年修訂)第5條、《大氣污染防治法》(1987年,1995年、2000年修訂)第62條、《固體廢物污染環境防治法》(1995年,2004年修訂)第84條。