各类大气污染物的危害

山淼环境因为专业所以卓越山淼环境SHANMIAO因为专业所以卓越各类大气污染物的危害一、硫氧化物污染及危害硫氧化物，主要是SO₂，它是目前大气污染物中数量较大，影响面较广的一种气态污染物。世界范围内出现的大气污染事件几乎都与SO₂有关。大气中SO₂的来源很广，几乎所有的工业企业都可能产生，主要是燃烧含硫的化石燃料（煤、石油）时产生的。一吨煤中含有5-50千克硫，一吨石油中含5-30千克硫，这些燃料经燃烧都能排出大量的SO₂，占所有排放SO₂总量的96％。火电厂是SO₂的主要污染源，每燃烧一吨1％含硫量的煤，约排放SO₂18千克。据统计1997年中国工业部门SO₂排放量为1852万吨，其中火电厂（原电力部6MW及以上机组）排出的SO₂约占全国工业部门SO₂排放量的38％。除此之外，有色金属冶炼、硫酸制造、炼油等过程，也排放大量的SO₂。排到大气中的，在太阳的紫外线照射和某些粉尘颗粒的催化作用下，经过一系列的光化学反应，变成三氧化硫，当它们和空气中的水蒸气相遇，就变成了硫酸，随雨水降落形成了酸雨。“酸雨”（AcidRain）通常指PH值低于5.6的降水。正常情况下，由于空气中的二氧化碳溶于降水，形成稀碳酸，降水应该是微酸性的，但由于大气中其他酸性物质的存在，使降水的PH值降低。降水包括雨、雪、霜、雹、露雾等，这些统称为“湿沉降”。此外，大气中的酸性物质还可以通过“干沉降”形式转移至陆地。目前，人们把酸雨和酸沉降两个概念已经等同起来。酸雨现象是英国化学家R.A.史密斯于1852年在曼彻斯特地区分析雨水时首先发现的。时隔一个世纪以后，酸雨现象才在全球范围内逐步受到人们的重视。20世纪70年代初，酸雨的危害或许仅是局部地区性问题，然而，20世纪70年代中期以来，酸雨已经在北半球广泛出现，迅速发展成为当代全球性的主要环境问题之一。酸雨污染可以发生在SO₂排放地的500-2000KM范围内，酸雨的长距离传输会造成典型的广域污染问题。在西欧、北欧、美国东北部以及加拿大等广大区域，酸雨已成为大气污染的重要特征，美国东部雨水的PH值为4.25-4.5，酸雨污染最严重。在日本和我国，酸雨污染的面积日益扩大，PH值有逐步下降的趋势，与欧美的污染状况不断接近。目前我国已成为世界上继欧洲、北美之后的第三大酸雨区。我国对酸雨的研究和监测起步较晚。1979年开始在上海、北京、南京、重庆、贵阳等地开展对降水化学成分的监测。1981年，全国开展了酸雨的普查，测量的结果表明，全国有20个省、市、自治区不同程度地出现酸雨，占普查总数的。这一事实说明，酸雨已经成为我国日益严重的区域性环境污染问题，地区遍及西南、中南和东南等行政区，并有由北向南逐渐加重的倾向，最严重的是江南地区。长江以南的苏州、广州、贵阳等城市，降水的PH值曾经低于4.0，其中最低值为3.1。近年来，酸雨出现的频率有所增加，涉及的范围也不断扩大，市区及绝大部分郊区都降过酸雨，降水的最低PH值为3.92。20世纪80年代中期以来，我国酸雨污染状况有进一步恶化的趋势，某些地区的降水PH下降到4.3。1998年的监测表明，酸雨区已占全国国土面积的52.8％左右。中国酸雨有明显的区域性，特别是经济特区酸雨活动频繁，范围大、酸度高。我国酸雨中心区长沙、贵阳、重庆首要污染物一直为SO₂，济南、青岛在采暖期首要污染物为SO₂。例如重庆酸雨的PH值达3.1，1984年测定广州市酸雨的PH值最低为3.69。国外酸雨的酸度多为4.0-5.5。山淼环境因为专业所以卓越山淼环境SHANMIAO因为专业所以卓越近几年中国许多科研工作者对酸雨的形成、来源和危害等进行了大量的研究。研究结果表明：中国酸性降水中的NO₃﹣和SO₄2⁻是酸性的主要贡献者，NO₃﹣/SO₄2⁻一般在5-10之间（大多为6.4比1），酸雨是硫酸型的（也称为煤烟型酸雨），PH值在5左右，可见SO₂是造成酸雨的主要原因。令人注意的是，黄海、渤海沿岸各省SO₂的排放量占全国排放量的40％，而这些地区未出现区域性酸雨，酸雨却出现在排放强度较小的长江以南的广大地区。这表明酸性气体排放源与酸沉降之间存在着复杂的关系，酸雨的形成与当地土壤、大气扩散能力、降水、气温和酸性气体的排放量等有很大的关系。研究表明，北方土壤和空气粉尘中较高的碱度是北方未出现区域性酸雨的重要原因之一。酸雨对环境和生物体的危害性是明显的。环境水体的正常PH值在7.0-8.0受酸雨污染后，湖水、河水的PH值可下降至5.0以下，水生生物将受到很大威胁，甚至大量死亡。20世纪80年代，美国、加拿大、爱尔兰、北欧的一些国家已有大量湖泊酸化，仅加拿大就有4500个湖泊变成“死”湖，水生生物濒临绝迹。SO₂还会给植物带来严重的危害。（1.0-2.0）*10-6（体积分数）的SO₂，在几个小时内即可引起叶片组织的局部损坏。0.3*10-6（体积分数）以上的浓度能使某些最灵敏的植物发生慢性中毒，SO₂的允许浓度只有0.15*10-6（体积分数）。某些常绿植物、豆科植物和黑麦植物特别容易遭受损害。据报道，前联邦德国约有50％的森林遭受酸雨的损害。我国重庆市的马尾松也曾大面积受害。酸雨沉降到土壤中，钾、钙、磷等一类碱性营养物质将被冲洗，导致土壤肥力显著下降，大大影响作物的生长。危害轻微的因吸收营养不足而枯萎，严重时将会导致死亡。酸雨对土壤的影响与土壤的性质有关。经常受涝的土壤，阳离子交换容量高或者游离碳酸根含量高的土壤，对酸雨不敏感。阳离子交换容量在6.2-15.4之间的土壤，对酸雨有一定敏感性。若含游离碳酸根较低，阳离子交换容量低于6.2，而且很少受水渍的土壤，对酸雨很敏感，故受危害的可能性也大。此外，酸雨对于建筑物和露天材料有较强腐蚀性，将给经济上造成很大的损失。据不完全统计，全世界每年因遭酸雨腐蚀而造成的经济损失达200亿美元之巨。一些露天的价值连城的文物古迹和艺术瑰宝因受酸雨侵蚀而变得面目全非，这类现象在欧洲已经发现多起。据报道我国历史名胜故宫和天坛的露天古迹也有被酸雨腐蚀的迹象。SO₂除造成酸雨外，对人体健康也有极大的危害。SO₂有很强的刺激性，即使浓度很低也能觉察到。对于一个嗅觉灵敏的人，SO₂的味阈值是0.3*10-6（体积分数），嗅觉值是（0.3-1.0）*10-6（体积分数）。二氧化硫对人体的呼吸器官有很强的毒害作用，造成鼻炎、支气管炎、哮喘、肺气肿、肺癌等。此外，二氧化硫还通过皮肤经毛孔侵入人体，或通过食物和饮水经消化道进入人体而造成危害。政府有关部门对排放及酸雨问题已予以高度重视，酸雨的对策与防治是我国近期环境保护重点研究的项目。二、氮氧化物污染及危害氮氧化物的种类很多，如NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等。造成大气污染的NOx主要是NO和N2O，其中N2O的毒性要比NO大5倍。另外，若N2O参与了光化学反应而形成光化学烟雾，其毒性更大。60％-80％的NOx来自煤炭的燃烧过程，据估计每燃烧1吨煤则产生山淼环境因为专业所以卓越山淼环境SHANMIAO因为专业所以卓越大约8-9Kg的氮氧化物。在汽车稠密的大城市，NOx是最主要的大气污染物。另外，硝酸厂、氮肥厂、中间体厂、冶炼厂、金属表面处理厂等均排放NOx。人类还通过使用肥料产生NOx。但总的来说，人类活动所产生的NOx大约是生物界自然产生的一半，即占总数的三分之一左右。但人类活动是集中排放，危害大。而自然界则是分散排放的。NO的活性和毒性都不及N2O，与CO和N2O一样，NO也能与血红蛋白作用，降低血液的输氧功能。然而，在大气污染物中，NO的浓度远不如CO，因此，它对人体血红蛋白的危害性是有限的。对于N2O，由于毒性较大，接触较高水平的二氧化氮就会危及人体的健康。对于从事该有毒气体的实验室工作人员来说，尤其需要提高警觉性。N2O的危害性与接触的程度有关，据资料报道，若在含N2O（体积分数）为（50-100）*10-6的气氛中暴露几分钟到一小时，有可能导致肺炎。如果人体暴露于N2O（体积分数）含量为（150-200）*10-6的污染空气中，将会引起支气管组织的纤维性损伤，倘若不及时治疗，将在3-5周后死亡。当N2O的水平高达500*10-6（体积分数）以上时，人体在此气氛中暴露2-10天内即有死亡之虞。含有硝酸盐的青饲料，在发酵过程中有N2O产生，在地窖中因N2O中毒的事件屡有发生，这是N2O中毒的一种特殊例子，常有“地窖工职业病”之称。在废弃赛璐珞和硝化纤维薄膜的燃烧处理时，也有N2O废气产生，吸入此种废气有致命的危险。在受NOx严重污染的地区，可以发现许多植物受到损害。更深入的研究表明，这种危害并非直接由氮氧化物所致，实际上，大多数是由它们的次级产物引起的，例如硝酸过氧化乙酰。氮氧化物能使某些织物的染料褪色。这种现象首先发现于纺织品气体干燥器中。究其原因，原来干燥器中的干燥剂燃烧时产生氮氧化物废气，这种废气有褪色作用。氮氧化物对材料的腐蚀作用，主要是由其次级产物硝酸和硝酸盐引起的。由于NOx是形成酸雨的重要污染气体之一，目前对排放NOx的主要污染源汽车和火电厂已采取措施限制排放。另外，排入大气的氮氧化物，还对平流层中的臭氧层有局部的破坏作用。因此，高空巡航飞机的NOx排污问题已受到了人们的高度重视。三、臭氧层破坏及危害臭氧层破坏问题是目前举世关注的环保问题。迄今，人们已经得到共识，大气臭氧层破坏的最大罪魁祸首是含氟污染物，主要是氟里昂，或称氟氯烃简称CFC。这是一类广泛使用的有效致冷剂。直到几年前，它们还在除臭剂、喷发剂及其他方面有很多的用途。在CFC类物质中，应用最普遍的是二氯二氟甲烷和三氯一氟甲烷，二氯二氟甲烷即氟利昂-12，沸点为-29.8℃，三氯一氟甲烷即氟利昂-11，沸点为24℃。工业上使用的CFC类物质还有氟利昂-113和氟利昂-114。氟利昂-11和氟利昂-12在较低的大气层中是化学惰性的。由于氟利昂的性质不活泼，全球的年产量高达5*105T，大量的氟利昂废气向大气排放，这三个因素结合在一起，致使氟氯烃成为大气的均质成分之一。早在1974年，大气科学家已经明确指出，氟氯烃具有加速破坏平流层中臭氧保护层的危害性。由于臭氧层有强烈吸收紫外辐射的作用，大气中氟氯烃的潜在作用受到了人们的普遍关注。尽管氟利昂在低层大气中性质不活泼，但在平流层中却能吸收紫外辐射，导致下述的光山淼环境因为专业所以卓越山淼环境SHANMIAO因为专业所以卓越化学分解反应：Cl2CF2+hv→Cl+ClCF2反应放出的氯原子与臭氧发生如下的作用：Cl+O3→ClO+O2臭氧因此遭到破坏，并产生了ClO在平流层大气中，由于臭氧的光解反应，含有较高水平的原子氧：O3+hv→O+O2除了原子氧以外，还存在着一氧化氮。上面反应产生的ClO，与原子氧和氧化氮均能反应，使氯原子得到再生，并由此引起一系列链式反应，其净结果是对臭氧的破坏作用。原子氧的破坏机理为：ClO+O→Cl+O2Cl+O3→ClO+O2两反应的净结果是：O+O3→2O2一氧化氮的破坏机理为：ClO+NO→Cl+NO2Cl+O3→ClO+O2两反应的净结果是：NO+O3→NO2+O2由上述反应可见，在高空巡航的喷气机排放的与氟利昂之间，存在着破坏臭氧的协同作用。巨大臭氧层空洞的出现和全球大气圈中臭氧层的逐渐变薄，这是大气中含氯氟烃排放物含量不断积聚，并对臭氧消耗反应日益严重的结果。据测定，北半球大气中臭氧层的含量在近几年中也下降了3％左右。另一方面，人们发现大气中氟氯烃的负荷也相应地增加。在20世纪70年代，大气中CFC含量，按体积计约2*10-9。到了20世纪90年代，CFC的浓度增加到3*10-9，净增加了50％。据联合国环境规划署的估计，如果从现在起全球范围控制CFC的排放，并使之下降50％，即使如此，未来几十年后，大气中CFC的含量也会翻一番。科学家们预测，由于CFC含量的增加，到2050年，高纬度地区上空的臭氧层将损耗4％-12％。基于臭氧层日趋变薄，臭氧空洞逐步加大的严峻事实，停止生产和使用氟氯烃及其他对臭氧有破坏作用的物质已迫在眉睫。据美国能源部（DOE）的研究