空氣污染(Air Pollution)又稱“大氣污染”,指由于人類活動或自然過程引起某些污染物質進入空氣中,呈現(xiàn)出足夠的濃度、達到足夠的時間并因此危害人類的舒適、健康和福利或環(huán)境的現(xiàn)象。常見的空氣污染類型有二氧化硫污染、硫化氫污染、粉塵污染、光化學煙霧污染等。
實際上,在人類開始學會使用火以后空氣污染問題便已開始出現(xiàn);13世紀,倫敦市民就開始認識到空氣污染問題;直到20世紀50年代前后,世界范圍內相繼發(fā)生了幾起著名的空氣污染事件,人們對空氣污染越發(fā)重視;20世紀以來,世界各國開始逐漸加大對空氣污染的研究。根據(jù)研究,空氣污染的發(fā)展演變大致可分為三個階段,分別為“煤煙型”污染階段、“石油型”污染階段及“區(qū)域性”復合污染階段。研究表明,進入大氣中的污染物會引發(fā)呼吸道疾病、增加皮膚病、心血管疾病、慢性阻塞性肺病(COPD)、中風和肺癌等疾病的發(fā)病率,導致農(nóng)作物和林木的壞死,對人類及動植物的建康都存在著極大的安全隱患。據(jù)世界銀行估計,空氣污染造成的世界經(jīng)濟損失達年均5萬億美元。《2020全球疾病負擔報告》指出,2019年空氣污染導致全球667萬人死亡,占全球死亡總數(shù)近12%。其中印度167萬,是所有國家中與空氣污染相關的死亡人數(shù)最多的國家。空氣污染是導致早逝的主要環(huán)境風險因素,其影響僅次于高血壓、煙草使用和飲食風險。
為了應對空氣污染的危害,世界各國通過區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控、政策限制、改進生產(chǎn)技術及能源結構、制定法律等手段,應用環(huán)境光學監(jiān)測技術、激光雷達遙感技術、衛(wèi)星遙感等技術對空氣污染水平進行實時監(jiān)測,并制定了中長期的空氣污染治理規(guī)劃。
定義
關于空氣污染的定義有廣義、狹義之分。廣義的空氣污染指當大氣中存在可能對人類與動植物生存、生態(tài)環(huán)境的福祉產(chǎn)生不利影響的物質時,或特定粒子物質、有機化合物、金屬元素等超過一定比例時產(chǎn)生的空氣問題。狹義的空氣污染指人類活動導致不必要的化學物質輸入進大氣環(huán)境中,進而對人類健康、生物資源、生態(tài)系統(tǒng)造成傷害,并對大氣環(huán)境造成結構性損害的空氣問題。
美國工程師聯(lián)合會曾對“空氣污染”做出定義,指出空氣污染為室外空氣中含有的灰塵、煙、氣體、臭味、煙霧或者蒸汽等一種或多種污染物的含量、性質與持續(xù)時間將會對人類、動物和植物的生命、財產(chǎn)及生活環(huán)境造成危害的環(huán)境問題。隨后,美國各州也對空氣污染做出了各自的定義。亞利桑那州定義空氣污染為在室外空氣中含有的可能對人類、植物、動物生命及財產(chǎn)造成傷害或傷害趨勢的一種或多種污染物或其混合物。1905年春,《美國醫(yī)學協(xié)會雜志》(Journal of American Medical Association)指出“可以確定,煙霧和煙煤燃燒產(chǎn)生的其他副產(chǎn)品危害了大氣,對有機體帶來了真正的不利影響”。
1979年11月13日在日內瓦通過的《長距離跨界大氣污染公約》將空氣污染定義為人類把本質上具有有害作用的物質或能量直接或間接引入大氣,以致危害人類健康、損害生物資源和生態(tài)系統(tǒng)、環(huán)境物質財產(chǎn)、減損或妨礙環(huán)境優(yōu)美及環(huán)境的其他正當用途。
世界衛(wèi)生組織(WHO)將空氣污染定義為室外的大氣中存在的人為造成的污染物質,其含量與濃度及持續(xù)時間可引起多數(shù)居民的不適感,在很大范圍內危害公共衛(wèi)生,并使人類、動植物生活處于受妨礙的狀態(tài)。
按照國際標準化組織(ISO)的定義,空氣污染通常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,達到足夠的時間,并因此而危害了人體健康、舒適感或環(huán)境的現(xiàn)象。
發(fā)展演變
空氣污染的發(fā)展經(jīng)歷了“煤煙型”污染、“石油型”污染及“區(qū)域性”復合污染三個階段。
“煤煙型”污染階段開始于18世紀下半葉。工業(yè)革命至20世紀中期,以煤炭為主的化石燃料的廣泛使用加深了空氣污染情況。這一階段的空氣污染為典型的“煤煙型”污染,代表性污染物為煙塵及二氧化硫,代表性事件為1930年的比利時馬斯河谷事件、1948年的美國多諾拉事件及1952年的英國1952年倫敦煙霧事件。截至目前,隨著煤炭使用比例的大幅度降低,發(fā)達國家已基本走出“煤煙型”空氣污染階段。
以硫酸煙霧復合污染及美國光化學煙霧事件為標志,世界發(fā)達國家在20世紀50年代至60年代進入到“石油型”污染階段。空氣污染在這一階段呈復合污染、廣域發(fā)展的特點,主要污染物轉變?yōu)轱h塵、一氧化碳、氮氧化合物、碳氫化合物、重金屬等污染物。截至目前,氮氧化合物和碳氫化合物的排放所引起的石油型污染并未得到有效遏制。
20世紀70時代起,空氣污染進入到“區(qū)域性”復合污染階段。這一階段,污染物種類發(fā)展到幾百種,代表性污染物及現(xiàn)象包括臭氧空洞、全球氣候變暖、城市熱島效應、霧霾等。在這一階段,氮氧化物對環(huán)境酸化的占比激增,污染物造成的影響已發(fā)展為區(qū)域性大氣環(huán)境問題的影響。
污染形成
形成原因
空氣污染的形成原因主要分為人為原因和自然原因。其中,自然原因包括植物產(chǎn)生的烴和酯[zhǐ]、腐敗物產(chǎn)生的臭氣、火山爆發(fā)產(chǎn)生的塵氣、雷電產(chǎn)生的臭氧、森林火災產(chǎn)生的飛灰及自然放射源等。研究表明,除火山爆發(fā)產(chǎn)生的塵粒和氣體會對空氣質量造成極大危害外,其他自然源并不會損害空氣質量。
以工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、燃料燃燒、垃圾處理為代表的人類活動是造成空氣污染的直接原因。其中,火力發(fā)電廠、化工廠、冶煉廠、煉油廠為代表的工業(yè)生產(chǎn)排放到大氣中的污染物種類繁多,包括煙塵、硫的氧化物、氮的氧化物、有機化合物、鹵化物、碳化合物等,是大氣污染的最重要來源。此外,工業(yè)生產(chǎn)及民用爐灶、采暖鍋爐所消耗的煤炭、燃油等燃料的燃燒會釋放甲烷、氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、三氧化硫、烴、煙灰等物質,這些物質也可引發(fā)空氣污染。交通運輸方面,汽車燃料不完全燃燒所生成的汽車廢氣、汽車曲軸箱廢氣及供油系統(tǒng)的泄露都會對空氣造成污染。此外,焚燒農(nóng)作物、生活垃圾、工業(yè)廢物、廢舊塑料所產(chǎn)生的煙氣及家居裝修、化學試劑、日用電器所釋放的有害氣體也都是造成空氣污染的重要原因。
污染表現(xiàn)
空氣污染的本質表現(xiàn)是污染物的排放,它由污染源排放、大氣傳播、人與物受害三個環(huán)節(jié)構成。空氣污染的范圍和強度受污染物及污染源的性質、氣象條件及地表性質影響。當大氣正常成分之外的物質對人類健康、動植物生長及氣象氣候造成威脅時,就說明大氣受到了污染。
空氣污染的污染源排放具有來源復雜、治理難度大等特點,主要表現(xiàn)為包括工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、燃料燃燒、農(nóng)作物焚燒、垃圾處理在內的人類活動所產(chǎn)生的煙塵、鹵化物、氮的氧化物、硫的氧化物、碳化合物等物質的排放。空氣污染的大氣傳播具有擴散快的特征,基本表現(xiàn)為以粉塵、酸霧為代表的顆粒物傳播;以二氧化硫、氮氧化合物、一氧化碳、氣態(tài)有機化合物為代表的氣體污染物的傳播以及復合型污染物的傳播。空氣污染的人與物受害環(huán)節(jié)表現(xiàn)為空氣污染物對人與物機體健康的影響。
主要污染物
空氣污染物的種類很多,按污染物產(chǎn)生的機理可分為一次污染物和二次污染物;按其存在狀態(tài)可分為顆粒污染物和氣態(tài)污染物。一次污染物指由包括天然源和人為源在內的污染源直接排放至大氣環(huán)境中,其化學性狀及物理性狀并未發(fā)生改變的污染物。一次污染物包括以粉塵、石棉為代表的顆粒物、含硫化合物、含氮化合物、一水碳酸鈉化合物及氣態(tài)污染物等。一次污染物可分為較穩(wěn)定的非反應性物質和不穩(wěn)定的、可與其他污染物發(fā)生反應或作為催化劑促進其他污染物之間反應的反應性物質。
二次污染物,又稱繼發(fā)性污染物,指排入大氣中的一次污染物在大氣物理、化學、生物等因素的作用下發(fā)生變化,從而形成的物理、化學性狀與一次污染物不同的新污染物。二次污染物主要有硫酸煙霧、光化學煙霧、硫酸鹽氣溶膠及化學反應生成的轉化物等。二次污染物的形成機制較為復雜,對環(huán)境及人類的傷害遠高于一次污染物。
顆粒污染物
顆粒污染物(particulatepollu-tants)指懸浮在空氣中的固體或液體顆粒物。根據(jù)《環(huán)境空氣質量標準》規(guī)定,顆粒污染物按粒徑大小分為總懸浮顆粒(TSP)、可吸入顆粒(PM10)及細顆粒物(PM2.5)。其中,空氣動力學當量直徑不大于100μm的顆粒為總懸浮顆粒,空氣動力學當量直徑小于等于10μm的顆粒為可吸入顆粒,空氣動力學當量直徑小于等于2.5μm的顆粒為細顆粒物。一般來源于自然界的風砂塵土、火山爆發(fā)、海水噴濺、森林火災及人為產(chǎn)生的各種煙塵。此外,按粒徑大小,顆粒污染物還可分為粉塵和煙塵兩種。研究表明,風沙土壤對懸浮顆粒物的貢獻最大,其次為煤炭燃燒、汽油燃燒及二次污染。
煙塵指非有機化合物的固體或液體物質在燃燒、熔融、冷凝等過程中形成的固體或液體顆粒。煙塵的粒徑在0.01μm至1μm之間,在城市中尤為突出。大氣中煙塵污染源主要來自冶煉廠、水泥廠、石油化工廠、鋼鐵廠、火力發(fā)電廠等工業(yè)生產(chǎn)活動及交通運輸、垃圾焚燒、住房取暖等日常活動。研究表明,煙塵中的飄塵、二氧化硫、一氧化碳等物質是危害人體健康的主要污染物,煙塵中顆粒物大于10μm的物質大多可進入咽喉及鼻腔,氣體進入人體后會粘附在肺部并積聚在肺泡壁上,經(jīng)血液輸送至全身,從而誘發(fā)各種疾病。
粉塵指懸浮于空氣中的小固體顆粒,由固體物質的粉碎、研磨、篩分、裝卸及運輸?shù)葯C械過程及土壤、巖石風化等自然過程產(chǎn)生。粉塵一般分為生產(chǎn)性粉塵、交通性粉塵和沙塵暴粉塵。國際標準化組織將粒徑小于75μm的固體懸浮物定義為粉塵。粉塵的粒徑大小與沉降速度成正比,與穩(wěn)定性成反比。粉塵的化學組成中,游離二氧化硅的致纖維化作用最強,其含量與危害性成正比。不同粉塵有不痛的溶解度,以鉛、為代表的毒物粉塵的溶解度與其對人體的危害成正比,以面粉、糖為代表的對人體起機械刺激作用的粉塵的溶解度與與其對人體的危害成反比。此外,粉塵具有強吸附作用及催化作用,可以吸收包括二氧化硫(SO?)、苯并[a]芘(a)芘、氮氧化合物在內的多種有害物質,催促使氮氧化物及硫氧化物進一步氧化,危害極大。工作場所粉塵最高容許質量濃度為10mg/m3。研究顯示,全世界每年進入大氣的粉塵約為1億噸,人均粉塵貢獻量約為25公斤。
按粒徑大小,粉塵分為降塵和飄塵。其中,降塵粒徑在10μm以上,能較快地降落到地面;飄塵是一種氣溶膠體,粒徑小于10μm,可以長時間在空氣中懸浮飄動。直徑在0.1μm至5μm之間的飄塵可進入呼吸道并滯留在肺泡壁,從而引起包括彌漫性肺氣腫、慢性支氣管炎、支氣管哮喘在內的慢性阻塞性肺病。同時,飄塵可以吸附二氧化硫,并將其送入肺部,引發(fā)中毒。此外,飄塵還會引發(fā)呼吸道類疾病。
氣態(tài)污染物
氣態(tài)污染物指常溫常壓下以分子狀態(tài)存在的污染物,主要包括含硫化合物、含氮化合物、有機化合物、一水碳酸鈉化合物及鹵素化合物。
二氧化硫(硫 dioxide),化學式SO2,無色透明氣體,有刺激性臭味,溶于水、乙醇、乙醚。常溫下,二氧化硫與硫化氫反應可析出硫單質;高溫或催化條件下,二氧化硫可被氫氣還原生成硫化氫。二氧化硫的來源分為自然源及人為源,其中自然源包括土壤有機體分解、海洋的硫酸鹽煙霧、火山爆發(fā)、森林火災等。據(jù)統(tǒng)計,地表天然來源的硫總量約為500萬噸,其排放量約占全球硫排放量的33%。人為源包括含硫燃料、煤的燃燒、石油生產(chǎn)、化工生產(chǎn)及含硫礦物的冶煉等。據(jù)統(tǒng)計,大氣中有三分之一的二氧化硫是通過化石燃料的燃燒排放的。
二氧化硫在空氣中可在二價鐵和錳等金屬離子的催化下生成三氧化硫,進而以氣溶膠的形態(tài)存于大氣中。在形成硫酸氣溶膠后,含量僅為0.8×10-6時人便無法忍受。研究表明,當大氣中二氧化硫的平均濃度超過0.28mg/m3時,慢性支氣管炎患病率將顯著上升;當二氧化硫和煙塵的24小時平均濃度分別達到250μg/m3時,呼吸道病人的病情將明顯惡化;當二氧化硫和煙塵的24小時平均濃度分別達到500μg/m3時,中老年慢性病患的死亡率將上升。此外,二氧化硫與水蒸氣反應生成的硫酸霧可直接入侵人體,其毒性比二氧化硫大十倍。此外,二氧化硫的大量排放可改變生物種群結構,催生湖泊、河流等水系酸化,抑制硝化細菌工作、降低土壤肥力、降低植物生產(chǎn)力、腐蝕建筑表面、對人類健康造成威脅。
硫化氫(氫 硫化物),化學式H?S,一種劇毒、易燃、易爆的無色酸性氣體,易溶于水,它存于液態(tài)的水蒸氣中,或以氣體狀態(tài)存在。常溫常壓下,硫化氫溶解度為3000mg/L左右。大氣中的硫化氫分為自然源及人為源,其中自然源包括火山噴氣、硫酸鹽的還原、細菌作用下動植物蛋白質腐敗等,人為源包括石油冶煉、天然氣凈化、人造絲生產(chǎn)、塑膠生產(chǎn)、染料生產(chǎn)、造紙生產(chǎn)等活動。
硫化氫具有較強的腐蝕性,溶于水后形成一種弱酸。硫化氫濃度低時有臭雞蛋味,在硫化氫濃度較高的環(huán)境下,人會因嗅覺麻痹或疲勞而察覺不到它的存在。硫化氫易溶于人體粘膜表面的水分中,與鈉離子結合后將生成硫化鈉,誘發(fā)眼炎、肺水腫及呼吸道炎癥。未被肺泡氧化的硫化氫將與細胞色素氧化酶等物質結合,抑制細胞氧化過程,誘發(fā)組織缺氧,引發(fā)中毒。此外,高濃度的硫化氫會刺激人眼及呼吸器官,直接抑制呼吸中樞等作用,引起慢性或急性中毒、窒息及猝死,其毒性是一氧化碳的5至6倍。
二硫化碳(Carbon disulfide),化學式為CS2,易揮發(fā),易燃,幾乎不溶于水。二硫化碳來源于光學玻璃、玻璃紙、人造纖維、橡膠、化工、浮選劑等工業(yè)生產(chǎn)活動。二硫化碳有強溶解力,可溶解白磷、沒藥樹、碘、溴、硫等物質,并以溶劑的形式廣泛應用于人造纖維、四氯化碳、防腐劑及殺蟲劑等領域。
二硫化碳經(jīng)由呼吸道及消化道進入體內后,被血液中紅細胞及血漿所吸收,并運送至身體的各個器官中。二硫化碳與血液或組織中的氨基酸或蛋白質反應會生成易使機體微金屬失調的硫代氨基甲酸酯等化合物,與單胺氧化酶結合會降低酶的活性,抑制人體細胞的正常生理機能。此外,二硫化碳還會干擾兒茶酚的代謝,并引起脂肪代謝紊亂。長時間攝入8mg/m3至10mg/m3的二硫化碳會出現(xiàn)神經(jīng)衰弱、多發(fā)性神經(jīng)炎、植物神經(jīng)癥狀、眼科病變、月經(jīng)失調、早產(chǎn)、流產(chǎn)等癥狀。
二氧化碳(Carbon dioxide),分子式為CO2,主要來自于含碳物質的燃燒、化石燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)、森林資源采伐引發(fā)的土地利用變化及生物質燃燒、生物新陳代謝及有機化合物的發(fā)酵、分解、腐爛、變質等。化石燃料燃燒和水泥生產(chǎn)所產(chǎn)生的二氧化碳約占二氧化碳人為排放總量的75%。化石燃料中煤炭燃燒排放量最高,石油、天然氣次之。截至2023年,全球每年礦物質排放量中有6.6×1010噸碳,二氧化碳濃度逐年遞增。
實驗表明,長時間處于高濃度二氧化碳環(huán)境中,心臟儲備能力將下降;當二氧化碳濃度上升至1.5%時,呼吸參數(shù)將出現(xiàn)顯著變化,類固醇激素分泌增加,機體處于應激狀態(tài);當二氧化碳濃度升至3%時,呼吸頻率將加快,并伴有功能損害;當二氧化碳濃度為7%時,人的呼吸變得極為困難;當二氧化碳濃度超過10%時,人將會喪失意識。此外,空氣中二氧化碳濃度的增多會改變大氣層的結構及溫度發(fā)生變化,地表溫度升高,造成“溫室效應”,從而引發(fā)極端天氣頻發(fā),導致全球海平面上升、海洋酸化,加速冰山的融化,對人類的生活、生產(chǎn)造成極大的影響。
一氧化碳(Carbon monoxide),化學式為CO,是含碳物質不完全燃燒而產(chǎn)生的一種無色、無味、無刺激性的有毒氣體。空氣中的一氧化碳主要來自于火山爆發(fā)、森林火災、地震、礦坑爆炸、交通運輸、家庭爐灶、鍋爐火炕、工礦企業(yè)、染料工業(yè)等。其中,大氣中2/3的一氧化碳排放量來自于交通運輸工具。
一氧化碳經(jīng)肺泡進入血液后會將血液內氧合血紅蛋白的氧排擠出去,與血紅蛋白結合生成碳氧血紅蛋白(COHb),從而減弱紅細胞的攜氧能力,抑制、減緩氧合血紅蛋白離解釋放氧的作用。高濃度的一氧化碳與含鐵的組織呼吸酶結合后將抑制組織呼吸,直接影響大腦皮質。研究顯示,碳氧血紅蛋白飽和度為7%時,輕度頭痛癥狀將出現(xiàn);碳氧血紅蛋白飽和度為12%時,眩暈及中毒頭暈癥狀將出現(xiàn);碳氧血紅蛋白飽和度為25%時,嚴重頭痛癥狀將出現(xiàn);碳氧血紅蛋白飽和度達到45%以上時,惡心、嘔吐、昏迷等癥狀將出現(xiàn);碳氧血紅蛋白飽和度升至90%人,人將會猝死。
臭氧(Ozone),化學式為O?。大氣中約有90%的臭氧位于離地面15千米至50千米的平流層區(qū)域,它組成的臭氧層通過吸收太陽光中的短波紫外線有效保護地球上的生命。近地面區(qū)域中存在的臭氧主要來自于石油化工、燃煤發(fā)電、汽車尾氣產(chǎn)生的氮氧化物和揮發(fā)性有機物在陽光照射下發(fā)生的光化學反應,并與太陽輻射和氣象因素相關。研究表明近地面臭氧的生成與消耗受溫度、光照強度、風力、濕度等因素的影響。高濃度的臭氧污染一般發(fā)生在溫度較高的白天,臭氧濃度在夏季普遍高于冬季。臭氧的急性暴露會引發(fā)咽喉痛、呼吸困難、咳嗽、哮喘等病癥,慢性暴露會使支氣管炎、肺氣腫等慢性肺部疾病惡化,對肺部造成永久性傷害。
氯(氯),化學式為Cl,是一種具有強刺激性的有毒氣體。氯的來源多為化學工業(yè)。氯易溶于水,進入體內時,在與呼吸道粘膜和肺泡表面的水分發(fā)生反應后會生成新生態(tài)氧及鹽酸,造成對局部組織的灼燒,引起充血、壞死及水腫。此外,氯氣還對中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成破壞,引發(fā)植物神經(jīng)功能紊亂。
多環(huán)芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons),化學式為PAHs,是人類最早發(fā)現(xiàn)的化學致癌物。研究表明,人類環(huán)境已受到多環(huán)芳烴物質的污染,該污染與癌癥發(fā)病率的增加息息相關。多環(huán)芳烴的來源有自然源及人為源,其中,自然源為火山爆發(fā)及自然細菌的合成,人為源為煤、石油、有機化合物的不完全燃燒。研究表明,全球每年通過工業(yè)鍋爐、生活爐灶、交通工具產(chǎn)生的多環(huán)芳烴氣體多達5000余噸,大氣中多環(huán)芳烴的含量約為0.01μg/100m3至100μg/100m3。多環(huán)芳烴經(jīng)皮膚、消化道及呼吸道進入體內后在混合功能氧化酶的作用下,將生成多種極性、有致癌性的代謝物。另外,煤炭、煤焦油、石蠟、瀝青等物質含有多環(huán)芳烴,接觸這些物質的人易患皮膚癌
化物污染源包括氟化氫(HF)、氟化鈉(NaF)、四氟化硅(SiF?)、氟硅酸鈉(Na2SiF6)等。大氣中的氟化物污染源主要來自于鋁、鋼鐵、磷肥、陶瓷等生產(chǎn)過程中排放的含氟廢渣、廢水及廢氣。此外,包括熱電廠在內的耗煤工業(yè)也會排放氟化物。氟化氫(氫 fluoride),化學式為HF,是一種無色且有刺激性氣味的氣體。大氣中的氟化氫主要來源于電解鋁工業(yè)及磷肥生產(chǎn)。研究顯示,在磷肥生產(chǎn)過程中,每消耗1噸磷礦將釋放4千克氟氣;在電解鋁作業(yè)時,每生產(chǎn)1噸鋁將排放15千克氟化氫、8千克氟塵及2千克氟化碳。
氟化物進入血液循環(huán)后,氟離子會與血漿蛋白及鈣結合,并穿透毛細血管到達組織和器官。空氣中高濃度的氟化物會引發(fā)上呼吸道粘膜刺激癥、支氣管炎、肺炎及反射性窒息。同時,飲用含氟的水源將引起高氟急性中毒。此外,居住在排放氟污染物的工廠附近的居民會發(fā)生氟骨癥。
放射性物質
大氣中的放射性物質源主要包括-89(89Sr)、鍶-90(90Sr)、-137(137Cs)、碘137(137I)、碳-14(14C)、-140(140Ba)、239(239Pu)、鈾等。大氣中的放射性物質主要來自于核試驗、核能發(fā)電站、核燃料工廠、核燃料再處理工廠。核爆炸后產(chǎn)生的裂變物質及高溫火球塵土以蘑菇狀云形式存在,其與空氣混合及熱輻射反應后將凝結成微粒或附著在其他塵粒上形成放射性塵埃沉降物。這些直徑小于5μm的沉降物在對流層沿著大氣環(huán)流運行,在大氣中的存活時間在幾日至幾個月不等,它們的影響范圍波及地表四分之一以上區(qū)域。放射性物質穿過物質時產(chǎn)生的電離作用將引發(fā)一系列化學、生物反應,對機體造成傷害。
光化學煙霧
光化學煙霧是指含有氮氧化物、碳氫化合物、一氧化碳、二氧化硫、煙塵及烴類等物質的大氣在陽光中紫外線照射下發(fā)生光化學反應所產(chǎn)生的產(chǎn)物及反應物的混合物。光化學煙霧是一種毒性很大的二次污染物,其成分主要為過氧化乙酰硝酸酯(pan)、硫酸、臭氧、醛類、硫酸鹽氣溶膠、硝酸及硝酸鹽氣溶膠等氧化劑。光化學煙霧的形成及其濃度受汽車尾氣污染物數(shù)量、太陽輻射強度、氣象以及地理位置等條件影響。光化學煙霧是一種循環(huán)過程,城市和及城郊的光化學氧化劑濃度高于鄉(xiāng)村。研究表明,大氣中的光化學煙霧濃度為0.1mg/L時,人眼會出現(xiàn)流淚癥狀;當濃度達到1mg/L時,將會出現(xiàn)眼痛、頭痛、中樞神經(jīng)障礙等癥狀;當濃度達到50mg/L時,人會立即死亡。
主要特征
室內空氣污染特征
室內空氣污染主要是人為污染,以物理性污染、化學性污染及生物性污染為主。其中,物理性污染源包括電磁輻射、嗓聲、風速等物理污染因子,化學性污染源包括甲醛、氨氣、苯系物、懸浮顆粒等化學污染因子,生物性污染源包括劃分、病毒、細菌、真菌等生物污染因子。
室內環(huán)境具有強密閉性。以中國為例,隨著“近零能耗建筑”的出現(xiàn),室內空氣換氣次數(shù)不大于0.6次。因此,室外污染物進入室內至全部排出室外需要花費較長的時間。與此同時,室內環(huán)境中包含的建筑裝飾材料、打印機、家具、地毯、天然氣等大宗商品會釋放一定的污染物質,這些物質長期積蓄在室內會導致室內污染程度增加,從而威脅人類的身體健康。
室內空氣污染具有污染物種類多樣性、污染物來源多樣性的特征。室內空氣污染物包括以細菌為代表的生物性污染物、以甲醛為代表的化學性污染物、以細顆粒物為代表的物理性污染物及以氡為代表的放射性污染物。室內空氣污染物的污染源包括室內污染源及室外污染源,主要來源于廚房油煙、室外環(huán)境、人體活動、家用裝修等。一般來說,同一種污染源也可能產(chǎn)生多種污染物質,同一污染源在不同的溫度和濕度條件下,其揮發(fā)量又不相同,故而室內污染呈現(xiàn)多樣性。
空氣污染的長期性指生物長時間處在受到污染的環(huán)境中,污染物將會長時間作用于人體的特性。研究表明,人類在室內環(huán)境中消耗的時間超過80%,老人及兒童在室內環(huán)境中消耗的時間更是超過了90%以上。在此情況下,留存在室內的污染物將會長期作用于人體,對人體的健康造成威脅。
空氣污染的隱蔽性指污染物不易被察覺的特性。包括一氧化碳、二氧化碳、細菌、真菌、歐洲塵螨、氡、電磁輻射在內的室內空氣污染源多為不易察覺的無色、無味物質,具有強隱蔽性。這些污染物質長期積蓄在室內環(huán)境中而被人忽視,對人體的傷害無聲無息。
空氣污染的嚴重性指空氣污染對人類健康的強影響性。空氣污染與肥胖癥、高血壓等共同列為人類健康的十大威脅。數(shù)據(jù)顯示,全世界每年有2400萬人的死亡與室內空氣污染密切相關。
室外空氣污染特征
室外空氣污染主要包括煙塵、霧、霾等物質。由于這些物質的直徑、質量較小,它們常以氣流的形式向周邊快速擴散,影響范圍擴大較快。一經(jīng)擴大,污染物質難以管控,對民眾的出行安全及身心健康都造成了嚴重威脅。
室外空氣污染物成分極為復雜,污染物間還會在特定的條件下相互反應、吸附,生成新的污染物。此外,室外的空氣污染源也具有復雜性。
室外空氣污染受到污染物類型、污染物排放量、溫度、濕度、氣候、建筑密集性等諸多因素影響。污染物的排放與治理此消彼長,治理難度較大。
主要分類
按渠道分類
空氣污染根據(jù)其污染物產(chǎn)生的不同渠道被分為車輛移動源空氣污染、工業(yè)固定源空氣污染、與日常生活相關的空氣污染及其他空氣污染四類。其中,車輛移動源空氣污染指在車輛行駛過程中產(chǎn)生的污染;工業(yè)固定源空氣污染指包括火力發(fā)電、石化、煤炭、冶金、建筑在內的重工業(yè)企業(yè)及少數(shù)輕工業(yè)企業(yè)在燃燒能源、化學合成過程中對大氣排放的污染性氣體所造成的污染;與日常相關的空氣污染主要包括室內空氣污染及飲食業(yè)油煙排放污染;其他空氣污染主要指垃圾焚燒污染、建筑施工污染、作物焚燒污染等。
按物質分類
空氣污染根據(jù)其污染物的不同物質類型被分為顆粒物污染、氣體污染及復合型污染。其中,顆粒物污染包括粉塵污染、酸霧污染等;氣體污染源包括二氧化硫、氮氧化合物、一氧化碳、氣態(tài)有機物、臭氧、氣溶膠顆粒等;顆粒污染物與氣體污染物混合、作用所產(chǎn)生的新的污染類型,被稱為復合型污染。
按性質分類
空氣污染根據(jù)其污染物的不同物理、化學性質可分為還原型污染、氧化型污染、揮發(fā)性有機物污染(VOVs)、石油型污染及其他特殊污染。其中,還原型污染的代表性污染物有二氧化硫、一氧化碳、氮氧化合物、硫化氫和顆粒物,通常發(fā)生在以使用煤炭為主、同時使用石油的地區(qū);氧化型污染的代表性污染物包括一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物等一次污染物及其在陽光的照射下生成的包括臭氧、醛類、pan在內的二次污染物。揮發(fā)性有機化合物污染指在室溫條件下沸點低于260-°C的污染,其代表性物質包括有機、苯系物、氟利昂、石油烴化合物、有機氯化物等。揮發(fā)性有機化合物污染的室外來源包括紡織染色、石油精煉、合成樹脂、有機化工原料的生產(chǎn)、皮革制造、制藥工業(yè)、噴繪印刷等,其室內來源主要包括家用產(chǎn)品、家具、建筑材料、燃燒烹等。揮發(fā)性有機化合物污染具有易擴散、致毒性和易揮發(fā)性,被認為是空氣污染的關鍵因素之一。
主要影響
對人體的影響
空氣污染對人體健康的影響包括急性影響及慢性影響兩個方面。
急性影響一般出現(xiàn)在污染源集中的工業(yè)區(qū)及周邊區(qū)域。盆地、山谷等地區(qū)在風力較弱等特殊條件下無法將積蓄的大量污染物擴散出去時,或者發(fā)生某些毒物泄露事故時,空氣中污染物濃度會在短時間內劇增。在這種環(huán)境下,以美國多諾拉煙霧事件為代表的空氣污染急性事件將會發(fā)生。空氣污染對人體的急性影響一般以某種或某些毒物急性中毒形式及加重患者病癥的形式表現(xiàn)出來,高濃度污染物的急性作用將造成急性中毒、加速患有疾病及心臟疾病患者的死亡,甚至導致人的猝死。
慢性空氣污染指空氣污染物與粘膜持續(xù)接觸,從而刺激眼、鼻粘膜,引發(fā)慢性支氣管炎、哮喘、肺氣腫、肺癌等疾病,并加重高血壓、心臟病等疾病的病情。截至目前,因吸入空氣中漂浮的小于5μm至10μm的粒子而引發(fā)的呼吸道疾病與日俱增,發(fā)病率也呈明顯上升的趨勢。同時,空氣中存留的包括鉛、鋅、錳、鉻、汞在內的重金屬氣體會誘發(fā)動脈硬化、高血壓、中樞神經(jīng)疾病、心臟病、慢性中毒等癥狀。因此,空氣污染將縮短人類壽命。研究顯示,空氣中的懸浮顆粒每增加100μ/m3,人類的平均壽命將縮短3年。空氣污染的損傷還具有傳遞性,空氣污染造成的生理損害會通過特定的渠道傳遞給子孫后代。此外,長時間接觸空氣污染物還會導致智商下降、認知受損,并增加罹患等精神疾病的風險。
對生物的影響
植物方面,包括二氧化硫、一氧化碳、過氧化乙酰硝酸酯、氟化氫、臭氧、氯化氫在內的空氣污染源對植物的損害相當巨大。較高濃度的有害氣體可以在短時間內破壞植物的葉片組織,使植物表面產(chǎn)生傷斑、失綠癥狀,影響植物的生長發(fā)育,甚至出現(xiàn)壞死、脫落現(xiàn)象。與此同時,空氣污染還對農(nóng)作物及林木造成不可逆的侵害,污染物通過葉表面氣孔進入體內后會阻礙植物自身的代謝機能、攻擊機體的組織及細胞,從而加速農(nóng)作物及林木的壞死。
動物方面,直接吸入外污染物將造成動物的肺部疾病及支氣管疾病。空氣污染物會污染植物、牧草、水源,牛、羊等動物吃下后將發(fā)生骨骼變形、生殖率降低等癥狀,蠶吃了被污染的將出現(xiàn)空頭蠶、高節(jié)蠶、不結繭、遲眠現(xiàn)象,甚至直接死亡。
對環(huán)境的影響
空氣污染對上層大氣產(chǎn)生影響,從而引發(fā)酸雨、氣溫升高、臭氧層破壞等環(huán)境問題。
酸雨是一種復雜的大氣化學和大氣物理的過程,其組成物質硫酸及硝酸主要來源于大氣中蓄積的氮氧化合物及二氧化硫。就某一地區(qū)而言,酸雨產(chǎn)生的條件有兩個,分別是礦物燃料燃燒所產(chǎn)生的包括氮氧化物及硫氧化物在內的酸性污染物在局部地區(qū)擴散傳輸和區(qū)域內森林、水生生態(tài)系統(tǒng)、土壤缺少中和酸性污染物的物質或對污染物較為敏感。隨著礦物燃料消耗量的激增,人為排放的二氧化硫、氮氧化物等污染物總量呈上升趨勢,酸雨的分布區(qū)域正呈擴大趨勢。在此情況下,土壤酸化、湖泊酸化、河流酸化、森林衰亡、農(nóng)作物減產(chǎn)等現(xiàn)象日趨嚴重,建筑物及文化古跡的腐蝕也愈發(fā)嚴重。
二氧化碳、甲烷、氫氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)、六氟化硫(SF6)等污染氣體的排放使地球表面溫度升高,這些氣體允許太陽輻射進入并阻止其反射。當這些溫室氣體超過自然所能消納的能力,地球溫度將不斷攀升,從而產(chǎn)生溫室效應。。溫室氣體的大量排放所引發(fā)的溫室效應將誘發(fā)洪水、山體滑坡、泥石流等災害。
對經(jīng)濟的影響
2016年,世界銀行(World Bank)與健康指標及評估研究所(IHME)就空氣污染與世界經(jīng)濟發(fā)展間的關系展開了聯(lián)合研究。研究結果顯示,空氣污染引發(fā)的生產(chǎn)力下降每年給世界經(jīng)濟造成5萬億美元損失。空氣污染所導致的低收入國家5歲以下兒童的死亡率是高收入國家兒童死亡率的60多倍。
典型事件
馬斯河谷煙霧事件
比利時馬斯河谷煙霧事件是1930年12月1日至5日發(fā)生在比利時馬斯河谷工業(yè)區(qū)的重大空氣污染事件。馬斯河谷工業(yè)區(qū)坐落在沿馬斯河24公里長的河谷地帶,狹窄的盆地內建有煉焦、煉鋼、化肥、硫酸、玻璃、電力、煉鋅等工廠及石灰窯爐。自1930年12月1日起,馬斯河谷區(qū)域出現(xiàn)了逆溫層,城市被大霧籠罩。持續(xù)逆溫及大霧使得工業(yè)排放的污染物在大氣中堆積。事件發(fā)生時,大氣中二氧化硫濃度接近25mg/m3至100mg/m3。事件發(fā)生的三日后,數(shù)千居民罹患呼吸系統(tǒng)疾病,伴隨流淚、咳嗽、咽喉痛、聲嘶、呼吸困難、胸悶、惡心、嘔吐等癥狀產(chǎn)生,此次事件造成60多人死亡。
多諾拉煙霧事件
美國多諾拉煙霧事件(Donora Smog Disaster)是于1948年10月26日至10月31日發(fā)生在美國賓夕法尼亞州多諾拉鎮(zhèn)的重大空氣污染事件。多諾拉鎮(zhèn)位于匹茲堡市南30千米,是一個工業(yè)小城鎮(zhèn),居民約14000人。隨著工業(yè)的發(fā)展,鋼鐵廠、硫酸廠、煉鋅廠、汽車尾氣將大量污染氣體排放至大氣層中。事件發(fā)生期間,在最低的600米的大氣層內,風力十分微弱,大氣處于“熱穩(wěn)定”狀態(tài),這導致多諾拉鎮(zhèn)被濃稠的煙霧所籠罩,空氣中彌漫著二氧化硫的刺激性氣味。事件發(fā)生期間,嚴重的空氣污染導致至少20人直接死亡,7000人罹患呼吸系統(tǒng)疾病。此外,污染物還導致事發(fā)地一公里范圍內的植物大量死亡。
倫敦煙霧事件
英國倫敦煙霧事件(Great Smog of 1952)是1952年12月5日至8日發(fā)生在倫敦的重大空氣污染事件。在河海水汽的蒸騰及工業(yè)廢氣大規(guī)模排放的作用下,倫敦常年多霧。1952年12月5日清晨,近地面氣溫發(fā)生反常,形成逆溫層,移動性高壓脊的出現(xiàn)使倫敦處于無風狀態(tài)。隨著工業(yè)用煤、居民取暖、交通尾氣釋放的二氧化硫和煙塵蓄積在大氣層中,大氣中的煙塵濃度高達4.46mg/m3,二氧化硫濃度達到3.8mg/m3。事件發(fā)生期間,居民普遍感到憋悶,并出現(xiàn)嘔吐、惡心、咳嗽、咽喉痛等癥狀;罹患肺部疾病的患者出現(xiàn)紫、呼吸困難等癥狀。據(jù)統(tǒng)計,事件發(fā)生期間,共有超過100000人遭受到不同疾病的侵襲,全市死亡人數(shù)較同期增長了4000人,死因主要為心臟疾病及包括支氣管炎、肺炎在內的呼吸道急性炎癥。事后,英國議會于1956年通過《潔凈空氣法》。
洛杉磯光化學煙霧事件
洛杉磯光化學煙霧事件(Los Angeles smog)是1940年至1960年間發(fā)生在美國洛杉磯的有毒煙霧污染事件。洛杉磯三面環(huán)山,但風力弱小。受持續(xù)性反氣旋影響,排放到大氣層中的煙塵及污染物大量積蓄在山谷內壁和逆溫頂部之間,不易擴散。自1936年洛杉磯開發(fā)石油以來,洛杉磯的飛機制造業(yè)、軍事工業(yè)、工商業(yè)及交通運輸迅猛發(fā)展。隨著汽車漏油、汽油揮發(fā)、燃料不完全燃燒、汽車尾氣排放等問題日益加劇,大量石油烴廢氣、一氧化碳、一氧化氮、煙鉛等污染物排放到大氣層中。在陽光的作用下,這些排放物發(fā)生光化學反應,生成淡藍色的光化學煙霧。第一次有記載的洛杉磯光化學煙霧事件發(fā)生在1943年。1952年12月的光化學煙霧事件導致400名65歲以上老人死亡。1955年9月,在高溫及光化學煙霧的作用下,大量居民出現(xiàn)了呼吸困難、眼痛、頭痛等癥狀,此次事件造成了大量老年人的死亡。洛杉磯光化學煙霧事件發(fā)生后,美國政府頒布了《清潔空氣法》,并在洛杉磯設立了空氣質量管理區(qū)。
四日市哮喘事件
四日市市哮喘事件是1961年發(fā)生在日本三重縣四日市的重大空氣污染事件。四日市位于伊勢灣西岸,有海霧和逆溫層。該地區(qū)建有十余家大型石油化工廠及百余家中小企業(yè),這些企業(yè)持續(xù)性排放著大量的硫氧化物、氮氧化物、碳氫化物、飄塵等污染物。研究表明,此地的二氧化硫年排放量達13萬噸,大氣中二氧化硫的濃度遠遠高于標準水平。污染物的大量堆積使得四日市大氣中積蓄著大量的有毒氣體、有毒金屬粉塵。1961年,空氣污染引發(fā)的呼吸系統(tǒng)疾病在四日市市蔓延,大量居民罹患哮喘、肺炎、肺氣腫、肺癌等呼吸系統(tǒng)疾病。1967年,大量患者因不堪忍受病痛折磨而自殺。1972年,全市哮喘患者共871人,因其死亡人數(shù)為11人。
相關應對
治理歷程
美國
1861年,匹茲堡通過了禁止市內機動車使用煙煤的法令。1881年,芝加哥市通過了一項控制燃煤產(chǎn)生煙氣的法令,并設立煙霧檢查員。然而,這些手段未起到實質性作用。‘全國市政同盟’在1895年成立后,包括衛(wèi)生、工程技術在內的各方面專家成立了匹茲堡婦女健康協(xié)會(The Ladies' Health Association)、匹茲堡商會(The Pittsburgh Chanmer of Commerce)、圣路易斯市民聯(lián)盟(Civic League of St. Louis)等組織開始密切關注空氣污染問題。1906年,來自費城、克利夫蘭騎士隊、芝加哥等地的代表創(chuàng)建了國際防止煙霧協(xié)會(International Association for the Prevention of Smoke)。
1955年,聯(lián)邦政府簽署了首個企圖從源頭上控制空氣污染的聯(lián)邦立法《空氣污染控制法》,該法案規(guī)定美國政府將為空氣污染的治理提供支持。1963年,美國國會通過了《清潔空氣法》(Clean Air Act),該法案對排污標準、地方援助、汽車尾氣污染及州際空氣污染問題作出初步規(guī)定。隨著空氣污染現(xiàn)象的加劇,美國健康、福利部、教育、公共衛(wèi)生署等機構分別于1958年、1962年及1966年聯(lián)合召開了數(shù)次全國性空氣污染防治大會(National Conference on Air Polluion)。
1970年1月1日,理查德·米爾豪斯·尼克松(Richard Milhous Nixon)簽署了《國家環(huán)境政策法》,要求總統(tǒng)每年應向國會提交環(huán)境質量報告,并確定了環(huán)境質量委員會的職責。同年12月2日,美國國家環(huán)境保護局正式成立。成立后的環(huán)保局設立了空氣和放射性項目辦公室,并在美國國內建立了多個科學實驗室。同年,以民主黨參議員埃德蒙.S.馬斯基(Edmund S. Muskie)為代表的小組委員會通過了《馬斯基法》(Muskie Act),尼克松于同年12月31日簽署了該法案。
1977年,美國修訂了《清潔空氣法》并出臺了《能見度保護計劃》(visibility protection program)。1990年,美國政府改《清潔空氣法》為《清潔空氣法修正案》,對酸雨問題、臭氧保護問題、非達標區(qū)的國家空氣質量問題、危險空氣污染物的控制問題、汽車污染問題、許可證制度問題及法律的執(zhí)行問題做了進一步規(guī)定。
2006年,美國頒布了新的煙煤標準,將空氣煙煤含量標準定為15μg/m3。2008年,美國頒布了新的臭氧標準及新的鉛標準,規(guī)定將臭氧一級標準提升至75mg/m3,將鉛標準改為0.1μg/m3至0.3μg/m3。2018年1月,時任美國國家環(huán)境保護局局長的斯科特·普魯特(Scott Pruitt)簽發(fā)備忘錄,撤消了威廉·克林頓時期對修改污染源的定義(once in, always in),工業(yè)企業(yè)的主要污染源降級為次要污染源。唐納德·特朗普(Donald Trump)上臺后,對空氣污染的管理日趨放松。2018年,特朗普政府改貝拉克·侯賽因·奧巴馬(Barack Hussein Obama)政府頒發(fā)的《清潔能源計劃》(Clean Power Plan)為《用得起的清潔能源》(Affordable Clean 能量 Rule)。自此,美國的減排進程受到阻礙。
德國
20世紀60年代,隨著空氣污染問題日益加劇,德國魯爾區(qū)的州政府于1964年頒布了首個《霧霾法令》,規(guī)定了空氣污染濃度的最高限值。1972年,德國政府頒布了首部中華人民共和國環(huán)境保護法《垃圾處理法》,該法案首次在全國范圍內對廢物處理進行了法律規(guī)定。1974年,德國政府頒布了《控制大氣排放法》及《聯(lián)邦污染防治法》。之后,德國于1976年、1979年、1983年先后頒布了《控制水污染防治法》《關于遠距離跨境空氣污染的日內瓦條約》《控制燃料燃燒法》和《廢水征稅法》等一系列法律條約。環(huán)境風險預防原則在《空氣污染防治法》中得到正式確立,隨后逐步適用于所有環(huán)境保護領域。
20世紀90年代初,德國聯(lián)邦議院將保護環(huán)境內容寫入修改后的《基本法》,規(guī)定國家應本著對后代負責的精神保護自然的生存基礎條件。這一條款對德國整個政治領域產(chǎn)生了極大影響。1991年德國頒布了《包裝品條例》及《包裝廢棄物處理法》,并確立了DSD(Duales System Deutschland)系統(tǒng),從法律上對包裝材料的回收利用進行規(guī)定。隨后,聯(lián)邦議院分別于1994年及1996年頒布《循環(huán)經(jīng)濟及廢棄物法》《循環(huán)經(jīng)濟和廢物管理法》,并在2012年由政府出面發(fā)布了《促進廢棄物閉合循環(huán)管理及確保環(huán)境相容的處置廢物法》。2005年1月,為了抑制物流運輸業(yè)的排污行為,政府針對載重12噸以上的貨運車輛實施了高速公路分級收費制度。此外,德國強化了對危害空氣、環(huán)境行為的執(zhí)法力度。其中,因未履行應盡義務、不按操作規(guī)程使用機器設備而造成自然空氣成分、質量發(fā)生改變,并影響人類及動植物健康的人員將會被處以5年監(jiān)禁或罰款;因違反排污規(guī)定對水源、空氣及土壤造成污染的人員將會被處以三年以下刑罰或監(jiān)禁。
日本
日本政府在1962年及1967年先后制定了《煤煙排放規(guī)制法》《公害對策基本法》。1968年,日本廢止了《煤煙排放規(guī)制法》,增制《空氣污染控制法》。該法案的制定為地方政府持續(xù)監(jiān)控空氣污染制定了職責及管理標準。1970年,日本政府對《公害對策基本法》進行了重大修訂。1972年12月,日本政府制定了《1973年汽車尾氣排放限制標準》,規(guī)定到1975年將碳氫化合物及一氧化碳的排放量較1970年減少90%、到1976年將氮氧化物的排放量較1971年減少90%。這些政策的制定使日本基本建立了污染對策體系。1988年,基于《空氣污染控制法》,日本頒發(fā)了《新機動車的排放控制法》,該法案對大型柴油車輛制定了新標準。
1992年,日本政府頒布了《降低機動車輛氮氧化物總排放的特別措施》,該法案要求在境內淘汰氮氧化物排放量過大的機動車,鼓勵研發(fā)、使用符合更嚴格標準的機動車。進入20世紀90年代后,日本頒布了《環(huán)境基本法》《節(jié)能法》《再循環(huán)法》及《21世紀議程行動計劃》,并開始著手構建循環(huán)性社會系統(tǒng)。2001年,東京政府制定了《東京柴油車排放標準,標準規(guī)定柴油輕型車顆粒物排放標準為0.055g/km。此外,日本設立了由總理大臣直接領導的“日本環(huán)境廳”,并在各都道府縣設立了環(huán)境保護機構。
中國
中國的空氣污染治理可分為五個階段。
以1973年國務院第一次全國環(huán)境保護會議為標志開始。此階段空氣污染防治工作的重點以消煙除塵、改造鍋爐、控制大氣點源污染為主。
以1988年6月1日起施行的中國首部關于空氣污染防治基本法《中華人民共和國大氣污染防治法》為開始。《中華人民共和國大氣污染防治法》規(guī)定了政府、有關部門及個人的職責、權利和義務,制定了大氣環(huán)境質量標準和空氣污染物排放標準,并規(guī)定了煙塵污染的治理措施等內容。該法案的制定確立了治理燃煤煙塵污染的總目標,制定了以防止煤煙型污染為中心的空氣污染治理基本方針。這一階段,中國政府結合國民經(jīng)濟情況、編制污染防治規(guī)劃,改變了城市結構和布局,并鼓勵企業(yè)進行技術改革及資源整合以。與此同時,政府關、停、并、轉、遷了污染嚴重的企業(yè)。
1990年至2000年間,中國空氣污染防治工作從濃度控制轉向總量控制,從城市環(huán)境綜合整治轉向區(qū)域污染控制。1995年8月29日,第八屆全國人大常委會第十五次會議對《中華人民共和國大氣污染防治法》進行了修訂,修訂后的《中華人民共和國大氣污染防治法》著重推行煤炭的清潔利用,建議實施“酸雨控制區(qū)”或“二氧化硫污染控制區(qū)”劃定制度,該“兩控區(qū)”制度在1998年被國務院批準。在這一階段,政府建立監(jiān)督管理體系、制定了法律法規(guī),并在防治技術開發(fā)和推廣等多面投入了大量的人力物力。
2000年至2010年間,中國的空氣污染控制進入到主要空氣污染物排放總量控制新階段。2000年4月29日第九屆全國人民代表大會常務委員會第十五次會議對《中華人民共和國大氣污染防治法》進行修訂。修訂后的《中華人民共和國大氣污染防治法》提出了包括加強對二氧化硫的排放控制、排污許可證制度與重點區(qū)域實行排放總量控制及強化機動車排污處置力度等措施。在此階段,污染物減排量被納入到環(huán)境保護規(guī)劃及國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃中。
2010年,中國國務院辦公廳轉發(fā)環(huán)境保護部、發(fā)展改革委、科技部、工業(yè)和信息化部、財政部、住房城鄉(xiāng)建設部、交通運輸部、中華人民共和國商務部、能源局等9部門《關于推進大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質量的指導意見》(以下簡稱《意見》)。該文件對中國大氣污染防治進行了全面部署,對區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控工作目標、重點區(qū)域、防控重點和具體政策措施等都做出了明確規(guī)定。2012年,新的《環(huán)境空氣質量標準》(GB3095-2012)及《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》頒布。其中,《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》劃分了13個重點污染區(qū)域,對各污染區(qū)的空氣污染源管理提出了指導性意見。此外,該規(guī)劃還就加強能源清潔利用,控制區(qū)域煤炭消費總量,深化二氧化硫、氧化物污染、工業(yè)煙粉塵等污染源治理提出了指導性意見。自此,中國的空氣污染向改善環(huán)境質量為目標轉變。
應對措施
區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控
各國應制定區(qū)域污染聯(lián)防聯(lián)控政策,實現(xiàn)全區(qū)域的綜合治理。各國可成立政府間協(xié)作組織、配合質量管理部門制定區(qū)域污染控制政策、建立地區(qū)間協(xié)調及合作機制,并通過多地區(qū)的協(xié)同合作來開展空氣質量的監(jiān)測和治理,從而降低污染物的排放。
制定治理規(guī)劃
各國應基于城市人口規(guī)模、經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀等背景,將空氣污染治理總目標逐步分解,最后落實到具體、明確的措施,從而制定有效的空氣污染中長期治理規(guī)劃。對于空氣污染長期目標,政府應定期推出實施情況報告,并根據(jù)具體的實施情況對規(guī)劃進行及時修訂,從而達到最佳的治理效果。
完善法律體系
各國應完善地方性與全國性法律法規(guī)及標準體系,這不僅可以有效地推動空氣污染的治理工作,還可為空氣污染的治理工作奠定制度基礎。
引入市場機制
考慮到企業(yè)之間的差異,各國應在環(huán)保工作中引入市場機制,例如美國的排污許可權交易制度、德國的高速公路分級收費制度、歐洲國家的排污稅費制度。市場機制的引入可以降低環(huán)保工作的壓力,避免環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展的直接對立,從而有效控制污染物的排放總量。
轉變發(fā)展方式
各國應優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構及布局,向外轉移重工業(yè)行業(yè),大力發(fā)展金融服務業(yè)、醫(yī)療服務業(yè)、高新技術產(chǎn)業(yè)、知識密集型“高精尖新”工業(yè)等行業(yè)。同時,為了減少以細顆粒物為代表的空氣污染物的排放,各國應著力改變能源消耗結構,調整能源供給、配送布局,并加大以太陽能、風能為代表的清潔能源的使用力度。產(chǎn)業(yè)結構的調整升級以及能源結構的優(yōu)化既可實現(xiàn)經(jīng)濟的快速增長,又可減少能源需求及污染物排放,有效地解決了經(jīng)濟法發(fā)展與環(huán)境保護之間的矛盾。
提高能效水平
各國應采取制定綠色建筑規(guī)范、嚴格限制新建建筑能耗、推動老建筑節(jié)能改造等建筑物節(jié)能措施來提高建筑物能效水平。同時,各國可普遍提供財政補貼,鼓勵更換節(jié)能空調等電器系統(tǒng)。這些措施不僅可減少能源的消耗,還可有效降低包括細顆粒物在內的空氣污染物的排放量。
推動交通建設
各國應推動公共交通基礎設施建設,大力發(fā)展公交導向型城市交通。為此,各國應大力建設快速公交系統(tǒng)及地鐵系統(tǒng),優(yōu)先在公交地鐵沿線新建住宅,并大力推動自行車道的規(guī)劃建設。這些措施可減少居民對機動車的依賴,從而降低燃油消耗、減少汽車尾氣排放。
增加城市綠化
研究表明,1萬平米常綠闊葉植物每日可消耗1000千克二氧化碳,并釋放700千克氧氣。可見,植物在平衡大氣中二氧化碳與氧氣含量上起著重要的作用。因此,各國應推動城市園林綠化建設、打造“綠色道路網(wǎng)”、大力宣傳植樹造林理念,利用植物吸附、過濾和吸收顆粒物的特性達到減少及控制大氣中污染物質含量的目的。增加城市園林綠化被認為是進行細顆粒物末端治理的重要手段。
監(jiān)測研究
監(jiān)測技術
環(huán)境光學監(jiān)測技術主要結合了光譜學、環(huán)境學及大氣光學,形成了以差分光學吸收光譜(DOAS)技術、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)技術、可調諧半導體激光吸收光譜(TDLAS)技術、激光雷達技術、非分光紅外(NDIR)技術、激光誘導擊穿光譜(LIBS)技術等技術為主體的環(huán)境光學監(jiān)測技術體系。環(huán)境光學監(jiān)測技術主要以監(jiān)測大氣成分、氣溶膠、大氣污染源、固體廢棄物等主要環(huán)境要素為目標。環(huán)境光學監(jiān)測技術具有動態(tài)、實時、快速、非接觸等特點,可搭載在遙感平臺上實現(xiàn)區(qū)域污染實時監(jiān)測,獲取痕量瞬變物種的時空分布信息,為環(huán)境污染的來源認定、預測預警提供技術支持。
激光雷達遙感是一種以微波雷達原理為基礎的主動式光學遙感,它以激光作為發(fā)射源,對激光穿過傳輸介質產(chǎn)生的頻移、延時,以及激光導致介質引起的吸收、拉曼散射、彈性散射、熒光等信號進行遙測,從而反演出介質的物理和光學特征信息的技術。激光雷達遙感技術在對流層氣溶膠的探測高度、空間分表率、垂直跨度、穩(wěn)定性、測量精度等方面具有顯著優(yōu)勢,它根據(jù)回波信號強度,用特定的反演方法得到氣溶膠的后向散射系數(shù)隨高度的分布情況及消光系數(shù)。為了得到準確的回波信號,需通過系統(tǒng)重疊因子校準手段、探測器響應校準手段、背景噪聲校準手段、剩余脈沖校準手段對光電子數(shù)進行校準。
衛(wèi)星遙感技術指以衛(wèi)星為平臺,利用物質反射、吸收及透射電磁波的性質來獲取目標信息的一種手段。通常被用于反演氣溶膠光學厚度,主要的反演算法包括暗像元法(Dense Dark Vegetation)、結構函數(shù)法、對比法等。衛(wèi)星遙感技術主要應用在數(shù)值天氣預報、氣候變化、生態(tài)環(huán)境、自然災害等方面的監(jiān)測活動中,在防災減災的監(jiān)測預警服務及政府決策服務方面成效顯著。
顆粒物污染源采樣技術指對固定源、移動源和開放源進行樣品采集的技術。其中,針對固定源進行采樣的技術主要包括直接采樣技術及稀釋通道采樣技術;對移動源的采樣技術主要包括臺架測試技術、隨車采樣技術、路邊采樣技術、隧道及檢車線測量技術等。
監(jiān)測分布
世界范圍內的顆粒污染物監(jiān)測組織包括歐洲監(jiān)測和評估計劃(The European Monitoring and Evaluation Programme)、美國保護能見度環(huán)境聯(lián)合監(jiān)測網(wǎng)(Interagency Monitoring of Protected Visual Environments)、美國國家職業(yè)安全衛(wèi)生研究所(National Institute fo Occupational Safety and Health)、州和地方空氣質量監(jiān)測網(wǎng)(State and Local Air Monitoring Stations)、國家空氣監(jiān)測網(wǎng)(National Air Monitoring Network)、特殊目的監(jiān)測網(wǎng)(Special Purpose Monitoring Stations)、清潔空氣狀況和趨勢網(wǎng)(Clear Air Status and Trends Network)、光化學評價監(jiān)測網(wǎng)(Photochemical Assessment Monitoring Network)、中國高原監(jiān)測點、福建武夷山監(jiān)測點、內蒙古呼倫貝爾監(jiān)測點、湖北神農(nóng)架林區(qū)監(jiān)測點、吉林長白山監(jiān)測點、廣東南嶺監(jiān)測點、四川海螺溝監(jiān)測點等。
參考資料 >
Institute for Health Metrics and Evaluation at University of Washington – Seattle (2016). The Cost of Air Pollution: Strengthening the Economic Case for Action .World Bank,.2024-04-30
Making Case for Clean Air, World Bank Says Pollution Cost Global Economy $5 Trillion.Common Dreams.2024-04-30
Nature最新論文揭示空氣污染如何引發(fā)肺癌.澎湃新聞.2023-12-23
國務院辦公廳轉發(fā)環(huán)境保護部等部門《關于推進大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質量的指導意見》 全面推進大氣污染聯(lián)防聯(lián)控 切實改善區(qū)域城市空氣質量.中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部.2024-04-29
環(huán)境保護部 發(fā)展改革委 財政部關于印發(fā) 《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》的通知.中華人民共和國中央人民政府.2024-04-29