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1、大气环境与人类健康的关系段菁春1,谭吉华2(1 中国环境科学研究院，北京 100012；2 中国科学院研究生院，北京 100049)一. 大气环境对人类健康的重要性正常成人每天的呼吸量约为1012立方米，大气中的有害化学物质主要通过呼吸道进入人体的，引起感官和生理机能的不适反应，严重时发生急、慢性中毒甚至死亡。大气污染对健康的影响与大气中有害物质的种类、性质、浓度和持续时间，同时也与人体的敏感性有一定关系。 大气中的污染物如二氧化硫、硫酸雾、氯气、臭氧、烟尘等被吸入后能够直接刺激呼吸道，引起咳嗽、喷嚏和呼吸困难等。其慢性作用还会导致呼吸道抵抗力减弱，诱发慢性呼吸道疾病，严重的还可引起肺水肿等疾
2、病。大气污染严重的地区，呼吸道疾病总死亡率和发病率一般都高于轻污染区。其它大气污染物如一氧化碳虽然无直接刺激性作用，但也能够通过呼吸道进入血液，造成低血氧症，致使人体组织缺氧，影响中枢神经系统和酶的活动，出现头晕、头痛、恶心、乏力，严重时会昏迷致死。 工业废气中可能含有多种有毒有害化学物质，如镉、铍、锑、铅、镍、锰、汞、砷、氟化物、石棉、有机氯杀虫剂等。它们虽然浓度很低，但可在体内逐渐蓄积，影响神经系统、内脏功能和生殖、遗传等。 大气中砷、镍、铍、铬、多环芳烃及其衍生物还具有致癌作用。另外大气中的花粉和霉菌也可能引起人体过敏反应，诱发鼻炎、气喘、过敏性肺部病变。抵抗力较强的病原微生物，如结核杆
3、菌、碳疽杆菌、化脓性球菌，能附着在尘粒上污染大气。SARS（非典）是一种通过近距离空气飞沫、病人排泄物和物体接触传播的呼吸道传染病，是人类在新世纪之初面临的重大灾害，已给世界人民的身体健康和生命安全带来了巨大的损害，而且其潜在影响尚不可估量。亚洲包括中国是非典的集中暴发区，也是世界范围内受害最严重区域。中国环境科学研究院和广州市环保局所针对重点疫区北京和广州开展的研究证实空气污染与SARS传播具有显著相关性，且PM10的贡献最大。当工厂发生事故，突然大量排放污染物；或气象条件突然改变（如出现无风、逆温、浓雾天气）；或地理位置特殊（如地处山谷、盆地等），使大气中有害物质不易扩散；这时有害物质的浓
4、度会急剧增加，引起人群急性中毒，尤其对患有呼吸道慢性疾病和心脏病的人会使病情加重甚至死亡，形成大气污染公害事件。二. 历史上的大气污染事件导致的重大的死亡事件和教训1. 历史上著名的大气污染公害事件公害事件是指因环境污染造成的在短期内人群大量发病和死亡的事件。世界历史上曾今发生的著名的“八大公害”事件，其中有五件与大气污染有关。它们分别是：1、比利时马斯河谷烟雾事件:1930年12月1-5日，比利时马斯河谷工业区内13个工厂排放的大量烟雾弥漫在河谷上空无法扩散，使河谷工业区有上千人发生胸疼、咳嗽、流泪、咽痛、呼吸困难等，一周内有60多人死亡，许多家畜也纷纷死去，这是20世纪最早记录下的大气污染
5、事件；2、美国多诺拉烟雾事件:1948年10月26-31日，美国宾夕法尼亚州多诺拉镇持续雾天，而这里却是硫酸厂、钢铁厂、炼锌厂的集中地，工厂排放的烟雾被封锁在山谷中，使6000人突然发生眼痛、咽喉痛、流鼻涕、头痛、胸闷等不适，造成20人死亡。这次烟雾事件主要由二氧化硫等有毒有害物质和附着在悬浮颗粒物上的金属微粒引起。3、伦敦烟雾事件: 1952年12月5-8日,伦敦城市上空高压，大雾笼罩，连日无风。而当时正值冬季大量燃煤取暖期，煤烟粉尘和湿气积聚在大气中，使许多城市居民都感到呼吸困难、眼睛刺痛，仅四天时间内死亡了4000多人，在之后的两个月时间内，又有8000人陆续死亡。这是20世纪世界上最大
6、的由燃煤引发的城市烟雾事件。4、美国洛杉机光化学烟雾事件：从20世纪40年代起，已拥有大量汽车的美国洛杉矶城上空开始出现由光化学烟雾造成的黄色烟幕。它刺激人的眼睛、灼伤喉咙和肺部、引起胸闷等，还使植物大面积受害，松林枯死，柑橘减产。1955年，洛杉矶因光化学烟雾引起的呼吸系统衰竭死亡的人数达到400多人，这是最早出现的由汽车尾气造成的大气污染事件。5、日本四日市哮喘病事件：1955年日本第一座石油化工联合企业在四日市上马，1958年当地海产品的捕捞开始下降，打捞的鱼开始出现难闻的石油气味。1959年昭石石油公司投资186亿日元的四日市炼油厂开始投产，四日市很快发展成为石油联合企业城。然而，石油
7、冶炼产生的废气使当地天空终年烟雾弥漫，烟雾厚达500米，其中漂浮着多种有毒有害气体和金属粉尘，很多人出现头疼、咽喉疼、眼睛疼、呕吐等不适。从1960年起，当地患哮喘病的人数激增，一些哮喘病患者病甚至因不堪忍受疾病的折磨而自杀。到1979年10月底，当地确认患有大气污染性疾病的患者人数达775491人，典型的呼吸系统疾病有：支气管炎、哮喘、肺气肿、肺癌。2. 公害事件的教训：1、 工业排放和机动车排放是大气污染物的主要来源。大气污染公害事件一但发生对人体健康将造成难以估量的损失。大气污染事件对人体健康的损害损失远远大于工业环保治理成本，因此在企业建设和生产过程中加大环保投入是非常必要的。2、 污
8、染物的扩散与气象及地形条件密切相关。在城市和工业建设的过程中进行合理规划是避免发生大气污染公害事件的重要措施之一。3、 美国洛杉机光化学烟雾事件的发生告诉我们，除了直接排放的一次污染物会对人体造成危害以外，一次污染物在光照下发生相互反应生成的二次污染物可能较一次污染物毒性及对人本的危害性更大，也更难治理。4、 节约能源、减少资源消耗是减少工业大气污染物排放的重要手段之一。三. 外国重视大气环境及相关措施、净化大气的技术手段20世纪30年代以来，发达国家大气污染先后经历了由燃煤污染向交通污染、由局地污染到区域污染的转变，重点关注的大气环境问题也逐渐由早期的酸沉降问题转移到臭氧和细粒子等二次污染物
9、以及有毒有害污染物和重金属所导致的环境和健康问题。发达国家在大气污染治理方面积累了大量经验，主要包括以下几个方面：1. 酸沉降污染控制酸沉降主要是由化石燃料燃烧产生的硫氧化物和氮氧化物等酸性物质在大气中传输并沉降所形成，酸雨是酸沉降的典型代表。欧洲和北美自二十世纪七十年代证实了酸沉降存在跨界输送现象以来，加强了硫氧化物和氮氧化物等酸沉降物质的控制工作，特别是加强了在电厂、工业等部门的燃料燃烧排放的控制工作。自80年代以来，欧洲SO2、NOx、NH3和NMVOC排放量分别下降了70%、30%、25%和35%；美国电力行业SO2排放较1980年下降了45.6%，NOx排放较1995年下降了41.6
10、%。其成功经验主要在于：首先，建立完善的总量控制目标和区域框架体系。1979年，欧洲各国于日内瓦共同签署了远程大气污染跨界输送协议（CLRTP），从而建立了跨国界的政策平台，协议制定了减排总体目标以及各国减排份额，实现了污染物减排的区域合作。此外，为进一步控制酸沉降和富营养化，2001年欧盟制定了国家排放限值规定。美国1990年“清洁空气法案”第四修正案提出的酸雨控制计划（ARP）。与欧洲酸雨控制有所不同，美国的酸雨计划没有局限于传统的命令加控制的法规管理方式，而是引入了市场机制通过广泛的排放权交易来实现。其次，建立科学的监测和评估体系。1984年，欧洲建立了远程大气污染输送监测和评估合作计划
11、（EMEP）。美国酸雨计划则是通过连续排放监测系统（CEM），对列入酸雨计划管理的每一设施的SO2、NOx排放速率进行监测和记录，确保限额交易的可信度，并准确评估排放削减目标。此外，美国在2005年的“清洁空气州际法规”（CAIR）中建立了一整套污染综合防治技术的集成，包括排放清单编制技术、空气质量数值模拟技术、情景预测技术等，而遍及美国各地的空气质量综合监测站则为验证这些技术提供了数据支持。第三，制定污染源排放标准和开展多种控制措施的综合实施。1988年，欧盟制定了大型火电厂特定污染物排放限值，并分别在1994年和2001年进行了更新和严化。除此之外，欧洲在控制酸沉降过程中还在电厂、工业等部
12、门广泛开展了用天然气替代高硫燃料、控制燃料含硫量以及安装污染治理设施等措施。美国也在1990“清洁空气法修正案”后推出了新污染源排放标注体系（NSPS）。在法规和标准的推动下，污染源排放控制措施开始大量实施。1990年美国酸雨计划实施后，占计划中总电厂数10%左右的大电厂开始集中安装烟气脱硫设施，未安装脱硫设施的一般都采用低硫煤（0.61%）。这些措施的实施为发达国家减排目标的实现提供了强有力的保障。日本在20世纪60年代开始燃煤污染物排放控制，控制措施涵盖了能源结构调整、提高能源利用效率、调整工业产业以及安装烟气脱硫装置等多方面，这些综合措施使日本SO2排放量削减取得了非常显著的成效。2.
13、机动车污染控制机动车污染控制一直是发达国家大气污染控制的重点。机动车污染不仅对城市交通环境造成了威胁，它所排放的NOx、VOC和PM也是影响区域环境空气质量的重要因素。发达国家的机动车污染控制始于20世纪50年代，主要控制手段是：首先，不断严化新车排放标准。2005年，欧盟、美国、日本都分别实施了最新阶段的新车排放标准，排放限值比此前标准降低一半左右。随着清洁发动机和燃料技术的不断发展，未来排放标准还将不断严化。其次，通过检查/维护（I/M）制度加强在用车污染管理。检查/维护（I/M）制度一方面能够识别出有系统故障从而导致排放超标的高排车，另一方面还能够促使车主加强维护，确保车辆长期稳定达标排
14、放。第三，通过改善燃油品质控制污染物排放。当汽排放污染控制技术发展到一定阶段后，燃油品质的好坏就成为制约污染物排放控制的关键因素，因此削减汽车排放污染必须从提高车辆的性能和燃料质量两个方面同时进行。第四是结合加强交通管理，鼓励公共交通发展。从各国交通发展经验和趋势来看，公共交通发展是缓解机动化出行需求的关键，欧洲以及日本主要城市对于发展公共交通十分重视，特别是轨道交通等大容量公共交通的发展使个体机动化交通出行需求得到了缓解。第五是通过经济杠杆鼓励清洁能源汽车的发展。英国伦敦2003年开始对进入市中心的机动车征收交通拥堵费后，每天进入伦敦市中心的小汽车减少20%30%，公交车因此提速25%。伦敦
15、未来还将对所有进入伦敦市区的车辆征收“污染税”，这项措施将会加大低排放汽车的吸引力。德国则采取利税刺激手段来鼓励消费者选择大大低于排放限值的清洁能源汽车。美国通过提供方便的服务来鼓励购买低排放的车辆，如购低排放车者可免除强制性的无车日等。美国还对清洁能源车辆采取税收优惠政策，使清洁能源车辆在生产成本仍然较高的情况下得以普及。另外美国通过征收燃油税的手段来协调交通部门燃料的使用。这在一定程度上降低了道路交通能源的大量消费，将消费者引导向更有利于环境保护的清洁燃料。3. 区域复合型污染控制随着局地性污染问题逐步得到缓解和解决，臭氧和二次颗粒物等区域复合型污染控制已成为发达国家大气环境保护工作的重点
16、，发达国家所采取的主要控制措施包括：首先，不断推进环境空气质量标准的修订。1999年，美国颁布了“区域霾害规定”，要求所有50个州制定相应的治理实施方案。相比之下，欧盟更为关心臭氧污染，2002年，欧盟推出了专门针对臭氧污染的通报和警戒限值规定。其次是开展多种污染物的协同减排。区域复合型污染的特点决定了必须针对多种污染物采取总量控制。19902004年间，欧洲各国通过机动车污染控制和溶剂使用管理等措施的实施，使臭氧前体物排放削减了36%，PM10排放削减了44%；而在19902006年间，美国NOx、VOC和PM10分别削减了28%、35%和33%。尽管如此，发达国家仍然为寻求更为有效的多种污染物协同减排措施而努力。为此，2001年欧盟在
