我国大气污染情势及类型简析

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1、 我国大气污染情势及类型简析 大气是人类赖以生存和发展的必不可少的环境要素之一。地球上人口在急剧增加，人类经 济在急速增长，地球上的大气污染也日趋严重。由于一些有害气体的大量排放，不仅使大 气造成局部地区的污染，而且影响到全球性的气候变化以及大气成分的组成，即出现所谓 的全球环境问题。目前，全球性大气污染问题主要表现在温室效应、酸雨和臭氧层遭到破 坏三个方面。我国大气污染的特点主要是由能源结构决定的，属于煤烟型污染。我国能源结构中有 75%是 由煤为原料组成的。二氧化硫严重超标，酸雨态势扩大，出现酸雨的城市占全国城市半数 以上，从分布来看，主要集中在南方。 据统计，2001 年全国城市空气质量

2、达到二级以上、三级及三级以下标准的城市各占 1/3。全国城市主要污染物为可吸入颗粒物，全国近 2/3 的城市可吸入颗粒物年均浓度超过 国家二级标准，并且近三成的城市超过国家三级，主要分布在华北北部和西北地区。这与 当地高能耗的产业结构和荒漠化的环境条件有关。 随着小汽车走入中国百姓家庭，汽油消耗量急剧增加，氮氧化物、一氧化碳等污染物将 会增加，城市交通污染有可能进一步加剧。为此，我国已经将发展电动汽车和轨道交通作 为今后交通发展战略，将会有效解决交通能耗污染问题。 城市化带来人口聚集和污染加剧，为解决大城市能耗污染问题，国家在西部大开发中把 “西气东输”列为重要工程。在大气污染治理方面一些城市

3、做了不少努力，目前我国已明 确规定禁止使用用氟利昂生产制冷设备的工艺，改善能源结构已列为工作日程，全国大部 分城市的汽车尾气已达欧洲一号标准，北京等城市已开始实行欧洲二号标准。北方地区治 理沙尘暴的工作已全面展开，相信不久的将来祖国的天空会更蓝，清新的空气更宜人。 我国空气污染的重要原因： 我国是能源生产和消费大国，也是世界上空气污染比较严重的国家。按照世界银行的估计， 全世界空气污染最严重的城市有一半在中国；亚洲地区排放的二氧化硫有 2/3 来自中国。 这些都与中国的能源生产和消费有关。我国的煤炭年产量在 1996 年达到 13.75 亿吨，占当 年世界煤炭产量的 29.85%，居世界第一位

4、，此后年产量虽有调整，但都在 11 亿吨以上， 保持世界第一，2004 年达到 19.5 亿吨。我国的石油年产量在 1978 年突破一亿吨大关，21 世纪初，年产量保持在 1.6 亿吨以上，居世界第五位。 2002 年我国的能源生产达到 13.9 亿吨标准煤（通常将每千克煤能产生 7000 大卡热量的煤 叫做标准煤） ，其中，煤炭占 70.7%，石油占 17.2%，天然气占 3.2%，水电占 8.9%。我国 每年出口部分煤炭，但 20 世纪 90 年代以来进口了相当数量的石油，2002 年石油进口近 7000 万吨，约占全年消费量的 1/3，花费了近 200 亿美元。 我国 2003 年所消费

5、的能源中，煤炭占 67.1%，石油占 22.7%，天然气占 2.8%，水电占 7.4%。 我国的能源消费结构中，煤炭所占比重过高，这是我国大气污染严重、空气质量差的根本 原因，空气中大部分二氧化硫、几乎全部的烟尘和一半以上的悬浮颗粒物都来自煤炭的燃 烧。另外，我国的天然气产量和在消费量中的比重都过低，主要的能源生产国，如美国和 俄罗斯，天然气在能源生产和消费结构中的比例大体与石油相当，而我国天然气的产量和 消费量仅是石油的 1/51/10。 我国的能源利用率仅为 32%，比发达国家约低 10%，这是我国万元国内生产总值能耗高的 原因。我国大规模利用风、太阳能等可再生能源还仅仅是开始，2002

6、年，可再生能源的商 品率仅 2.5%。例如在我国许多地区都有发展前途的风能，已经开发的风能发电站所发出的 能量仅是可开发的风能资源量的万分之五。 能源工业在给中国经济发展提供了重要基础的同时，也带来了对环境的污染尤其是空气污 染问题。因此，发展天然气工业，发展可再生能源，开发新的高效和清洁的能源，这是新 世纪提出的希望和要求。 大气污染主要类型： 1 温室效应 1.1 什么是温室效应 大气中的温室气体通过对长波辐射的吸收而阻止地表热能耗散，从而导致地表温度增 高的现象叫温室效应。 农作物和花卉用的温室，是一座用玻璃盖成的房屋，用来培育需要适当温度的植物。 当太阳的辐射能量进入室内时，透明的玻璃

7、房屋使热量保存在室内。而由于大气中某些气 体含量增加，引起地球平均气温上升的情况，就是温室效应。这类气体，即叫温室气体， 主要包括 CO2、ch4、o3、氧化亚氮和氯氟烃(氟利昂)等，其中尤以 co2 的温室作用最明显。 co2 等温室气体产生温室效应的机理，至今仍有争议。然而普遍认为，这与温室气体的物 理性质有关。co2 等温室气体对来自太阳的短波辐射具有高度的透过性，而对地面反射出 来的长波辐射却具有高度的吸收性能。co2 等温室气体在大气中迅速增加，而将地面反射 的红外辐射大量截留在大气层内，使地球表面的能量平衡发生改变。温室气体如同幕照一 样，阻止红外辐射的外逸，势必导致大气层温度升高

8、，气候变暖，形成“温室效应” 。我们 知道，co2 是所有碳氢化合物燃烧的基本产物。由于世界上人口的增加和经济的迅速增长， 排入大气中的 co2 也愈来愈多。有关资料指出，过去 100 年人类通过化石燃料的燃烧，约 把 4150 亿吨的 co2 排入大气，结果使大气中 co2 含量增加 15。据计算，这将使全球平均 气温上升 0.83c，而此数字与百年来全球平均气温升高的记录接近。有人估计，按照目前化 石燃料燃烧的增加速率，大气中 co2 将在 50 年内加倍，这将使中纬地区温度升高 2-3c，极 地升高 6-10c。 1.2 温室效应将导致全球环境的重大变化，其主要影响有： （1）气候变化。

9、温室效应首先表现为全球性气候变暖。在北半球，冬天变短、 变湿， 夏季变长、变干燥。亚热带可能会比现在更干，而热带则可能变得更湿。 由此海洋产生更 多多热量和水分，气流更强，热带风暴的能量比现在大 50，台风和飓风将更加频繁。气温 升高会使极地或高山上的冰川融化，导致海平面上升。据推算，全球增温 1.5-4.5c，海平面 会上升 20-165 厘米，从而将沉没沿海大量繁华的城市、低地和海岛。 (2)生态环境变化。全球气候的变化，可能会对陆地自然生态系统发生难以预料的影响， 热带雨林减少，生物多样减少，农作物减产。尽管有人对温室效应提出种种不同看法，然 而，由于 co2 等气体的浓度增长是无法逆转

10、的，所以引起了全球的普遍关注。世界上曾召 开过一系列国际会议，从技术手段和政策战略上进行协商。 2 酸雨 2.1 什么是酸雨 酸雨是指 ph 值小于 5.6 的雨雪或其他方式形成的大气降水(如雾、露、霜)，是一种大 气污染现象。酸雨又称酸性(降)雨。 2.2 酸雨的形成以及原因 因大气中 co2 的存在，所以即使是清洁的雨雪等降水，也会因 co2 溶于其中形成碳酸 而呈弱酸性。空气中 co2 浓度平均在 621 毫克/米 3(31610-6)左右，此时雨水中饱和 co2 后的 ph 值为 5.6，故定 ph5.6 为酸雨指标。由于人为向大气中排放酸性物质，使得雨水 ph 值降低，当 ph 值低

11、于 5.6 时，便发生了酸雨。大气中不同的酸性物质所形成的各类酸， 都对酸雨的形成起作用，但它们作用的比例不同。一般来说，对形成酸雨的作用，硫酸占 60-70，硝酸占 30，盐酸占 5，有机酸占 2。所以，人为排出的 so2 和 nox 是形成酸雨的两 种主要物质。 据估计，人为排入大气中的 so2 约为 13000 万吨/年，其中 9000 万吨来自煤的燃烧， 约占 76。大量 so2 进入大气中后，在合适的氧化剂、催化剂存在时，就会发生化学反应而 生成硫酸。在干燥条件下，so2 通过化学过程被氧化成 so3，然后转化为硫酸，但这个反应 十分缓慢，在潮湿大气中，so2 转化成硫酸的过程常与云

12、务的形成同时进行，先由 so2 生成 亚硫酸(h2so3)，在 fe、mn 等金属盐杂质作为催化剂的作用下，h2so3 迅速被催化氧化为 h2s04。当空气中含有 nh4 时，这类酸化反应会进一步发展。 形成大气污染的 nox 主要是 no 和 no2。人为排放的 nox 主要是化石燃料在高温下燃烧 产生的。在化石燃料燃烧过程中，no 占 95%以上，但一进入大气后，no 又大部分转化为 no2。在大气中，no2 除了本身直接反应形成硝酸外，当它与 so2 同时存在时，还可以促进 so2 向 so3 和 h2so4 转化，从而加速酸雨的形成。由于酸雨的出现，破坏了森林生态系统， 改变土壤性质与

13、结构，破坏水生生态系统，腐蚀建筑物和损害人体的呼吸道系统和皮肤。 例如，在欧洲 15 个国家中有 700 万公顷森林受到酸雨的影响，森林在遭到死亡综合症的侵 袭；座瑞典北部地区，因受酸雨影响，土壤酸化而使肥力减退，河湖酸化而影响水生生物 的生长和繁殖。此外，还有因酸雨水渗入地下，使地下水酸化而造成地下水污染的事例。 在世界上酸雨分布的地区较广，有时飘越国境影响别国，所以它不仅是一个环境问题，也 是一个国家间的政治问题。 23 酸雨对环境的危害 （1） 对水生系统的危害，会丧失鱼类和其它生物群落，改变营养物和有毒物的循环， 使有毒金属溶解到水中，并进入食物链，使物种减少和生产力下降。据报道， “

14、千湖之国” 瑞典因酸雨，从七十年代初到八十年代中，有 18 万个湖泊酸化。国内报道重庆南山等地 水体酸化，PH 值小于 47，鱼类不能生存，农户多次养鱼，均无收获。 （2） 对陆地生态系统的危害，重点表现在土壤和植物。对土壤的影响包括抑制有机物的分解和氮的固定，淋洗钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化。对植物，酸雨损害新 生的叶芽，影响其生长发育，导致森林生态系统的退化。据报道，欧洲每年有 6500 万公顷 森林受害，在意大利有 9000 公顷森林因酸雨而死亡。我国重庆南山 1800 公顷松林因酸雨 已死亡过半。 （3） 对人体的影响。一是通过食物链使汞、铅等重金属进入人体，诱发癌症和老年 痴呆

15、；二是酸雾侵入肺部，诱发肺水肿或导致死亡；三是长期生活在含酸沉降物的环境中， 诱使产生过多氧化脂，导致动脉硬化、心梗等疾病概率增加。 （4） 对建筑物、机械和市政设施的腐蚀。据报道，仅美国因酸雨对建筑物和材料的 腐蚀每年达 20 亿美元。据估算，我国仅川黔和两广四省，1988 年因酸雨造成森林死亡， 农作物减产，金属受腐蚀的经济损失总计在 140 亿元。 3 臭氧层破坏 臭氧是大气中的微量气体之一，它主要浓集在平流层中 20-25 公里的高空中，即大气 的臭氧层。臭氧层作为环绕地球的保护层，其作用是吸引太阳紫外线中对生物有害的部分， 保护地球上的生命界，并调节地球的气候。 3.1 导致臭氧被破

16、环的原因 由于近些年来，由于在平流层内运行的飞行器日益增多，人类活动产生的一些气体如 nox 和氯氟烃等进入平流层，使臭氧层遭到破坏，以致于在南极上空出现了“臭氧空洞” 。 导致大气中臭氧减少和耗竭的物质，主要是平流层内超音速飞机排放的大量 nox，以及人 类大量生产与使用的氯氟烃化合物(氟利昂)，如 cfcl3(氟利昂-11)、cf3cl2(氟利昂-12)等。被 排放出来的氟利昂在大气中的寿命可达数十年乃至 100 年，所以大部分进入低层大气，再 进入臭氧层。氟利昂在对流层内性质稳定，但进入臭氧层后，易与臭氧发生反应而消耗臭 氧，以致降低臭氧层中 o3 浓度。 3.2 臭氧被破环对我们的危害 臭氧浓度降低，臭氧层的破坏，将对地球生命系统产生极大的危害。 由于臭氧层的破坏，大量紫外光辐射将到达地面而危害人体健康。有人估计，如臭氧 层中 o3 浓度减少，则地面紫外光辐射将增加，导致皮肤癌发病率增加 2-5。此外，还会使 白内障发病率增高以及对人体免疫系统功能产生抑制作用。紫外