大气污染与防治.doc

大气污染与防治 大气是人类生存环境的重要组成部分，是满足人类生存的基本物质，是必不可少的重要资源。随着社会的发展，人们在生产和生活实践中，不断地影响着周围大气环境的质量。人与大气环境之间在不断地进行着物质和能量交换。大气环境质量直接威胁着人与动植物的生存。 一、大气污染 1大气层的组成和结构大气层是指包围地球的空气层。大气层随着地球一起旋转，所以通常也将大气层称为“大气圈”。（1）大气层的组成地球大气圈的总质量约为6000万亿吨，占地球总质量的0.0001左右，其厚度自地球表面向上10001400km，其组成极为复杂，见表6-1。干洁空气的组成 表6-1气体类别含量(容积百分数)气体类别含量(容积百分数)氮(N2)78.09氪(Kr)1.010-4氧(O2)20.95氢(H2)0.5100-4氩(Ar)0.93氙(Xe)0.0810-4二氧化碳(CO2)0.03臭氧(O3)0.0110-4氖(Ne)1810-4氦(He)5.2410-4干空气100注：若用ppm单位，则104即可。（2）大气层的结构从地面到高空，大气层的温度和密度等物理状况有着明显的差异。为研究方便起见，世界气象组织规定：根据大气中温度随高度垂直分布的特征，可将大气层分为：对流层、平流层、中间层、暖层（电离层）、散逸层（外层）等。各层的划分见图6-1。对流层 对流层是大气最接近地面的一层，其平均厚度约为12km（赤道地区为1618km，两极地区为79km）。大气总质量的90集中在这一层。该层有以下特点：温度随着高度的增加而下降。根据海平面的高度平均每增加100m气温约下降0.65（称为气温递减率）。空气对流。不同高度温度有差别形成垂直对流，不同地区温度有差别，形成水平方向对流。温度、湿度等多种要素水平分布不均匀。大气与地表接触，水蒸气、尘埃、微生物以及人类活动产生的有毒物质进入空气层，故该层中除气流作垂直和水平运动外，化学过程也十分活跃，并伴随气团的变冷或变热，水汽形成雨、雪、雹、霜、露、云、雾等一系列气象现象。这层对人类的影响较大，通常所讲的大气污染就是指这一层。另外，在对流层和平流层之间，有一个厚度为数百米至12km的过渡层，称为对流层顶。它的主要特征是温度随高度的上升降低很慢或几乎等温。实际工作中往往根据这种温度变化的起始高度来确定对流层顶的位置。赤道地区对流发展旺盛，对流层顶高度可达1618km；两极地区对流较弱，对流层顶低，仅79km。对流层顶的平均温度，在低纬度地区为-83，在高纬地区约为-53。对流层顶对垂直气流有很大的阻挡作用，上升的水汽、尘埃多聚集其下，使得那里的能见度往往变坏。平流层 从对流层顶到地面以上5060km称为平流层。虽然该层所占空间比对流层大几倍，但是大气密度低，故它的总质量只占大气总质量的5。平流层的特点是：a温度先随高度增加几乎不变，从3035km起，温度随高度增加而迅速增加。每增加100m气温平均上升0.10.2。b大气多为平流运动，整个大气层比较平稳。c水汽和尘埃的含量很少，云也少。在对流层以上臭氧量开始增加到2225km附近，臭氧浓度达极大值，然后又减小，到55km处臭氧量就极微了，因此主要的臭氧带（1235km）包含在平流层内。臭氧能吸收紫外线，对地表的生物起到保护作用。地球若没有这个臭氧层，地球上所有的生命都将被烧死。但是近年来，由于向大气排放氯氟烃化合物，使局部臭氧层被吃蚀成“空洞”。太阳及宇宙辐射直接穿过“臭氧空洞”，给地球上的生物造成极大危害。因此，保护臭氧层是当今世界面临的紧迫任务之一。中间层 平流层上面是中间层，该层上界距地面8085km。由于这层没有臭氧吸收紫外线，故气温随高度增加又迅速下降，顶界温度可下降至-83-113，下暖上凉，再次出现空气的垂直运动。中间层顶在紫外线作用下迅速电离。该层几乎没有水蒸气和尘埃，大气透明度较好。暖层 中间层顶到地面以上800km高度为暖层或热成层。该层气体密度低，气体在宇宙射线作用下呈电离状态，故又称为电离层。其温度是随高度增加而不断上升的。电离层能反射无线电波，对远距离通讯极为重要。散逸层 散逸层是大气的外层，位于距地面800km以上的高空。该层气体更加稀薄，距地面愈远气温愈高，气体分子电离度愈大。该层气体粒子的运动速度每秒可达12km，温度为2000K。气体粒子在这样高速下能克服地球引力而逸向星际空间。大气层的结构除了按温度变化来划分外，还可以按大气各组成的混合状况分为均匀层和非均匀层；也可按大气电离状态分为电离层和非电离层等。2大气污染物和大气污染源大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，洁净大气被有害气体和悬浮物质微粒污染的现象。核爆炸后散落的放射性物质、化学毒剂和工业、交通运输工具等排出的有害烟气，呈现出足够的浓度达到足够的时间，危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象，这时我们就说大气被污染了。所谓对人体的舒适、健康的危害，包括对人体正常生理机能的影响，引起急性病、慢性病以致死亡等；所谓福利，则包括与人类协调并存的生物、自然资源以及财产、器物等。人类的活动包括生活和生产活动两方面，但作为防止大气污染的主要对象，首先是工业生产活动。所谓自然过程，包括火山活动、山林火灾、海啸、土壤和岩石风化及大气圈的空气活动等，但是，一般说来，由于自然环境所具有的物理、化学和生物机能，即自然环境的自净作用，会使自然过程中造成的大气污染，经过一定时间后自动消除，从而使生态平衡自动恢复。按大气污染的范围来说，大体可以分为四类：局部地区大气污染，如某个工厂烟囱排气的直接影响；区域性大气污染，如工矿区或其附近地区或整个城市大气受到污染；广域性大气污染，在城市、大工业地带可以看到；全球性大气污染，是由于人类的活动，使大气中硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳、氯氟烃化合物和飘尘的不断增加，造成跨国界的酸性降雨、温室效应、臭氧层破坏。（1）大气污染物的种类大气污染物的种类很多，根据其存在的状态，可将其概括分为两大类：颗粒污染物和气态污染物。所谓颗粒污染物是指大气中粒径不同的固体、液体和气溶胶体。粒径大于10m的固体颗粒称为降尘，由于重力作用，能在较短时间内沉降到地面；粒径小于10m的固体颗粒称为飘尘，能长期地飘浮在大气中。粉尘的主要来源是固体物质的破碎、分级、研磨等机械过程或土壤、岩石风化等自然过程以及燃料燃烧所形成的飞灰。粒径小于1m的称为烟。在生产过程中总是伴有诸如氧化类的化学反应，其熔融物质挥发后生成的气态物质冷凝时便生成各种烟尘。雾是液体颗粒的悬浮体，它可能是由于液体蒸汽的凝结、液体的雾化及化学反应等过程形成的，如水雾、油雾、酸雾等，液滴的粒径在200m以下。气态污染物主要有含硫化合物、氮化合物、碳氢化合物、碳氧化合物、卤化合物等。这些气态物质对人类的生产、生活以及对生物所产生的危害主要因其化学行为造成。若大气污染物是从污染源直接排出的原始物质，则称为一次污染物；若是由一次污染物与大气中原有成分之间，或几种一次污染物之间，经过一系列化学或光化学反应而生成与一次污染物性质不同的新污染物，则称为二次污染物（表6-2）。在大气污染中，受到普遍重视的二次污染物主要有硫酸烟雾和光化学烟雾等。硫酸烟雾是大气中的二氧化硫等硫化物在有水雾、含有重金属的飘尘或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。光化学烟雾是在阳光照射下大气中的氮氧化物、碳氢化合物氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾（有时带有紫色或黄褐色），其主要成分有臭氧、过氧乙酚基硝酸酯（PAN）、酮类及醛类等。气体状态大气污染物种类 表6-2污染物一次污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SSO3、H2SO4、MSO4碳的氧化物CO、CO2无含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3、MNO3、O3碳氢化合物CmHn醛、酮、过氧乙酚基、硝酸酯卤素化合物HF、HCl无目前在区域性大气污染中一般应注意的大气污染物有SOx、NOx、CmHn、COx、飘尘和重金属等。在全球性大气污染物中受到注意的则有SO2、CO2、NOx、氯氟烃化物、飘尘、铁和汞等重金属、滴滴涕（DDT）、六六六等。作为二次污染物，受到注意的主要是光化学烟雾和硫酸烟雾等。（2）大气污染源污染源分为天然污染源和人为污染源两大类。在这里，我们重点讨论人为污染源。为了便于根据污染源的特点对污染物的排放进行控制，人们对污染源作了各种形式的分类：按污染源存在的形式划分，污染源可以分为固定源和流动源两类。所谓固定源就是位置和地点固定不变的污染源。主要指工矿企业在生产中排放的大量污染物。例如火电厂以燃煤为主，煤中含有较多的灰分和硫。在燃烧过程中有大量的粉尘、二氧化硫及氮氧化合物等气体产生。据统计，全世界每年从火电厂排入大气中的废气多达几干万吨，约占燃料质量的0.051.5，其中SO2约占50，粉尘约占17，氮氧化物约占15，二氧化碳约占5，碳氢化合物约占1。作为固定污染源，冶金、钢铁、建材工业对大气污染危害也很大。在钢铁工业中焦化、炼铁、轧钢几个主要生产过程中，都是重大的大气污染源。流动污染源是指交通工具在行驶时向大气中排放的有害气体而形成的污染源。例如汽车、火车、飞机、轮船等。在工业较发达的美国，大气污染物主要来源是交通运输（其中主要是汽车尾气），约占全部大气污染物的56。按固定与流动污染源来分类，适用于在进行大气质量评价时绘制污染源分析图的需要。按排放污染物的空间方式来划分，可分为点源、线源和面源三类。点源是指污染源集中在一点或相对于所考查的范围而言可以看作一个点的情况。如高的单个烟囱看成点源。线源是指流动源在一定路线上排污，使该线路成为一条线状污染源。如一条汽车来往频繁的公路就可以看作为线源。面源是在一个较大范围内，较密集的排污点源连成一片，把整个区域可以看作一个污染源。如许多低矮烟囱集中看起来就构成了面源。这种分类方法适用于污染物在大气中扩散的计算。 按污染物排放时间状况划分，可以将污染源分为连续源、间断源和瞬时源三类。钢铁厂的烟囱持续不断地向大气中排放污染物就是一种连续源；取暖锅炉的排烟具有一定时间间隔，因此属于间断源；而某些工厂发生事故时向大气中排放污染物，由于这种排放是突发性、暂时性的，并且一般排放时间也较短，因而属于瞬时源。这种分类方法适用于分析污染物排放时间的规律性。按人类社会活动功能划分，还可以分为工业污染源、农业污染源、交通运输污染源和生活污染源等。我国大气污染物主要来源于燃料燃烧，约占大气污染物总量的70（这是因为我国直接燃烧燃煤较多，而且燃烧设备落后，供热方式分散造成的）。其次是工业生产过程约占20。3影响大气污染的因素（1）气象因素从各种污染源排放到大气中的污染物，一般来说不会对人、动物和植物造成急性的恶劣影响，这是由于大气的扩散能力使这些污染物得到稀释的缘故。大气的扩散能力主要受两个因素的影响，即气象的动力因子和气象的热力因子。气象的动力因子 气象的动力因子主要指风和湍流。风和湍流对污染物在大气中的扩散和稀释起决定性作用。a风的影响。风对空气污染的影响包括风向和风速的大小两个方面，风向影响着污染物的扩散方向。风速的大小决定着污染物的扩散和稀释状况。通常污染物在大气中的浓度与平均风速成反比，若风速增大一倍，污染物的浓度将减少一半。由于地面对风的摩擦阻力作用，所以风速随高度的下降而减小（表6-3）。100m高处的风速，约为1m高处的3倍。风速随高度的变化 表6-3高度(m)0.51216100风速(m/s)2.42.83.34.78.2b大气湍流。风的方向和速度常常变化，在主导方向的上下左右无规则摆动。这种无规则的阵发性摆动叫大气的湍流。湍流对大气污染物扩散、稀释起着决定性的作用。假若没有湍流的存在，则污染物在大气中只能沿风向移动，污染物的扩散只靠布朗运动，那将会形成一个污染物的圆体悬浮在空中（平流层中与此现象相似）。湍流尺度的大小与污染物的扩散、稀释有很大的关系。当湍流的尺度比烟团的尺度小时，烟团向下风向移动，并进行缓慢的扩散，如图6-2（a）。当湍流比烟团的尺度大时，烟团被大尺度的大气湍流夹带，其本身截面尺度变化不大，如图6-2（b）。当湍流的尺度和烟团相同时，烟团容易被湍流拉开、撕裂，使烟团很快扩散。当湍流的尺度有大有小时，因为烟团同时受到多种尺度的湍流作用，烟团能很快扩散，如图6-2（c）。气象的热力因子气象的热力因子主要指大气的温度层结及大气稳定度等。a温度层结与逆温。温度层结是指地球表面上方大气在垂直于地表方向上的温度分布。温度层结决定着大气的稳定度，而大气的稳定度又影响着湍流的强度，因而温度层结与大气污染有十分密切的联系。由于地面吸收太阳辐射能比大气显著，故地表是大气的主要增温热源，从而导致对流层内气温随高度的增加而逐渐降低（如图6-3所示）。气温随高度变化通常以气温垂直递减率表示，它表示在垂直于地表方向上，每升高100m气温的变化值。对于标准大气来说整个对流层平均值为0.65。实际上，由于气象条件不同，有可能出现气温不随高度而变化，即=0（叫等温层），也可能出现气温随高度的增加而增加，即0。这种与标准大气情况下分布相反的现象叫温度递增，简称逆温。出现逆温的大气层叫逆温层。逆温层的下限称为逆温高度。上下限的温度差为逆温强度。根据逆温层出现的高度不同，分为接地逆温层和上层逆温层，如图6-4所示。导致逆温发生的原因很多，根据不同的原因可分为以下几种逆温：辐射性逆温：在晴朗无风的夜间，地表的降温较大气的降温快，因而出现逆温。沉降性逆温：是由接近地表上方有大规模下降的高压气团向周围低气压区流动形成的。湍流性逆温：由于朝山坡方向吹去的大气沿山坡上升，在气流上升处比周围气体温度高而形成。锋面逆温：这是由于冷热两种气团相遇时，暖气团位于冷气团之上而形成的。地形逆温：这种情况多发生在坡地、盆地。由于山坡散热较快，使坡面上的大气比谷中大气温度低，冷空气则沿山坡下移，热空气上移而形成。b气温的干绝热递减率。在物理学上，若一系统在与周围物体没有热量交换而进行状态变化时，称为绝热变化。把这个过程称为绝热过程。在绝热过程中，系统的状态变化及对外做功靠系统内能变化来达到。系统在某状态时的内能与绝对温度成正比，一定状态下的内能可由温度来度量。若取大气中一气块做垂直运动，气块因上升或下降而引起膨胀、压缩，由此而引起温度变化，这种温度变化比和外界热交换所引起的温度变化大，对一个干燥或未饱和的湿空气块，在大气中绝热上升100m要降温0.98，如下降100m则要升温0.98，通常可近似取1，而这个数与周围温度无关。气块绝热上升100m降温1称为气温干绝热递减率，用d（1/100m）表示。c大气的稳定度。大气的稳定度与气温垂直递减率和干绝热递减率d有密切的关系。大气垂直运动的强弱，即大气的稳定度取决于与d之比。下面简单介绍与d在不同值下的大气稳定度。当d时，如已知距地面100m处气温为12.5，200m为12，300m为11.5，即=0.5/100m（小于d）。此时由于某种气象因素作用，把在200m处的绝热气块举到300m处，气块内部温度为11，而气块外部的温度为11.5，此时气块的内部密度大于外部密度，干是气块的重力大于浮力，气块将自动上升到原来的位置。从上述可以看出，当d时，大气总是力争保持原来的状态，垂直方向上的运动很弱，所以则认为此时的大气处于稳定状态。当d时，如果气块被举向高处时，气块内部的温度高于外部温度，则浮力大于重力，气块将继续上升；反之，气块受外力作用向下压时，也将继续下降，从而可以看出，当d时，气块总有远离原来位置的趋势，所以则认为此时的大气处于不稳定状态。当=d时，不管气块受外力作用上升或下降，它内部的温度与外部温度始终一样，所以此时气块推到哪里就停在哪里，此时的大气处于中性状态。当大气处于稳定状态时，湍流受到抑制，大气对污染物的扩散、稀释能力弱；当大气处于不稳定状态时，湍流得到充分发展，扩散、稀释能力增强。大气的污染状况与大气的稳定有密切的关系，现举例说明。波浪型：这种情况出现于大气不稳定状态时，温度随高度的增加而减少，即0，而且d，此时上下层混合强烈，风速较大，烟团翻卷剧烈，扩散十分迅速，所以一般不会造成烟雾事件。此情况多发生在晴朗的中午（图6-5（a）锥型：这种情况出现于大气中性状态或稳定状态时，即=d，因此气温随高度的变化不大，此时烟气沿主导风向扩散，污染物输送得较远，扩散速度仅次于波浪型，所以一般不会造成烟雾事件。此情况多出现于多云天、阴天、强风夜晚或冬夜（图6-5（b）。扇型：这种情况出现于大气稳定状态时，即d，而且此时出现逆温层，即0，几乎无湍流发生，烟气在垂直方向的扩散很小，在水平方向上有缓慢的扩散，烟气沿下风向输送很远，但遇到山丘或高大建筑阻挡时，污染物不易扩散，此情况多出现于冬春季微风的晴天从午夜至清晨（图6-5（c）。屋脊型：这种情况出现于大气上层不稳定而下层稳定状态时，即上层0，d，下层0，d，此时上层有微风或湍流，下层无风无湍流，烟气不向下扩散只向上扩散，对地面污染较小。此情况多出现在傍晚前后（图6-5（d）。熏烟型：这种情况出现于大气上层稳定下层不稳定的情况，即上层0，d，下层0，d，烟气扩散情况与屋脊型相反，由于污染物向下扩散很快，使地面的浓度很高，所以多数烟雾事件是在这种情况发生的。此情况一般出现在日出后（图6-5（e）。（2）大气污染的地理因素污染物从污染源排出后，因地理环境不同，受地形地物的影响，危害的程度也不同。如高层建筑，体形大的建筑物背风区风速下降，在局部地区产生涡流，如图6-6所示，这样就阻碍了污染物的迅速排走，而停滞在某一地区内，加深污染。地形和地貌的差异，造成地表热力性质的不匀性，近地层大气的增热和冷却速度不同，往往形成局部空气环流，其水平范围一般在1012km，局部环流对当地的大气污染起显著作用，典型的局部空气环流有海陆风、山谷风、热岛效应等。海陆风海陆风是海洋或湖泊沿岸常见的现象。由于白天地表受太阳辐射后，陆地增温比海面快，陆地上的气温高于海面上的气温，出现了由陆地指向海面的水平温度梯度，因而形成热力环流，下层风由海面吹向陆地，称为海风，上层则有相反气流，由大陆流向海洋。到了夜间，地表散热冷却，陆地冷却比海面快使陆地上气温低于海面，形成和白天相反的热力环流，下层风由陆地吹向海面，称为陆风，如图6-7所示。海陆风是以24h为周期的一种大气局部环流。当海风吹到陆上时，造成冷的海洋空气在下，暖的陆地空气在上面形成逆温，则会形成沿海排放污染物向下游冲去形成短时间的污染。海陆风对大气污染的另一作用是循环污染。特别是海风和陆风的转变时，原来被陆风带去的污染物会被海风带回原地形成重复污染。山谷风在系统性大气演变不剧烈的山区，由于热力的原因，白天山坡吸收太阳辐射比山谷快，故风经常从谷地吹向山坡叫谷风；晚上山坡地比谷地冷却快，故风经常从山顶吹向谷地，叫山风（见图6-8）。在不受大气影响的情况下，山风和谷风在一定时间内进行转换，这样就在山谷构成闭合的环流，污染物往返积累，往往会达到很高的浓度。山谷风的污染根据地形条件及时间可出现以下几种情况：a山风和谷风转换期的污染；b山谷中热力环流引起漫烟；c侧向封闭山谷引起的高浓度污染；d下坡风气层中的污染。另外，在山风迎风面和背风面所受的污染也不相同，如图6-9所示。污染源在山前上风侧时，对迎风坡会造成高浓度的污染。在山后能出现以下几种情况：a污染源在山的上风侧，并有一段距离，则烟流可能随风越过山头被下沉气流带到地面，而造成严重污染；b污染源在山后，正好处在过山气流的下沉气流中烟流抬升不高，很快落到地面造成污染；c污染源在山后的回流区，烟流不能扩散出去而污染。凹地中的污染。处于四周高，中间低的地区，如果周围没有明显的出口，则在静风而有逆温时，很容易造成高浓度的污染，见图6-10所示。城市热岛效应工业的发展，人口的集中，使城市热源和地面覆盖物与郊区形成显著的差异，从而导致城市比周围地区热的现象称之为城市热岛效应。由于城市温度经常比农村高（特别是夜间），气压低，在晴朗平稳的天气下可以形成一种从周围农村吹向城市的特殊局部风，称为城市风（如图6-11所示）。这种风在市区内辐合产生上升气流，周围地区的风则向市中心汇合，这使城市工业区的污染物在夜晚向城市中心输送，特别当上空逆温层阻挡时，污染更为严重。（3）降水和雾也是影响大气污染的重要因素各种形式的降水，特别是降雨，能有效地吸收淋洗空气中的各种污染物，所以大雨之后，空气格外新鲜。雾则像一顶盖子，它会使大气污染状况加剧。 二、大气污染的危害 最初人类体验到的大气污染的危害主要是对人体健康的危害。随后逐步发现了对工农业生产的各种危害以及对天气和气候产生的不良影响。人们对大气污染物造成危害的机理、分布和规模等问题的深入研究，为控制和防治大气污染提供了必要的依据。1对人体健康的危害大气污染物对人体健康的侵害有直接和间接两个途径。污染物通过呼吸进入人体造成直接危害，污染物溶入水体或降落在土壤中，通过生态系统食物链进入人体就造成间接危害。如图6-12所示。直接危害是主要形式。通过呼吸造成人体危害的污染物质主要有飘尘、二氧化硫、光化学烟雾和一氧化碳等，它们对人体危害的机理各有不同。（1）飘尘和二氧化硫飘尘的危害主要是在呼吸系统各部位上的沉积。由于侵入的飘尘物理化学性质不同，粒径的大小也不同，因此在呼吸系统各部位的沉积率也不同。图6-13表示出不同粒径的飘尘在呼吸系统各部位上的沉积率。图6-13中可以看出，粒径大于5m的颗粒，绝大部分被阻留和粘附在鼻前庭的鼻毛、鼻腔和咽部的粘膜上的粘液中，一般不会构成对人体的损害；粒径小于5m，尤其是在1m以下的细小飘尘能吸附一些有害化学物质，将它们一起带入肺部，进而造成更大的危害。例如，在粉尘严重的生产岗位，如采矿、金属碾磨和研磨料制造业，人体长期处于危险浓度的环境中，最终将招致各种肺部疾患，严重的有矽肺病（由于采矿时产生的石英粉引起的）、石棉肺（来自石棉纤维）、棉屑沉着病（来自棉尘）。根据尘粒的类型和吸入的浓度对肺脏的影响有：炎症、过敏反应或组织创伤，典型患者表现为咳嗽、呼吸急促，最后导致肺炎、慢性支气管炎、肺气肿或肺癌。直接燃煤造成的污染源所排放的二氧化硫和飘尘，在冬季无风或微风、有雾和出现逆温等不利于大气污染物扩散和稀释的情况下，就会连续不断地累积起来形成烟，笼罩在城市的上空持续数日不散，从而造成危急性死亡事件。如果该地区是盆地或环山就更容易出现这种危害。英国伦敦四次烟雾事件就是在这样的情况下发生的。为了弄清伦敦烟雾事件致死原因，科学家们分析了四次伦敦烟雾事件，结果如表6-4。从表中可以看出，死亡人数有随飘尘浓度降低而减少的趋势。从1952年和1962年两次烟雾事件的情况看，两者发生的时间一致，气象条件基本相同。1962年飘尘浓度比1952年降低近1/2，但1962年的二氧化硫浓度比1952年稍高，而1962年的死亡人数反而减少80以上。由此可见，造成伦敦烟雾事件的“主犯”是飘尘。“帮凶”是二氧化硫，即两者协同作用的结果。二氧化硫是水溶性化学物质，因而对水有浸润性。这样，当二氧化硫进入呼吸道时，大部分为气管以上的部分腔壁所吸收不会进入肺腔，也不会对肺部造成损害，但当存在飘尘的情况下，二氧化硫就会吸附在飘尘上，随呼吸道进入肺腔深部，对肺泡造成损害，刺激支气管产生窄缩反应（痉挛），甚至使人窒息而死。它还能使慢性心肺疾病的患者症状恶化或死亡。四次伦敦烟雾事件的比较 表6-4时间飘尘浓度（mg/m3）SO2浓度（mg/m3）死亡人数1952年12月4.463.840001956年3.251.610001957年2.401.84001962年12月2.804.1750另外，二氧化硫氧化成三氧化硫或硫酸雾则其危害就更大，因为三氧化硫或硫酸雾可以直接进入肺的深部，对人体损害更大。据动物实验表明，硫酸雾引起的生理反应比二氧化硫气体强420倍。当二氧化硫浓度约为8ppm时而硫酸雾的浓度小于0.8ppm时，人即不能忍受，易引起酸血症等疾病。除了上述急性危害以外，还造成对人体的许多慢性危害，主要表现在对呼吸道、肺部和心脏的影响上，据世界各国对以燃煤为主的大气污染区的调查资料，这些地区慢性上呼吸道炎症的发病率都明显高于清洁区。我国的调查资料也得出同样结论（表6-5）。污染区和对照区居民上呼吸道炎症发病率比较（） 表6-5地区大气环境质量系数受检人数慢性鼻炎慢性咽炎P值重污染一区4.240331.436.0重污染二区4.210834.321.60.01对照区0.661010.47.0调查者为30岁以上居民。（2）光化学烟雾的危害光化学烟雾（又称洛杉矶型烟雾）常常是突然发生，来势迅猛，受侵害的多为户外活动的人员，受害者主诉症状有流泪、眼睛刺痛、口渴、声音嘶哑、咳嗽、呼吸困难、眩晕、头痛、手足麻木和全身疲倦，重者还出现意识障碍。检诊时可见有微热、面部潮红、脉搏加快心跳亢进、咽红、声门水肿等。一般经24h内恢复。但声门水肿、全身疲倦需要有更长时间恢复。造成这些危害的主要因素是光化学烟雾剂中的臭氧。当光化学烟雾产生时，大气中的臭氧浓度大致在0.15ppm左右，不同浓度的臭氧对健康的影响也不同。除了臭氧以外，光化学烟雾中的醛、过氧乙酰硝酸酯等污染物也都作为氧化剂而对人体具有刺激和强氧化作用。实际上，光化学烟雾对人体的危害是以上几种污染物协同作用的结果。光化学烟雾对健康还有远期危害。由于臭氧等氧化剂损伤机体膜（包括各种器官组织和细胞膜），使膜中的脂肪酸被氧化，导致膜结构变形或破坏，进而损伤细胞里的线粒体、核仁和溶酶体，并释放出一种老化色素，使心脏功能衰退，从而促使机体提早衰老。（3）一氧化碳的危害一氧化碳对人类和生物的毒性作用是因为它同血红蛋白（Hb）的可逆反应，血红蛋白更容易与一氧化碳亲合，因此在有一氧化碳存在的情况下，就会降低血液的载氧能力，致使机体细胞得到的氧较少。另一方面，血红蛋白同一氧化碳的结合还会减弱氧合血红蛋白（HbO2）解离成血红蛋白和氧的过程使血液中的氧不能提供给细胞，因此，即使血液中载有几倍于身体所需的氧，也可发生缺氧症。（4）其它大气污染物质据研究表明，大气污染与肺癌之间有明显的正相关关系，大气污染物中能致癌的物质很多，特别是附着在颗粒物上的多环芳香烃是引起癌症的主要物质，以苯并（a）芘为代表，它是煤炭在一定温度下燃烧的产物，有资料指出空气中苯并（a）芘的浓度增加1，将使居民的癌症死亡率上升5。车辆使用含铅防爆剂配制的汽油，通过尾气排入大气中，其在人体内积累的速度比排出快，铅损害造血机能，使胃肠道中毒，严重时可使神经中枢中毒，铅还能损害心脏及肾脏的功能。2对工农业生产的危害大气污染对工农业生产的危害十分严重，这些危害可影响经济发展，造成大量人力物力和财力的损失。大气污染物对工业的危害主要有两种：一是大气中的酸性污染物和二氧化硫、二氧化氮等，对工业材料、设备和建筑设施的腐蚀；二是飘尘增多给精密仪器、设备的生产、安装、调试73和使用带来的不利影响。大气污染对工业生产的危害，从经济角度来看就是增加了生产的费用，提高了成本，并缩短了产品的使用寿命。大气污染对农业生产也造成很大危害。酸雨可以直接影响植物的正常生长，又可以通过渗入土壤及进入水体引起土壤和水体酸化，从而对动植物产生损害。严重的酸雨会使森林衰亡和鱼类死亡。3对大气和气候的影响大气污染物质还会影响天气和气候，大气中的尘粒使能见度降低，减少了太阳光直射到地面的数量。尤其是在大工业城市中，在烟雾不散的情况下，日光比正常情况减少40。从工厂、发电站、汽车、家庭小煤炉中排放到大气中的微粒，很多具有水汽凝结核或冻结核的作用。这些微粒能吸附大气中的水汽使之凝成水滴或冰晶，从而改变了该地区原来降雨（雪）的情况。例如，已经发现在离开大工业城市不远的下风地区，降水量比四周其它地点要多，这就是所谓“拉波特效应”。如果，微粒中央夹带着酸性污染物，那么，在下风地区就会受到酸雨的侵袭。除了对天气产生不利影响外，对全球气候的影响也逐渐引起人们的注意。由大气中二氧化碳浓度过高造成的温室效应，是对全球气候的最主要影响。地球气候变暖会给人类的生态环境带来许多不利影响，人类有必要充分认识到这一点。 三、大气污染的控制与防治 从大气污染的发生过程分析、控制和防治大气污染主要是控制污染源的问题。污染源得到控制，也就基本上解决了污染问题。因此，我们应该把控制和防治大气污染的工作重点放在解决污染源方面。1控制大气污染源的途径控制大气污染源需要解决好大气污染源的排放途径问题。合理的排放途径，可以降低污染浓度，减少大气污染。控制大气污染的途径很多，主要有如下几种。（1）合理布局工业工业过分集中，污染物排放的数量过大，会造成一个地区大气污染物浓度过大，不易较快稀释、扩散，从而产生危害。相反，工业合理分散布设，污染物排放量小，易于稀释扩散，就不易产生危害或危害较小。厂址选择应考虑地形条件，生产区与生活区要有一定间隔距离，使工厂区排出的大气污染物有一个扩散稀释的空间，而不致直接排入生活区对居民健康造成损害。工厂应设在城市主导风向的下风区域，以减少废气对居民的危害。（2）区域采暖和集中供热采取区域采暖，集中供热有许多好处：可以提高锅炉设备的效率，降低燃料的消耗量，一般可以将锅炉效率从5060提高到8090；可以利用废热，提高热利用率；采用高效率除尘器，大大减少粉尘排放量。（3）用高烟囱和集合式烟囱排放利用高架烟囱将烟尘排入大气，可以强化污染物在大气的扩散能力，使污染源附近地面的污染物浓度降低。集合式烟囱就是把几个（一般是24个）排烟设备集中到一个烟囱中排放出去。这种排烟方法，可以大大提高排烟出口温度（一般可以达到13以上），这样，烟囱口的排烟速度达到每秒3050m，冒出来的烟呈环状吹上高空，扩散效果好，可以使矮烟囱起到高烟囱的作用。（4）改变燃料构成改变城市居民燃料构成是大气污染综合防治的一项有效措施。用清洁的气体或液体燃料来代替燃煤，可以使大气中的降尘、飘尘显著降低。（5）改革生产工艺，综合利用“废气”通过改革生产工艺，可以力求把一种生产中排出的废气作为另一生产中的原料加以利用，这样就可以达到减少污染物的排放和变废为宝的双重效益。（6）进行技术更新，改善燃烧过程解决污染问题的重要途径之一是减少燃烧时的污染物排放量。通过改善燃烧过程，以使燃烧效率尽可能提高，污染物排放尽可能减少。这就需要对旧的锅炉和其它的燃烧设备进行技术更新；对旧的燃料加以改革，以使燃烧效率提高，燃烧中产生的污染物质减少或得以回收利用。此外，对像汽车这样的移动的污染源，应改进发动机和燃料，以便提高热机效率和减少废气排放。（7）开发新能源开发太阳能、水能、风能、地热能、潮汐能、生物能和核聚变能等，以减少燃煤、燃油的作用。因为以上新能源多为可再生性能源，在利用过程中不会产生化石能所带来的环境问题，是比较清洁的燃料。2控制大气污染的技术措施解决大气污染问题就必须解决一系列的技术问题。经过理论研究和技术实践，在解决大气污染方面已经创造了许多方法和技术措施用以解决各种大气污染问题。下面简单介绍几项控制大气污染的技术和设备。（1）消烟除尘技术消烟烟是指烟黑。烟黑是燃料燃烧时产生的挥发物质在供氧不足的情况下分解生成的一种近似球形，极为细微的颗粒。它的成分主要是碳（含量96.2）。由于烟黑空隙高达98，因此很轻。在燃烧时产生烟黑的原因很多，如供氧不足，可燃气体和空气混合不良，以及燃料还没有完全燃烧就脱离燃烧区等等。因此要避免烟黑的产生，就要满足以下条件，即保持一定的燃烧温度，供给足够氧气，使可燃烧气体在炉膛中有充分燃烧时间；可燃气体和空气充分混合，就能达到完全燃烧不会产生烟黑。除尘除尘措施除了改进生产及燃料燃烧方式外，常用的主要是靠机械设备将粉尘收集下来。常用的除尘设备有：沉降室、旋风收尘器、电收尘器、袋收尘器、水浴除尘器等。（2）二氧化硫控制对二氧化硫的控制有三种方式：从排出的烟气中除去二氧化硫；对燃料预先脱硫；在燃烧中脱硫。三种方法都广泛用在对二氧化硫的控制技术上。从烟气中除硫这种除硫方法是将二氧化硫经过适当的化学反应变为有用的化工产品或肥料。如对高浓度二氧化硫的处理是把SO2经催化生成硫酸回收利用。不过在反应前二氧化硫需高效静电除尘以防催化剂被毒化失去作用。对低浓度二氧化硫烟气可以用多种方法，下面简单介绍几种。a氨酸法用氨水吸收二氧化硫具体反应如下：SO2+2NH3+H2O（NH4）2SO3（NH4）2SO3+SO2+H2O2NH4HSO3NH4HSO3+NH3（N