环境污染教学教程

二、污染水环境的污染物有哪些造成水体污染的污染源有多种，不同污染源排放的污水和废水具有不同的成分和性质，但其所含的污染物主要有以下几类：悬浮物、耗氧有机物、植物性营养物、重金属、酸碱污染、石油类、难降解有机物、放射性物质、热污染和病原体等。（一）悬浮物悬浮物主要指悬浮在水中的污染物质，包括无机的泥沙、炉渣、铁屑，以及有机的纸片、菜叶等。水力冲灰、洗煤、冶金、屠宰、化肥、化工、建筑等工业废水和生活污水中都含有悬浮状的污染物，排入水体后除了会使水体变得浑浊，影响水生植物的光合作用以外，还会吸附有机毒物、重金属、农药等，形成危害更大的复合污染物沉入水底，日久后形成淤积，会妨碍水上交通或减少水库容量，增加挖泥负担。（二）耗氧有机物生活污水和某些工业废水中含有糖、蛋白质、氨基酸、酯类、纤维素等有机物质，这些物质以悬浮状态或溶解状态存在于水中，排入水体后能在微生物作用下分解为简单的无机物，在分解过程中消耗氧气，使水体中的溶解氧（DissolvedOxygen，DO）减少，微生物繁殖。当水中DO降至4mg/L以下时，将严重影响鱼类和水生生物的生存；当DO降至零时，水中厌氧微生物占据优势，造成水体变黑发臭，将不能被用于作饮用水源和其他用途。耗氧有机物的污染是当前我国最普遍的一种水污染。由于有机物成分复杂、种类繁多，一般用综合指标生化需氧量（BiologicalOxygenDemand，BOD）、化学需氧量（ChemicalOxygenDemand，COD）或总有机碳（TotalOrganicCarbon，TOC）等表示耗氧有机物的量。清洁水体中BOD5（五日生化需氧量）含量应低于3mg/L，BOD5超过10mg/L则表明水体已经受到严重污染。（三）植物性营养物植物性营养物主要指含有氮磷等植物所需营养物的无机、有机化合物，如氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐和含氮、磷的有机化合物。这些污染物排入水体，特别是流动较缓慢的湖泊、海湾，容易引起水中藻类及其他浮游生物大量繁殖，形成富营养化污染，除了会使自来水处理厂运行困难、造成饮用水的异味外，严重时也会使水中溶解氧下降、鱼类大量死亡，甚至会导致湖泊的干涸灭亡。（四）重金属很多重金属对生物有显著毒性，并且能被生物吸收后通过食物链浓缩千万倍，最终进入人体造成慢性中毒或严重疾病。例如，著名的日本水俣病就是由于甲基汞破坏了人的神经系统而引起的；骨痛病则是镉中毒造成骨骼中钙的减少的后果，这2种疾病最终都会导致人的死亡。（五）酸碱污染酸碱污染物排入水体会使水体pH发生变化，破坏水中自然缓冲作用。当水体pH小于6.5或大于8.5时，水中微生物的生长会受到抵制，致使水体自净能力减弱，并影响渔业生产，严重时还会腐蚀船只、桥梁及其他水上建筑。用酸化或碱化的水浇灌农田，会破坏土壤的理化性质，影响农作物的生长。酸碱对水体的污染，还会使水的含盐量增加，提高水的硬度，对工业、农业、渔业和生活用水都会产生不良的影响。（六）石油类含有石油类产品的废水进入水体后会漂浮在水面并迅速扩散，形成一层油膜，阻止大气中的氧进入水中，妨碍水生植物的光合作用。石油在微生物作用下的降解也需要消耗氧，造成水体缺氧。同时，石油还会使鱼类呼吸困难直至死亡。食用在含有石油的水中生长的鱼类，还会危害人体健康。（七）难降解有机物难降解有机物是指那些难以被微生物降解的有机物，它们大多是人工合成的有机物。例如，有机氯化合物、有机芳香胺类化合物、有机重金属化合物以及多环有机物等。它们的特点是能在水中长期稳定地停留，并通过食物链富集最后进入人体。它们中的一部分化合物具有致癌、致畸和致突变的作用，对人类的健康构成了极大的威胁。（八）放射性物质放射性物质主要来自核工业和使用放射性物质的工业或民用部门。放射性物质能从水中或土壤中转移到生物、蔬菜或其他食物中，并发生浓缩和富集进入人体。放射性物质释放的射线会使人的健康受损，最常见的放射病就是血癌，即白血病。（九）热污染废水排放引起水体的温度升高，被称为热污染。热污染会影响水生生物的生存及水资源的利用价值。水温升高还会使水中DO减少，同时加速微生物的代谢速率，使DO的下降更快，最后导致水体的自净能力降低。热电厂、金属冶炼厂、石油化工厂等常排放高温的废水。（十）病原体生活污水、医院污水和屠宰、制革、洗毛、生物制品等工业废水，常含有病原体，会传播霍乱、伤寒、胃炎、肠炎、痢疾以及其他病毒传染的疾病和寄生虫病。三、水污染来源人类活动所排放的各类污水是将上述污染物带入水体的一大类污染源，由于这些污水、废水多由管道收集后集中排放，因此常被称为点污染源。大面积的农田地面径流或雨水径流也会对水体产生污染，由于其进入水体的方式是非组织的，通常被称为非点污染源，或面污染源。（一）点污染源主要的点污染源有生活污水和工业废水。由于产生废水的过程不同，这些污水、废水的成分和性质有很大的差别。1、生活污水生活污水主要来自家庭、商业、学校、旅游服务业及其他城市公用设施，包括厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、沐浴排水及其他排水等。污水中主要含有悬浮态或溶解态的有机物质（如纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等），还含有氮、硫、磷等无机盐类和各种微生物。一般生活污水中悬浮固体的含量在200~400mg/L之间，由于其中有机物种类繁多，性质各异，常以BOD5或COD来表示其含量。一般生活污水的BOD5在200~400mg/L之间。2、工业废水工业废水产自工业生产过程，其水量和水质随生产过程而异，根据其来源可以分为工艺废水、原料或成品洗涤水、场地冲洗水以及设备冷却水等；根据废水中主要污染物的性质，可分为有机废水、无机废水、兼有有机物和无机物的混合废水、重金属废水、放射性废水等；根据产生废水的行业性质，又可分为造纸废水、印染废水、焦化废水、农药废水、电镀废水等。不同工业排放废水的性质差异很大，即使是同一种工业，由于原料工艺路线、设备条件、操作管理水平的差异，废水的数量和性质也会不同。一般讲来，工业废水有以下几个特点：（1）废水中污染物浓度大，某些工业废水含有的悬浮固体或有机物浓度是生活污水的几十甚至几百倍；（2）废水成分复杂且不易净化，如工业废水常呈酸性或碱性，废水中常含不同种类的有机物和无机物，有的还重金属、氰化物、多氯联苯、放射性物质等有毒污染物。（3）带有颜色或异味，如刺激性的气味，或呈现出令人生厌的外观、易产生泡沫，含有油类污染物等；（4）废水水量和水质变化大，因为工业生产一般有着分班进行的特点，废水水量和水质常随时间有变化，工业产品的调整或工业原料的变化，也会造成废水水量和水质的变化；（5）某些工业废水的水温高，甚至有高达40℃以上。

几种主要的工业废水的水质特点及其所含的污染物几种主要的工业废水的水质特点及其所含的污染物（二）面污染源面污染源又称非点污染源，主要指农村灌溉水形成的径流，农村中无组织排放的废水，地表径流及其他废水和污水。分散排放的小量污水，也可列入面污染源。农村废水一般含有有机物、病原体、悬浮物、化肥、农药等污染物；畜养殖业排放的废水，常含有很高的有机物浓度；由于过量地施加化肥、使用农药，农田地面径流中含有大量的氮、磷营养物质和有毒农药。大气中的污染物随降雨进入地表水体，也可认为是面污染源，如酸雨。此外，天然性的污染源，如水与土壤之间的物质交换，风刮起泥沙、粉尘进入水体等，也是一种面污染源。对面污染源的控制，要比对点污染源难得多。值得注意的是，对于某些地区和某些污染物来说，面污染源所占的比重往往不小。例如，对于湖泊的富营养化，面污染源所作的贡献常会超过50%。四、我国水污染有什么特征我国污水、废水排放量每天约为1亿m3之多，其中城市生活废水约占40%，工业废水占60%。工业废水排放量在近10多年内呈缓慢下降趋势，而生活污水排放量却在增长。应该指出的是，很多统计数字中没有包括乡镇企业的废水排放量，而在有的地区，它所占的比例是不可忽视的。根据国家环境保护局1996年的年度报告，自20世纪80年代以来，由于工业的快速增长，人口和生产发展的多重压力，以及化肥和农药使用量的大幅度增加，我国地面水和地下水的质量已有较大的下降。在受监测的城市河段中，已有40%的河段达不到最起码的水质标准。我国地面水水质标准，是按照不同水域、不同功能分成5类制订的。这5类水域及其功能是：Ⅰ类水体：为源头水及其自然保护区；Ⅱ类水体：为集中生活饮用水水源地一级保护区，珍贵鱼类保护区，鱼虾产卵场等；Ⅲ类水体：为集中饮用水水源地二级保护区，一级鱼类保护区，游泳区等；Ⅳ类水体：为工业用水区，人体不直接接触的娱乐用水区；Ⅴ类水体：为农业用水区，一般景观要求水域。1995年国内对135个城市河段的监测表明，北方河流受监测的河段中，Ⅴ类和Ⅴ类以下的河段就占据了70%以上，而达到Ⅱ类、Ⅲ类水质标准的河段有5%左右。南方河段的污染情况略轻，但也有30%以上的河段为Ⅴ类和Ⅴ类以下水体，而达到Ⅱ类和Ⅲ类水质标准的河段约占40%。可见，北方河流的污染情况要比南方更严重。（一）地面水污染特征我国地面水最常见的水污染是有机污染、重金属污染、富营养污染以及这些污染共存的复合性污染。1、有机污染我国多数污染河流的特征都属于有机污染，表现为水体中COD、BOD浓度增高。例如，淮河全流域每年排放的工业废水和城市废水量约36亿m3，带入的COD总量约为150万t。如此大量的有机污染物使淮河中的有机物含量严重超标，DO含量则显著不足，甚至降低到零。据1993年对淮河280个断面的水质监测，发现淮河水质已经不能满足饮用水水源水质标准，其中约45%的断面连灌溉水质标准都达不到。1994年更发生了多次水质污染事故，使淮河干流约40%的水质严重恶化，严重影响了人民生活和工农业生产，因而引起了我国政府的关注，并开始大力治理淮河污染，至今已初见成效。应该注意的是，受到有机污染的河流往往同时接纳大量悬浮物，它们中的相当一部分是有机物，排入水体后先是沉淀至河底形成沉积物。沉积物是水体的一个潜在污染源。近年来难降解合成有机物污染受到广泛注意，这是一种新的有机物污染。它们即使在十分低的含量下也可能对人体健康有直接危害，如致癌、致畸、致突变。2、重金属污染重金属随废水排入水体后，大多将沉淀至水底，或与有机物螯合成毒性很强的金属有机物。由于我国对工业含重金属废水的排放控制较早，因此在全国范围内水体重金属污染面积不大。3、富营养化我国主要淡水湖泊都已呈现出富营养污染现象。其主要原因是它们接纳了各种污染源排放的污染物，使水体DO降低、水质恶化。例如，滇池是著名的高原湖泊，原来是昆明市的饮用水源，但同时也是污水的受纳体，监测资料表明，20世纪90年代以来滇池水质已只能满足灌溉水质的要求。滇池内湖中水葫芦覆盖面积和生长厚度逐年增加，内湖外湖中都出现了蓝藻滋生的现象，原来的旖旎风光变成了一片污秽。我国沿海海域同样呈现出严重的富营养污染现象。渤海、东海、南海，自20世纪30年代以来，都曾经出现赤潮，而且出现的频率日益增加。以渤海为例，20世纪60年代以前，曾出现过3次赤潮；70年代出现赤潮次数为9次；80年代增加至74次；1990年1年内即发生了34次；1998年发生了22次；1999年7月3日，出现了1500km2面积的严重赤潮，7月15日更扩大到6500km2。可见海洋污染的不断发展，已到了十分严重的地步。（二）地下水污染特征我国地下水水质下降主要表现为硬度和硝酸盐含量的增加，局部地区发现了较严重的油污染，也存在痕量有机物的污染。五、水污染有什么危害水污染的危害主要有以下几点：（一）危害人体健康水污染直接影响饮用水源的水质。当饮用水源受到合成有机物污染时，原有的水处理厂不能保证饮用水的安全可靠，这将会导致如腹水、腹泻、肠道线虫、肝炎、胃癌、肝癌等很多疾病的产生。与不洁的水接触也会染上如皮肤病、沙眼、血吸虫、钩虫病等疾病。近来很多人谈论到环境污染导致雌激素增加，影响到了人类繁殖能力；还有人指出水污染会造成自然流产或是先天残疾。总之，水污染危害人体健康是不容置疑的。据世界银行调查资料，与其他收入水平相当的发展中国家相比，我国的安全饮用水供给水平及卫生设施水平是比较高的。因此，与水污染有关的疾病的发病率相对较低。1990年，我国有1.5%的总死亡率和3%的总疾病率与供水及其卫生条件相关。相比之下，与空气污染有关的慢性障碍性呼吸道疾病却占总死亡率的16%和总疾病率的8.5%。应该注意，我国农村由于化肥的广泛使用以及农民收入的提高，农民收集城市粪便用作肥料的习惯已经改变，但城镇中现代化的污水收集和处理系统却远未形成。因此，可能会引起全国范围，特别是北方地区肠道疾病发病率的增加。水污染对于饮用水源的威胁，也必然带来对人体健康的威胁。对某些污水灌溉区的调查说明，生活在污水灌溉区的农民的发病率要明显比非污水灌溉区的发病率高。对采用不同饮用水源的人群的调查说明，在同一个地区，饮用井水的居民癌症发病率要比饮用池塘水的居民低得多。（二）降低农作物的产量和质量由于污水能提供水量和肥分，很多地区的农民，有采用污水灌溉农田的习惯。但惨痛的教训表明，含有毒有害物质的废水污水污染了农田土壤，造成作物枯萎死亡，使农民受到极大的损失。尽管不少地区也有获得作物丰收的现象，但是在作物丰收的背后，掩盖的是作物受到污染的危机。研究表明，在一些污水灌溉区生长的蔬菜或粮食作物中，可以检出痕量有机物，包括有毒有害的农药等，它们必将危及消费者的健康。（三）影响渔业生产的产量和质量渔业生产的产量和质量与水质直接紧密相关。淡水渔场由于水污染而造成鱼类大面积死亡事故，已经不是个别事例，还有很多天然水体中的鱼类和水生物正濒临灭绝或已经灭绝。海水养殖事业也受到了水污染的破坏和威胁。水污染除了造成鱼类死亡影响产量外，还会使鱼类和水生物发生变异。此外，在鱼类和水生物体内还发现了有害物质的积累，使它们的食用价值大大降低。（四）制约工业的发展由于很多工业（如食品、纺织、造纸、电镀等）需要利用水作为原料或洗涤产品和直接参加产品的加工过程，水质的恶化将直接影响产品的质量。工业冷却水的用量最大，水质恶化也会造成冷却水循环系统的堵塞、腐蚀和结垢问题，水硬度的增高还会影响锅炉的寿命和安全。（五）加速生态环境的退化和破坏水污染造成的水质恶化，对于生态环境的影响更是十分严峻。水污染除了对水体中天然鱼类和水生物造成危害外，对水体周围生态环境的影响也是一个重要方面。污染物在水体中形成的沉积物，对水体的生态环境也有直接的影响。（六）造成经济损失水污染对人体健康、农业生产、渔业生产、工业生产以及生态环境的负面影响，都会表现为经济损失。例如，人体健康受到危害将减少劳动力，降低劳动生产率，疾病多发需要支付更多医药费；对工农业渔业产量质量的影响更是直接的经济损失；对生态环境的破坏意味着对污染治理和环境修复费用的需求将大幅度增加。世界银行曾对我国大气污染和水污染所造成的损失作了估算，其结论是与大气污染和水污染对人体健康的影响相当的经济损失是每年2422.8亿美元，占我国国民生产总值（GNP）的3.5%。这个数字还没有包括水资源短缺和水环境污染对工农业所造成的直接经济损失。六、城市应该怎样来防治水污染我国城市基础设施落后，城市废水的集中处理率目前不足10%。大量未经妥善处理的城市废水肆意排入江河湖海，造成严重的水污染。因此，加强城市废水的治理是十分重要的。1、将水污染防治纳入城市的总体规划各城市应结合城市总体规划与城市环境总体规划，将不断完善下水道系统作为加强城市基础设施建设的重要组成部分予以规划、建设和运行维护。对于旧城区已有的污水/雨水合流制系统应作适当的改造。新城区建设应在规划时考虑配套建设雨水/污水分流制下水道系统。应有计划、有步骤地建设城市污水处理厂。城市污水处理厂的建设是解决城市水污染的重要手段。2、城市废水的防治应遵循集中与分散相结合的原则一般来讲，集中建设大型城市污水处理厂与分散建设小型污水处理厂相比，具有基建投资少、运行费用低、易于加强管理等优点。但在人口相对分散的地区，城市污水处理厂的服务面积大，污水收集与输送管道敷设费用增加，适当分散治理可以减少污水收集管道和污水厂建设的整体费用。此外，从废水资源化的需要来看，分散处理便于接近用水户，可节省大型管道的建设费用。因此，在进行城市污水处理厂的规划与建设时，应根据实际情况，遵循集中与分散相结合的原则，综合考虑确定其建设规模。3、在缺水地区应积极将城市水污染的防治与城市废水资源化相结合随着世界城市化进程加快，许多城市严重缺水，特别是工业和人口过度集中的大城市和超大城市，情况更加严重。例如，美国洛杉矶，得克萨斯州、亚利桑那州、内华达州的一些城市，墨西哥的墨西哥市，我国的大连、青岛、天津、北京、太原等城市普遍缺水。因此，在水资源短缺地区，在考虑城市水污染防治对策时应充分注意与城市废水资源化相结合，在消除水污染的同时，进行废水再生利用，以缓解城市水资源短缺的局面，这对于我国北方缺水城市尤为重要。如北京在城市污水防治规划中考虑了城市污水的回用需求，污水处理厂的位置是根据回用的需要决定的，这便于就地消纳净化出水，以缓解北京市水资源的紧张状况。4、加强城市地表和地下水源的保护由于大量污水的排放，许多城市的饮用水源都受到了不同程度的污染。调查资料表明，我国17%的居民的饮用水中有机污染物浓度偏高。淮河流域一些城镇的饮用水大部分不符合卫生标准。城市水污染的防治规划应将饮用水源的保护放在首位，以确保城市居民安全饮用水的供给。5、大力开发低耗高效废水处理与回用技术传统的活性污泥法城市污水处理工艺虽然能有效地去除污水中的有机物，但具有基建费大、运行费较高等缺点，往往为我国经济实力所不胜负担。此外，该工艺还不能有效地去除污水中的氮、磷等营养物质。因此，必须根据各地情况，因地制宜地开发各种高效低耗的新型废水处理与回用技术。例如，厌氧生物处理技术、生物膜法、天然净化系统等。尽可能地降低基建投资，节省运行费用，以更快地提高城市污水的处理率，有力地控制水污染。七、用什么方法来处理废水废水中污染物多种多样，从污染物形态分有溶解性的、胶体状的和悬浮状的污染物；从化学性质分有有机污染物和无机污染物；有机污染物从生物降解的难易程度又可分为可生物降解的有机物和不可生物降解的有机物。废水处理即是利用各种技术措施将各种形态的污染物从废水中分离出来，或将其分解、转化为无害和稳定的物质，从而使废水得以净化的过程。

根据所采用的技术措施的作用原理和去除对象，废水处理方法可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三大类。主要废水处理技术及其去除对象如下表所示。（一）废水的物理处理法废水的物理处理法是利用物理作用来进行废水处理的方法，主要用于分离去除废水中不溶解的悬浮污染物。在处理过程中废水的化学性质不发生改变。主要工艺有筛滤截留、重力分离（自然沉淀和上浮）、离心分离等，使用的处理设备和构筑物有格栅和筛网、沉砂池和沉淀池、气浮装置、离心机、旋流分离器等。

废水处理方法的分类及去除对象废水处理方法的分类及去除对象（二）废水的化学处理法化学处理法是利用化学反应来分离、回收废水中的污染物，或将其转化为无害物质，主要工艺有中和、混凝、化学沉淀、氧化还原、吸附、萃取等。（三）废水的生物处理法在自然界中，栖息着大量的微生物。这些微生物具有氧化分解有机物并将其转化成稳定无机物的能力。废水的生物处理法就是利用微生物的这一功能，并采用一定的人工措施，营造有利于微生物生长、繁殖的环境，使微生物大量繁殖，以提高微生物氧化、分解有机物的能力，从而使废水中的有机污染物得以净化的方法。根据所用微生物的呼吸特性，生物处理可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。按微生物的生长状态，废水生物处理法又可分为悬浮生长型（如活性污泥法）和附着生长型（生物膜法）。

1、好氧生物处理法好氧生物处理是利用好氧微生物，在有氧环境下，将废水中的有机物分解成二氧化碳和水。好氧生物处理处理效率高，使用广泛，是废水生物处理中的主要方法。好氧生物处理的工艺很多，包括活性污泥法、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等工艺。2、厌氧生物处理法厌氧生物处理是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染物的处理技术，最终产物为甲烷、二氧化碳等。多用于有机污泥、高浓度有机工业废水，如啤酒废水、屠宰厂废水等的处理，也可用于低浓度城市污水的处理。污泥厌氧处理构筑物多采用消化池，最近20多年来，开发出了一系列新型高效的厌氧处理构筑物，如升流式厌氧污泥床、厌氧流化床、厌氧滤池等。3、自然生物处理法自然生物处理法即利用在自然条件下生长、繁殖的微生物处理废水的技术。主要特征是工艺简单，建设与运行费用都较低，但净化功能易受到自然条件的制约。主要的处理技术有稳定塘和土地处理法以及目前最热门的生物修复技术。实践证明，采用活性污泥法、生物膜法，通过建造大型污水处理厂来处理生活污水和工业废水，在治理点源污染中卓有成效，并发挥了巨大的作用。但要将这类环境工程的方法用于治理受污染的地面水体、受石油污染的洋面、受污染的土壤地下水时，不可能为此兴建大型的处理厂，也几乎不可能将污染的水体运送至固定的处理厂处置。在这种情况下，人们设想在天然的环境下通过某些工程手段以强化污染物降解的生物净化作用，使污染物在被污染的河道、海洋、地下水中就地或现场得到净化处理。生物修复技术就是在这种背景下被开发，并在20世纪90年代得到迅速发展的一项污染治理工程技术。生物修复技术具有以下优点：（1）费用省，仅为现有环境工程技术的几分之一。（2）环境影响小，不会形成二次污染或导致污染物转移。（3）可最大限度地降低污染物浓度。（4）可用于处理其他技术难以应用的场地，如受污染的地下水。可以用作生物修复菌种的微生物有土著微生物、外来微生物和基因工程菌（GEM）。（四）废水处理工艺流程由于废水中污染物成分复杂，单一处理单元不可能去除废水中全部污染物，常需要多个处理单元有机组合成适宜的处理工艺流程。确定废水处理工艺的主要依据是所要达到的处理程度。而处理程度又主要取决于原废水的性质、处理后废水的出路以及接纳处理后废水水体的环境标准和自净能力。城市污水的一般处理工艺，其主要任务是去除城市污水中含有的悬浮物和溶解性有机物。一般处理工艺流程如下图所示，根据不同的处理程度，可分为预处理、一级处理、二级处理和三级处理。

（1）预处理：主要工艺包括格栅、沉砂池，用于去除城市污水中的粗大悬浮物和比重大的无机砂粒，以保护后续处理设施正常运行并减轻负荷。（2）一级处理：一级处理一般为物理处理，主要去除污水中的悬浮状固体物质。悬浮物去除率为50%~70%，有机物去除率为25%左右，一般达不到排放标准。因此一级处理属于二级处理的前处理。主要工艺为沉淀池。（3）二级处理：二级处理为生物处理，用于大幅度去除污水中呈胶体或溶解性的有机物，有机物去除率可达90%以上，处理后出水BOD5可降至20~30mg/L，达到国家规定的污水排放标准。主要工艺有活性污泥法、生物膜法等。（4）三级处理：在二级处理之后，用于进一步去除残存在废水中的有机物和氮磷，以满足更严格的废水排放要求或回用要求。采用的工艺有生物除氮脱磷法，或混凝沉淀、过滤、吸附等一些物化方法。第二节大气污染一个人几天不吃东西还可以活着，但是，几分钟不呼吸就会死亡。空气，就在我们身边，它虽看不见、嗅不到，但人类和一切生物都离不开它。由于世界人口剧增，工业高度发展，加之人们对保护自然生态环境的重要性认识不足，呼吸洁净空气已成了人类的奢望。在英语中大气污染有两个名词：

Air

Pollution（空气污染）和Atmosphere

Pollution（大气污染）。后者用法比较固定，专指有毒有害化学物质排放到室外空气中所产生的污染问题。而对前者的使用比较混乱，有人将此词仅仅理解为室内空气污染；也有人将其理解为室内和室外空气污染的总称。大气污染的定义起源于对有害影响的观察，也就是说，如果大气污染物达到一定浓度，并持续足够的时间，达到对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学因素产生可以测量的影响，这就是大气污染。这种定义方法在很大程度上是基于习惯的公害概念，现在已有很大延伸。例如，大量能量（如热能）释放进入大气引起不良影响，人类活动导致大气中某些组分变化产生的危害等也归入了大气污染的范畴。一、污染大气的污染源及污染物有哪些大气污染源可分为两类：天然源和人为源。天然源系指自然界自行向大气环境排放物质的场所。人为源系指人类的生产活动和生活活动所形成的污染源。前者是自然界所发生火山爆发、地震、台风、森林火灾等自然灾害所造成的。后者是人类活动所排放的有毒有害气体所造成的。由于自然环境所具有的物理、化学和生物机能（自然环境的自净作用），会使自然过程造成的大气污染，经过一定时间后自动消除，使生态平衡自动恢复。一般而言，大气污染主要是人类活动造成的。大气污染物系指由于人类活动或自然过程排入大气，并对人和环境产生有害影响的物质。大气污染物的种类很多，按其来源可分为一次污染物和二次污染物。一次污染物系指直接由污染源排放的污染物。而在大气中一次污染物之间或一次污染物与大气的正常成分之间发生化学作用生成的污染物，称为二次污染物，它常比一次污染物对环境和人体的危害更为严重。大气污染物按其存在状态则可分为两大类：气溶胶状污染物（如颗粒物）和气体状态污染物（简称气态污染物）。下表为一些重要的气态污染物及其人为源。气态污染物及其人为源*注：MSO4和MNO3分别表示一般的硫酸盐和硝酸盐。颗粒物是当前最主要的城市典型大气污染物之一。颗粒物可以根据其化学成分或据其大小加以描述。这两方面的性质在确定其对大气性质和人体健康的影响时都很重要。颗粒物常表示为总悬浮颗粒物（TotalSuspendedParticulates，TSP）、可吸入颗粒物（ParticleMass，PM）和降尘。用标准大容量颗粒采样器（流量在1.1~1.7m3/min）在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒物，其粒径在100μm以下，是分散在大气中的各种粒子的总称。粒径小于10μm的微粒，称为可吸入颗粒物或称PM10，可在大气中长期飘浮。由于其粒径小，能被人直接吸入呼吸道内造成危害或在大气中长期飘浮，易将污染物带到很远的地方，使污染范围扩大，同时在大气中还可为化学反应提供反应床。因此，PM10是最引人注目的大气颗粒物研究对象，也是目前大气污染评价的主要指标。降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物。在总悬浮颗粒物中一般直径大于30μm的粒子，由于其自身的重力作用会很快沉降下来，所以将这部分的微粒称为降尘。单位面积的降尘量可作为评价大气污染程度的指标之一。空气污染指数空气污染指数（AirPollutionIndex，API）是由日常监测的大气污染物数据根据国家有关技术规定换算而来的，它以更简单更直观的方式综合评价若干种大气污染物对大气质量的影响。世界上许多国家和地区早已开展了空气污染指数的日报或预报活动。如美国、英国和我国的台湾地区采用的是PSI（PollutantStandardIndex）指数，我国的香港特区则采用API指数。为了及时准确地向各级人民政府和社会公众反映城市的空气质量状况，我国的空气质量日报和预报采用API指数的形式报告。API指数是一种反映和评价空气质量的方法，是将常规监测的几种空气污染物的浓度综合成为单一的无量纲数值形式并分级表征空气质量状况与空气污染的程度，其结果简明直观，使用方便，适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。API指数的确定原则为：空气质量的好坏取决于各种污染物中危害最大的污染物的污染程度。API指数是根据环境空气质量标准和各项污染物对人体健康和生态环境的影响来确定污染指数的分级及相应的污染物浓度限值。根据我国空气污染的特点和污染防治工作的重点，目前计入API指数的常规污染物为二氧化硫、二氧化氮和PM10。API指数的计算与报告方法如下：污染指数与各项污染物浓度的关系是分段线性函数，用内插法计算各污染物的分指数In，取各项污染物分指数中最大者代表该区域或城市的空气污染指数，即API＝max（I1，I2，…，Ii，…，In），该指数所对应的污染物即为该区域或城市某一时段的首要污染物。当API指数小于50时，不报告首要污染物。

表

API指数的参考分级限值表

API指数参考对应的空气质量级别按污染物质的物理状态，可分为固体、液体和气体等形式。其中90％以气体形式存在，10％以气溶胶形式存在。根据化学性质不同，一般把大气污染物分为以下八类：1）碳氧化物，主要指

CO和

CO2。2）氮氧化物，主要指NO和NO2，用NOx表示。3）硫氧化物，主要指

SO2等，用

SOx表示。4）碳氢化合物，通常包括醛、酮和H—C—O化合物。5）卤素化合物，主要指氟利昂。6）氧化剂，主要指O3、PAN和过氧化物等。7）颗粒物及气溶胶。8）放射性物质。此外，有的地区还有汞蒸汽、铅蒸汽和石棉等污染。上述污染物对环境和人类健康的影响是显而易见的。要想减少或消除环境中的污染物，就必须了解污染物的来源和迁移转化规律，以便制订相应的处理措施。下面主要讨论几种具有代表性的污染物的来源、迁移转化和归宿。二、哪几种大气污染最为典型（一）煤烟型污染

图

煤燃烧过程的生成物燃煤是煤烟型污染的主要污染源。煤是最重要的固体燃料，它是一种复杂的物质聚集体，其可燃成分主要是由碳、氢及少量氧、氮和硫等一起构成的有机聚合物。煤中也含有多种不可燃的无机成分（统称灰分），其含量因煤的种类和产地不同而有很大差异。燃煤是多种污染物的主要来源。与燃油和燃气相比，相同规模的燃烧设备，燃煤排放的颗粒物和二氧化硫要高得多。虽然燃烧条件影响污染物的形成和排放，但煤的品质是最主要的影响因素。下图给出了煤燃烧过程生成物的示意图。对于给定的燃烧设备和燃烧条件，烟气中所含飞灰的初始浓度，主要取决于煤的灰分含量。煤中灰分含量越高，烟气中飞灰的初始浓度也越高。由于我国原煤入洗率低，灰分含量普遍较高，平均达到25%。烟气中二氧化硫和硫化氢几乎完全来自燃料。经物理、化学和放射化学方法测定的结果证实，煤中含有4种形态的硫：黄铁矿硫（FeS2）、有机硫（CxHySz）、元素硫和硫酸盐硫。在燃烧过程中，前3种硫都能燃烧放出热量，并释出硫氧化物或硫化氢，在一般燃烧条件下，二氧化硫是主要产物。硫酸盐硫主要以钙、铁和锰的硫酸盐形式存在，它比前3种硫分要少得多。燃烧过程中形成的氮氧化物，一部分由燃料中固定氮生成，常称为燃氮氧化物；另一部分由空气中氮气在高温下通过原子氧和氮之间的化学反应生成，常称为热氮氧化物。化石燃料的氮含量差别很大。石油的平均含氮量为0.65%（重量计，下同）而大多数煤的含氮量为1%~2%。一些试验结果表明，燃料中20%~80%的氮转化为氮氧化物。高温下由原子氧和氮生成氮氧化物的反应由反应动力学和热力学控制。不完全燃烧产物主要为一氧化碳和挥发性有机化合物。它们排入大气不仅污染了环境，也使能源利用效率降低，导致能源浪费。燃煤产生的二氧化硫在大气中会氧化而生成硫酸雾或硫酸盐气溶胶，是环境酸化的重要前体物，也是大气污染的主要酸性污染物。因此，当一次污染物主要为二氧化硫和煤烟时，二次污染物主要是硫酸雾和硫酸盐气溶胶。在相对湿度比较高、气温比较低、无风或静风的天气条件下，二氧化硫在重金属（如铁、锰）氧化物的催化作用下，易发生氧化作用生成三氧化硫，继而与水蒸气结合形成硫酸雾。硫酸雾是强氧化剂，其毒性比二氧化硫更大。它能使植物组织受到损伤，对人的主要影响是刺激其上呼吸道，附在细微颗粒上时也会影响下呼吸道。一般多发生在冬季，尤以清晨最为严重，有时可连续数日。例如，日本四日市气喘病，就是大气中高浓度的二氧化硫所致。二氧化硫与大气中的烟尘有协同作用。当大气中二氧化硫浓度为0.21mL/m3，烟尘浓度大于0.3mg/m3时，可使呼吸道疾病发病率增高，慢性病患者的病情迅速恶化，使危害加剧。例如，20世纪50年代的著名公害事件伦敦烟雾事件，以及马斯河谷事件和多诺拉等烟雾事件，都是这种协同作用所造成的危害。我国是燃煤大国，随着燃煤量的增加，二氧化硫的排放量也不断增长，“八五”期间平均每年增加二氧化硫排放量大约100万t。1995年我国SO2排放量达到2370万t。目前，我国的二氧化硫排放量已超过美国，成为世界最大的二氧化硫排放国。二氧化硫的大量排放使我国城市的空气污染不断加重。“八五”期间，在全国统计的280个城市中，二氧化硫浓度超过国家二级大气环境质量标准的城市已达149个，超标率达到53.2%；超过国家三级大气环境质量标准的城市达到65个，其中某些城市大气污染程度已达到世界上发达国家20世纪50~60年代污染最严重的程度；贵阳、重庆等城市的二氧化硫年均浓度为国家二级大气环境质量标准的5倍以上。在我国，大气污染主要是由于煤炭的不合理开发和使用造成的。这从我国的能源消费构成可以看出，据统计，在能源消费构成中，煤炭占.72.74%，石油占19.92%,，天然气占2.85%，水电占4.4%。发电厂燃烧的石化燃料主要是石油和煤，在产生热和电力的同时向大气中释放大量硫化物等有害气体和灰尘微粒。另外，大量的机动车辆，各种工业炉、家用炉，每天向大气中排放数以吨计的污染物，严重时可形成覆盖整个城市上空的烟雾层。我国现在每年向大气中排放污染物4300万吨，其中粉尘约2000万吨，二氧化硫约1200--1500万吨，氮氧化物约400万吨。人类主要是通过燃烧化石燃料，向大气排放大量的二氧化硫。目前全球每年向大气输入约1.5亿吨二氧化硫。其中，排放源主要集中在城市和工业区，造成大面积的严重污染。根据我国历年的资料估算，我国燃烧过程产生的大气污染物约占大气污染物总量的70%，其中燃煤排放量占整个燃烧排放量的96%。燃煤每年向大气中排放有害物质1200--1500万吨，占总排量的89%,；燃煤排放的烟尘占粉尘总排量的61%,；燃煤排放的氮氧化物和一氧化碳分别占同类总排量的67%和71%。

能源的燃烧方式落后，加重了大气污染。我们知道，在我国的工业锅炉中有80%是小锅炉，其热效率低下。民用小火炉热效率更低，且分布广，低空排放，在人口稠密的居民区（特别在冬季）很容易引起大气污染。研究表明，由于民用小锅炉是一种低空污染源，在燃烧同样多的煤炭、排放同样数量的二氧化硫情况下，其对环境危害是高烟囱的60倍。另外，我国能源构成中煤炭比重占70%,以上，生产的煤炭中有89%,用作燃料。煤炭开采、加工以及使用的落后，是造成大气污染的基本原因。当前我国开采的煤炭中，硫分超过2%的高硫煤有1亿吨左右。但煤炭洗选加工的落后，使原煤中的硫不能有效地脱出，硫资源变成了污染源，造成极大的资源浪费。煤炭开采过程中产生的大量矸石，大多未能得到合理利用或及时处理。随意堆积的矸石很容易引起自燃，产生大量的二氧化硫和一氧化碳等有害气体。

表1不同类型燃煤炉烟尘发生量（二）酸沉降酸沉降是指大气中酸通过降水（如雨、雾、雪）等迁移到地表，或在含酸气团气流的作用下直接迁移到地表。前者即是湿沉降，后者即是干沉降。酸沉降的研究开始于酸雨的研究。酸雨已成为当今世界上最严重的区域性环境问题之一。1、世界酸雨的发展状况酸雨早在19世纪中叶就在英国发生过，然而酸雨真正被作为一种国际性环境问题正式提上议事日程，则是从1972年在斯德哥尔摩召开的联合国人类环境会议开始的。瑞典政府提交给大会的研究报告《跨越国境的空气污染：大气和降水中的硫对环境的影响》标志着政府开始关注致酸物的越境迁移。现在酸沉降已经与臭氧层破坏、全球气候变化一起成为全球性大气环境问题中最为突出的3个热点。最早欧洲的酸雨多发生在挪威、瑞典等北欧国家，后来扩展到东欧和中欧，直至几乎覆盖整个欧洲。在酸雨最严重的时期，挪威南部约5000个湖泊中有1750个由于pH过低而使鱼虾绝迹；瑞典的9个湖泊中有1/5已受到酸雨的侵害。据估算，在斯堪的纳维亚半岛，由于酸雨的影响，于20世纪80年代初就已有1万个湖泊完全酸化，另有1万个受到严重威胁。在中欧，被认为是酸雨发生源的德国约有1/3的森林受到酸雨不同程度的危害；在巴伐利亚每4株云杉就有1株死亡；在瑞士，森林受害面积已达50%以上。20世纪80年代初，整个欧洲的降水pH在4.0~5.0之间，雨水中硫酸盐含量明显升高。酸雨在美国东部和加拿大南部同样是棘手的环境问题。在美国南部的15个州曾达到降水平均pH值在4.2~4.5之间。美国曾报道至少有1200个湖泊已酸化，占可能酸化地区中全部湖泊的4%，在这些湖泊中，生物无法生存；此外，还有5%的湖泊酸度正在上升，虽未完全酸化，但已严重到威胁某些生物生存的程度；酸雨已损伤了东部约35000个历史性建筑物和10000座纪念碑。有人估计美国每年花费在修复这些文化古迹上的费用就已达50亿美元。加拿大抽样调查的8500个湖泊已全部酸化。2、我国酸雨的现状从20世纪80年代以来，我国的酸雨污染呈加速发展趋势。在80年代，我国的酸雨主要发生在以重庆、贵阳和柳州为代表的高硫煤使用地区及部分长江以南地区，酸雨区面积约为170万km2。到90年代中期，酸雨已发展到青藏高原以东及四川盆地的广大地区，酸雨面积扩大了100万km2。以长沙、赣州、南昌、怀化为代表的华中酸雨区，现在已成为全国酸雨污染最严重的地区，其中心区年均降水pH低于4.0，酸雨频率高于90%，已到了几乎“逢雨必酸”的程度。北起青岛、南至厦门，以南京、上海、杭州、福州和厦门为代表的华东沿海地区也成为我国主要的酸雨地区，年均降水pH低于5.6的区域面积已占全国面积的30%左右。除pH外，酸沉降的另一种表征量为临界负荷。临界负荷是指不会对生态系统的结构和功能产生长期有害影响的酸性物质的最大量。临界负荷的概念被用于欧洲酸雨谈判中。亚洲酸雨模型也采用临界负荷包来分析酸雨的影响。研究表明，我国东南部、西南和华北的硫沉降量已经超过临界负荷，几乎占国土面积的1/4。其中长江下游地区、西南重庆一带、中原地区、山东半岛和珠江三角洲的硫沉降超临界负荷更为严重。我国酸雨的化学特征是pH低、离子浓度高，硫酸根、铵和钙离子浓度远远高于欧美，而硝酸根浓度则低于欧美，属硫酸型酸雨。下图给出了全国降水的化学特征，硫酸根与硝酸根浓度之比平均为6.4。

酸沉降对水体、森林和土壤具有重要影响，因酸沉降引起的经济损失相当可观。据研究估算，酸沉降对江苏、浙江、安徽、福建、江西、湖北、广东、广西、四川、贵州等11个省、自治区造成的森林生态损失已达510亿元/年左右，造成的农作物经济损失约为43.91亿元/年。酸沉降已成为制约地方经济发展的主要因素之一。削减SO2的排放，控制酸沉降污染的发展，已刻不容缓近年来，被称为“空中死神”的酸雨，已在我国长江以南，特别是华南广大地区频频降临。目前，酸雨区面积已占国土总面积的近50％，并正在日益扩大。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、霜等，是一种严重的大气污染现象，又称酸性雨或酸性降水。纯净的雨雪降落时，空气中的二氧化碳溶人其中形成碳酸，因而具有弱酸性。空气中二氧化碳的浓度一般约在316ppM左右，这时，降水的pH通常约为5.6。

20世纪50年代以前，世界上降水的pH值一般大于5，少数工业区偶尔降过酸雨。从60年代始，随着工业发展和矿物燃料消耗的增多，一些地区如北欧和北美，降水的pH值降到5以下，并且范围不断扩大。目前，中国南方的酸雨pH值均小于5。。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。这其中，绝大部分是硫酸和硝酸，多数情况下以硫酸为主。硫酸和硝酸是由人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化而成的。煤和石油燃烧，以及冶炼金属等释放到大气的二氧化硫，通过化学反应生成硫酸，高温燃烧所生成的一氧化氮，排入大气后大部分转比为二氧化氮，再遇水生成硝酸或亚硝酸。

弱酸性降水可溶解地壳中的矿物质，供动、植物吸收。但如果酸度过高，例如pH值降到5以下，就可能使人类及大自然生态系统受到损害。在土壤盐基饱和度低或上层薄的岩石地区，酸性雨水降落地面后得不到中和，可使土壤、湖泊、河流等酸化。而河湖水体的pH值降到5以下时，鱼的繁殖发育便会受到严重影响。因此，酸化的湖泊、河流中鱼类减少，情况严重的甚至可成为“死湖”。不仅如此，酸雨抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤粒子结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化。酸雨伤害植物的新生芽叶，从而影响其生长发育，酸雨腐蚀建筑材料、金属结构、油漆等。酸雨损坏古建筑、雕塑像。酸雨可伤害人的呼吸道系统和皮肤。而作为水源的湖泊和地下水酸化后，由于金属的溶出，可能对饮用者的健康造成更大的危害。

酸雨是陆地生物圈包括人类的天外来敌，通常被冠以“空中死伸”的恶称，然而导致酸雨威胁人类的根源，还是人类自己对环境，尤其是大气的污染。酸雨今后将严重危及水质、土壤、森林和各种构筑物，对于人类来说，这是一场化学战争。

酸雨公害越来越明显。1984年美国政府在一份名为《酸雨与大气污染的转移》报告中指出，“如果再不采取某些防止大气污染的措施，污染地区猢泊和河流都将彻底死亡。”美国政府的这份报告有着广泛的调查基础，而其调查对象包括东北部的纽约州在内的9个州27个地区。这其中，在调查的17059个湖泊中有9423个受到影响，2993个受到严重危害。此外，在187877公里的河流中，有78488公里已面临危机，39501公里显著受害。

据调查，全国发现酸雨的省、市、区已达20个，在设置的3000多个观测点中，有超过一半的观测站记录到了酸雨。同时，酸雨的危害不仅在城市发生，而且已扩展到农村地区。在南方，酸雨的危害尤为严重，像广州、苏州、南昌、贵阳、重庆、柳州等地，都观测到了酸度相当强的酸雨。在苏州，曾经发生pH值为4的酸雨导致大批西瓜被毁。在重庆，pH值为3酸度相当于柠檬汁的酸雨，使得大片水稻枯死。酸雨的主要成因之一是大量排放二氧化硫所导致。而目前我国二氧比硫的排放量已退近5000万吨。典型的煤烟型消费，无情的酸雨打击，已使人们借受磨难。重庆的马路边的绿化树，从60年代以来已换过5茬8个树种，但仍然无法抵御污染导致的提前衰老和枯亡。四川宜宾市酸雨频率高达100%，这就意味着在这个城市降落的每一场雨，浇到地面和人身的每一滴雨水，都是可怕的酸雨。据最新统计资料表明，在我国进行的73个城市降水监测结果中，年均为酸雨的城市就占70％。近十年来，广东省几乎每降3场雨，就有2场是酸雨，给全省农业和森林等造成不可估量的损失。为此广东省不得不在全省环保会上提出一系列措施，决心扭转酸雨污染加剧的局面。广东随着经济的快速增长，全省电力工业和建材行业发展迅速。与此同时，全省工业废气和粉尘的排放量也迅速递增，据专家近10年的统计，二者年均递增率分别为15％和12％。有“雾都”之称的重庆本来湿度就大，酸雨的蔓延和加剧，无疑给重庆带来劫难性的灾害。有关方面曾做过一个比较，由于受酸雨的侵蚀，重庆嘉陵江大桥金属结构的维修周期，只及南京长江大桥的1/5。而另一项调查数据是，重庆市南山上的马尾松死亡率高达60％。

（三）光化学烟雾污染光化学烟雾污染是典型的二次污染，即由源排放的一次性污染物在大气中经过化学转化而形成，污染区域可达下风向几百到上千公里，是一种区域性的污染问题。它一般出现在相对湿度较低的夏秋季晴天，最易发生在中午或下午，夜间消失。机动车尾气是光化学烟雾污染的主要污染源。机动车包括汽油车和柴油车。汽车排放的污染物分别来自排气管、曲轴箱以及燃料箱和化油箱。柴油车主要由尾气管排放有害物。随着汽车保有量的增加，汽车排放在人为排放一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物中所占的份额越来越高。据估算，美国交通源排放的一氧化碳、一氧化氮和碳氢化合物已分别占到全国排放总量的62.6%和34.3%。近年来，在我国主要城市汽车排放污染物所占份额也达到了类似的水平。

随着城市汽车数量的急剧膨胀，我国成都、重庆和北京等地已存在光化学烟雾的潜在危险。1980年8月24日和9月24日，兰州市就曾出现过这种现象，据对当时2501人自觉症状的调查，其中76％的人眼睛干涩、流泪、畏光，49%的人感到头晕，37％的人感到头痛，36％的人引起咳嗽并感到胸闷，26%的人有恶心感，22％的人感到咽干和喉痛。

光化学烟雾对健康的危害，主要是对眼睛和呼吸道粘膜的刺激，严重时也刺激人的中枢神经。除此之外，它对儿童肺功能的影响明显超过成人，它可使慢性呼吸系统疾病患者病情恶化，它还能降低能见度，增加交通事故的发生率。近十年来,随着经济的发展和机动车保有量的快速增长,北京、上海、广州和深圳等城市频繁观测到ＮＯｘ污染相当严重的光化学烟雾现象。虽然我国于20世纪80年代在与ＮＯｘ具有关联性的光化学污染方面进行了一些研究,但之后大规模的调查和研究基本上处于停滞状态,特别是近来在机动车及其排放不断增长和汽油品质发生重要变化的污染形势下,尚未对其造成的光化学污染及其特征进行深入研究。

图

汽车排放的污染物机动车排放的碳氢化合物达100多种，包括杂环和多环芳烃。机动车燃料中并不含有甲烷、乙烷、乙炔、丙炔、甲醛及其他醛类化合物，它们都属于完全燃烧产物。有些有机物的致突变性较强，多以间接致突变性为主。柴油车尾气中颗粒物浓度是汽油车尾气中颗粒物的20~100倍。其中60%~80%的颗粒物的粒径小于2μm，90%的颗粒物粒径小于5μm。这些颗粒物成分复杂，有诱导细胞增殖的作用，使细胞长期处于活化状态，发生恶性转化，具有较强的潜在致癌性。光化学烟雾是在一定的条件下（如强日光、低风速和低湿度等），氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物发生化学转化形成由反应物和产物，即臭氧（占反应产物的85%以上）、过氧乙酰硝酸酯（PAN，约占反应产物的10%）、高活性自由基（OH、RO2、HO2、RCO）、醛类（甲醛、乙醛、丙烯醛）、酮类和有机酸类等二次污染物，形成的高氧化性的混合气团。光化学烟雾是1940年在美国的洛杉矶地区首先发现的，继洛杉矶之后，日本、英国、德国、澳大利亚和中国先后出现过光化学烟雾污染。北京市早在1986年夏季就出现了光化学烟雾生成的迹象，近十几年来已日趋严重。光化学烟雾造成危害的主要原因是由于臭氧和其他氧化剂直接与人体和动植物相接触，其极高的氧化性能刺激人体的黏膜系统，人体短期暴露其中能引起眼睛刺激红肿流泪、咳嗽、喉部干燥、胸痛、黏液分泌增加、疲乏、恶心等症状；长期暴露其中，则会明显损伤肺功能，影响呼吸道结构。另外，对流层的高浓度臭氧还会对植物系统造成损害，臭氧浓度低时，虽不会产生可见的伤害，但会减低植物的生长速度；当浓度增加时，会使植物叶片受到急性伤害。此外，光化学烟雾对材料（主要是高分子材料，如橡胶、塑料和涂料等）也产生破坏作用，并且严重影响大气能见度，造成城市的大气质量恶化。由于石油类燃料消耗量不断增加，这种类型的污染在世界范围不断出现。世界卫生组织（WHO）和不少国家都把光化学氧化剂浓度作为大气环境质量标准之一。我国的大气环境质量标准也将之包括在内。

正当汽车尾气污染水涨船高的时候，中国的汽车工业的发展也“踩足油门，只争朝夕”。目前，全国已拥有汽车2000多万辆。这个数字看起来似乎并不多，也正因为太少才使国人对汽车消费的“胃口”逐步调起来，何况就是这不多的汽车，所造成的空气污染已经十分严重了。

以北京市为例，汽车的保有量是200万辆，此数字但是东京或洛杉矶的十分之一，但因每部车的排污量比国外同类汽车高几倍，导致北京市的汽车污染与东京和洛杉矶比大体相当。重庆是一座山城，街道狭窄崎岖，每年雾天达3个月以上，是中国著名的雾都。也正因为这种特有的地理条件，使重庆的汽车使用率特别高，污染排放量更大。重庆现有汽车80多万辆，有人估计这些车的废气排放量可以与北京的200万辆不相上下。车辆的剧增、单车排污严重、交通不畅、排放管理不严、维修保养不善，这种种因素的迭加，造成我国汽车排污量呈现连年递增的局面。

在环境意识淡薄的国人面前，便出现了许多荒唐事：例如，诸如大众、福特等名牌车，其生产商在他们国内要忍辱负重、小心翼翼、而又全力以赴地执行本国的控制政策，但当他们把市场推向中国时就可以大松一口气。事实上，目前中国从国外引进的车型中，普遍没有尾气净化装置，即如大名鼎鼎的奥迪轿车，返销德国的那部分必须加装尾气净化装置，而在中国销售的部分则全部无需如此。与这一事实相辅相承的，是我国现行的汽车徘污标准只相当于欧美等国家等60或70年代的水平。毫无疑问，追求方便舒适的生活条件是人类的天性，当然也是我国居民的向往，但挡不住的车的背后，是更难挡大气污染。

全国二氧化硫排放量在2001年仍达1947.8万吨,百分之六十以上的南方城市出现酸雨,酸雨面积约占国土面积的1/3,是世界三大酸雨区之一。酸雨控制区107个城市中有98个城市出现酸雨[2],占酸雨控制区城市数的91.6%。酸雨造成的经济损失巨大。机动车尾气污染等问题日渐突出,尾气造成大城市的ＮＯｘ、ＣＯ、臭氧浓度超标,发生光化学烟雾的趋势明显;大多数城市普遍存在总悬浮微粒(ＴＳＰ)超标现象,颗粒物污染极为突出。2001年,开展监测的341个城市中,三级和劣于三级国家空气环境质量的分别占33.4%和33.2%[2]。表明城市空气质量处于较严重的污染水平。在我国部分城市,由于挥发性有毒有机物(ＶＯＣｓ)污染导致的癌症与呼吸系统疾病明显增加,对人体健康构成严重威胁。包括大气污染在内的环境污染和生态恶化给我国各方面造成的损失巨大。仅中国环境污染造成的经济损失,国内外学者虽对它占中国ＧＤＰ的比例估计不一,有的说是4.04%至6.75%,有的说高达10%以上[17,18],总之,中国环境污染造成的经济损失是惊人的。

四、大气污染有什么危害（一）大气污染对人体健康的危害1、大气颗粒物大气颗粒物对人体健康的影响取决于：（1）沉积于呼吸道中的位置，这与颗粒的大小有关；粒径0.01~1.0μm的细小粒子在肺泡的沉积率最高。粒径大于10μm的颗粒一般不进入呼吸道，粒径不大于10μm的颗粒称为PM10，其中不大于2.5μm的颗粒称为PM2.5，其大部分进入细支气管和肺泡。因此，PM2.5的危害大于PM10。（2）在沉积位置上对组织的影响，这取决于颗粒物的化学组成。在颗粒物表面浓缩和富集有多种化学物质，其中多环芳烃类化合物等随呼吸吸入体内成为肺癌的致病因子；许多重金属（如铁、铍、铝、锰、铅、镉等）的化合物也可对人体健康造成危害。因此，人体长期暴露在颗粒物浓度高的环境中，呼吸系统发病率增高，特别是慢性阻塞性呼吸道疾病，如气管炎、支气管炎、支气管哮喘、肺气肿等发病率显著增高。大气颗粒物污染又可促进这些患者的病情恶化，提早死亡。另外，有研究表明，许多通过空气传播的疾病，其致病菌、病毒正是附着在可吸入颗粒物表面而流行传染的。2、二氧化硫世界上许多城市发生过二氧化硫危害人体健康的事件，使很多人中毒或死亡。在我国的一些城镇大气中二氧化硫的危害普遍而又严重。二氧化硫进入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滞在上呼吸道。在潮湿的粘膜上生成具有刺激性的亚硫酸、硫酸和硫酸盐，增强了刺激作用。上呼吸道对二氧化硫的这种阻滞作用，在一定程度上可以减轻二氧化硫对肺部的侵袭，但进入血液的二氧化硫仍可随血液循环抵达肺部产生刺激作用。进入血液循环的二氧化硫也会对全身产生不良反应，它能破坏酶的活力，影响碳水化合物及蛋白质的代谢，对肝脏有一定损害，在人和动物体内均使血中蛋白与球蛋白比例降低。动物试验证明，二氧化硫慢性中毒后，机体的免疫机能受到明显抑制。3、一氧化碳一氧化碳是所有大气污染物中散布最广的一种，其全球排放量可能超过所有其他主要大气污染物的总排放量。人为排放的最大来源就是以汽油为燃料的机动车辆，它几乎占了某些城市地区一氧化碳的全部排放量。一氧化碳是无色无嗅的有毒气体。一氧化碳和血中血红蛋白的亲和力是氧的约210倍，

它们结合后生成碳氧血红蛋白（HbCO），将严重阻碍血液输氧，引起缺氧，发生中毒。当人体暴露在600~700mL/m3的一氧化碳环境中，1h便有生命危险。长期吸入低浓度一氧化碳可以生头痛、头晕、记忆力减退、注意力不集中，对声、光等微小改变的识别力降低，心悸等现象。4、铅环境污染中铅主要来源于汽车中的四乙基铅防爆剂，目前大气的铅已遍及全球。铅是生物体酶的抑制剂，进入人体中的铅随血液分布到软组织和骨骼中。急性铅中毒较少见；慢性铅中毒可分为轻度、中度和重度。轻度铅中毒的症状有神经衰弱综合症、消化不良；中度中毒出现腹绞痛、贫血及多发性神经病；重度中毒出现肢体麻痹和中毒性脑病例。儿童铅中毒可推迟大脑发育或感染急性脑症。（二）大气污染对植物的危害大气污染对植物的危害可归纳为以下几个方面：损害植物酶的功能组织；影响植物新陈代谢的功能；破坏原生质的完整性和细胞膜。此外，还会损害根系生长及其功能；减弱输送作用与导致生物产量减少。大气污染物对植物的危害程度决定于污染物剂量、污染物组成等因素。例如，环境中的二氧化硫能直接损害植物的叶子，长期阻碍植物生长、氟化物会使某些关键的酶催化作用受到影响；臭氧可对植物气孔和膜造成损害，导致气孔关闭，也可损害三磷酸腺苷的形成，降低光合作用对根部的营养物的供应，影响根系向植物上部输送水分和养料。大气是多种气体的混合物，大气污染经常是多种污染物同时存在，对植物产生复合作用。在复合作用中，每种气体的浓度、各种污染物之间浓度的比率、污染物出现的顺序（即它们是同时出现还是间歇出现）都影响植物受害的程度。单独的氮氧化物似乎对植物不大可能构成直接危害，但它可在与臭氧及二氧化硫反应后，通过协同途径产生危害。（三）大气污染对材料的危害大气污染可使建筑物、桥梁、文物古迹和暴露在空气中的金属制品及皮革、纺织等物品发生性质的变化，造成直接和间接的经济损失。二氧化硫与其他酸性气体可腐蚀金属、建筑材料及玻璃表面。二氧化硫还可使纸张变脆、褪色，使胶卷表面出现污点、皮革脆裂并使纺织品抗张力降低。臭氧及氮氧化物会使染料与绘画褪色，从而对宝贵的艺术作品造成威胁。（四）大气污染对大气环境的影响长期以来人们一直把对能见度的影响作为城市大气污染严重性的定性指标。随着研究的深入，人们更多地认识到污染物的远距离迁移和由此引起的区域性危害，对能见度影响的关心已经远远超出城市地区，能见度成为一个区域性的重要指标。大气污染还会导致降水规律的改变。水循环对于地球上人类的生存是至关重要的。大气污染影响凝聚作用与降水形成，有可能导致降水的增加或减少。大气污染对降水化学的影响表现在酸性化合物的输入，即出现酸雨。酸雨会导致土壤变化，继而引起水体的pH变化和化学变化。大气污染还会产生全球性的影响。这些影响包括：大气中二氧化碳等温室气体浓度增加导致的全球变暖、人们大量生产氟氯烃化合物等导致的臭氧层耗竭等。五、不让汽车尾气再污染城市的空气——机动车污染控制机动车污染与机动车保有量、燃料利用率、燃料性能及交通状况等诸多因素密切相关。随着机动车保有量的迅速增加和城市化进程的加快，我国一些大城市如上海的大气污染类型正在由煤烟型向混合型或机动车污染型转化，机动车尾气排放已经成为主要的城市大气污染源。（一）我国机动车排气污染特点与世界平均水平相比，我国的汽车化程度仍然较低。但是由于城市道路建设的速度落后于机动车保有量的增加，交通拥挤一直困扰着大城市。我国主要城市中机动车行驶速度低，在北京城市中心区高峰期的车速自20世纪80年代以来一直在下降，城市街道交通堵塞不仅造成无效益的等候浪费时间，而且造成燃料的无效利用，使大气污染更加严重。在市中心区低速行驶情况下的油耗是在高速公路上自由行驶时油耗的2倍。若车速从20km/h降为15km/h，油耗会因此增加25%。因此，交通堵塞的代价是高昂的。造成我国机动车污染程度高的部分原因是汽车设计落后，尾气排放标准不够完善。此外，我国燃料性能差也是造成机动车污染的主要原因之一。目前，我国汽油供应中大约一半不含铅，但其中大多数为低标号汽油，主要用于低压缩比的卡车，或者是供出口用的高级汽油。国内供应的90号或更高级别的汽油仅占汽油总消耗量的20%。我国含铅汽油中平均含铅量为0.12g/L，低于亚洲国家的平均水平（0.15g/L），但高于国际标准（0.08g/L）。北京市大气中铅含量为1~1.5μg/m3，较WHO标准高出1倍还多。我国政府现在加大了推行无铅汽油的力度。按规定，自2000年7月1日起，禁止生产、进口、销售含铅汽油。我国柴油质量低劣，稳定性低，芳香族成分含量高，从而造成柴油车颗粒物与烟气的排放水平高。另外，我国柴油中硫的含量也偏高。（二）控制机动车污染的措施日益增长的城市人口和家庭收入导致汽车占有量的上升，转而产生更大的旅行嗜好和更多的对道路的需求。日益增加的工商业活动使更多的服务车辆投入城市街道，并且增加货物运输的交通量。面对上升中的交通需求的增长中的负面影响，城市应当重新审查交通需要，协调各方面因素，实现城市的可持续发展。1、调整交通需求土地利用和交通综合战略有可能在不增加汽车交通需要的情况下，使得人们更加方便地到达工作地点、商店和其他设施。各种研究报告指出，在居住密度比较高以及工作和住所比较平衡的城市，人们外出的次数少、行程短，可以更多地步行或骑车。以欧洲和日本城市为例，在密度很高的核心区内，居民全部外出行动的30%~60%可以依靠步行或骑自行车。与之相反，澳大利亚和美国分散型的城市则鼓励依靠汽车。由于城市继续趋向分散，公共交通系统的建设费用和运作费用高昂到使人无法接受，而且分散的居住模式使得公共交通系统对一般乘客很不方便。因此，人口密度小的城市平均每户拥有汽车数量多于人口密度大的城市。为了保证既满足居民的需要，又控制机动车的保有量，进行合理的城市规划，即调整交通需求是最有效的途径之一。2、清洁油品车用燃料对车辆排放有很大影响，故要有计划地改善燃油品质。我国大气污染防治法规定：“国家鼓励、支持生产和使用高标号的无铅汽油，限制生产和使用含铅汽油”。国家环保局受国务院委托组织了有关12个部委，成立了“国家淘汰车用含铅汽油协调小组”，起草了《关于限期停止生产销售使用车用含铅汽油的通知》。通知要求1999年7月1日起，直辖市、省会、特区等重要城市汽油无铅化；2000年1月1日起，汽车制造企业停止生产含铅汽油；2000年1月1日起，汽车制造企业生产的新车技术均适用无铅汽油。改善油品质量的措施还包括取消低辛烷值汽油、提高汽油辛烷值、引进使用汽油发动机清洁剂等。已经在许多国家得到开发的一些低污染的碳氢化合物燃料包括液化石油气（LiquefiedPetroleumGas，LPG）、液化天然气（LiquefiedNaturalGas，LNG）、甲醇、乙醇和生物气体，也是城市机动车可供选择的清洁燃料。此外，对于特殊种类车辆，通过替代燃料技术可以获得较好的环境效益，如北京市出租汽车仅占总保有量的6%~7%，但其排放的一氧化碳却占总排放的36%，因此可通过到这部分车采取代用燃料技术来减少污染排放。3、清洁汽车为了减少和控制汽车的污染排放，国内外开发了不少有效的净化措施，这些净化措施主要包括：（1）机内净化：机内净化控制技术是汽车排放控制技术的主要方法之一。该措施是从有害排放物的生成机理出发，对空燃混合气的燃烧方式和过程进行改进，控制其有害物的产生。例如，电子控制燃油喷射、电子点火等措施，是机内净化的有效方法。但是，机内控制排放具有一定的局限性，只能起到部分降低排放污染物的效果，且作用有限（有时因彼此的制约，在降低某些排放物的同时会使其他排放物增加），甚至在降低排放污染物时会影响发动机的其他性能。（2）机外净化：机外净化方法主要有后燃法和催化转换法2种。后燃法即让高温废气在排气管中进一步燃烧，从而达到降低排放污染物目的。后燃法主要有加热反应器、二次空气喷射等方法。热反应器及空气注入系统是向排气管内喷射空气，利用排放气体的高温使碳氢化合物、一氧化碳及醛类在富氧的条件下继续燃烧，从而降低碳氢化合物和一氧化碳的排放量。催化转换是在催化剂的作用下，使排放气体中的碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物通过化学反应（燃烧），然后以二氧化碳、水蒸气、氮气的形式进入大气。虽然目前尚不能完全消除有害气体的排放，但已使有害物质的含量大幅度地降低。催化转化技术是目前应用比较广泛，且技术比较成熟的方法。此外，还可通过控制燃料的蒸发、开发和利用新型低污染车用发动机来减少机动车的污染物排放。4、配套法规和标准实施更加严格的机动车尾气排放标准、加强在用车的监督管理均可以减轻日益增加的汽车对空气质量的影响。根据我国目前的大气环境质量状况和未来的发展预测，按照我国2010年环境质量总体目标要求，已提出了下一阶段不同车型的排放标准建议，预计这套标准将采用电控燃油喷射、三元催化转化器、废气再循环等多项先进的污染控制技术，它不仅有助于降低污染、改善大气环境，而且可以引导和促进我国汽车工业的健康发展。上海已于2003年3月比全国其他省市提前实施欧洲II号标准。5、发展公共交通车创造清洁健康的城市环境要求政府将其规划和协调能力用于有关的交通管理之中。按照“公交优先”的策略，提供以公共汽车维护的公共交通系统，不仅可降低尾气排放，还将使未来油料