书城科普大自然的奥秘
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第4章 寻找大气污染的元凶(3)

关于气溶胶的是是非非

气溶胶粒子是悬浮在大气中的多种固体微粒和液体微小颗粒,有的来源于自然界,如火山喷发的烟尘、被风吹起的土壤微粒、海水飞溅扬入大气后而被蒸发的盐粒、细菌、微生物、植物的花粉、流星燃烧所产生的细小微粒和宇宙尘埃等。有的是由于人类活动,如煤、油及其他矿物燃料的燃烧物质,以及车辆产生的废气排放至空气中的大量烟粒等。

气溶胶粒子具有分布不均匀、变化尺度小、复杂性的特点,多集中于大气的底层,对云的凝结核、雨滴、冰晶形成,进而对降水的形成起重要作用。气溶胶甚至可以改变云的存在时间,能够在云的表面产生化学反应,决定降雨量的多少,影响大气成分。

气溶胶粒子能够从两方面影响天气和气候。一方面可以将太阳光反射到太空中,从而冷却大气,并会使大气的能见度变坏;另一方面却能通过微粒散射、漫射和吸收一部分太阳辐射,减少地面长波辐射的外逸,使大气升温。

当气溶胶的浓度达到足够高时,将对人类健康造成威胁,尤其是对哮喘病人及其他有呼吸进疾病的人群。空气中的气溶胶还能传播真菌和病毒,这可能会导致一些地区疾病的流行和爆发。

大气气溶胶是造成空气污染的主要原因,尤其是在人类活动排放源很强的工业区,大城市以及频繁生物质燃烧地区及其周边。大气气溶胶对于经济社会的许多方面,如农业、水资源、人体健康、城市化等都会产生重要的影响。

大气气溶胶对城市的影响包括许多方面,首先是污染空气,危害人群的健康;其次是降低城市的能见度,并使霾日的频率明显增加。我国许多城市近二三十年霾日数不断增加,能见度则明显降低,目前中国东部大部分地区霾日都超过100天,其中大城市区域超过150天。

大气气溶胶对农业和生态系统的影响也很大,主要是通过由它们造成的到达地面的直接太阳辐射的减少引起的。在中国稻米和冬小麦生长的主要农业区之一的长江中下游地区,由于大气气溶胶的散射和吸收作用,可使到达地面的太阳辐射量减少5~30%,近70%的作物受此影响至少减产5~30%。硫酸盐气溶胶还是形成酸雨的主要原因。

气溶胶对人体健康可以产生严重危害,对人体健康影响最大的是长时间飘浮在大气中的直径为0.1~10μm的气溶胶粒子,它能直接被人体吸入呼吸道内,进入肺部或进入肺泡,并能进入血液通往全身,由于其本身的毒性或携带有毒物质,因而对人体健康会造成极大危害;大气气溶胶中的重金属成分可以危害人体的多种部位,包括神经、肠胃、心脏、肺、肝、肾、皮肤等;大气气溶胶中的多环芳烃和亚硝胺等化学物对人体有致癌作用。

我们强调气溶胶的危害,并加强大气污染治理的同时,还应该看到气溶胶的另一面——气溶胶可抵消部分温室气体造成的变暖作用。

全球气候变化主要由温室气体浓度的日益增加引起,而空气污染主要由悬浮于空气中的气溶胶粒子造成,它们都主要由矿物燃料的燃烧排放形成。空气污染和气候变化是相互发生作用的,一方面,气溶胶造成空气污染,而且还具有明显的气候效应和改变水圈循环的作用;另一方面,气候变化也可加重和放大空气污染对人体健康、农业生产和生态系统的影响。两者在科学问题上是密切相关的,因而应该采取统一的而不是分离的科学研究战略。

大气气溶胶粒子通过散射和吸收太阳光,减少了到达地面的太阳辐射,具有降冷作用,可以抵消一部分由温室气体造成的变暖作用,这是大气气溶胶对地球气候影响最重要的一种作用。平均而言,不论各种气溶胶的作用有何不同,所有大气气溶胶的总气候效应都是造成地面负的辐射强迫,使地球温度降低。这种作用与温室气体的增暖作用正好相反,它具有抵消温室效应增暖的作用。国际上一些大型的大气气溶胶试验也都证明了这一点。

警惕城市变成大锅炉

随着人们的生活水平逐步提高,城市里的污染也日愈严重起来。现如今,城市里充斥着各种各样的工厂,还有大大小小的锅炉房,矗立着一座座烟囱,昼夜不停地冒着浓烟;各家各户做饭取暖的炉灶,也排出大量油烟废气;马路上穿梭往来的汽车、摩托车,一刻不停地排放着尾气。这些烟尘和废气都进入大气层,使城市上空的空气污浊不堪。如果天气好,随着空气的流动,烟尘会慢慢消散。假如赶上特殊天气,空气中的烟尘、废气无法扩散,就会在城市上空贴近地面的大气层中积聚,造成严重大气污染。

空气看不见、摸不着,大气是否被污染,以及污染的程度,都要靠仪器来检测。不过通过对比也能发现:住在农村的人,夜晚在黝黑的天空上能看到满天繁星;而到了城市,却只能看到稀稀落落的一些星星,而且比较昏暗。城市夜空灯光的辉映是一个原因,而城市空气污浊,透明度小,是影响对星空观测的最主要因素。

总的来说,城市空气的污染源,主要来自以下三个方面:

1.工业:工业是大气污染的一个重要来源。工业排放到大气中的污染物种类繁多,性质复杂,有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等。其中有的是烟尘,有的是气体。

2.生活炉灶与采暖锅炉:城市中大量民用生活炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭,煤炭在燃烧过程中要释放大量的灰尘、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等有害物质污染大气。特别是在冬季采暖时,往往使污染地区烟雾弥漫,呛得人咳嗽,这也是一种不容忽视的污染源。

3.交通运输:汽车、火车、飞机、轮船是当代的主要运输工具,它们烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车,量大而集中,排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官,对城市的空气污染很严重,成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等,前三种物质危害性很大。

被污染的大气中有许多有害物质,它们会通过呼吸道进入人体,引起呼吸系统疾病;还可以进入血液并输送到全身各个器官,对人体造成更大的危害。因此,防治大气污染迫在眉睫。

防治空气污染是一个庞大的系统工程,这需要个人、集体、国家、乃至全球各国的共同努力,具体来说可采取如下几种措施:

(1)减少污染物排放量。改革能源结构,多采用无污染能源(如太阳能、风能、水力发电)和低污染能源(如天然气),对燃料进行预处理(如烧煤前先进行脱硫),改进燃烧技术等均可减少排污量。另外,在污染物未进入大气之前,使用除尘消烟技术、冷凝技术、液体吸收技术、回收处理技术等消除废气中的部分污染物,可减少进入大气的污染物数量。

(2)控制排放和充分利用大气自净能力。气象条件不同,大气对污染物的容量便不同,排入同样数量的污染物,造成的污染物浓度便不同。对于风力大、通风好、湍流盛、对流强的地区和时段,大气扩散稀释能力强,可接受较多厂矿企业活动。逆温的地区和时段,大气扩散稀释能力弱,便不能接受较多的污染物,否则会造成严重大气污染。因此应对不同地区、不同时段进行排放量的有效控制。

(3)厂址选择、烟囱设计、城区与工业区规划等要合理,不要排放大户过渡集中,不要造成重复迭加污染,形成局地严重污染事件发生。

(4)绿化造林,使有更多植物吸收污染物,减轻大气污染程度。

相信在我们的不断努力下,城市里的空气会日愈清新起来。

如果地球上没有了氧气

氧是人体生命活动的第一需要,是维持生命最重要的能源。同食物和水一样,氧是人体健康最根本的要素之一。人每分每秒都在呼吸,吸入氧气,呼出二氧化碳。正是这样一呼一吸的吐故纳新,使人体获得生命能源。人要是断绝呼吸2~5分钟,就会死亡。“人活一口气”,确认了氧在生命能源中的第一位次。

氧是维持肌体免疫功能活力的关键物质。人在得到充足的氧的情况下,吃进的营养物质会被细胞利用,转化成能量,供给各个组织器官,才能保证免疫系统正常工作。没有氧,各器官的功能和免疫力就会下降,从而失去对病毒的抵御能力,成为病毒的俘虏。专家指出:“没有氧的人,生命活动就会停止;缺少氧的人,就会造成器质性病变。”这种病变很大程度上是免疫系统长期缺氧,形成功能性障碍造成的。