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大气污染对食品安全的影响

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:2016年,该人群中约有60万人的死亡可归因于环境和家庭空气污染的共同影响。长期暴露在污染空气中的动植物由于其体内外污染物增多而造成了生长发育不良或受阻,甚至发病或死亡,从而影响了食品的安全性。受氟污染的农作物除会使污染区域的粮菜的食用安全性受到影响外,氟化物还通过食用牧草进入食物链,对畜产品造成污染。局限于人类生活范围的大气污染,如受到某些烟囱排气的直接影响。

大气污染对食品安全的影响

大气污染是指自然过程和人类活动向大气排放的污染物和由它转化生成的二次污染物在大气中的浓度达到有害程度的现象。自然过程,包括火山活动、山林火灾海啸、土壤和岩石的风化及大气圈中空气运动等。人类活动不仅包括生产活动,也包括生活活动,如做饭、取暖、交通等。一般说来,由于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。所以说,大气污染主要是人类活动造成的,种类很多,理化性质非常复杂,毒性也各不相同,主要来源于矿物燃料(如煤和石油等)燃烧和工业生产。2006年《中国环境状况公报》指出,中国环境质量状况没有明显改善,近50%的城市出现了中度以上的污染,其中18%的城市出现重度污染。2017年5月世界卫生组织(WHO)发布了《2017世界卫生统计报告》(World Health Statistics 2017),报告称全球约有30亿人仍然使用固体燃料(即木材、农作物废料、木炭煤炭等)进行取暖和烹饪。2018年10月世界卫生组织公布的一份报告显示,全球约有93%的15岁以下儿童(约18亿人)每天都在呼吸污染严重的空气,其健康和发展受到严重威胁。更为可悲的是,他们当中很多人因此而死亡——据该组织估计,仅2016年就有60万儿童死于空气污染引起的急性下呼吸道感染。据报告提供的数据,全球15岁以下儿童中,有93%暴露在超过WHO规定PM2.5浓度的空气中。2016年,该人群中约有60万人的死亡可归因于环境和家庭空气污染的共同影响。

大气污染物种类很多,按照污染物形态分类,可分为分子状态污染物(如SO2、NO2、Cl2、氯化剂、氟化物等)及粒子状态污染物(如粉尘、降尘、飘尘、总悬浮颗粒物、烟、雾、霾、超细颗粒物等)。空气中颗粒物、二氧化硫一氧化氮和二氧化碳是中国最主要的大气污染物。长期暴露在污染空气中的动植物由于其体内外污染物增多而造成了生长发育不良或受阻,甚至发病或死亡,从而影响了食品的安全性。受氟污染的农作物除会使污染区域的粮菜的食用安全性受到影响外,氟化物还通过食用牧草进入食物链,对畜产品造成污染。

(一)按照污染的范围分

按照污染的范围来分,大气污染大致可分为四类。

(1)局限于人类生活范围的大气污染,如受到某些烟囱排气的直接影响。

(2)涉及一个地区的大气污染,如工业区及其附近地区或整个城市大气受到污染。

(3)涉及比一个城市更广泛地区的广域污染。

(4)必须从世界范围考虑的全球性污染,如大气中的飘尘和二氧化碳气体的不断增加,就成了全球性污染,受到世界各国的关注。

(二)按照污染物质的来源分

按污染物质的来源分为天然污染源和人为污染源。

1. 天然污染源

自然界中某些自然现象向环境排放有害物质或造成有害影响的场所,是大气污染物的一个很重要的来源。尽管与人为污染源相比,由自然现象所产生的大气污染物种类少、浓度低,在局部地区某一段可能形成严重影响,但从全球角度看,天然污染源还是很严重的,尤其在清洁地区。大气的天然污染物源主要有以下几方面。

(1)火山喷发排放出SO2、H2S、CO2、CO、HF及火山灰等颗粒物。

(2)森林火灾排放出CO、CO2、SO2、NO2等。

(3)自然尘风沙、土壤尘等。

(4)森林植物释放主要为萜烯类碳氢化合物

(5)海浪飞沫颗粒物主要为硫酸盐与亚硫酸盐

在某些情况下,导致大气污染的天然污染源比人为污染源更重要,有人曾对全球的硫氧化物和氮氧化物的排放做了估计,认为全球93%氮排放、60%硫氧化物排放都来自天然污染源。

2. 人为污染源

人类的生产和生活活动是大气污染的主要来源。通常所说的大气污染源是指由人类活动向大气输送污染物的发生源。大气的人为污染源可概括为四方面。

(1)燃料燃烧 煤、石油、天然气等燃料的燃烧过程是向大气输送污染物的重要发生源。煤是主要的工业和民用燃料,其主要成分是碳,并含有氢、氧、氮、硫及金属化合物。煤燃烧时除产生大量烟尘外,在燃烧过程中还会形成CO、CO2、SO2、氮氧化物、有机化合物等有害物质。火力发电厂、钢铁厂、焦化厂、石油化工厂和有大型锅炉的工厂、用煤量较大的工矿企业等工业企业,根据性质、规模不同,对大气产生污染的程度也不同。家庭炉灶排气是一种排放量大、分布广、排放高度低、危害性不容忽视的空气污染源。

(2)工业生产过程排放 工业生产过程中排放到大气中的污染物种类多、数量大,是城市或工业区大气的重要污染源。工业生产过程中排放废气的工厂有很多。例如,石油化工企业排放SO2、H2S、CO2、氮氧化物;有色金属冶炼工业排出的SO2、氮氧化物以及含重金属元素的烟尘;磷肥厂排出氟化物;酸碱盐化工工业排出的SO2、氮氧化物、HCl及各种酸性气体;钢铁工业在炼铁、炼钢、炼焦过程中排出粉尘、硫氧化物、氰化物、CO、H2S、酚、苯类、烃类等。总之,工业生产过程排放的污染物的组成与工业企业的性质密切相关。

(3)交通运输过程中排放 汽车排气已构成大气污染的主要污染源。汽油车排放的主要污染物是CO、NOx、HC和铅(使用含铅汽油);柴油车排放的污染物主要有NOx、PM(细微颗粒物)、HCl、CO和SO2。同发达国家相比,我国机动车污染物排放量相当惊人。

(4)农业活动排放 农药化肥的使用,对提高农业产量起着重大的作用,但也给环境带来了不利影响,致使施用农药和化肥的农业活动成为大气的重要污染源。田间施用农药时,一部分农药会以粉尘等颗粒物形式散逸到大气中,残留在作物上或黏附在作物表面的仍可挥发到大气中,进入大气的农药可以被悬浮的颗粒物吸收并随气流向各地输送,造成大气农药污染。

化肥在农业生产中的施用给环境带来的不利因素正逐渐引起人们关注。例如,氮肥在土壤中经一系列的变化过程会产生氮氧化物并释放到大气中;氮在反硝化作用下可形成氮和氧化亚氮释放到空气中,氧化亚氮不易溶于水,可传输到平流层,并与臭氧相互作用,使臭氧层遭到破坏。(www.xing528.com)

(三)按照污染源性状特点分

按照污染源性状特点分为固定式污染源和移动式污染源。固定式污染源是指污染物从固定地点排出,如各种工业生产及家庭炉灶排放源排出的污染物,其位置是固定不变的。移动式污染源是指各种交通工具,如汽车、轮船、飞机等是在运动中排放废气,向周围大气环境排放出各种有害污染物质。

此外,还可按照排放污染物的空间分布方式分,分为:点污染源,即集中在一点或一个可当作一点的小范围排放的污染物;面污染源,即在一个大面积范围排放的污染物。

大气污染物的种类很多,其理化性质很复杂,毒性也各不相同。大气污染物主要来自煤、石油、天然气等的燃烧和工业生产。动植物生长在被污染的空气中,不但生长发育受到影响,而且其产品作为人类的食物,安全性也没有保障。

(一)氟化物

大气氟化物污染可分为两类:一是生活燃煤污染;二是化工厂硫酸铵等物质的气溶胶随雨而降,即酸雨

氟能够通过作物叶片上的气孔进入植株体内使叶尖和叶缘坏死,嫩叶、幼芽受害尤其严重,HF对花粉粒发芽和花粉管伸长有抑制作用。氟具有在植物体内富集的特点,在受氟污染的环境中生产出来的茶叶蔬菜和粮食,一般含氟量较高。氟化物还可能通过畜禽食用饲草进入食物链,对人类的食品造成污染。氟在人体内积累所引起的最典型的疾病是氟斑牙(褐色斑釉齿)和氟骨症(骨骼变形、骨质疏松、关节肿痛等)。

我国现行饮水、食品中含氟化物卫生标准为:饮水1.0mg/L;大米面粉、豆类、蔬菜、蛋类1.0mg/kg;水果0.5mg/kg;肉类2.0mg/kg。

(二)二氧化硫和氮氧化物

大气中二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)是酸雨的主要来源。SO2在干燥的空气中较稳定,但在湿度大的空气中经催化或光化学反应可转化为SO3,进而生成硫酸雾或硫酸盐,形成物中含有H2SO4(硫酸影响茎、叶,进而影响根系)。叶片因酸雨使呼吸、光合作用受到阻碍,根系的生长和吸收作用受影响,豆类作物根瘤固氮作用被抑制。处于花果期的作物受酸雨侵袭后,花粉寿命缩短,结实率下降,果实种子的繁殖能力减弱。不仅如此,当酸雨进入土壤后,土壤逐渐酸化,使土壤中对作物有益的钙、镁、钾离子流失,而使某些微量重金属如锰、铅、铝离子活化。酸雨的危害是多方面的,对作物、林业、建筑物、渔业以及人体健康都带来了严重危害。

(三)煤烟粉尘和金属飘尘

煤烟粉尘产生于冶炼厂、钢铁厂、焦化厂、供热锅炉以及家庭取暖烧饭的烟囱。因燃烧条件和燃烧程度不同,所产生的烟尘量也各不一样。一般每吨煤产生4~28kg烟尘,这些烟尘的粒径极小,在0.05~10μm。以粉尘污染源为中心,周围几十公顷的耕地或下风向几千米区域内的作物都会受到影响。金属飘尘来源于矿区和冶炼厂。飘尘中可能含有粒径小于10μm的铅、镉、铬、锌、镍、砷、汞等有毒有害微粒。这些微粒可能长时间随风飘浮在空中,也可能随着雨雪下降到地面,然后又在粮、菜中积累,进入食物链,给人畜带来危害。

我国正处于工业现代化阶段,在控制大气污染方面宜采取综合防治措施,这些综合防治措施可归纳为下列几个方面。

(一)改进工艺和设备

首先考虑采用无害工艺和改革设备结构,使之不产生或少产生污染物质。例如,钢铁工业中炼焦生产,以干法熄焦代替湿法熄焦,不仅能从根本上解决烟尘对大气污染的问题,还可以回收余热用于发电。过去乙烯生产采用的是乙炔氯化氢在催化剂氯化汞作用下的加成反应,现在则大力推广应用以乙烯为原料的氧氯化法,以避免汞污染,并减少氯化氢的排放量。氯碱厂液氯工段用冷却法液化时,必须排放一部分惰性气体,其中含有一定量的氯气,造成大气污染,现可采取以吸收和解吸方法代替冷却法来减少污染。

(二)对燃料进行选择和处理以及改善燃烧方法

我国煤炭生产已有一定的洗煤能力。民用炉灶和没有脱硫设备的工厂燃烧低硫、低灰分煤将对环境保护起到很大作用。许多发达国家为了达到燃料低硫化,正在推进煤的气化和液化以及重油脱硫的技术开发。国内针对民用锅炉和中小型采暖锅炉用燃烧型煤做了不少工作,取得了很好的效果。燃烧型煤不仅可以降低SO2和烟尘的排放量,还可以提高燃烧效率,节约大量燃料。

(三)开发废气净化回收新工艺,化害为利,综合利用

化害为利、综合利用是我国治理环境污染的方针。一般说来,排放的有毒气体都是有价值的生产原料。可由于排放的废气量大、浓度低(与原料气相比),净化回收在技术和经济上有一定困难,因此,废气往往被排放掉。生产设备的密闭操作或采用新的废气净化回收工艺流程,可为综合利用创造有利条件。如冶炼厂回收SO2废气制硫酸已取得明显的经济效益;O2顶吹转炉炼钢采用炉口微差压控制技术,保证煤气在未燃状态下除尘,以回收煤气作为燃料;对于铝电解槽产生的HF烟气,大型中心加料预焙槽密闭操作,可为干法净化回收氟提供良好的条件等。实践证明,有毒废气净化回收能达到减少空气污染和资源再利用的目的。

(四)采用高烟囱排放

同等的有害物排放量,由于向大气中排放的方式不同,大气污染所造成的影响也不相同。虽然高空排放有毒气体可以降低地面上的浓度,但它并不能减少大气中有害物质量。改善烟气扩散的具体措施是建造高烟囱或增大烟气的出口排放速度,从而把有毒气体送至高空进行扩散稀释。烟气在大气中的扩散与当地的气象条件、逆温情况、地形地物等因素有关,烟囱高度是在保证污染物最大落地浓度不超过允许值的条件下,根据烟气扩散规律确定的。当前,对于某些低浓度废气,从技术和经济角度分析,采用高烟囱排放以减轻大气污染的新方法是实用和经济的。

(五)城市绿化

众所周知,植物在保持大气中O2与CO2的平衡以及吸收有毒气体等方面有着举足轻重的作用。地球上绝大部分生命依赖大气才得以生存。绿色植物是主要的O2制造者和CO2的消耗者。地球上大气总量中O2的60%来自陆生植物,特别是森林。1万m2常绿阔叶每天可释放700kg O2,消耗1000kg CO2。按成年人每天呼吸需要0.75kg O2、排出0.9kg CO2计算,则每人应拥有10m2森林或者50m2生长良好的草坪。植物还有吸收有毒气体的作用,不同的植物可以吸收不同的毒气。植物对大气飘尘和空气中放射性物质也有明显的过滤、吸附和吸收作用。植物吸收大气中有毒气体的作用是明显的,但当污染十分严重、有害物浓度超过植物能承受的限度时,植物本身也将受害,甚至枯死。所以选择某些敏感性植物又可起到对毒气警报的作用。

环境污染会给生态系统造成直接的破坏和影响,也会给生态系统和人类社会造成间接的危害,有时这种间接环境效应的危害比当时造成的直接危害更大,也更难消除。例如,温室效应、酸雨和臭氧层破坏就是由大气污染衍生出的环境效应。这种由环境污染衍生的环境效应具有滞后性,往往在污染发生时不易被察觉或预料到,然而一旦发生就表示环境污染已经发展到相当严重的地步,所以对大气污染应该进行提前防治。

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