(一)国外大气污染状况
国外大气污染始于18世纪下半叶。工业革命(1750-1800年)使生产力得以迅速发展,化石燃料逐渐成为主要能源,燃料燃烧等造成的大气污染日趋严重。工业发达国家的大气污染是和其现代化程度同步发生和发展的,大体上经历了三个阶段:
第一阶段:18世纪末到20世纪中期,大气污染状况随着社会化大工业的发展而日益严重。此阶段的大气污染主要是由燃煤引起的“煤烟型”污染,主要污染物是烟尘和SO2。到了这一阶段后期,人们已开始认识到烟尘的危害,并开始采取消烟除尘等技术措施。但大气污染程度有增无减。
第二阶段:20世纪50年代至60年代。各工业发达国家迫于人们反公害斗争的压力而投入很大精力进行烟尘治理,效果显著,烟尘及二氧化硫排放量大为减少。但由于石油类燃料使用量急剧增长,汽车数量激增,所呈现出的所谓“石油型”大气污染仍在不断恶化。这一阶段的大气污染,已不再局限于城市和工矿区,而是呈现出广域污染的特点。飘尘、重金属、SO2、NOx、CO和碳氢化合物等污染物已普遍存在,大气污染的危害已不是由某一种污染物所构成,而是多种污染物共同作用的结果,即所谓“复合污染”。如英国“伦敦烟雾”、美国的“多诺拉烟雾”及日本的“四日市气喘病”等污染事件都是大气中的SO2与飘尘中的重金属等共同作用的结果,即所谓的硫酸烟雾污染;美国的洛杉矶烟雾,则是汽车尾气引起的光化学烟雾污染事件。硫酸烟雾和光化学烟雾均属二次污染物,其危害比一次污染物更大。
第三阶段:20世纪70年代以后至今。环境保护意识已深入人心,一些发达国家尤为重视环境保护,花费大量人力、物力和财力,进行严格控制和综合治理,环境污染基本得到控制,环境质量有所改善。但微粒控制仍不能令人满意,同时由于汽车数量仍在大幅增加,CO、NOx、碳氢化合物和光化学烟雾等仍很严重,且不易解决,大气污染的范围也在不断扩大,出现了全球性的大气环境问题,如酸雨、温室效应及臭氧层破坏等。
(二)近年来我国大气污染状况
1.大气污染物排放
近年来,虽然我国大气污染防治工作取得了很大的成效,但由于各种原因,我国大气环境面临的形势仍然非常严峻。大气污染物排放总量居高不下。
根据环保部发布的《环境空气质量标准》中规定的居民区PM2.5年平均浓度不超过35μg/m3来衡量,根据搜狐“在意空气”2016空气质量排行榜环保数据统计,全国385个城市中有114个城市空气质量达标,仅占总数29.6%,达标城市以海南、广东、广西、福建、云南等地的城市为主,包含的主要城市有广州、深圳、厦门、福州、昆明、珠海、海口、三亚等。喀什由于2016年频繁出现的沙尘天气的影响,成为全国空气质量最差的城市。河北的辛集市在2014年、2015年都“荣登”了空气质量最差榜的榜首,在2016年虽然年均值有12.83%的降幅,但仍旧排在空气质量最差的第二名。石家庄市的年均PM2.5浓度比2015年上升了13.34%,排在最差榜的第三名。
我国遭大气污染的原因主要有以下几点:
(1)城市大气总悬浮颗粒物浓度普通超标。二氧化硫污染在较高水平,二氧化硫排放现状随着我国经济的快速发展,煤炭消耗量不断增加。据了解,2015年一至六月份全国二氧化硫年排放量高达1114.1万吨,在各类二氧化硫排放源中,电厂和工业锅炉排放量占到70%,成为排放大户,各类污染源排放二氧化硫的百分比构成如下:民用灶具12%、工业窑炉11%、工业锅炉34%、电站锅炉35%、其他8%。
(2)烟尘、粉尘排放。据相关行业统计报告显示,当前我国的粉尘排放总量超过了1000万吨,仅电力行业每年的排放量就达360万吨,占总排放量35%左右。2015年,我国工业烟气排放量为47.52万亿立方米,排放的烟尘粒径基本分布在PM10以下,许多颗粒物分布在PM2.5以下,在大气中形成相对较为稳定的气溶胶。
(3)机动车尾气污染物排放总量迅速增加。经济增长的推动,我国机动车数量增长迅速。全国汽车保有量年增长率保持在13%,特别是一些大型和特大型城市如北京、广州、成都、上海等市机动车数量增长速率远远高于全国平均水平。
由于城市人口密集,交通运输量相对大,机动车排气污染在城市大气污染中所占比例也不断上升。
2.城市空气质量
根据2016年环保部发布的数据,全国338个地级及以上城市中,有84个城市空气质量达标,占了24.9%。优良天数比例是78.8%,同比提高了2.1个百分点。重污染天气比例为2.6%,同比下降0.6个百分点;PM2.5的浓度为47μg/m3,同比下降了6%。,总体上看2016年全国空气质量形势向好的。不过,北方地区冬季污染依然严重。从监测数据分析,2016年3至10月份空气质量相对较好,重污染天气多数出现在冬季,特别是北方地区进入采暖期以后。2016年11月15日至12月31日供暖期间,京津冀区域PM2.5平均浓度为135μg/m3,是非采暖期2.4倍,仅12月份就发生了5次大范围重污染天气。
根据环境保护部发布的《2016中国环境状况公报》。公报显示,2016年,新环境空气质量标准第一阶段实施监测的74个城市平均优良天数比例为74.2%,比2015年上升3个百分点;细颗粒物(PM2.5)平均浓度比2015年下降9.1%。
全国338个地级及以上城市平均优良天数比例为78.8%,比2015年上升2.1个百分点;平均超标天数比例为21.2%。
474个城市(区、县)开展了降水监测,降水pH年均值低于5.6的酸雨城市比例为19.8%,酸雨频率平均为12.7%,酸雨类型总体仍为硫酸型,酸雨污染主要分布在长江以南—云贵高原以东地区。
公报显示,全国现有森林面积2.08亿公顷,森林覆盖率21.63%;草原面积近4亿公顷,约占国土面积的41.7%。全国共建立各种类型、不同级别的自然保护区2750个,其中陆地面积约占全国陆地面积的14.88%;国家级自然保护区446个,约占全国陆地面积的9.97%。(www.xing528.com)
(三)当今世界面临的主要大气环境问题
发达国家的环境质量20世纪70年代后期已有所改善。我国的环境质量也没有随国民经济的发展速度而恶化,环境污染得到一定控制。但是,当今世界仍面临人口膨胀、资源枯竭、生态破坏和环境污染等问题。就大气环境污染而言,主要是全球性的温室效应、酸雨和臭氧层空洞等问题。
1.温室效应
随着大气中某些痕量气体含量的增加,引起地球平均气温升高的现象,称为温室效应。这类痕量气体,称为温室气体,主要有CO2、CH4、O3等,其中尤以CO2的温室作用最明显。
CO2等产生温室效应的机理,普遍认为与CO2等温室气体的物理性质有关。这些气体对来自太阳的短波辐射具有高度的透过性,但能吸收地面的长波辐射。CO2的强吸收带在12.5~17.0μm,其他温室气体的吸收带大多在7.0~13.0μm。由于CO2等温室气体的含量在大气中的增加,使大气层吸收地面的长波辐射能力增强,导致大气层温度升高,气候变暖,形成温室效应。
众所周知,燃料燃烧的主要产物是CO2,随着世界人口的增加和经济的迅速发展,排入大气的CO2越来越多。据估算,过去100年通过燃烧排入大气的CO2约为4.15×1011t,使大气中CO2含量增加15%,使全球平均气温上升0.83℃。该数字与百年来全球气温升高记录接近。据估计,按照目前化石燃料用量的增加速率,大气中的CO2将在50年内加倍,使中纬度地面温度升高2~3℃,极地升高6~10℃。果真如此,温室效应将给人类的生态环境带来难以预测的后果。尽管温室效应不是气候变化的唯一因素,也有人对温室效应提出种种疑问,但CO2等气体浓度的增加是肯定的,温室效应已引起国际社会的普遍关注。
2.酸雨
酸雨是pH小于5.6的雨、雪或其他形式的大气降水(如雾、露、霜),是一种大气污染现象。空气中CO2的平均质量浓度约为621mg/m3,此时被CO2饱和的雨水pH为5.6,故清洁的雨、雪、雾等降水呈弱酸性。由于人类活动向大气排放大量酸性物质,使降水pH降低,当pH小于5.6时便发生了酸雨。
形成酸雨的主要污染物是SO2和NO等。以SO2为例,大量SO2进入大气后,在合适的氧化剂和催化剂存在时,就会发生化学反应生成硫酸。在干燥条件下,SO2被氧化成SO3的反应十分缓慢;在潮湿大气中,SO2转化成硫酸的过程常与云雾的形成同时进行,SO2首先生成亚硫酸(H2SO3),而后在铁、锰等金属盐杂质催化下,被迅速氧化为H2SO4。
酸雨的主要危害是破坏森林生态系统和水生态系统,改变土壤性质和结构,腐蚀建筑物,损害人体呼吸道系统和皮肤等。酸雨在世界上分布较广,可以飘越国境影响他国。最早深受酸雨之害的是瑞典和挪威等国家,而后是加拿大和美国东北部,我国华南等地区也出现了酸雨。酸雨是国际社会关注的重要环境问题,我国正积极采取控制措施,规划酸雨控制区,控制SO2排放总量等。
3.臭氧层空洞
臭氧是大气中的微量气体之一,主要浓集在平流层20~25km的高空,该层大气也称臭氧层。臭氧层对保护地球上的生命、调节气候具有极为重要的作用。但是,近几十年来,由于出现在平流层的飞行器逐渐增多,人类生产和使用消耗臭氧的有害物质增多,导致排入大气中的氮氧化物、氯氟烃类物质增多,使臭氧层遭到破坏。以氯氟烃为例,它在对流层内性质稳定,进入平流层后,易与臭氧发生反应消耗臭氧,使臭氧层中臭氧浓度降低。
臭氧层被破坏的危害有以下几点:
有人估计,臭氧层中的臭氧体积分数减少1%,地面紫外线辐射增加2%,使皮肤癌发病率增加2%~5%。
(2)臭氧减少会使白内障发病率增高,并对人体免疫系统功能产生抑制作用。
(3)紫外线辐射增大,也会对动、植物产生影响,危及生态平衡。
臭氧层破坏还将导致地球气候异常,带来灾害。防止臭氧层破坏已成为全世界关注的问题,受到科学界和各国政府的高度重视。《保护臭氧层维也纳公约》《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》等国际法律文件,都是为保护臭氧层制定的。我国非常重视臭氧层保护工作,已签署了有关文件。
除温室效应、酸雨和臭氧层空洞等全球性的大气污染之外,由于汽车数量的迅速增加,氮氧化物、碳氢化合物、苯并(a)芘和Pb等污染也是不可忽视的当今大气污染问题。
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