大气及空气污染治理（三）

　　全球大气污染问题

　　地球上人口在急剧增加，人类经济在急速增长，地球上的大气污染也日趋严重。由于一些有害气体的大量排放，不仅使大气造成局部地区的污染，而且影响到全球性的气候变化以及大气成分的组成，即出现所谓的全球环境问题。目前，全球性大气污染问题主要表现在温室效应、酸雨和臭杨层遭到破坏三个方面。

　　(1)温室效应

　　农作物和花卉用的温室，是一座用玻璃盖成的房屋，用来培育需要适当温度的植物。当太阳的辐射能量进入室内时，透明的玻璃房屋使热量保存在室内。而由于大气中某些气体含量增加，引起地球平均气温上升的情况，则称温室效应。这类气体，即叫温室气体，主要包括CO2、CH4、O3、氧化亚氮和氯氟烃(氟利昂)等，其中尤以CO2的温室作用最明显。CO2等温室气体产生温室效应的机理，至今仍有争议。然而普遍认为，这与温室气体的物理性质有关。CO2等温室气体对来自太阳的短波辐射具有高度的透过性，而对地面反射出来的长波辐射却具有高度的吸收性能。CO2等温室气体在大气中迅速增加，而将地面反射的红外辐射大量截留在大气层内，使地球表面的能量平衡发生改变。温室气体如同幕照一样，阻止红外辐射的外逸，势必导致大气层温度升高，气候变暖，形成“温室效应”。我们知道，CO2是所有碳氢化合物燃烧的基本产物。由于世界上人口的增加和经济的迅速增长，排入大气中的CO2也愈来愈多。有关资料指出，过去100年人类通过化石燃料的燃烧，约把4150亿吨的CO2排入大气，结果使大气中CO2含量增加15%。据计算，这将使全球平均气温上升0.83C，而此数字与百年来全球平均气温升高的记录接近。有人估计，按照目前化石燃料燃烧的增加速率，大气中CO2将在50年内加倍，这将使中纬地区温度升高2-3C，极地升高6-10C。

　　温室效应将导致全球环境的重大变化，其主要影响有：

　　1.气候变化。温室效应首先表现为全球性气候变暖。在北半球，冬天变短、变湿，夏季变长、变干燥。亚热带可能会比现在更干，而热带则可能变得更湿。由此海洋产生更多多热量和水分，气流更强，热带风暴的能量比现在大50%，台风和飓风将更加频繁。气温升高会使极地或高山上的冰川融化，导致海平面上升。据推算，全球增温1.5-4.5C，海平面会上升20-165厘米，从而将淹没沿海大量繁华的城市、低地和海岛。

　　2.生态环境变化。全球气候的变化，可能会对陆地自然生态系统发生难以预料的影响，热带雨林减少，生物多样减少，农作物减产。尽管有人对温室效应提出种种不同看法，然而，由于CO2等气体的浓度增长是无法逆转的，所以引起了全球的普遍关注。世界上曾召开过一系列国际会议，从技术手段和政策战略上进行协商。

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　　(2)酸雨

　　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)，是一种大气污染现象。酸雨又称酸性(降)雨。因大气中CO2的存在，所以即使是清洁的雨雪等降水，也会因CO2溶于其中形成碳酸而呈弱酸性。空气中CO2浓度平均在621毫克/米3(316×10-6)左右，此时雨水中饱和CO2后的PH值为5.6，故定PH<5.6为酸雨指标。由于人为向大气中排放酸性物质，使得雨水PH值降低，当PH值低于5.6时，便发生了酸雨。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，但它们作用的比例不同。一般来说，对形成酸雨的作用，硫酸占60%-70%，硝酸占30%，盐酸占5%，有机酸占2%。所以，人为排出的SO2和NOX是形成酸雨的两种主要物质。

　　据估计，人为排入大气中的SO2约为13000万吨/年，其中9000万吨来自煤的燃烧，约占76%。大量SO2进入大气中后，在合适的氧化剂、催化剂存在时，就会发生化学反应而生成硫酸。在干燥条件下，SO2通过化学过程被氧化成SO3，然后转化为硫酸，但这个反应十分缓慢，在潮湿大气中，SO2转化成硫酸的过程常与云务的形成同时进行，先由SO2生成亚硫酸(H2SO3)，在Fe、Mn等金属盐杂质作为催化剂的作用下，H2SO3迅速被催化氧化为H2S04。当空气中含有NH4时，这类酸化反应会进一步发展。

　　形成大气污染的NOx主要是NO和NO2。人为排放的NOx主要是化石燃料在高温下燃烧产生的。在化石燃料燃烧过程中，NO占95%以上，但一进入大气后，NO又大部分转化为NO2。在大气中，NO2除了本身直接反应形成硝酸外，当它与SO2同时存在时，还可以促进SO2向SO3和H2SO4转化，从而加速酸雨的形成。由于酸雨的出现，破坏了森林生态系统，改变土壤性质与结构，破坏水生生态系统，腐蚀建筑物和损害人体的呼吸道系统和皮肤。例如，在欧洲15个国家中有700万公顷森林受到酸雨的影响，森林在遭到死亡综合症的侵袭;座瑞典北部地区，因受酸雨影响，土壤酸化而使肥力减退，河湖酸化而影响水生生物的生长和繁殖。此外，还有因酸雨水渗入地下，使地下水酸化而造成地下水污染的事例。在世界上酸雨分布的地区较广，有时飘越国境影响别国，所以它不仅是一个环境问题，也是一个国家间的政治问题。

　　(3)臭氧层破坏

　　臭氧是大气中的微量气体之一，它主要浓集在平流层中20-25公里的高空中，即大气的臭氧层。臭氧层作为环绕地球的保护层，其作用是吸引太阳紫外线中对生物有害的部分，保护地球上的生命界，并调节地球的气候。然而，近些年来，由于在平流层内运行的飞行器日益增多，人类活动产生的一些气体如NOx和氯氟烃等进入平流层，使臭氧层遭到破坏，以致于在南极上空出现了“臭氧空洞”。导致大气中臭氧减少和耗竭的物质，主要是平流层内超音速飞机排放的大量NOx，以及人类大量生产与使用的氯氟烃化合物(氟利昂)，如CFCl3(氟利昂-11)、CF3Cl2(氟利昂-12)等。被排放出来的氟利昂在大气中的寿命可达数十年乃至100年，所以大部分进入低层大气，再进入臭氧层。氟利昂在对流层内性质稳定，但进入臭氧层后，易与臭氧发生反应而消耗臭氧，以致降低臭氧层中O3浓度。臭氧浓度降低，臭氧层的破坏，将对地球生命系统产生极大的危害。首先，由于臭氧层的破坏，大量紫外光辐射将到达地面而危害人体健康。有人估计，如臭氧层中O3浓度减少?%，则地面紫外光辐射将增加2%，导致皮肤癌发病率增加2%-5%。此外，还会使白内障发病率增高以及对人体免疫系统功能产生抑制作用。紫外光辐射增大，也会对动、植物产生影响，而危及生态平衡。臭氧层破坏还将导致地球气候出现异常，由此带来灾害。正因如此，保护臭氧层已成为一个全球性的问题。联合国环境规划署在1985年3月通过了《保护臭氧层维也纳公约》，于1988年生效。到1993年4月为止，世界上已有119个国家和1个经济组织加入该公约。1996年11月，在哥斯达黎加首都圣何塞召开了世界臭氧层高峰会，参加这次会议的有164个国家800名代表。在会上，世界气象组织发表了一份报告，指出1996年，南极上空臭氧层缺口进一步扩大，面积达到1800万公里2，破了以往记录，显示情况已到了刻不容缓的地步。