书城科普让蓝天成为白云的家(星球保卫战)
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第2章 抬头仰望不到星空(1)

现在,世界空气污染状况不容乐观。空气悬浮颗粒浓度普遍超标,二氧化碳、二氧化硫污染居高不下,机动车尾气危害日益严重……中国环境保护部发布的《2008年中国环境状况公报》,在全国 519个报告了空气品质数据的城市中,达到一级标准的城市仅 21个,仅占全国城市数量的 4%!当空气污染日益恶化,我们如何保证生活环境的健康与洁净?躲进室内,关上门窗,我们就能畅快呼吸吗?

§§§第一节蓝天下我们如何呼吸

每年入冬以后,罕见大雾天气频发。在冬季,早晨和晚上正是城市供暖锅炉工作的高峰期,大量排放的烟尘悬浮物和汽车尾气等污染物在低气压、风小的条件下,不易扩散,与低层空气中的水气相结合,形成烟尘(雾),而这种烟尘(雾)持续时间往往较长,就形成了难以散去的大雾。

没有狂风、暴雨那么刺激,没有沙尘暴、冰雹那么残暴,雾给人的感觉是温和的,甚至带给人一种朦胧的美感。然而,气象专家指出,仅仅从对交通和人们身体健康的影响上来看,看似朦胧的雾其实比暴雨、沙尘暴甚至狂风和冰雹都大。每一次朦胧大雾的发生,都会让雾区内所有的人们、交通线路甚至整个城市付出很大的代价。

城市越建越大,雾天越来越多,连续雾时间段也越来越长。这两者有没有必然的联系呢?答案是肯定的。

大雾作为一种自然现象,其形成主要有三方面因素。一是水平方向静风现象的增多。近年来,随着城市建设的迅速发展,城市大楼越建越高,增大了地面摩擦系数,使风流经城区时明显减弱。污染物横向的稀释越来越少,空气质量也下降很快。二是垂直方向的逆温现象,在正常气候条件下,污染物是从气温高的近空向气温低的高空扩散,逐渐循环排放到大气中的。但在逆温现象下,近空的气温反而比高空更低,导致污染物停留在近空,排放不出去。这就使得逆温层像一个锅盖一样盖在城市上空,极易导致大雾的出现。三是近些年来随着工业的发展和城市车辆的迅速增加,污染物排放和城市悬浮物大量增加,直接导致了能见度降低,使得整个城市看起来灰蒙蒙一片,碰到雾天尤其严重,对城市居民的危害也越来越大。

河南郑州交警部门提供的数据显示,在一个大雾天,郑州市平均会出现 10起左右比较严重的交通事故,由此带来的直接经济损失达数百万元。大雾除了加重交通拥堵之外,还会导致局部地区交通瘫痪。

虽然世界各国高速公路交通事故统计数据并未表明雾会在多大程度上增加交通事故的危险性,但许多严重的交通事故都和雾有关。其理由正如许多有关高速公路大雾重大交通事故的新闻报道那样:“交通事故的主要原因是能见度低,速度过快,车间距过小……”

另外,大雾增多带来的直接后果是,城市病频频发生,城市公共危害日益加剧。每到秋冬季节,到医院就诊的抑郁症患者人数会比平时明显增续时间较长的大雾天里,人体长时间多。由于雾天空气中有害颗粒物增多,得不到太阳的“普照”,严重影响了且污染物不易扩散,致使心血管、呼人的健康,这对处于成长发育期的儿吸道疾病患发几率明显上升。人在持童少年尤为不利。

1952年 12月,英国伦敦地面气压低且没有风,潮湿而沉重的空气压在上空,使伦敦一连好几天沉浸在浓雾之中,冬季居民大量烧煤取暖和工厂烧煤用的成千上万个烟囱在浓雾中喷吐着大量黑烟,烟雾中的三氧化二铁使二氧化硫氧化产生硫酸泡沫,凝结在烟尘上形成酸雾。当时大气中悬浮颗粒物的含量比平时高 5倍,4天中有 4000余人死亡,之后的两个月中又有近 8000人死亡。这就是伦敦的烟雾事件,也是世界著名的八大公害事件之一。

1930年12月1~5日,在比利时的马斯河谷工业区,在逆温条件下,炼焦厂、炼钢厂、硫酸厂和化肥厂等许多工厂排放出的大量烟雾弥漫在河谷上空无法扩散,使河谷工业区有上千人发生胸疼、咳嗽、流泪、咽痛、呼吸困难等,一周内有 60多人死亡,心脏病、肺病患者死亡率最高,许多家畜也纷纷死去,是 20世纪最早记录下的大气污染事件。这是世界著名八大公害之一的比利时马斯河谷烟雾事件。

1948年 10月 26~ 31日,美国宾夕法尼亚州多诺拉镇大部分地区受反气旋和逆温控制,加上 26~ 30日持续有雾,使大气污染物在近地层积累。二氧化硫及其氧化作用的产物与大气中尘粒结合,致使 5911人发病,占全镇人口 43%,其中 20人很快就死亡。症状是眼痛、喉痛、流鼻涕、干咳、头痛、肢体酸乏、呕吐、腹泻。这是世界著名的八大公害之一的美国多诺拉烟雾事件。

日本四日市哮喘事件:世界著名的八大公害事件之一。自 1955年以来,日本四日市石油冶炼和各种燃油产生的废气,使整个城市终年黄烟弥漫。全市工厂粉尘和二氧化碳的年排放量高达 13万吨。空气中的重金属微粒与二氧化硫形成的硫酸烟雾,被人吸入肺部以后,使人患气管炎、支气管哮喘和肺气肿等多种呼吸道疾病,重者会发生急性重型肝炎、肝性脑病以至死亡。1961年哮喘病发作,1967年一些患者不堪忍受而自杀,1972年全市共确认哮喘病患者达 817人,死亡 10多人,到 1979年 10月底,当地确认患有大气污染性疾病的患者人数达 775491人。

在 20世纪 40年代初期,美国西部的太平洋海滨城市洛杉矶,因其临海、靠山、自然风景优美,所以常年阳光明媚,只有几天下雨,气候温和。自从 1936年在洛杉矶开发石油以来,特别是二次世界大战后,洛杉矶飞机制造和军事工业迅速发展,洛杉矶变成美国西部地区的重要海港,并一跃成为仅次于纽约和芝加哥的美国第三大城市。据统计,洛杉矶在 20世纪40年代初就有汽车 250万辆,每天消耗汽油 1600万升。由于汽车漏油、汽油挥发、不完全燃烧和汽车尾气,城市每天都会排放大量的碳氢化合物和一氧化碳等污染物。

洛杉矶是一个三面环山一面临海的城市,处于太平洋沿岸的一个口袋形地带之中。虽然在海上有相当强劲的地面风,但此风并不穿过海岸线。海岸附近吹着风力过小的西风和西南风将城市上空的空气推向山岳封锁线,还有反气旋、下沉气流、逆温等因素造成污染物滞留在市区很难散去。20世纪 40年代初开始,在每年夏季至早秋的晴朗日子洛杉矶上空就会出现一种浅蓝色光化学烟雾,这种烟雾中含有很多高浓度臭氧、过氧乙酰硝酸酯、乙醛和其他氧化剂,会使整座城市上空变得浑浊不清。不仅如此,此种烟雾还使人眼睛发红,咽喉疼痛,呼吸憋闷、头昏、头痛。1943年以后,离城市 100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死,柑橘减产。1952年的一次光化学烟雾中,洛杉矶市死亡 400多人,且都是 65岁以上的老人。这是世界著名八大公害之一的美国洛杉矶光化学烟雾事件。

中国也发生过类似的光化学烟雾事件。20世纪 70年代,甘肃兰州市西固地区出现光化学烟雾事件,引起当地居民的眼睛红肿、流泪以及呼吸道刺激。当地的炼油厂和发电厂的大量碳氢化合物和氮氧化合物排放以及特殊的山谷地形是造成这次事件的主要原因。自此,我国频繁多次出现这们要重视环境污染问题,走可持续发类事件。环境问题不容忽视,因此我展的道路。

近年来,随着汽车保有量的迅速增加,汽车尾气排放逐渐成为城市大气污染的重要来源之一。一些大城市的大气污染已逐渐由煤烟污染型转向汽车尾气污染型,或成为具有二者综合特征的污染。有调查显示北京和广州大气中大约 80%的一氧化碳和40%的氧化亚氮均来自于汽车尾气的排放。汽车尾气的成分比较复杂,含有上千种化学物质,一般可分为气体(一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、醛类等)和颗粒物(炭黑、焦油和重金属等)两大类。汽车尾气对人体健康的危害主要表现为:具有刺激性,对呼吸系统和免疫系统具有不利影响,具有诱变和致癌效应。

1.刺激性效应

伴随大量的黑烟,汽车尾气具有典型的刺激性异味。目前尚无法确定这种异味是由何种物质所引起的,但有人认为这种异味的产生取决于排出物中分子量大于 80的那部分混合物。急性眼刺激是汽车尾气排放物引起的急性反应中最敏感的指标之一,尾气中的一氧化氮,可转变为硝酸,从而对眼睛产生刺激作用,尾气中甲醛、乙醛和丙烯醛等醛类物质也可引起急性眼刺激症状。高浓度的汽车尾气还能引起头痛、喉痛、咳嗽、气喘、呼吸困难等症状和诱发哮喘发作。不仅如此,一次污染物在阳光(紫外线)作用下产生的光化学烟雾对人体将造成更大的伤害,主要表现为眼睛和黏膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。汽车尾气含有大量损害呼吸道和肺泡功能并可导致癌症的颗粒物,会对人体健康造成危害,因此户外锻炼应远离繁华的公路,锻炼时间不宜太晚。

2.对呼吸系统的影响

由于汽车尾气的排放点靠近人体呼吸带,人体呼吸系统成为其对健康危害的主要靶器官。研究认为,长期接触汽车尾气可直接刺激人体呼吸道,使呼吸系统的免疫力下降,导致暴露人群慢性气管炎、支气管炎及呼吸困难的发病率升高,肺功能下降等。动物实验表明:长期吸入柴油颗粒物可引起肺部清除能力下降,长期大量的炎症细胞和多种细胞因子的浸润,使细胞膜受到损害;肉眼可见肺部形成明显的碳素沉着、斑点等病理改变,显微镜下可见肺泡内大量沉着的颗粒物、肺泡Ⅱ型细胞、间质组织和胶原纤维增生,大量的中性粒细胞、浆细胞和吞噬了颗粒物的巨噬细胞,并在肺部形成片状斑点。肺部清除颗粒物的半衰期延长,巨噬细胞功能和免疫力下降,感染细菌能力明显增强,最终损害肺的通气功能,造成慢性损伤和病变。

3.对免疫系统的影响

汽车尾气颗粒物对机体免疫功能的影响一方面表现为诱发机体出现超常的免疫反应如变态反应,另一方面引起机体特异性和非特异性免疫损害。流行病调查发现,近年来工业化国家空气污染严重的地区过敏性疾病的患病率明显增加。汽车尾气颗粒物进入肺部后,肺泡巨噬细胞将整个颗粒物吞噬,并释放出一系列细胞因子和前炎症因子,如肿瘤坏死因子、核转录因子,而前炎症因子或沉积于肺部的颗粒物进一步作用于肺上皮细胞、成纤维细胞、内皮细胞等,使其分泌黏附因子及细胞因子,这些黏附因子及细胞因子使各种炎症细胞(如中性粒细胞、巨噬细胞、单核细胞、多形核白细胞等)聚集,从而导致炎症发生。一方面,炎症是机体防御的反应,另一方面,过度的炎症将导致机体的病理损害。

4.诱变和致癌效应

机动车尾气污染所引起的诱变和致癌效应研究近年来一直是国内外相关研究的热点之一。研究发现:汽车、柴油车尾气中颗粒物的有机提取物具有致突变性;柴油机排出的颗粒物可抑制细胞间隙通信功能,随着细胞恶化程度的增加,细胞间通信功能下降的程度也增加。研究者对 14225名卡车司机进行了 10年的随访研究,以非暴露职业人群作为对照发现,卡车司机的肺癌死亡率显著增加,因此认为汽车尾气暴露是人类肺癌的病因之一。近年来研究发现,汽车尾气亦可使人体呼吸系统以外的其他部位的肿瘤发病率升高。流行病学调查发现,长期职业暴露于汽车尾气亦可使某些部位肿瘤发病危险增加,如甲状腺癌、乳腺癌、周围神经系统癌和唇(舌)癌等。

工业企业无组织排放的废气所含性中毒,甚至引起死亡。长期在低浓的污染物种类繁多,对人体的危害主度污染环境中地接触,将使人体质下要表现在引起呼吸系统疾病,在突发降,精神不振,工作效率低下,引起性的高浓度污染物作用下,可造成急支气管系统疾病,诱发癌症。

1.粉尘污染的健康危害

粉尘有固态和液态两种形态,其粒径范围为 0.01~ 500微米。人吸入肺部的粉尘量达到一定数值时,能引起鼻炎、各种呼吸道疾病以及肺癌等。粉尘与空气中的二氧化硫协同作用能加剧对人体的危害。当二氧化硫的浓度≤ 0.4毫克/立方米时,一般情况下,人体不会受到严重危害;但这时若存在 0.3毫克/立方米的飘尘,呼吸道疾病将显著增加。大量吸进含有重金属元素的粉尘危害性更大。粉尘能吸收大量紫外线短波部分,当空气中粉尘浓度达 0.1毫克/立方米时,紫外线将减少 42.7%;浓度为 1毫克/立方米时,减少 71.4%;达到 2毫克/立方米时,则令人难以忍受。另外,烟尘使光照度和能见度减弱,严重影响动植物的生长,也将在一定程度上影响城市交通秩序,造成事故的多发。某些粉尘,当达到一定浓度时,若存在足够的火源(高温、电火花、摩擦等)将引起爆炸。粉尘的粒径越小,环境湿度越小,爆炸的危险性就越大。