书城科普地球与环境(人与环境知识丛书)
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第7章 被扯破的地球“外衣”(4)

为了综合控制燃煤污染,国际社会提倡实施系列的包括煤炭加工、燃烧、转换和烟气净化各个方面技术在内的清洁煤技术。这是解决二氧化硫排放的最为有效的一个途径。美国能源部在20世纪80年代就把开发清洁能源和解决酸雨问题列为中心任务,从1986年开始实施了清洁煤计划,许多电站转向燃用西部的低硫煤。日本、西欧国家则比较普遍地采用了烟气脱硫技术。

控制酸雨污染是大气污染防治法律和政策的一个主要领域,它主要包括两方面的措施:一是直接管制措施,其手段有建立空气质量、燃料质量和排放标准,实行排放许可制度;二是经济刺激措施,其手段有排污税费、产品税(包括燃料税)、排放交易和一些经济补助等。西方国家传统上比较多的采用了直接管制手段,但从20世纪90初年代以来,很注重经济刺激手段的应用。西欧国家较多应用了污染税(如燃料税和硫税)。美国1990年修订了清洁空气法,建立了一套二氧化硫排放交易制度。据估计,由于实施了交易制度,只需要酸雨控制计划原来估算费用的一半,就可以实现到2010年将全国电站二氧化硫排放量在1980年基础上削减50%的目标。

目前,欧洲、北美、日本等在削减二氧化硫排放方面取得了很大进展,但控制氮氧化物排放的成效尚不明显。

(五)汽车小“尾巴”污染大难题

楼市与车市是拉动国家经济发展的两大重要经济支柱,在楼市的天价让百姓持币观望的时候,车市成了内需政策中拉动经济发展的另一重要支柱。汽车板块之所以对国内经济的发展至关重要,不仅仅汽车是消费市场最大的投资品种之一,能直接扩大国内的消费水平,直接拉动GDP的方向,同时也在于它能有效地带动钢铁、塑料、纺织等行业,下游使用环节可以拉动石化、金融等行业,而这些行业的发展都是国民经济发展的重要支柱。

然而,在世界各国,汽车污染早已不是新话题。汽车尾气污染是由汽车排放的废气造成的环境污染。可以说,汽车是一个流动的污染源。20世纪40年代以来,光化学烟雾事件在美国洛杉矶、日本东京等城市多次发生,造成不少人员伤亡和巨大的经济损失!

进入21世纪,汽车污染日益成为全球性问题。随着汽车数量越来越多、使用范围越来越广,它对世界环境的负面效应也越来越大,尤其是危害城市环境,引发呼吸系统疾病,造成地表空气臭氧含量过高,加重城市热岛效应,使城市环境转向恶化。有关专家统计,到21世纪初,汽车排放的尾气占了大气污染的30%~60%。随着机动车的增加,尾气污染有愈演愈烈之势,由局部性转变成连续性和累积性,而各国城市市民则成为汽车尾气污染的直接受害者。

汽车尾气含有一氧化碳、碳氢化合物、醛类和炭黑、焦油重金属等有害物质,汽车尾气含有多种成分,并且对人类和社会都有一定的危害。

首先是一氧化碳。一氧化碳是烃燃料燃烧的中间产物,主要是在局部缺氧或低温条件下,由于烃不能完全燃烧而产生,混在内燃机废气中排出。当汽车负重过大、慢速行驶时或空挡运转时,燃料不能充分燃烧,废气中一氧化碳含量会明显增加。一氧化碳是一种化学反应能力低的无色无味的窒息性有毒气体,对空气的相对密度为0.967,它的溶解度很小。一氧化碳由呼吸道进入人体的血液后,会和血液里的红血蛋白Hb结合,形成碳氧血红蛋白,导致携氧能力下降,使人体出现反应,如听力会因为耳内的耳蜗神经细胞缺氧而受损害等。吸入过量的一氧化碳会使人发生气急、嘴唇发紫、呼吸困难甚至死亡。研究表明,人对一氧化碳的承受能力相当高,一个健康的人能短时间承受血液中含量为20%~40%的一氧化碳的侵袭。虽然对人体无副作用的一氧化碳阈值尚未确定,但长期吸收一氧化碳对城市居民身体健康是一个潜在威胁。

第二是氮氧化合物。氮氧化合物是在内燃机气缸内大部分气体中生成的,氮氧化合物的排放量取决于燃烧温度、时间和空燃比等因素。从燃烧过程看,排放的氮氧化物95%以上可能是一氧化氮,其余的是二氧化氮。人受一氧化氮毒害的事例尚未发现,但二氧化氮是一种红棕色呼吸道刺激性气体,气味阈值约为空气质量的1.5倍,对人体影响甚大。由于其在水中溶解度低,不易为上呼吸道吸收而深入下呼吸道和肺部,引发支气管炎、肺水肿等疾病。在浓度为9.4毫克/立方米的空气中暴露10分钟,即可造成呼吸系统失调。

第三是碳氢化合物。汽车尾气的碳氢化合物来自三种排放源。对一般汽油发动机来说,约60%的碳氢化合物来自内燃机废气排放,20%~25%来自曲轴箱的泄漏,其余的15%~20%来自燃料系统的蒸发。甲烷是窒息性气体,其嗅觉阈值是142.8毫克,只有高浓度时才对人体健康造成危害。乙烯、丙烯和乙炔则主要是对植物造成伤害,使路边的树木不能正常生长。苯是无色类似汽油味的气体,可引起食欲缺乏、体重减轻、易倦、头晕、头痛、呕吐、失眠、黏膜出血等症状,也可引起血液变化,红细胞减少,出现贫血,还可导致白血病。其嗅觉阈值16.29毫克,对人体健康有影响的阈值34.8毫克。汽车尾气中还含有多环芳烃,虽然含量很低,但由于多环芳烃含有多种致癌物质(如苯丙芘)而引起人们的关注。

HC和NOX在大气环境中受强烈太阳光紫外线照射后,产生一种复杂的光化学反应,生成一种新的污染物形成光化学烟雾。1952年12月伦敦发生的光化学烟雾4天中死亡人数较常年同期约多4,000,45岁以上的死亡最多,约为平时的3倍,1岁以下的约为平时的2倍。事件发生的一周中,因支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱者死亡分别为事件前一周同类死亡人数的9.3倍、2.4倍、5.5倍和2.8倍。

第四是醛。醛是烃类燃烧不完全产生,主要由内燃机废气排放,汽车尾气排放的醛类以甲醛为主,占60%~70%。甲醛是有刺激性的气体,对眼睛有刺激性作用,也会刺激呼吸道,嗅觉阈值为0.06~1.2毫克,高浓度时会引起咳嗽、胸痛、恶心和呕吐。乙醛属低毒性物质,高浓度时有麻醉作用。丙烯醛是一种辛辣刺激性气体,对眼睛和呼吸道有强烈刺激,可引起支气管细胞损害,嗅觉阈值为0.48~4.1毫克。

第五是含铅化合物。汽车尾气排放的含铅颗粒大部分来自内燃机的废气排放。四乙铅是作为抗爆剂加进汽油中的,一般汽油的含铅量在0.08%~0.13%之间,四乙铅燃烧后生成氧化铅排出。铅主要作用于神经系统、造血系统、消化系统和肝、肾等器官。铅能抑制血红蛋白的合成代谢过程,还能直接作用于成熟的红细胞。经由呼吸系统进入人体的铅粒,颗粒较大者能吸附于呼吸道的黏液上,混于痰中而吐出;颗粒较小者,便沉积于肺的深部组织,它们几乎全被吸收。铅在人体内各器官中积累到一定程度,会对人的心脏、肺等造成损害,使人贫血,行为呆傻,智力下降,注意力不集中,严重的还可能导致不育症以及高血压。根据进入身体的方式,可以有高达60%的摄入总铅量永久留在人体内,成年人血液中混入0.8毫克以上称为铅中毒。据调查,英国10%的儿童在6岁前铅中毒。儿童铅中毒,智商将降低,还会出现捣乱和过失行为。

含铅汽油经燃烧后,85%左右的铅排入大气中造成铅污染。铅氧化物不仅对人体有害,它还会吸附在汽车尾气催化净化器的催化剂表面上,对催化剂产生“毒害”,明显地缩短尾气催化净化装置的寿命,是汽车尾气催化净化装置要解决的难题之一。20世纪40年代以来,通过汽车燃烧排入大气中的铅已达数百万吨,成为一种公认的全球性污染。

无铅汽油是一种在提炼过程中没有添加铅的汽油,英语略称ULP。无铅汽油中只含有来源于原油的微量的铅,一般每升汽油为百分之一克。它的辛烷值为95,比现有其他级别含铅汽油的辛烷值(97)略低。使用无铅汽油能有效控制汽车废气中的有害物质,减少碳氢化合物(造成烟雾)、一氧化碳(有毒)及氮氧化物(形成酸雨)等污染。要减少排污最有效、最简单的方法就是在排气系统中加装催化转换器,而汽油含铅量每升超过0.013克时,就会使催化剂失效,从而达不到控制汽车废气的目的。这个临界量即为界定无铅汽油的标准。使用无铅汽油的汽车,其发动机上必须装有无需铅润滑的硬化阀座。如果没有,便要在每使用数缸无铅汽油后,使用一缸含铅汽油以润滑阀座。其次,催化转换器也须配合一些特殊的发动机系统,包括汽油喷嘴及电子点火装置等。现在,大部分汽车可使用无铅汽油,还有一部分汽车需经调校改装才能使用。

为了降低大气污染程度,提高人民的健康水平,从2000年开始,我国在全国范围内推广无铅汽油,实现了汽油无铅化,从根本上解决了汽车尾气中的铅污染问题。但是,很多人却误将无铅汽油当做无害绿色汽油,在生活中放松了对汽车尾气的防范。事实上,无铅汽油仍存在不少污染问题。

无铅汽油除了无铅,燃烧时仍可能排放气体、颗粒物和冷凝物三大物质,对人体健康的危害依然存在。其中,气体以一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物为主。颗粒物以聚合的碳粒为核心,呈粉散状,60%~80%的颗粒物直径小于2微米,可长期悬浮于空气中,易被人体吸入。冷凝物指尾气中的一些有机物,包括未燃油、醛类、苯、多环芳烃。

欧盟的环保专家认为,要减少汽车污染对城市环境的危害,最有效的办法是调整城市交通政策,大幅减少私家车数量,优先发展公交,提倡自行车交通;同时,还应加速发展、普及环保型汽车,减少对石化燃料的依赖。目前减少汽车污染的主要措施有:

一是控制汽车的数量。在许多大中城市中,汽车的数量实际已经“超载”。政府可以用宏观调控的方法提高汽车的价格,适当减少汽车的购买量,促进小型制造汽车的企业的转产,把汽车的数量控制在生态平衡允许的范围内。同时要使公共汽车、地铁等公共交通工具迅速发展起来,向市民提倡骑自行车、乘坐公共汽车和地铁;公务员更要以身作则,尽量使用公共交通工具,少乘坐私家车,尽量降低汽车尾气排放量。

二是严格把关,提高汽油质量。到21世纪初,世界大多数城市都已禁止使用含铅汽油。要提高汽车尾气污染物排放标准,严格把关,不能让未达到标准的汽油流入市场。

三是加快采用先进的汽车尾气处理技术,对不符合尾气排放标准的汽车进行淘汰或改造。

四是推广以天然气为燃料的燃气汽车,并对燃气汽车进行改造,解决其存在的发动机动力性能下降、储气瓶占用空间大等问题。

五是变废为宝。

方案A:在气缸内的燃料和空气经过压缩,变成高温高压的气体,燃烧后能量仍很高。如果将这些能量利用起来,转化成发动机的动力,既节省了燃料,又减少了废气排放量。

方案B:汽车尾气中含有氮氧化物和硫氧化物,如果在尾气排放管上加装一个收集和转化装置,将其转化成工业原料硝酸和硫酸,虽然收集量可能不多,但积少成多,这就在减少对大气污染的同时对资源进行了回收。

六是加强宣传,提高人民环保意识。加强对环境保护重要性的宣传,提高人民环保意识,让群众自觉使用公共交通工具,不购买尾气排放量不达标的汽车,坚决不购买、制造含铅、低质汽油。

世界各地对于抑制汽车尾气,可以说各有高招,这里举几个例子:

在意大利的罗马,自1997年以来,如果驾车者想在历史遗迹所在的地区通行,那他每年必须交纳大约200~332欧元不等的税。此外,还需证明自己是在这个区域工作的。至于住在这里的居民,只要象征性地交15欧元就可以了。通过税收汇聚的资金原本计划用来建造停车场,可这些停车场直到2006年也迟迟没有建成。即便如此,这些措施也已经使此处每天通过的车辆从1997年的9万辆减少到了2006年的7万辆。

新加坡城很早就采取了一项旨在限制商业中心车流量的政策。1975年,该城首先实行了城市通行税制度,驾车者每天都必须交这个通行税。到了1998年,这个办法有了变化,改成了按时段计算的电子收税系统。这项政策使高峰时段(8时~9时)的汽车车流量减少了,因为有些人决定在那些通行税不太高的时段(7时30分~8时和9时~9时30分)开车通过这里。

挪威大部分大城市都要求司机交纳进城费,而这也是直接借鉴了英国伦敦的做法。伦敦自2003年2月以来,就安装了800台摄像机,必须交纳5英镑(约合7.5欧元)的通行税才能进入从东部的塔桥到西部的海德公园间方圆21平方千米的区域。但由于公共交通系统已经陈旧,由伦敦市长决定施行的这项改革受到了部分市民的非议。伦敦市政当局想通过实行这项反交通阻塞税,把该市的汽车流量减少10%~15%,并希望把每年征得的1.3亿英镑(约合1.95亿欧元)的通行税用于发展公共交通运输。

德国是采取税收政策来对付汽车污染的。自2001年1月以来,汽车每年的纳税额是根据汽车的功率以及汽车排放污染气体的量来计算的。此外,还实行了补贴制度,就是对那些排放污染气体少的汽车实行补贴。有了这两项规定,一些驾车者可以好几年不用交一分钱的税。这项政策对促使汽车生产商生产更环保的汽车有一定的积极作用。