书城科普大自然的奥秘
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第2章 寻找大气污染的元凶(1)

地球是我们人类赖以生存的家园,大气层是这个家园保护伞,没有它,人类将无法生存。

然而,这层保护伞正在被污染被破坏,大气污染的来源有自然和人为两种。火山爆发、地震、森林火灾产生的烟尘、硫氧化物、氮氧化物等,叫作自然污染源;人类的生产、生活活动形成的叫作人为污染源。大气污染最大的危害就是会直接威胁到人体的生命和健康,我们将何去何从,是个亟待解决的问题。

大气污染,危害知多少

洁净的空气是生命的要素,它是人类生存环境中不可缺少的。减少污染,净化空气,“还我蓝天红日”,已成为世界各国人民的共同心愿。清洁的空气中含有78.09%的氮,20.95%的氧,0.93%的氩,以及少量的二氧化碳和水蒸气,微量的稀有气体。当大气中某些气体异常地增多或者又增加了新的成分时,大气就污浊了。当大气成分的变化增大到危及生物的正常生存时,就造成了大气污染。

大气污染的来源有自然和人为两种。火山爆发、地震、森林火灾产生的烟尘、硫氧化物、氮氧化物等,叫作自然污染源;人类的生产、生活活动形成的叫作人为污染源。大气污染主要来源于人类的活动,特别是工业和交通运输,因而在工业区和城市中空气污染特别严重。在世界最著名的八大公害中就有五起是由大气污染造成的。

大气污染最大的危害就是会直接威胁到人体的健康。据初步统计,已经产生危害或引起人们注意的大气污染物就有100种左右,其中影响范围广、对人类环境威胁较大的主要是煤粉尘、二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、碳化氢、硫化氢和氨等,世界每年的排放量达6亿多吨。煤粉尘是人体健康的大敌,其中直径0.5~5微米之间的飘尘对人的危害最大,它可以直接到达肺细胞而沉积,并可能进入血液送往全身。粉尘粒子表面有各种有毒物质,进入人体后可引起呼吸道、心肺等方面的疾病。

比如,1952年12月5~8日英国伦敦发生的煤烟雾事件,死亡人数多达4000人。据分析,这种“杀人的烟雾”之所以出现主要是因为那几天伦敦无风有雾,工厂烟囱和居民取暖排出的废气烟尘弥漫在伦敦市区经久不散,烟尘最高浓度达4.46毫克/米立方,二氧化硫的日平均浓度竟达到3.83毫升/米立方。二氧化硫经过某种化学反应,生成硫酸液沫附着在烟尘上或凝聚在雾滴上,随呼吸进入器官,使人发病或加速慢性病患者的死亡。由上例可知,大气中污染物的浓度很高时,会造成急性污染中毒,或使病状恶化,甚至在几天内夺去几千人的生命。其实,即使大气中污染物浓度不高,但人体成年累月呼吸这种污染了的空气,也会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等疾病。

大气污染也会对植物产生危害。大气污染物,尤其是二氧化硫、氟化物等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度很高时,会对植物产生急性危害,使植物叶表面产生伤斑,或者直接使叶枯萎脱落;当污染物浓度不高时,会对植物产生慢性危害,使植物叶片褪绿,或者表面上看不见什么危害症状,但植物的生理机能已受到了影响,造成植物产量下降,品质变坏。

此外,大气污染物还会对天气和气候造成十分显著的影响:

(1)减少到达地面的太阳辐射量。从工厂、发电站、汽车、家庭取暖设备向大气中排放的大量烟尘微粒,使空气变得非常浑浊,遮挡了阳光,使得到达地面的太阳辐射量减少。长此以往,就会导致人和动植物因缺乏阳光而生长发育不好。

(2)增高大气温度。在大工业城市上空,由于有大量废热排放到空中,因此,近地面空气的温度比四周郊区要高一些,这种现象在气象学中称做“热岛效应”。

(3)增加大气降水量。从大工业城市排出来的微粒污染物,其中有很多具有水气凝结核的作用。因此,当大气中有其他一些降水条件与之配合的时候,就会出现降水天气。如果大气中还含有其他污染物质,如硫酸等,就可能形成酸雨。

(4)对全球气候的影响。近年来,人们逐渐注意到大气污染对全球气候变化的影响问题。经过研究,人们认为在有可能引起气候变化的各种大气污染物质中,二氧化碳具有重大的作用。从地球上无数烟囱和其他种种废气管道排放到大气中的大量二氧化碳,约有50%留在大气里。二氧化碳能吸收来自地面的长波辐射,使近地面层空气温度增高,这叫做“温室效应”。经粗略估算,如果大气中二氧化碳含量增加25%,近地面气温可以增加0.5℃~2℃。如果增加100%,近地面温度可以增高1.5℃~6℃。有的专家认为,大气中的二氧化碳含量照现在的速度增加下去,若干年后会使得南北极的冰熔化,导致全球的气候异常。因此,治理大气污染刻不容缓!

空气中的“杀手”——PM2.5

世界卫生组织的一份报告称,全球每年大约有200万人死于空气污染所导致的各种疾病,空气中的可吸入颗粒物、二氧化硫、臭氧、二氧化氮对人体健康均有很大危害。可吸入颗粒物、二氧化硫、臭氧、二氧化氮其实就是大气污染物存在的形式,可以将其分为颗粒物质和气态物质,有人将它们称为飘浮在空中的“杀手”。

说到空气污染,不得不提一个最近很火的词语——PM2.5。pm2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分,但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比,PM2.5粒径小,富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

气象专家和医学专家认为,由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径10微米以上的颗粒物,会被挡在人的鼻子外面;粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物,能够进入上呼吸道,但部分可通过痰液等排出体外,另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡,对人体健康危害相对较小;而粒径在2.5微米以下的细颗粒物,直径相当于人类头发的1/10大小,不易被阻挡。被吸入人体后会直接进入支气管,干扰肺部的气体交换,引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。

每个人每天平均要吸入约1万升的空气,进入肺泡的微尘可迅速被吸收、不经过肝脏解毒直接进入血液循环分布到全身;其次,会损害血红蛋白输送氧的能力,丧失血液。对贫血和血液循环障碍的病人来说,可能产生严重后果。例如可以加重呼吸系统疾病,甚至引起充血性心力衰竭和冠状动脉等心脏疾病。总之这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液,其中的有害气体、重金属等溶解在血液中,对人体健康的伤害更大。人体的生理结构决定了对PM2.5没有任何过滤、阻拦能力,而PM2.5对人类健康的危害却随着医学技术的进步,逐步暴露出其恐怖的一面。

Pm2.5的主要来源有自然源和人为源两种,但危害较大的是后者。

自然源包括土壤扬尘、海盐、植物花粉、孢子、细菌等。自然界中的灾害事件,如火山爆发向大气中排放了大量的火山灰,森林大火或裸露的煤原大火及尘暴事件都会将大量细颗粒物输送到大气层中。

人为源包括固定源和流动源。固定源包括各种燃料燃烧源,如发电、冶金、石油、化学、纺织印染等各种工业过程、供热、烹调过程中燃煤与燃气或燃油排放的烟尘。流动源主要是各类交通工具在运行过程中使用燃料时向大气中排放的尾气。

既然pm2.5的主要来源为机动车尾气的排放,找出主要原因了,对个人来说就很容易找出应对的办法了。主要以佩戴真正防pm2.5的口罩为有效手段。尤其是在上下班路上、地铁站中及人群高密集地方。

使用防pm2.5的口罩。pm2.5口罩除了能防尘,防pm2.5,口罩面料采用能杀灭连抗生素都无法杀灭的“超级细菌”的康纶纤维。人在不停的呼吸中,pm2.5颗粒夹杂着大量的致病细菌被人吸入后直接侵害人体的健康。用口罩,无疑是有效的解决了即防尘、又防病的问题。

尽量减少吸烟甚至不吸烟。烟雾中有大量pm2.5,会对人体有着直接和间接的危害。如果无法阻止周边的人吸烟,那么应该尽量远离烟雾。

大雾天不能晨练。PM2.5是引起大雾天气的重要元凶之一,因此早上起来发现雾气比较大时,就不宜外出进行晨练。如果一定要晨练,建议带上真正能防pm2.5的口罩进行慢跑、小跑的运动量不大的晨练。

目前来看,世界各大城市的空气污染程度仍然严重,尤其是人口超过百万的特大城市污染较为严重。颗粒物是影响城市空气质量的首要污染物。针对此情况,首先,应提高全民素质,从道德上加强人们保护环境的意识;其次,重视城市绿化,植树造林;再次,控制工厂废气、废水、废物的排放,以及“每周少开一天车”,减少汽车尾气的排放。

飞来的“恶魔”——浮尘

浮尘是指尘土、细沙均匀地浮游在空中,使天穹呈土黄色,水平能见度小于10公里的一种天气现象。这种天气状况对人体肺部的危害很大。沙尘中含有很多颗粒物,这些颗粒物对人体的危害程度主要决定于颗粒物的大小。

大于10微米的颗粒物,几乎都可被鼻腔和咽喉所捕获,不易进入肺泡。但就目前空气中多数是对人体危害最大的10微米以下的颗粒物,它能长驱直入眼、鼻、喉、皮肤等器官和组织,并经过呼吸道沉积于肺泡。肺内尘粒一旦超过肺本身的清除能力,就会沉积于胸腔内,导致肺及胸膜的病变,引起支气管炎、肺炎、肺气肿等疾病。

另外,在沙尘天气里,人的眼、鼻、喉、皮肤等直接接触部位都会受到一定程度的损害,主要表现为流鼻涕、流泪、咳嗽、咳痰等刺激症状和过敏反应,严重的可以导致皮肤炎症、结膜炎等。

扬沙与沙尘暴都是由于本地或附近尘沙被风吹起而造成的。其共同特点是能见度明显下降,出现时天空混浊,一片黄色。两者大多在冷空气过境或雷雨、飑线影响时出现,北方都是在春季容易出现。所不同的是扬沙天气风较大,影响的能见度在1公里到10公里之间;而沙尘暴风很大,能见度小于1公里。而浮尘是由于远地或本地产生沙尘暴或扬沙后,尘沙等细粒浮游空中而形成,俗称“落黄沙”。我国北方靠近沙漠地带,冷空气从偏西方南下时,沙尘也随之而来,便造成了北方沙尘暴天气。冷空气往往会把一些沙尘带到数千米的高空,高空强大的西北风将这些沙尘吹到南方。浮尘天气便是这些高空的沙尘在途中沉降而形成的。浮尘天气出现时远方物体呈土黄色,太阳呈苍白色或淡黄色,能见度小于10公里。

我国是世界上沙漠较多的国家之一,西北、华北和东北地区是我国沙漠和沙地集中分布的地方,这里沙漠和沙地面积达70万平方公里以上,沙漠中各式各样的沙丘,依照它们的稳定程度分为流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘。沙尘天气发生时,流动沙丘扬起沙尘的数量最大,半固定沙丘要小一些,固定沙丘最小。除沙漠和沙地外,我国北方地区多属中纬度干旱和半干旱地区,地面多为稀疏草地和旱作耕地,植被稀少,加上人为破坏,当春季地面回暖解冻,地表裸露,狂风起时,沙尘弥漫,在本地及狂风经过的地带形成沙尘天气。

沙尘天气来袭时,我们应尽量减少外出,在家中时要及时关闭门窗,尤其是抵抗力相对较弱的慢性气管炎患者以及老人小孩。如果在风沙天里不注意保护的话,将会旧病复发,或者引发其他疾病。

如果外出的话,最好使用防尘口罩、眼镜作为防护,这样可以有效阻挡风沙对呼吸道的刺激,减少或防止灰尘进入呼吸道和肺部器官。出行的人回家后,可以用清水漱漱口并清理鼻腔,以减轻感染的几率。由于沙尘天气发生时风大、气候更为干燥,要多喝水加快体内代谢废物的排出,增强对环境的适应能力。

游荡在天空中的“死神”——酸雨

“好雨知时节,当春乃发生。随风潜入夜,润物细无声。”这是杜甫笔下美妙的景致,但今天看来却未必如此了。随着工业化的高度发展,大气污染日益严重,“酸雨”这个名词也逐渐为人们所熟知。

酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。酸雨是造成全球性环境污染的又一个元凶。它是大气污染后产生的酸性沉降物。因为最早引起人们注意的是雨中含有这种沉降物,所以习惯上称为酸雨。酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸,绝大部分是硫酸和硝酸。工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫,燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物,经过“云内成雨过程”,即水气凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上,发生液相氧化反应,形成硫酸雨滴和硝酸雨滴;又经过“云下冲刷过程”,即含酸雨滴在下降过程中不断合并、吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体,形成较大雨滴,最后降落在地面上,形成了酸雨。