王老师
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气体污染物在大气中平均停留时间少至几分钟,多至几十年、百余年.大气污染物一般分为两类：一级(原生)污染物,即由污染源直接排入大气的；二级(次生)污染物,是由一级污染物在大气中进行热或光化学反应后的产物.后者往往危害性更大.大气污染主要来源于人类生活及生产活动,大气的人为污染源主要有三种.
(1) 生活污染源 人们由于烧饭、取暖、沐浴等生活上的需要,如炉灶、锅炉等燃烧化石燃料,而向大气排放的煤烟和SO2等,具有量大、分布广、排放高度低等特点,其危害性不容忽视.
(2) 工业污染源 包括火力发电厂、钢铁厂、水泥厂和化工厂等耗能较多企业燃料燃烧排放的污染物,各生产过程中的排气(如炼焦厂向大气排放H2S、酚、苯、烃类等有毒物质；各类化工厂向大气排放具有刺激性、腐蚀性、异味性或恶臭的有机和无机气体；化纤厂排放的H2S、NH3、CS2、甲醇、丙酮等)以及生产过程中排放的各种矿物和金属粉尘.
(3) 交通运输污染源 由飞机、船舶、汽车等交通工具(移动源)排放的尾气.在一些发达国家,汽车排放气己构成大气污染的主要污染源.
人为排放的大气污染物有数十种之多,量多危害也较大的主要大气污染物有以下五种.
(1) 颗粒物质 颗粒物质的来源可分为天然来源和人为来源,而以人为来源为主.直接由污染源排放出来的称为一次颗粒物质；大气中某些污染组分之间,或这些组分与大气成分之间发生反应而产生的微粒,称为二次颗粒物质.人为来源主要是燃料燃烧过程中形成的煤烟、飞灰等,各种工业过程排放的原料或产品微粒,汽车排放的含铅化合物,以及化石燃料燃烧排放的SO2在一定条件下转化为硫酸盐等.天然来源,如风起尘埃,海浪溅出的浪沫,火山灰,森林火灾的燃烧物,宇宙陨星尘以及植物的花粉等.颗粒物质是重要的大气污染物,大气中的一些有毒物质绝大部分都存在于颗粒物质中,对人及动植物的危害很大.
(2) 硫氧化物SOx 大气中的硫氧化物主要是SO2,还有小部分SO3.主要来自发电厂和供热厂中含硫化石燃料(其中80%是煤)的燃烧,其次是冶炼厂、硫酸厂的排放气,有机物的分解和燃烧,海洋及火山活动等.从化学热力学来看SO2的平衡转达化率高,易生成SO3.从化学动力学看,可以通过催化氧化(悬浮在大气中的铁盐、镁盐起催化剂作用)或学化学氧化(主要是在波长为290~400nm的紫外光作用下)生成SO3,SO3极易与水汽生成硫酸雾或硫酸雨.SO2不但对人的呼吸道有强烈的刺激性,它对植物还会产生漂白的斑点、抑制生长、损害叶片和降低产量.当空气中有微粒物质共存时,其危害可增大3~4倍(如前述的伦敦烟雾就是例证).SOx许多不良作用是由于SOx与水作用生成的硫酸造成的.硫酸和硝酸的酸雨己严重危害我国和世界许多地区,成为举世瞩目的三大全球性公害之一.
(3) 氮氧化物NOx 氮氧化物的种类很多,造成大气污染的主要是NO和NO2 等.它们主要来自矿物燃料的高温燃烧(如汽车、飞机、内燃机及工业窑炉等的燃烧)过程中,由空气中的N2和O2反应生成的NO、NO2(N2+O2===2NO, 2NO+O2===2NO2)也部分来自于生产和使用HNO3的工厂的排放气,还有氮肥厂、有机中间体厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂的某些生产过程.现在,每年向大气排放NOx几千万吨.NO会刺激呼吸系统,还能与血红素结合成亚硝基血红素而使人中毒.NO2能严重刺激呼吸系统,并能使血红素硝基化,危害比NO的更大.另外.NO2还会毁坏棉花、尼龙等织物,使柑桔落叶和发生萎黄病等.另外,也会形成硝酸酸雨产生危害.
(4) CO和CO2 CO是人类向大气排放量最大的污染物,主要来自燃料的不完全燃烧.但是近来的研究指出天然产生的CO也不容忽视.由于近代对燃烧装置和燃烧技术的改进,所以从固定燃烧装置排放的CO量逐渐有所减少,而由汽车等移动源燃烧产生CO的量每年约有2.5亿t,占人为污染源排放的CO总量的70%左右.现代发达国家城市空气中的CO有80%是汽车排放的.
低层大气中相当丰富的CH4可被氢氧自由基(––OH)作用生成甲基自由基(––CH3),继而转变成CO.海洋是另一个重要的天然来源.早先人们认为海洋是吸收CO的重要渠道,但现在发现海洋对CO是过饱和的,这样海洋中的CO浓度反而高于大气中的CO浓度.海洋每年向大气排放CO约达0.6亿t.
CO是无色、无臭、无气味的气体.一般城市空气中的CO含量水平对植物及有关微生物均无害,但对人和动物有害,因CO能与血红蛋白化合,生成“碳氧血红蛋白”.CO与血红蛋白的结合能力比O2与血红蛋白的结合能力要大200~300倍,因此CO进入血液后,会使血液输氧能力降低甚至失去输氧能力,导致人体缺氧.轻度中毒有头痛、恶心等症状,严重时则昏迷、痉挛甚至死亡.
CO2与CO不同,它本身没有毒性,因此过去都不把CO2列为污染物,但从长远观点年,CO2也是相当重要的污染物.近一个多世纪以来,随着工业、交通和能源的高速发展,排入大气中CO2的日益增多,超过了植物的光合作用等自然界消除CO2的能力,而使CO2浓度迅速增加.CO2是一种温室气体,其含量的不断增加会引起全球气候变暖.
(5) 烃类CxHy (或简写为HC) 烃类是通过炼油厂排放气、汽车油箱的蒸发、工业生产及固定燃烧污染源等进入大气的.一个更重要的来源是汽车尾气,尾气中总含有相当量的未燃尽的烃类,除非采取特别措施保证燃烧完全.这些烃类大多是饱和烃(如CH4、C2H6、C8H18等),更为严重的是其中一小部分由饱和烃裂解而产生的活性较高的烯烃,例如辛烷裂解产物乙烯、丙烯、丁烯等不饱和烃(可占排放气的45%)更易和O2、NO及O3等发反应,生成光化学烟雾中的某些极有害成分.
烃类的生物来源也是不容忽视的,其中主要释放物有CH4、萜烯类化合物(广泛存在于某些植物的叶、花或果实中)等.这些物质释放量虽大,但分散在广阔的大自然中,所以并未构成对环境和人类的直接危害.但研究表明,CH4浓度的增加会强化温室效应.
还应特别提出的其他大气有机污染物中,应首推氟利昂.研究表明,它是破坏高空臭氧层的主要物质.
