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跨越国界的魔王

时间:2022-01-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:这是莫奈到英国首都伦敦的斯敏斯特教堂完成的写生油画。暴戾的魔王我国大气污染属煤烟型污染,以粉尘和酸雨危害最大,污染程度在加重。45个城市年日均值超过国家二级标准,占监测城市数的51.7%。华中地区酸雨污染最重,其中心区域酸雨年均pH值低于4.0,酸雨频率在80%以上。酸雨危害森林,破坏土壤,使农作物产量降低。
跨越国界的魔王_环境保护科学

第四节 跨越国界的魔王

19世纪末至20世纪初,欧洲画坛勃起一支新流派——印象派,并迅速称雄于世界画坛。然而,即使是画坛大师也很少有人清楚,印象派的勃起竟与大气环境污染有极密切的渊源。印象派的名称,源于法国著名画家莫奈的名画《日出印象》。这是莫奈到英国首都伦敦的斯敏斯特教堂完成的写生油画。画面上,云遮雾绕中的大教堂那哥特式风格的屋顶若隐若现,给人一种朦胧的美感。

然而,油画在伦敦展出时却遭到非议。

人们常见的雾都是灰白色的,而《日出印象》却把雾霭涂成了紫红色。画坛名家们纷纷指责莫奈在绘画色彩上标新立异、愚弄观众。可是,当议论纷纷的观众走出展览大厅时,一个个顿时瞠目结舌。原来,他们意外地发现,人们司空见惯的伦敦上空的雾果然如同《日出印象》那样是紫红色的,而并非是灰白色的。

莫奈不愧是画坛名家,他经过仔细观察,注重研究光和色彩之间的微妙变化,终于使《日出印象》成为开创画坛一代流派的传世之作。

但是为什么原来灰白色的雾却变成了紫红色呢?这恰恰是伦敦林立的烟囱所排放的大量煤烟混杂在水汽中,形成了污染严重的烟雾使阳光发生折射和散射而形成的。《日出印象》也可说是世界上第一幅凭直观印象反映大气污染的油画。

大气对人类生存具有非常重要的意义。一个成年人每天大约要呼吸10立方米的空气,在总面积达60~90平方米的肺泡组织上进行气体的吸收和交换,以维持正常的生理活动。10立方米空气相当于13千克,充足和洁净的空气对人体健康是时刻不可缺少的。

地球大气的总质量约为6000万亿吨。

大气的厚度一般认为超过1000千米,其中人类赖以生存的大气层主要是地面往上10~12千米范围内的那一部分,即人们常说的对流层,是地壳的组成部分。大气污染来源主要有三个方面:一是生活污染源,包括饮食或取暖时燃料向大气排放有害气体和烟雾;二是工业污染源,包括火力发电、钢铁和有色金属冶炼,各种化学工业给大气造成的污染;三是交通污染源,包括汽车、飞机、火车、船舶等交通工具的煤烟、尾气排放。

暴戾的魔王

我国大气污染属煤烟型污染,以粉尘和酸雨危害最大,污染程度在加重。

1995年,据87个城市监测,大气中总悬浮微粒年日均值为55~732微克/立方米,北方城市平均392微克/立方米;南方城市平均242微克/立方米。45个城市年日均值超过国家二级标准,占监测城市数的51.7%。

据84个城市监测,降尘年月均值3.70%~60.13%吨/平方公里,平均值为17.7吨/平方公里·月,南方城市降尘量平均值为10.16吨/平方公里·月;北方平均值为24.73吨/平方公里·月。

据88个城市监测,二氧化硫年日均值2~424微克/立方米,北方城市平均值为81微克/立方米;南方城市平均值为80微克/立方米,南北方城市总体污染水平相近。超过年日均值标准的城市为48个,占监测城市数的54.4%。

据88个城市监测,氮氧化物年日均值12~129微克1立方米,北方城市平均值为53微克/立方米;南方城市平均值为41微克/立方米,北方城市较南方城市污染严重。

氮氧化物已成为广州、北京冬季的首位污染物,表明我国一些特大城市大气污染开始转型。

由于大气受到污染,一些地区开始形成酸雨区。我国的酸雨区主要分布于长江以南、青藏高原以东地区及四川盆地。华中地区酸雨污染最重,其中心区域酸雨年均pH值低于4.0,酸雨频率在80%以上。西南地区以南充、宜宾、重庆和遵义等城市为中心的酸雨区,近年来有所缓减,但仅次于华中地区,其中心地区年均pH值低5.0,酸雨频率高于80%。华东沿海地区的酸雨主要分布在长江下游地区以南至厦门的沿海地区,该区域酸雨污染强度较华中、西南地区弱,但区域分布范围较广,覆盖苏南、皖南、浙江大部及福建沿海地区。华南地区的酸雨主要分布于珠江三角洲及广西的东部地区,重污染城市降水年均pH值在4.5~5.0之间,中心区域酸雨频率在60%~90%范围。广西地区的酸雨污染较普遍,除南部滨海地区,大部分地区酸雨频率在30%以上,酸雨区沿湘桂走廊向东西扩展,东与珠江三角洲相连。

魔王的招数

空气是无色、无臭、无味的混合气体,主要由氧、氮、氩组成(占99.96%),二氧化碳、臭氧水蒸气、氖、氦等含量很少。

一般情况下,它们在空气中的组成是保持相对恒定的,正常情况下空气是清洁的。然而由于人类的生产和生活活动,向大气中排出了许多物质,引起空气成分改变,对人类和其他生物产生不良影响。二氧化硫、飘尘、氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳、二氧化碳等是排放到大气中的主要污染物。

一切含硫燃料在燃烧过程中都产生二氧化硫。二氧化硫为刺激性气体,易溶于水,几乎全部被上呼吸道吸收,对眼、上呼吸道粘膜有强烈刺激作用。在潮湿的空气中能与水分子结合形成亚硫酸、硫酸,使其刺激作用增强。二氧化硫在空气中的本底值(未受污染的大气组分含量)是0.0002ppm,当空气中二氧化硫浓度达0.3~1ppm时,多数人就会感觉出来;达到3ppm时,就有特殊的刺激气味;达到8ppm时就会感到难受;20ppm时可引起眼结膜炎、急性支气管炎;极高浓度时可致声门水肿、肺水肿和呼吸道麻痹。二氧化硫通过气孔进入植物叶子,破坏叶子内部组织,造成叶子变黄、卷叶,以致植物倒伏。二氧化硫排放进入大气后还可形成酸雨。酸雨使水质酸化,导致水生态系统变化,浮游生物死亡,鱼类繁殖受到影响。酸雨危害森林,破坏土壤,使农作物产量降低。酸雨还腐蚀石刻、建筑。

一氧化氮是一种无色无臭的气体,它在常温下很容易跟空气中的O2化合生成棕色、有刺激气味的二氧化氮。二氧化氮在空气中的本底值大约是0.001ppm。二氧化氮有毒,空气中含量为0.1ppm时,即可嗅到它的臭味;含量在150ppm以上对人的呼吸器官就有强烈刺激作用,引起肺水肿,严重者可致肺疽,有生命危险。二氧化氮遇水便形成硝酸。酸雨就是水和硫酸、硝酸的混合物。

人为排放氧化物的重要原因是燃料在燃烧过程中助燃空气里的氮和氧在高温条件下作用生成一氧化氮,一氧化氮再氧化即成二氧化氮。例如汽油机和柴油机中油料燃烧后,汽缸里排出的气体中一氧化氮浓度可达4000ppm;汽车加速时尾气中一氧化氮浓度可达6000ppm;火力发电厂废气中的一氧化氮含量也可达到1000ppm以上。而且燃烧温度越高,一氧化氮生成量越大。

从工厂烟囱排出来的高浓度氮氧化物是棕色气体,人们称之为黄龙。二氧化氮不但本身有毒,它在紫外线作用下还会产生臭氧。

一氧化碳是一种对血液神经有害的毒物,主要来自煤和石油的燃烧。一氧化碳进入体内,经肺泡进入血液循环,主要与血红蛋白结合,导致肌体组织缺氧。实验表明,大约100ppm浓度的一氧化碳会使人产生昏眩、头痛或其他中毒症状。燃料不完全时会产生大量一氧化碳。供氧不足的燃烧称作贫氧燃烧,产物即以一氧化碳为主。二氧化碳本身是没有毒性的,人体呼吸吐出的就是二氧化碳。但二氧化碳浓度的不断增加,对全球的气候却产生了不容忽视的影响。

二氧化碳气体有一个特性,就是能够吸收红外光。太阳辐射到地球上的可见光除少部分通过植物的光合作用将能量转换并贮存以外,大部分被云层、飘尘和地面反射回空间。反射是以红外光的形式进行的,但空气中二氧化碳气体却阻拦变成红外光的热能反射离开地表,于是地表附近的二氧化碳气体就起到了类似温室玻璃的作用,阳光可以射到温室里来,热量却散发不出去。这种“温室效应”能使地表低层大气温度升高,地表变暖。

据调查,19世纪大气中二氧化碳浓度是290ppm,现已达320ppm以上。1885年到1940年间,地球表面平均温度确实上升了0.6℃。有人认为,如果大气中二氧化碳继续增加,则50~100年内地球上的气温将升高好几度,赤道附近的干旱地区将大幅度扩大。

而寒带和极地的冰川大量融化,几百年后海平面将升高5~10米,世界气候将发生灾难性的变化。

魔王的降服

人类活动导致全球大气层的主要变化及环境问题可以归结为三方面:一是大气中温室气体增加导致气候变化;二是大气臭氧层破坏;三是酸雨和污染物的越界输送。

为了保护全球大气环境,改善本国的环境质量,一些国家在治理大气污染方面制定了新的计划。1996年,英国政府宣布实施为期10年的“全国空气质量战略”计划,以使下个世纪英国的空气变得清新。据统计,英国约20%的车辆造成了80%的汽车废气污染。为此,英国政府将授予地方政府权力以监督污染严重的汽车,地方政府将有权拦截这些汽车并起诉车主。地方政府还将有权封锁空气污染严重地区的交通,对进入市中心的车辆实施检证制等。汽车排放的废气是目前英国空气污染的罪魁祸首,治理汽车废气污染已势在必行。英国环境部说,空气污染每年使三千多英国人丧生,仅用于治疗因空气污染而引起的疾病的医疗费用每年就达23亿英镑。

我国已加入联合国《气候变化框架公约》和修正后的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》,并已在制定履行这些国际公约和议定书的国家行动方案。我国已颁布了《中华人民共和国大气污染防治法》,防止大气污染和保护大气层是一项长期任务。

我国的资源特点和经济发展水平决定了以煤为主的能源结构将长期存在,控制煤烟型大气污染将是我国大气污染控制的主要任务。其次,是注意和控制机动车辆的尾气排放。目前,在大气污染控制和酸雨防治方面存在的主要问题有:

几乎所有城市都存在烟尘污染问题,冬季的北方城市尤为严重。全国二氧化硫排放量逐年增长,并形成南方大面积酸雨区,已发现对森林、土壤、农作物和建筑造成危害。先进实用的控制技术仍十分缺乏,脱硫技术目前仅限于试验及示范工程,尚未大规模实际应用。中小型工业锅炉和炉窑的烟尘治理技术尚需有新的突破,适合我国国情的致酸物质实用控制技术也十分缺乏。工业化起点低,生产规模小,污染物排放量大。如大电厂中小型发电机组的发电煤耗高出发达国家约30%;大量中小型水泥厂的水泥排尘量在3.5公斤/吨的水平。工业企业技术改造相当困难,过去10年全面进行技术改造的企业只占20%左右,而真正达到先进生产技术和现代管理水平的更少。历史欠账多,资金缺口大。对我国老的工业企业污染进行治理,费用至少需要2000亿元左右,筹集这样一笔资金是困难的,对于这类企业的污染治理必须走技术改造、清洁生产或产业结构和布局调整的道路。汽车工业技术水平大多停留在20世纪20世纪60年代的水平,能源消耗高,单机污染严重;产品换代周期慢,使用时间长,使得污染水平居高不下;已经颁布的排放标准实施不力,主要是缺乏资金,缺乏测试设备,管理手段也不配套。适于我国大气污染控制的宏观调控政策运行机制尚未形成;现有政策制度尚未形成完善的体系,缺乏协调,限制了政策、制度在大气污染控制管理中的作用,缺乏有效的能源价格机制和环境经济政策。

到本世纪末,将力争改变这种局面,达到如下目标:

重点城市和局部地区环境质量有所改善;城市大气总悬浮微粒基本得到控制,年日平均浓度要有所下降;对大气污染物的控制,将从目前对总悬浮颗粒(75P)、二氧化硫的重点控制,扩展到控制碳氧化物、铅氮氧化物;到2000年,机动车辆排放有害气体总量基本保持在目前的水平,制定和实施轮船的排放标准。2000年以后,开始朝全面改善环境质量的方向发展。全国城市建立环境质量监测报警制度。流动污染源控制由汽车扩大到轮船,并增加控制内容。

为了实现以上目标,一是实行有效的煤炭能源污染控制和管理措施,建立并推广实行以大气污染物总量控制为主导的大气污染物排放申报登记和许可证管理制度;从调整能源政策入手,改善能源生产结构,增大一次能源中水电、核电及太阳能比例。第二是逐步调整理顺能源价格,促进节能工作。

发展城市煤气、天然气和石油液化气,提高城市燃气普及率,2000年达到60%;发展集中供热,2000年集中供热面积达到4.7亿平方米。三是逐步调整大气污染物排放收费标准,促进企业技本改造,在2000年前,重点改善一批空气污染严重的城市的大气质量。

在燃煤和酸性污染物控制方面,重点开展以下领域的科学研究和技术开发:中小型燃烧锅炉高效除尘技术;二氧化硫排放的综合控制技术,包括型煤燃烧成套技术、循环流化床燃烧脱硫技术、湿式脱硫除尘技术、脱硫渣资源化技术和炉内喷钙等;各种技术的完善及其优化组合,建立示范工程,使研究成果发挥环境、节能和实现污染物资源化的综合效益;燃煤电站二氧化硫控制技术,包括大型流化床燃烧脱硫技术、旋转喷雾干燥脱硫技术、炉内喷钙技术、石灰石、石膏法脱硫技术及示范工作;致酸物质实用控制技术、氮氧化物实用控制技术;煤炭高效清洗燃烧技术及工业炉窑节能与低污染技术。

充分发挥已有的“大气污染防治咨询委员会”和“能源与环境专业委员会”的作用,建立完善的管理咨询机构,为管理决策提供背景资料和建议。建立大气污染源排放动态档案和基础信息库,并逐步发展,逐级联网。加强全国烟尘控制区建设验收监督机制,并逐步与大气排污许可证制度接轨,为推行大气污染物总量控制的管理模式奠定基础。根据国情,争取优惠引进发达国家的污染控制技术,如二氧化硫控制技术、节能高效锅炉技术等。

在控制流动污染源方面,主要采取的措施有:制定各流动污染源的管理办法及技术政策和经济政策,发展效率高、污染较少和安全可靠的运输系统;抓好城市规划;加强对汽车制造厂的监督,其产品未获得监督部门的许可前,不允许制造销售,以促进行业产业结构调整,使汽车工业向大批量、高起点方面发展。对在用车,通过加强维修和保养,以达到在用车排放标准,建立超标排放车辆检验网点。搜集全国交通运输工具的数量及污染情况,建立数据库,分析统计数据,根据污染情况,进一步使所制定的标准科学化,以促进技术水平的提高,降低污染量,逐步建立交通运输信息交流与服务系统,优化运输体制,减少空载空耗。开展国际交流合作,掌握最新净化技术和管理方法,通过引进技术和合资生产,从根本上改善机动车的排放水平。

在酸雨的监测和控制方面,采取如下行动:制定国家关于综合防治酸雨的战略和规划,确立酸雨控制政策,加强酸雨的监测,完善监测技术和监测网络;开展酸雨影响研究,研究不同酸性污染和临界负荷;开展酸雨的生态影响及其防治方法研究,与国际合作开展我国酸雨长期监测活动和合作研究活动,引进国外控制酸雨的方法和技术,提高我国酸雨防治水平;在实施现有国家《征收工业燃煤二氧化硫排污费试点方案》的基础上,逐步全面推行二氧化硫排污收费制度;在酸雨严重地区建立酸雨控制区。

在防止臭氧耗损与控制温室气体排放方面也将做出如下努力:我国成立了中国保护臭氧层领导小组,于1992年编制了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》。方案核算了1991年中国受控物质的生产量和消费量,预测了1996年、2000年和2010年的消费量,提出逐步淘汰受控物质的政策和技术路线,确立了2010年全面淘汰的方案和行动计划以及为实现此方案所需的技术援助和项目。到2000年,消耗臭氧层物质的削减量不低于全面淘汰时总削减量的60%。其中气溶胶行业在1997年实现完全淘汰;泡沫塑料行业除冰箱和硬质聚氨酯板材外,在2000年实现完全淘汰。开展消耗臭氧层物质替代品及替代技术的研究、开发和试生产;1996年~2000年间建成具有万吨级生产能力替代品厂及其配套材料厂,完善替代品基础性质测试方法和技术,建立消耗臭氧层物质循环回收网点。建立我国有关消耗臭氧层物质管理法规体系,包括生产和销售许可证制度;生产和消费企业的新建、扩建和技术改造方面的控制;进口监督管理等。

利用经济杠杆,通过调整税收政策和制定优惠政策限制消耗臭氧物质的生产和消费,鼓励使用替代品及替代技术。

1995年,我国组织制定了气溶胶、泡沫塑料、家用冰箱、工商制冷、汽车空调、哈龙灭火剂、电子零件清洗、受控物质生产八个行业的逐步淘汰受控物质的战略研究。

1995年9月16日第一个“国际臭氧层保护日”前夕,我国首批无CFC(氯氟烃类物质)电冰箱——环保冰箱在北京王府井百货大楼等商场露面。淘汰CFC是冰箱行业的一次变革,企业在环保方面舍得投入,在经济方面就能得到丰厚的回报。

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