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【EHS管理】如果對霧霾還有什么不理解的,可以看看這本書

2015-3-10 21:04:45??????點擊:

酸雨

        雖然酸沉降是更精確的描述,但更普遍使用的是酸雨(Acid Rain)一詞,用以描述化石燃料燃燒產(chǎn)生的污染物,主要為硫和氮的氧化物。它們在大氣層中傳輸時發(fā)生化學(xué)變化,最后成為酸雨、酸雪、酸霧或酸塵降落到地面。這些污染物的主要來源是車輛、各種工業(yè)、發(fā)電廠和礦冶設(shè)施。二氧化硫被大氣層中的水蒸氣吸收,變成高度腐蝕性的硫酸。二氧化硫?qū)τ晁兴岬呢暙I占2/3。大約有1/3的酸來自氮氧化物,在大氣層中轉(zhuǎn)化為硝酸。
        一旦污染物在空氣中產(chǎn)生,就能被風(fēng)攜帶到幾百公里之外,沉降到遠(yuǎn)離其源頭的地方。在北美,最盛行的風(fēng)向是西風(fēng),這意味著降落到東海岸和加拿大東部的大多數(shù)酸雨來源于中部和中西部以北的10個州。同樣,產(chǎn)生于英國、法國和德國空氣中的污染物造成了斯堪的納維亞的酸化問題。
        酸雨有3種效應(yīng):陸地的、水體的和物質(zhì)的。酸改變土壤和水的pH值(一種1—14的酸堿性等級),引起一條化學(xué)反應(yīng)和生物反應(yīng)鏈。要注意pH是一種對數(shù)尺度,即尺度上的每一級都代表10倍。因此,4.0就比5.0酸10倍,比6.0酸100倍。正常雨水的平均pH值為5.6,歸為微酸性一類,不過曾經(jīng)記錄到pH值為1.5的酸雨(遠(yuǎn)比食醋和檸檬汁酸性強)。
        酸沉降通過對土壤的酸化以及將鋁和有毒重金屬鎘與鉛等顆粒覆蓋地面而危害土壤和植被。酸沉降殺死土壤中分解有機質(zhì)和使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)通過生態(tài)系統(tǒng)再循環(huán)的微生物。美國東部、北歐和西歐、俄羅斯和中國的森林已經(jīng)遭到嚴(yán)重傷害。
        酸雨對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響是多方面的。湖泊或河流的酸度無需增加很多就會開始干擾魚類繁殖的早期階段。同樣,由于酸化殺死魚類賴以為食的植物和昆蟲,食物鏈也被中斷。美國、加拿大和斯堪的納維亞成千上萬湖泊和河流中魚類的消失以及其他地方的魚類減少被認(rèn)為同酸雨有關(guān)。內(nèi)華達山脈、喀斯喀特山脈(Cascade Range)、落基山脈和阿迪朗達克山脈(Adirondacks)等地的高海拔河流、湖泊和池沼也面臨高酸度的慢性傷害。
        建筑物和紀(jì)念碑見證了大氣中酸的實質(zhì)性影響。酸刻蝕和腐蝕著許多建筑材料,包括大理石、石灰石、鋼鐵和青銅。世界范圍內(nèi),成千上萬的建筑物正在被酸沉降緩慢地溶蝕。

酸雨的形成。化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化硫和氮氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和硝酸鹽顆粒,這些顆粒和水蒸氣發(fā)生反應(yīng),形成硫酸和硝酸,然后降落到地表。
光化學(xué)煙霧
        二氧化硫是酸雨的罪魁,而氮的氧化物則是形成光化學(xué)煙霧(Photochemical Smog)的禍?zhǔn)住_@種空氣污染類型的形成,是由于氮氧化物和空氣中水蒸氣里的氧氣發(fā)生反應(yīng),生成二氧化氮。后者在日光下同汽車尾氣與工業(yè)廢氣中的碳?xì)浠衔锓磻?yīng),生成像臭氧(Ozone)之類的新化合物。光化學(xué)煙霧的主要成分——臭氧分子由3個而不是2個氧原子組成。天氣干暖而環(huán)流微弱有利于臭氧形成。天氣越熱,日光越強,臭氧與煙霧形成越多。因此一般說來,夏季臭氧產(chǎn)生多于其他月份。
        由于氮氧化物和碳?xì)浠衔镏饕獊碓从跈C動車輛和工業(yè),所以光化學(xué)煙霧多屬城市問題。任何地方,光化學(xué)煙霧問題的嚴(yán)重程度都取決于氣候、地形和交通狀況。此類煙霧世界各地均有發(fā)生,影響著許多城市,如土耳其的安卡拉、印度的新德里、墨西哥城和智利的圣地亞哥。據(jù)世界銀行報道,亞洲煙霧最嚴(yán)重的16座城市都在中國。
        大約有1.6億美國人,即一半以上美國人口,居住在不符合2004年6月生效的聯(lián)邦地面臭氧標(biāo)準(zhǔn)的地方。加利福尼亞州溫暖陽光的氣候和地形特別有利于臭氧的生成。加利福尼亞州的河谷被山地環(huán)繞,空氣污染保留在盆地中。出現(xiàn)逆溫時,污染物被有效地截留而不能逃逸到大氣層中去。一半以上的加拿大人也和對面的美國人一樣,居住在臭氧污染水平不可接受的地方。從溫莎到魁北克之間的區(qū)域空氣質(zhì)量最差。近一半臭氧是就地產(chǎn)生的,另一半來自俄亥俄河谷、克里夫蘭和底特律地區(qū)。
        光化學(xué)煙霧既傷害人類健康又傷害植被。長期暴露于煙霧中會對肺部造成永久性傷害,使之過早老化,而且據(jù)信會增加哮喘、支氣管炎、肺炎和肺氣腫之類的發(fā)病率。由于兒童呼吸道較短小,而且免疫系統(tǒng)不如成人發(fā)育成熟,他們尤其容易受到空氣污染的傷害。
        臭氧除了對人類影響以外,也傷害植被。即使在百萬分之一的低濃度下接觸幾天,對樹木、植物和農(nóng)作物也會造成傷害。雖然煙霧是城市工業(yè)中心產(chǎn)生的,但是對其下風(fēng)向地區(qū)也有影響。日本東京和大阪、中國北京、巴基斯坦卡拉奇和美國加利福尼亞州洛杉磯等城市下風(fēng)向的森林就受到與光化學(xué)煙霧有關(guān)的傷害。

(上)洛杉磯晴天,(下)被光化學(xué)煙霧掩蓋。空氣停滯在城市上空時,汽車與工業(yè)廢氣越積越多,減弱下午的陽光,變成陰暗的霾,使臭氧水平劇增。
臭氧層損耗
        臭氧在近地層是一種有害污染物,但對大氣層卻至關(guān)重要。在地面以上大約10-24千米的高度上,臭氧形成一個叫做臭氧層(Ozone Layer)的保護層,它護衛(wèi)著地球上所有生命,免遭來自太陽的致命紫外線(UV)的過度輻射。越來越多的證據(jù)顯示,各種化學(xué)品的排放正在破壞臭氧層。其中最重要的一類合成化學(xué)品是1931年開發(fā)的氯氟碳(Chlorofluorocarbons,CFCs)。成百種產(chǎn)品中含有氯氟碳。它被用作冰箱和空調(diào)器中的冷卻劑,用作氣溶膠噴霧劑,用作塑料泡沫包裝、家居絕緣和室內(nèi)裝潢材料等。它還以液化形式用于外科手術(shù)工具的消毒,清洗電腦芯片和其他微電子設(shè)備。
        另一些與臭氧層損耗有關(guān)的是用于滅火器中的哈龍,用作溶劑和清潔劑的四氯化碳和甲基氯仿,用于土壤和谷倉消毒以及熏蒸易腐貨物的殺蟲劑溴化甲烷。不過,氯氟碳遠(yuǎn)比這些都重要。
        這些氣體釋放到空氣中后,穿過低層大氣,在7-15年內(nèi)上升到平流層。在那里,紫外線輻射將這些氣體分子破壞,產(chǎn)生游離的氯原子和溴原子。經(jīng)過一定時間,一個這樣的原子就能破壞成千上萬個(如果不是無限多個)臭氧分子。
        每年7月開始,南極上空大氣層的臭氧損失就越來越多。1985年研究人員發(fā)現(xiàn)南極上空臭氧層中今天人所共知的“空洞”(實際上是一個低濃度臭氧區(qū)),大小和美國大陸相當(dāng),并向北延伸,遠(yuǎn)達南美洲有人居住的地區(qū)。臭氧損耗在8-9月加強,直至10月溫度上升,風(fēng)向改變,臭氧虧缺的空氣與周圍大氣相混合而逐漸停止。北極上空臭氧層的損耗雖然較不令人注目,但也很嚴(yán)重,而1978年以來中緯度上空的臭氧層也顯著減弱。
        臭氧層的損耗讓更多的紫外輻射抵達地表。接受的紫外線輻射增多,提高了皮膚癌的發(fā)病率,同時由于抑制了身體的防御機制,也增加了罹患各種傳染病的風(fēng)險。由于紫外線輻射還對植物細(xì)胞和組織造成傷害,它還可能造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。最嚴(yán)重的損害可能出現(xiàn)在海洋中。
        紫外線輻射量的增加,影響光合作用和被稱為浮游植物的微小植物的代謝作用。這些浮游植物就繁衍在南冰洋海面之下,構(gòu)成海洋食物鏈的基礎(chǔ),而且在地球二氧化碳循環(huán)中起核心作用。
        根據(jù)1987年由160國簽署的一項國際協(xié)議——《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》(Montreal Protocol on the Depletion of the Ozone Layer,以下簡稱《蒙特利爾議定書》),氯氟碳和其他臭氧層損耗物的生產(chǎn)正在被逐步淘汰。該協(xié)議要求發(fā)達國家在1996年1月1日之前停止生產(chǎn)和消費氯氟碳、四氯化碳、哈龍和甲基氯仿,發(fā)展中國家在2010年之前停止生產(chǎn)。《蒙特利爾議定書》使氯氟碳的生產(chǎn)急劇下降。到1998年其產(chǎn)量已比10年前的峰值減少了90%。下層大氣溴的濃度從1998年到2003年下降了5%。
        即使所有國家最后都執(zhí)行了《蒙特利爾議定書》,但由于過去的排放,未來若干年內(nèi)仍將繼續(xù)造成臭氧降解。兩種使用最廣泛的氯氟碳仍停留在平流層中,在長達120年時間里分解臭氧分子。所以,無法期待到21世紀(jì)末臭氧層能夠完全恢復(fù)。
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