***認識--"空氣污染"***
空氣污染(或大氣污染)指一些危害人體健康及周邊環境的物質對大氣層所造成的污染。這些物質可能是氣體、固體或液體懸浮物等。我們在日常生活中呼吸的空氣,由多種化學物質組成,最普遍的元素是氮,其次是氧,然後是其他氣體。每種氣體的成份並不是固定的,會有輕微的轉變,當轉變出來的物質過多時,我們就會視它為空氣污染。如果空氣中的污染物數量少的話,對人體和環境的影響會比較輕微,但當這些污染物增加至危險的水平,我們就要想辦法把他們從空氣裡消除。
空氣污染主要可以分為化學污染和生物污染兩部份。也有人把噪音、熱量、輻射和光的污染歸入空氣污染的類別裡。
2008年,布萊克史密斯研究所在世界污染最嚴重地區報告中將室內空氣污染和城市空氣品質被列為世界最嚴重的有毒污染問題。根據2014年世界衛生組織報告,2012年空氣污染導致全球700萬人死亡。
空氣品質預報,是指利用各種技術對空氣中的污染物濃度及其時空分布進行預測。就預報方法而言,空氣品質預報方法包括:數值預報、統計預報、潛勢預報。空氣污染指數(Air Pollution Index,API)是一個表達空氣污染程度的數值,而每個國家的標準不同,其優點是簡單易記,但缺點則是含糊抽象、太籠統,或以空氣品質指數(Air Quality Index,AQI)表達。
空氣污染排放因素所代表的價值是人們試圖將排放到清潔空氣中的污染物數量以及排放活動相互聯繫起來的事情。這些因素常常表述污染物的量,通過單位重量、體積、距離和排污活動持續性(如每噸煤燃燒後所產生的顆粒物的公斤量)。這些因素導致對各種空氣污染來源進行評估。在許多例子中,這些成分常常是將所有可接受品質進行簡單平均,並常常認為這是對長期平均數的代表值。
持久性有機污染物列表上有12種化合物。二惡英和呋喃只是其中之二,是由有機物燃燒所發 生的,如燃燒塑料。持久性有機污染物也是內分泌干擾素,可以扭曲人類基因。
空氣污染風險是污染物危害和暴露在污染物下所產生的負面功能。暴露在空氣污染物可以表述為對某人、某些人群(如某郡的鄰里或兒童)或是對所有人的影響。例如,某人想要計算在某一地理區域內暴露在有害氣體下的問題,這包括各種微觀環境和年齡人群。這可以被計算吸入量。計量可以為在各種場合下每日暴露量(如室內微觀環境和戶外地點)。
暴露需要包含各個年齡層和其它人口統計人群,特別是嬰兒、兒童、孕婦和其它敏感次人群。暴露在空氣污染物下需要綜合空氣污染物濃度、各地時間和每個次人群在某一時間的吸入量,以及該次人群所參與的活動(遊戲、做飯、閱讀、工作等)。例如,小孩吸入率比成人小。小孩參與各種劇烈活動比參與安靜活動的兒童吸入率要大。這樣,每日暴露需要反映在微觀環境中所花費的時間以及活動種類。每個微觀環境的空氣污染物濃度需要總結以判斷這一暴露。
通風不順暢導致室內空氣污染濃度上升,而人們待在屋子裡時間太久。氡氣是致癌氣體,在地球某些地方會散布出來,進入屋子裡。建材,如地毯和膠合板會散發出甲醛(H2CO)。圖畫和溶劑在變干時會散發出揮發性有機化合物。鉛畫會蛻變為塵土,被人體吸入。一些空氣污染物是由空氣清新劑、薰香和其它香水造成的。爐子裡的柴火也會造成許多煙塵。室內致命的污染物可能是使用殺蟲劑和其它化學物質,缺乏通風所致。
一氧化碳(CO)中毒和致命常常是由於煙筒出問題導致的,或是在屋子裡燒煤。慢性一氧化碳中毒甚至可以因信號燈燃燒不良引發。所有的室內下水道都有存水彎,防止臭氣和硫化氫反進室內。在乾洗數日後,衣物依然會散發出全氯乙烯或其它乾洗液體。
雖然石棉已經在許多國家禁止使用,但許多工業和室內環境所留存的石棉依然很多,留下許多健康隱患。石棉會導致慢性炎症,影響肺部組織。在長期、大量接觸石棉後會導致石棉在肺部積存。患者會出現呼吸困難,會誘發各種肺癌出現。由於非技術文獻常常解釋不清楚這一問題,人們應該對一些疾病進行區分。根據世界衛生組織,這些包括石棉肺癌和腹膜間皮細胞瘤(非常罕見的癌症形式,總是與長期接觸石棉時出現)。
室內空氣污染的生物來源包括氣體和顆粒物。寵物會產生皮屑,人也會產生皮屑和頭髮絲,床上、地攤上和家具上的塵蟎會產生酶和微小的糞便、排放甲醛、導致牆壁發霉、產生黴菌毒素和孢子。空調系統也會產生軍團桿菌病和黴菌,室內植物、土壤和周圍的花園也會產生花粉、塵土和黴菌。缺乏空氣通風會導致空氣污染物堆積,以至於比自然含量還要高。
空氣污染的一個重要風險因素是導致一系列健康問題,包括呼吸感染、心臟病、慢性阻塞性肺病、中風和肺癌。由空氣污染所導致的健康問題可能包括呼吸困難、哮喘、咳嗽、氣喘、甚至是加重現有的呼吸和心肺疾病。這些問題會導致用藥增多,頻繁出入急診室,死亡率提升。因空氣品質低劣所導致的人類健康惡化普遍存在,但主要影響的是心肺系統。個人對空氣污染的反應不同,取決於污染物的種類、暴露情況、個人的健康狀況和基因因素等。就室內室外空氣污染死亡率上來說,開發中國家年齡不滿5歲的兒童受到的危害最大。
《美國國家科學院期刊》中的研究發現,空氣汙染會增加罹患阿茲海默症或其他型式之失智症的風險;在神經心理學方面則會增加罹患憂鬱症的風險。許多文獻也表明,空氣汙染對於學生的認知能力有負面的影響。許多空氣中的汙染物會同時夾帶有毒物質進入一些通道到達人腦進而改變腦中的神經化學。
研究指出,空氣汙染與較低的認知功能測驗成績相關(特別是教育程度較低且性別為男性的受試者),但空氣汙染與較低的認知功能測驗成績並非因果關係。研究人員說,「長期暴露於空氣汙染中」之所以對於教育程度較低且性別為男性的受試者的影響較大的原因之一可能是這些受試者有較高的比例職業為從事戶外勞動(力)的工作。
空氣污染導致的酸雨侵蝕金屬及大理石建築、雕像,毀壞戶外文物、藝術品。降低土壤酸鹼度,降低農產品收成。光化學煙霧降低能見度,影響旅遊業及對空中交通造成危險。因空氣污染而致病的人口造成醫療負擔。令能見度下降,遊客減少,經濟倒退。
空氣污染一般集中在人口密集的大都市裡,特別是在缺乏環境監管或疏於管理的開發中國家。然而,即便在已開發國家里,人口密集地區污染也達到了臭不可聞的地步,如洛杉磯和羅馬就是兩個例子。在2002年和2011年,北京肺癌發病率翻了將近一番。雖然吸菸依然是中國肺癌的首要致因,但吸菸人數正在下降,而肺癌人數卻依然上升。
世界上最嚴重的短期市民污染事件為印度1984年博帕爾事件。氰化物從美國聯合碳化物工廠泄漏出來,瞬間奪走了25,000人的命,受傷人數在150,000到600,000人左右。英國最嚴重的空氣污染事件是1952年倫敦煙霧事件。在6天中,超過4,000斃命,近期評估的數據則為接近12,000人。
前蘇聯靠近葉卡捷琳堡的生物武器實驗室在1979年發生炭疽病泄漏,即斯維爾德洛夫斯克炭疽洩漏事件,導致至少64人死亡。最嚴重的單次污染事件為1948年10月美國賓夕法尼亞州多諾拉鎮事故,導致20人死亡,超過7,000人受傷。
各種空氣污染控制技術和土地規劃策略都可以減少空氣污染。在最基本層面上,土地規劃常包括區域和運輸基礎設施規劃。在最已開發國家,土地規劃是社會政策的重要部分,保證土地在經濟和人口上能夠得到最大優化,包括環境保護。
減少污染物移動來源包括初級管理(很多開發中國家都有許可性管理),新資源延伸管理(如船舶、農業設備、小型燃氣驅動設備,如線式修邊機、鏈鋸、雪地車),增加油料效率(如使用混合驅動汽車),轉用清潔能源(如生物乙醇、生物柴油或電動車)。
一些對二氧化鈦的研究觀察了其減少空氣污染的能力。紫外線可以從該物質上打出自由電子,釋放游離基,解開揮發性有機污染物和NOx氣體。一種形式是超親水。
如下設備常用於工業和交通業污染控制。它們要麼可以摧毀污染物,或是從污染流中將污染物清除出來,防止它們進入大氣。
1.顆粒控制
(1)機械收集器(旋風分離,多重旋風)
(2)靜電除塵。可將顆粒物從流動氣體(如空氣)中分離出來,利用導入的靜電負荷來除塵。靜電除塵十分高效,通過該設備的空氣可以減少其中的塵埃。
(3)袋濾室設計對付大量塵埃,包含鼓風機、塵埃過濾器、清潔系統、塵埃收集器和除塵系統(與空氣過濾器不同,後者利用可替換過濾器來去除塵埃)。
(4)微粒洗滌器是一種污染控制技術。污染物從熔爐煙道或其它氣體流過。在洗滌塔中,受污染空氣與洗滌液接觸或通過流經洗滌液等方式來去除污染物。
2.洗滌塔
(1)擋板噴淋洗滌器
(2)旋風噴淋洗滌器
(3)文氏噴射式洗滌器
(4)器械輔助洗滌器
(5)噴霧塔
(6)濕式洗滌器
3.氮氧化物控制
(1)低氮氧化物爐
(2)選擇性催化還原法
(3)非選擇性催化還原法
(4)氮氧化物洗滌器
(5)排氣再循環
(6)催化轉換器 (也做揮發性有機物控制)
4.降低揮發性有機物
(1)吸附系統,利用活性炭,如流化床集中器
(2)廢氣燃燒器
(3)直燃式焚燒爐
(4)催化轉換器
(5)生物過濾器
(6)吸附洗滌器
(7)冷凝器
(8)蒸氣回收系統
5.酸性氣體/二氧化硫控制
(1)洗滌塔
(2)乾式洗滌塔
(3)煙氣脫硫
6.汞控制
(1)吸著劑噴射技術
(2)電催化氧化
(3)K-燃料
7.類二噁英物質和呋喃控制
8.其它相關設備
(1)污染源捕獲系統
(2)持續排放監控系統
空氣污染麻煩地區是空氣污染物排放導致個人健康負面效應持續增加的地方。麻煩地區常見於人口高度密集、城市地區,那裡聚集了固定污染源(如工廠)和移動污染源(如汽車和卡車)。從這些來源散布的污染會導致呼吸系統疾病、兒童哮喘、癌症和其它健康問題。每年,細顆粒物如柴油碳煙導致超過320萬過早死亡,成為重要問題。污染物很細小,可以沉積在肺里,進入血管。柴油碳煙會聚集在人口密集的地區。
空氣污染麻煩地區會影響各類人群,一些人群卻更可能居住在這裡。之前的研究顯示,種族或收入會影響污染物暴露的情況。有害土地使用(有毒物質存放和廢料處理、工廠、主要道路)常常設立在窮人區域。社會經濟地位低下也會遭受到各種麻煩,包括種族問題,使得問題缺乏管控或無法搬遷到污染物較少的地方。這些社區污染物負擔沉重,更容易遭到健康威脅,如癌症或哮喘。
研究顯示,種族和收入差距不但與污染物暴露程度有關,而且與健康問題有關。相比特權階級來說,社會經濟地位卑微和少數族裔更容易因暴露在污染物下而遭到健康損害。黑人和拉美人比白人和亞裔面對的污染物更多,低收入社區承擔的風險更大。種族不平等,特別是在美國南部的郊區和美國西部和中西部的城市內尤甚。住在公共住宅里的居民一般是低收入人士,而且無法搬遷到污染物較少的地區,他們受到臨近精煉廠和化工廠的影響更大。
分析空氣污染的基本工具是各種數學模型,可以預測空氣污染物在大氣層低位的轉播。基本方法有:
1.點擴散,用於工業源
2.線性擴散,用於機場和道路空氣擴散模型
3.區域擴散,用於森林防火和沙塵暴
4.光化學模型,用於分析形成霧霾的污染反應
點擴撒模型理解得最透徹,因為它在數學上相對簡單,研究的時間比較長,可以追溯到1900年,它使用高斯擴撒模型模擬持續上浮污染卷流,預測空氣污染等濃度線,並考慮了空氣速度、煙囪高度、排放率和穩定度。這種模型被詳盡證明和矯正,檢驗了各種大氣環境的數據。
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