工业革命以来,世界范围内先后出现过煤烟型污染、光化学姻雾等几种典型的大气环境问题,发生过一系列重大的空气污染事件,并由局地污染发展到跨越国界的酸雨问题,以至具有全球影响的臭氧层破坏和温室效应等。
近百年来,起初最受关注的城市大气污染物是发电和取暖的化石燃料燃烧所排放的二氧化硫(SO2) 和烟炱(soot),此后随着转向使用较为清洁的燃料及采取高烟肉和烟气脱硫等措施,这一污染问题部分得到解决。
近50年来,机动车数量的快速增长,导致氮氧化物(NOx)、挥发性有机物(VOCs)以及一些地区的光化学污染问题出现,相应污染物被纳入控制。
近二三十年来,随着人们对大气污染复杂性及其危害的了解不断深入,细颗粒物及其主要气态前体物的研究和控制逐渐成为关注的中心。
在这些典型的大气环境问题中,从地域尺度看,既有局地污染(如城市污染),也有区域甚至全球问题(如全球先后出现了欧洲、北美和亚洲三大酸雨区);从污染物角度看,既有一次污染,也有二次污杂。
在二次污染中,由SO2、NOx和半挥发性有机物(SVOCs)等前体物转化而成的O3以及二次颗粒物等是其中的关键污染物。
从历史上看,大气环境问题的治理,往往是在严重的事件或是在科学研究证实了公众健康受到严重影响之后的行动, 在社会公众的强烈关注下,政府采取一系列立法措施并支持大量研究, 在较好地掌握污染形成原因的基础上,针对关键污染物制定空气质量标准、污染源排放标准并实施监管,并在污染排放控制技术研发的推动下,实现排放量的稳步下降、相应污染问题的逐步解决。
总体上,大气污染的控制是随着科学认知的深化而不断推进的持续过程,它有着这样一个公众、政府以及科学与技术之间的互动历程:灾难性事件或公众的强烈关注常常触发法规的制定,这无疑对问题的解决起到了重要作用,但科学研究、技术变革或能源替代更有力地解决了问题。
另外,在旧有污染问题解决或缓解之后,人们所关注的重点不断发生转移,发现与监控污染物的能力发展越快,新兴的问题就会越快得到认知。
世界范围内大气环境问题的近百年控制历程,已充分说明了科学与工程技术的进步如何影响污染问题的治理,反之亦然。
一些重大的空气污染事件
(按时间轴顺序排列)
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1930年12月,比利时,马斯河谷
1930年12月1—15日,时值隆冬,整个比利时大雾笼罩,气候反常。由于该工业区位于狭长的河谷地带,大雾像一层厚厚的棉被覆盖在整个工业区上空,出现了很强的逆温层。
在逆温层和大雾共同作用的第3天,河谷工业区居民有几千人诱发呼吸道疾病,一星期内63人死亡,为同期正常死亡人数的10.5倍。
发病者包括不同年龄的男女,症状大多是流泪、喉痛、声嘶、咳嗽、呼吸短促、胸口室闷、恶心、呕吐。死者大多是年老和有慢性心脏病与肺病的患者。
尸体解剖结果证实:刺激性化学物质损害呼吸道内壁是致死的原因。
事件发生以后,虽然有关部门立即进行了调查,但一时不能确证致害物质,后来又对当地排入大气的各种气体和烟雾进行了研究分析,排除了氟化物致毒的可能性,认为硫的氧化物(二氧化硫气体和三氧化硫烟雾的混台物)是主要致害的物质。
1948年10月,美国,多诺拉
多诺拉是美国宾夕法尼亚州的一个小镇,坐落在一个马蹄形河湾内侧,是硫酸厂、钢铁厂、炼锌厂的集中地。
1948年10月26—31日,在潮湿寒冷、持续的雾天和无风、逆温现象的共同作用下,工厂排出的大量烟雾被封闭在山谷中。
随之而来的是小镇中6000人突然发病,症状为眼病、咽喉痛、流鼻涕、咳嗽、头痛、四肢乏倦、胸闷、呕吐、腹泻等,其中有20人很快死亡。
死者年龄多在65岁以上,大都原来就患有心脏病或呼吸系统疾病,情况和当年的马斯河谷事件相似。
1952年12月,英国,伦敦
英国一直是个多雾的国家,但是从19世纪末期的工业革命起,烟雾就越来越重,首都伦效也逐渐有了“雾都”的外号,1952年的伦敦烟雾事件并不是伦敦第一次受烟雾侵扰。
1952年11月和12月初伦敦出现异常的低温。
1952年12月5日至9日,伦敦上空受反气旋影响,大量工厂生产和居民燃煤取暖排出的废气难以扩散,积聚在城市上空。
伦敦被浓厚的烟雾笼罩,交通瘫痪,行人小心翼翼地摸索前进。
市民不仅生活被打乱,健康也受到严重侵害。许多市民出现胸闷、窒息等不适感,发病率和死亡率急剧增加。
直至12月9日,一股强劲而寒冷的西风吹散了笼罩在伦敦的烟雾。
据统计,当月因这场大烟雾而死的人多达4000人。此次事件被称为“伦敦烟雾事件”。
19世纪40—70年代,美国,洛杉矶
洛杉矶位于美国西南海岸,西面临海,三面环山。
从20世纪40年代初开始,人们就发现这座城市每年从夏季至早秋,只要是晴朗的日子,城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾,使整座城市上空变得浑浊不清。
这种烟雾使人眼睛发红、咽喉疼痛、呼吸憋闷、头昏、头痛。
1943年以后,烟雾更加肆虐。
1952年12月的光化学烟雾事件中,洛杉矶市65岁以上的老人死亡400多人。
1955 年9月,由于大气污染和高温,短短两天之内,65岁以上的老人死亡400余人,许多人出现眼睛痛、头痛、呼吸困难等症状。
20世纪60—70年代,日本,四日市
从1960年起,当地患哮喘病的人数激增,一些哮喘病患者病甚至因不堪忍受疾病的折磨而自杀。
到1979年10月底,当地确认患有大气污染性疾病的患者人数达775491人,典型的呼吸系统疾病有:支气管炎、哮喘、肺气肿、肺癌。
20世纪60—80年代,德国,鲁尔
1962年12月,鲁尔区首次遭遇雾霾危机,当时部分地区空气二氧化硫浓度高达每立方米5000微克,当地居民呼吸道疾病、心脏疾病和癌症等发病率明显上升。
1979年1月17日上午,空气中二氧化硫含量严重超标,德国历史上首次雾霾一级警报就此拉响。
6年后的1985年1月18日,上述情景再次在鲁尔区上演。不同的是,这次是最为严重的雾覆三级警报。
本文节选于《大气细颗粒物污染》,由中国环境科学学会编著。
空气中弥漫着刺鼻的煤烟味,能见度极低,鲁尔区多个城市实施车辆禁行措施,并暂停重工业生产。
5天时间,二氧化硫24小时平均浓度高达每立方米0.8毫克,颗粒物升至每立方米0.6毫克。
每日死亡率增加了8%,因呼吸道和心血管问题而住院的人数上升了15%。
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