空气污染(Air Pollution)又称“大气污染”,指由于人类活动或自然过程引起某些污染物质进入空气中,呈现出足够的浓度、达到足够的时间并因此危害人类的舒适、健康和福利或环境的现象。常见的空气污染类型有
二氧化硫污染、
硫化氢污染、粉尘污染、光化学烟雾污染等。
实际上,在人类开始学会使用火以后空气污染问题便已开始出现;13世纪,伦敦市民就开始认识到空气污染问题;直到20世纪50年代前后,世界范围内相继发生了几起著名的空气污染事件,人们对空气污染越发重视;20世纪以来,世界各国开始逐渐加大对空气污染的研究。根据研究,空气污染的发展演变大致可分为三个阶段,分别为“煤烟型”污染阶段、“石油型”污染阶段及“区域性”复合污染阶段。研究表明,进入大气中的污染物会引发呼吸道疾病、增加
皮肤病、
心血管疾病、
慢性阻塞性肺病(COPD)、
中风和
肺癌等疾病的发病率,导致农作物和林木的坏死,对人类及动植物的建康都存在着极大的安全隐患。据
国际银行估计,空气污染造成的世界经济损失达年均5万亿美元。
为了应对空气污染的危害,世界各国通过区域联防联控、政策限制、改进生产技术及能源结构、制定法律等手段,应用环境光学监测技术、激光雷达
遥感技术、
卫星遥感等技术对空气污染水平进行实时监测,并制定了中长期的空气污染治理规划。
定义
关于空气污染的定义有广义、狭义之分。广义的空气污染指当大气中存在可能对人类与动植物生存、生态环境的福祉产生不利影响的物质时,或特定粒子物质、
有机化合物、金属元素等超过一定比例时产生的空气问题。狭义的空气污染指人类活动导致不必要的化学物质输入进大气环境中,进而对人类健康、生物资源、生态系统造成伤害,并对大气环境造成结构性损害的空气问题。
美国工程师联合会曾对“空气污染”做出定义,指出空气污染为室外空气中含有的灰尘、烟、气体、臭味、
烟雾或者蒸汽等一种或多种污染物的含量、性质与持续时间将会对人类、动物和植物的生命、财产及生活环境造成危害的环境问题。随后,美国各州也对空气污染做出了各自的定义。
亚利桑那州定义空气污染为在室外空气中含有的可能对人类、植物、动物生命及财产造成伤害或伤害趋势的一种或多种污染物或其
混合物。1905年春,《美国医学协会杂志》(Journal of American Medical Association)指出“可以确定,烟雾和烟煤燃烧产生的其他
副产品危害了大气,对有机体带来了真正的不利影响”。
1979年11月13日在
日内瓦通过的《长距离跨界大气污染公约》将空气污染定义为人类把本质上具有有害作用的物质或能量直接或间接引入大气,以致危害人类健康、损害生物资源和生态系统、环境物质财产、减损或妨碍环境优美及环境的其他正当用途。
世界卫生组织(WHO)将空气污染定义为室外的大气中存在的人为造成的污染物质,其含量与浓度及持续时间可引起多数居民的不适感,在很大范围内危害公共卫生,并使人类、动植物生活处于受妨碍的状态。
按照
国际标准化组织(ISO)的定义,空气污染通常指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此而危害了人体健康、舒适感或环境的现象。
发展演变
空气污染的发展经历了“煤烟型”污染、“石油型”污染及“区域性”复合污染三个阶段。
“煤烟型”污染阶段开始于18世纪下半叶。工业革命至20世纪中期,以煤炭为主的化石燃料的广泛使用加深了空气污染情况。这一阶段的空气污染为典型的“煤烟型”污染,代表性污染物为烟尘及
二氧化硫,代表性事件为1930年的
比利时马斯河谷事件、1948年的美国多诺拉事件及1952年的英国
1952年伦敦烟雾事件。截至目前,随着煤炭使用比例的大幅度降低,发达国家已基本走出“煤烟型”空气污染阶段。
以硫酸烟雾复合污染及美国光化学烟雾事件为标志,世界发达国家在20世纪50年代至60年代进入到“石油型”污染阶段。空气污染在这一阶段呈复合污染、广域发展的特点,主要污染物转变为飘尘、
一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物、重金属等污染物。截至目前,氮氧化合物和碳氢化合物的排放所引起的石油型污染并未得到有效遏制。
20世纪70时代起,空气污染进入到“区域性”复合污染阶段。这一阶段,污染物种类发展到几百种,代表性污染物及现象包括臭氧空洞、
全球气候变暖、城市热岛效应、
雾霾等。在这一阶段,氮氧化物对环境酸化的占比激增,污染物造成的影响已发展为区域性大气环境问题的影响。
污染形成
形成原因
空气污染的形成原因主要分为人为原因和自然原因。其中,自然原因包括植物产生的烃和、腐败物产生的臭气、火山爆发产生的尘气、雷电产生的
臭氧、
森林火灾产生的飞灰及自然
放射源等。研究表明,除火山爆发产生的尘粒和气体会对空气质量造成极大危害外,其他自然源并不会损害空气质量。
以工业生产、
交通运输、燃料燃烧、垃圾处理为代表的人类活动是造成空气污染的直接原因。其中,火力发电厂、化工厂、冶炼厂、炼油厂为代表的工业生产所排放的烟尘、卤化物、氮的
氧化物、硫的氧化物、碳化合物等物质被认为是大气污染的最重要来源。此外,工业生产及民用炉灶、采暖锅炉所消耗的煤炭、燃油等燃料的燃烧会释放
甲烷、氮氧化物、
二氧化硫、
一氧化碳、
三氧化硫、烃、烟灰等物质,这些物质也可引发空气污染。交通运输方面,汽车燃料不完全燃烧所生成的汽车废气、汽车曲轴箱废气及供油系统的泄露都会对空气造成污染。此外,焚烧农作物、生活垃圾、工业废物、废旧塑料所产生的烟气及家居装修、化学试剂、日用电器所释放的有害气体也都是造成空气污染的重要原因。
污染表现
空气污染的本质表现是污染物的排放,它由污染源排放、大气传播、人与物受害三个环节构成。空气污染的范围和强度受污染物及污染源的性质、气象条件及地表性质影响。当大气正常成分之外的物质对人类健康、动植物生长及气象气候造成威胁时,就说明大气受到了污染。
空气污染的污染源排放具有来源复杂、治理难度大等特点,主要表现为包括工业生产、
交通运输、燃料燃烧、农作物焚烧、垃圾处理在内的人类活动所产生的烟尘、
卤化物、氮的
氧化物、硫的氧化物、碳化合物等物质的排放。空气污染的大气传播具有扩散快的特征,基本表现为以粉尘、
酸雾为代表的颗粒物传播;以
二氧化硫、氮氧化合物、
一氧化碳、气态
有机化合物为代表的气体污染物的传播以及复合型污染物的传播。空气污染的人与物受害环节表现为空气污染物对人与物机体健康的影响。
主要污染物
空气污染物的种类很多,按污染物产生的机理可分为一次污染物和二次污染物;按其存在状态可分为颗粒污染物和气态污染物。一次污染物指由包括天然源和人为源在内的污染源直接排放至大气环境中,其
化学性状及物理性状并未发生改变的污染物。一次污染物包括以粉尘、
石棉为代表的颗粒物、含硫化合物、含氮化合物、
一水碳酸钠化合物及气态污染物等。一次污染物可分为较稳定的非反应性物质和不稳定的、可与其他污染物发生反应或作为催化剂促进其他污染物之间反应的反应性物质。
二次污染物,又称继发性污染物,指排入大气中的一次污染物在大气物理、
化学、生物等因素的作用下发生变化,从而形成的物理、化学
性状与一次污染物不同的新污染物。二次污染物主要有
硫酸烟雾、
光化学烟雾、
硫酸盐气溶胶及化学反应生成的转化物等。二次污染物的形成机制较为复杂,对环境及人类的伤害远高于一次污染物。
颗粒污染物
颗粒污染物(particulatepollu-tants)指悬浮在空气中的固体或液体颗粒物。根据《环境空气质量标准》规定,颗粒污染物按
粒径大小分为总悬浮颗粒(TSP)、可吸入颗粒(PM10)及细颗粒物(PM2.5)。其中,
空气动力学当量直径不大于100μm的颗粒为总悬浮颗粒,空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒为可吸入颗粒,空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒为细颗粒物。一般来源于自然界的风砂尘土、火山爆发、海水喷溅、
森林火灾及人为产生的各种烟尘。此外,按粒径大小,颗粒污染物还可分为粉尘和烟尘两种。研究表明,风沙土壤对悬浮颗粒物的贡献最大,其次为煤炭燃烧、汽油燃烧及二次污染。
烟尘指非
有机化合物的固体或液体物质在燃烧、熔融、冷凝等过程中形成的固体或液体颗粒。烟尘的
粒径在0.01μm至1μm之间,在城市中尤为突出。大气中烟尘污染源主要来自冶炼厂、
水泥厂、石油化工厂、钢铁厂、火力发电厂等工业生产活动及
交通运输、垃圾焚烧、住房取暖等日常活动。研究表明,烟尘中的飘尘、
二氧化硫、
一氧化碳等物质是危害人体健康的主要污染物,烟尘中颗粒物大于10μm的物质大多可进入咽喉及鼻腔,气体进入人体后会粘附在肺部并积聚在肺泡壁上,经血液输送至全身,从而诱发各种疾病。
粉尘指悬浮于空气中的小固体颗粒,由固体物质的粉碎、研磨、筛分、装卸及运输等机械过程及土壤、岩石风化等自然过程产生。粉尘一般分为生产性粉尘、交通性粉尘和沙尘暴粉尘。
国际标准化组织将
粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘。粉尘的粒径大小与
沉降速度成正比,与稳定性成反比。粉尘的
化学组成中,游离
二氧化硅的致
纤维化作用最强,其含量与危害性成正比。不同粉尘有不痛的
溶解度,以铅、为代表的毒物粉尘的溶解度与其对人体的危害成正比,以面粉、糖为代表的对人体起机械刺激作用的粉尘的溶解度与与其对人体的危害成反比。此外,粉尘具有强
吸附作用及
催化作用,可以吸收包括
二氧化硫(SO₂)、
苯并[a]芘(a)芘、氮氧化合物在内的多种有害物质,催促使氮氧化物及
硫氧化物进一步氧化,危害极大。工作场所粉尘最高容许质量浓度为10mg/m3。研究显示,全世界每年进入大气的粉尘约为1亿吨,人均粉尘贡献量约为25公斤。
按
粒径大小,粉尘分为降尘和飘尘。其中,降尘粒径在10μm以上,能较快地降落到地面;飘尘是一种气溶胶体,粒径小于10μm,可以长时间在空气中悬浮飘动。直径在0.1μm至5μm之间的飘尘可进入呼吸道并滞留在肺泡壁,从而引起包括弥漫性肺气肿、
慢性支气管炎、支气管哮喘在内的
慢性阻塞性肺病。同时,飘尘可以
吸附二氧化硫,并将其送入肺部,引发中毒。此外,飘尘还会引发呼吸道类疾病。
气态污染物
气态污染物指常温常压下以分子状态存在的污染物,主要包括含硫化合物、含氮化合物、
有机化合物、
一水碳酸钠化合物及
卤素化合物。
二氧化硫(
硫 dioxide),
化学式SO2,无色透明气体,有刺激性臭味,溶于水、
乙醇、
乙醚。常温下,二氧化硫与
硫化氢反应可析出硫单质;高温或
催化条件下,二氧化硫可被
氢气还原生成硫化氢。
二氧化硫的来源分为自然源及人为源,其中自然源包括土壤有机体分解、海洋的
硫酸盐烟雾、火山爆发、
森林火灾等。据统计,地表天然来源的硫总量约为500万吨,其排放量约占全球硫排放量的33%。人为源包括含硫燃料、煤的燃烧、石油生产、化工生产及含硫矿物的
冶炼等。据统计,大气中有三分之一的
二氧化硫是通过化石燃料的燃烧排放的。
二氧化硫在空气中可在
硫酸亚铁和锰等金属离子的催化下生成
三氧化硫,进而以气溶胶的形态存于大气中。在形成
硫酸气溶胶后,含量仅为0.8×10-6时人便无法忍受。研究表明,当大气中
二氧化硫的平均浓度超过0.28mg/m3时,
慢性支气管炎患病率将显著上升;当二氧化硫和烟尘的24小时平均浓度分别达到250μg/m3时,呼吸道病人的病情将明显恶化;当二氧化硫和烟尘的24小时平均浓度分别达到500μg/m3时,中老年慢性病患的死亡率将上升。此外,二氧化硫与水蒸气反应生成的硫
酸雾可直接入侵人体,其毒性比二氧化硫大十倍。此外,二氧化硫的大量排放可改变生物
种群结构,催生湖泊、河流等水系酸化,抑制
硝化细菌工作、降低土壤肥力、降低植物生产力、腐蚀建筑表面、对人类健康造成威胁。
硫化氢(
氢 硫化物),
化学式H₂S,一种剧毒、易燃、易爆的无色酸性气体,易溶于水,它存于液态的水蒸气中,或以气体状态存在。常温常压下,硫化氢
溶解度为3000mg/L左右。大气中的硫化氢分为自然源及人为源,其中自然源包括火山喷气、
硫酸盐的还原、细菌作用下动植物
蛋白质腐败等,人为源包括石油
冶炼、天然气净化、人造丝生产、塑胶生产、
染料生产、
造纸生产等活动。
硫化氢具有较强的腐蚀性,溶于水后形成一种
弱酸。
硫化氢浓度低时有臭
鸡蛋味,在硫化氢浓度较高的环境下,人会因嗅觉麻痹或疲劳而察觉不到它的存在。硫化氢易溶于人体粘膜表面的水分中,与钠离子结合后将生成
硫化钠,诱发眼炎、
肺水肿及呼吸道炎症。未被肺泡氧化的硫化氢将与
细胞色素氧化酶等物质结合,抑制细胞氧化过程,诱发组织缺氧,引发中毒。此外,高浓度的硫化氢会刺激人眼及呼吸器官,直接抑制呼吸中枢等作用,引起慢性或急性中毒、窒息及猝死,其毒性是
一氧化碳的5至6倍。
二硫化碳(
碳 disulfide),
化学式为CS2,易挥发,易燃,几乎不溶于水。二硫化碳来源于光学玻璃、玻璃纸、人造纤维、橡胶、化工、浮选剂等工业生产活动。二硫化碳有强溶解力,可溶解
白磷、
没药树、碘、溴、硫等物质,并以
溶剂的形式广泛应用于人造纤维、
四氯化碳、防腐剂及杀虫剂等领域。
二硫化碳经由呼吸道及消化道进入体内后,被血液中红细胞及
血浆所吸收,并运送至身体的各个器官中。二硫化碳与血液或组织中的氨基酸或
蛋白质反应会生成易使机体微金属失调的硫代
氨基甲酸酯等化合物,与
单胺氧化酶结合会降低酶的活性,抑制人体
细胞的正常生理机能。此外,
二硫化碳还会干扰
儿茶酚的代谢,并引起脂肪代谢紊乱。长时间摄入8mg/m3至10mg/m3的二硫化碳会出现
神经衰弱、多发性
神经炎、植物神经症状、眼科病变、
月经失调、
早产、流产等症状。
二氧化碳(
碳 dioxide),分子式为CO2,主要来自于含碳物质的燃烧、化石燃料燃烧、工业生产、森林资源采伐引发的
土地利用变化及
生物质燃烧、生物
新陈代谢及
有机化合物的发酵、分解、腐烂、变质等。化石燃料燃烧和水泥生产所产生的二氧化碳约占
二氧化碳人为排放总量的75%。化石燃料中煤炭燃烧排放量最高,石油、天然气次之。截至2023年,全球每年矿物质排放量中有6.6×1010吨碳,
二氧化碳浓度逐年递增。
实验表明,长时间处于高浓度二氧化碳环境中,心脏储备能力将下降;当二氧化碳浓度上升至1.5%时,呼吸参数将出现显著变化,
类固醇激素分泌增加,机体处于应激状态;当二氧化碳浓度升至3%时,呼吸频率将加快,并伴有功能损害;当二氧化碳浓度为7%时,人的呼吸变得极为困难;当二氧化碳浓度超过10%时,人将会丧失意识。此外,空气中二氧化碳浓度的增多会改变大气层的结构及温度发生变化,地表温度升高,造成“
温室效应”,从而引发
极端天气频发,导致全球
海平面上升、海洋酸化,加速
冰山的融化,对人类的生活、生产造成极大的影响。
一氧化碳(
碳 monoxide),
化学式为CO,是含碳物质不完全燃烧而产生的一种无色、无味、无刺激性的
有毒气体。空气中的一氧化碳主要来自于火山爆发、
森林火灾、地震、矿坑爆炸、
交通运输、家庭炉灶、锅炉火炕、工矿企业、
染料工业等。其中,大气中2/3的一氧化碳排放量来自于交通运输工具。
一氧化碳经肺泡进入血液后会将血液内
氧合血红蛋白的氧排挤出去,与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白(COHb),从而减弱红
细胞的携氧能力,抑制、减缓氧合血红蛋白离解释放氧的作用。高浓度的
一氧化碳与含铁的组织呼吸酶结合后将抑制组织呼吸,直接影响大脑皮质。研究显示,碳氧血红蛋白饱和度为7%时,轻度头痛症状将出现;碳氧血红蛋白饱和度为12%时,眩晕及中毒头晕症状将出现;碳氧血红蛋白饱和度为25%时,严重头痛症状将出现;碳氧血红蛋白饱和度达到45%以上时,恶心、呕吐、
昏迷等症状将出现;碳氧血红蛋白饱和度升至90%人,人将会猝死。
臭氧(Ozone),
化学式为O₃。大气中约有90%的臭氧位于离地面15千米至50千米的平流层区域,它组成的臭氧层通过吸收太阳光中的短波紫外线有效保护
地球上的生命。近地面区域中存在的臭氧主要来自于石油化工、燃煤发电、汽车尾气产生的氮
氧化物和
挥发性有机物在阳光照射下发生的光化学反应,并与太阳辐射和气象因素相关。研究表明近地面臭氧的生成与消耗受温度、光照强度、风力、湿度等因素的影响。高浓度的臭氧污染一般发生在温度较高的白天,臭氧浓度在夏季普遍高于冬季。
臭氧的急性暴露会引发
咽喉痛、呼吸困难、咳嗽、哮喘等病症,慢性暴露会使
支气管炎、
肺气肿等慢性肺部疾病恶化,对肺部造成永久性伤害。
氯(
氯),
化学式为Cl,是一种具有强刺激性的
有毒气体。氯的来源多为
化学工业。氯易溶于水,进入体内时,在与
呼吸道粘膜和
肺泡表面的水分发生反应后会生成新生态氧及
盐酸,造成对局部组织的灼烧,引起充血、坏死及水肿。此外,
氯气还对
中枢神经系统造成破坏,引发植物神经功能紊乱。
多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons),化学式为PAHs,是人类最早发现的
化学致癌物。研究表明,人类环境已受到多环芳烃物质的污染,该污染与癌症发病率的增加息息相关。多环芳烃的来源有自然源及人为源,其中,自然源为火山爆发及自然细菌的合成,人为源为煤、石油、
有机化合物的不完全燃烧。研究表明,全球每年通过工业锅炉、生活炉灶、交通工具产生的多环芳烃气体多达5000余吨,大气中多环芳烃的含量约为0.01μg/100m3至100μg/100m3。多环芳烃经皮肤、消化道及呼吸道进入体内后在混合功能氧化酶的作用下,将生成多种
极性、有致癌性的代谢物。另外,煤炭、煤焦油、
石蜡、
沥青等物质含有多环芳烃,接触这些物质的人易患
皮肤癌化物污染源包括
氟化氢(HF)、
氟化钠(NaF)、
四氟化硅(SiF₄)、
氟硅酸钠(Na2SiF6)等。大气中的氟化物污染源主要来自于铝、钢铁、磷肥、陶瓷等生产过程中排放的含氟废渣、废水及废气。此外,包括热电厂在内的耗煤工业也会排放氟化物。氟化氢(
氢 fluoride),
化学式为HF,是一种无色且有刺激性气味的气体。大气中的氟化氢主要来源于电解铝工业及磷肥生产。研究显示,在磷肥生产过程中,每消耗1吨
磷矿将释放4
千克氟气;在电解铝作业时,每生产1吨铝将排放15千克
氟化氢、8千克氟尘及2千克氟化碳。
氟化物进入血液循环后,氟离子会与
血浆蛋白及钙结合,并穿透毛细血管到达组织和器官。空气中高浓度的氟化物会引发上呼吸道粘膜刺激症、
支气管炎、
肺炎及反射性窒息。同时,饮用含氟的水源将引起高氟急性中毒。此外,居住在排放氟污染物的工厂附近的居民会发生
氟骨症。
放射性物质
大气中的放射性物质源主要包括-89(89Sr)、锶-90(90Sr)、-137(137Cs)、碘137(137I)、碳-14(14C)、-140(140Ba)、239(239Pu)、
铀等。大气中的放射性物质主要来自于核试验、核能发电站、核燃料工厂、核燃料再处理工厂。核爆炸后产生的裂变物质及高温火球尘土以蘑菇状云形式存在,其与空气混合及
热辐射反应后将凝结成微粒或附着在其他尘粒上形成放射性尘埃
沉降物。这些直径小于5μm的沉降物在
对流层沿着
大气环流运行,在大气中的存活时间在几日至几个月不等,它们的影响范围波及地表四分之一以上区域。放射性物质穿过物质时产生的
电离作用将引发一系列
化学、生物反应,对机体造成伤害。
光化学烟雾
光化学烟雾是指含有氮氧化物、碳氢化合物、
一氧化碳、
二氧化硫、烟尘及烃类等物质的大气在阳光中
紫外线照射下发生光化学反应所产生的产物及反应物的
混合物。光化学烟雾是一种毒性很大的二次污染物,其成分主要为
过氧化乙酰硝酸酯(
pan)、
硫酸、
臭氧、
醛类、
硫酸盐气溶胶、硝酸及
硝酸盐气溶胶等
氧化剂。光化学烟雾的形成及其浓度受汽车尾气污染物数量、太阳辐射强度、气象以及地理位置等条件影响。光化学烟雾是一种
热力学循环,城市和及城郊的
光化学氧化剂浓度高于乡村。研究表明,大气中的光化学烟雾浓度为0.1mg/L时,人眼会出现流泪症状;当浓度达到1mg/L时,将会出现眼痛、头痛、中枢神经障碍等症状;当浓度达到50mg/L时,人会立即死亡。
主要特征
室内空气污染特征
室内空气污染主要是人为污染,以物理性污染、化学性污染及生物性污染为主。其中,物理性污染源包括
电磁辐射、嗓声、风速等物理污染因子,化学性污染源包括甲醛、氨气、
苯系物、悬浮颗粒等化学污染因子,生物性污染源包括划分、病毒、细菌、真菌等生物污染因子。
室内环境具有强密闭性。以
中原地区为例,随着“近零能耗建筑”的出现,室内空气换气次数不大于0.6次。因此,室外污染物进入室内至全部排出室外需要花费较长的时间。与此同时,室内环境中包含的建筑装饰材料、打印机、家具、地毯、天然气等
大宗商品会释放一定的污染物质,这些物质长期积蓄在室内会导致室内污染程度增加,从而威胁人类的身体健康。
室内空气污染具有污染物种类多样性、污染物来源多样性的特征。室内空气污染物包括以细菌为代表的生物性污染物、以甲醛为代表的化学性污染物、以细颗粒物为代表的物理性污染物及以
氡为代表的放射性污染物。室内空气污染物的污染源包括室内污染源及室外污染源,主要来源于厨房油烟、室外环境、人体活动、家用装修等。一般来说,同一种污染源也可能产生多种污染物质,同一污染源在不同的温度和湿度条件下,其挥发量又不相同,故而室内污染呈现多样性。
空气污染的长期性指生物长时间处在受到污染的环境中,污染物将会长时间作用于人体的特性。研究表明,人类在室内环境中消耗的时间超过80%,老人及儿童在室内环境中消耗的时间更是超过了90%以上。在此情况下,留存在室内的污染物将会长期作用于人体,对人体的健康造成威胁。
空气污染的隐蔽性指污染物不易被察觉的特性。包括
一氧化碳、
二氧化碳、细菌、真菌、
欧洲尘螨、
氡、
电磁辐射在内的室内空气污染源多为不易察觉的无色、无味物质,具有强隐蔽性。这些污染物质长期积蓄在室内环境中而被人忽视,对人体的伤害无声无息。
空气污染的严重性指空气污染对人类健康的强影响性。空气污染与
肥胖症、
高血压等共同列为人类健康的十大威胁。数据显示,全世界每年有2400万人的死亡与室内空气污染密切相关。
室外空气污染特征
室外空气污染主要包括烟尘、雾、霾等物质。由于这些物质的直径、质量较小,它们常以气流的形式向周边快速扩散,影响范围扩大较快。一经扩大,污染物质难以管控,对民众的出行安全及身心健康都造成了严重威胁。
室外空气污染物成分极为复杂,污染物间还会在特定的条件下相互反应、
吸附,生成新的污染物。此外,室外的空气污染源也具有复杂性。
室外空气污染受到污染物类型、污染物排放量、温度、湿度、气候、建筑密集性等诸多因素影响。污染物的排放与治理此消彼长,治理难度较大。
主要分类
按渠道分类
空气污染根据其污染物产生的不同渠道被分为车辆移动源空气污染、工业固定源空气污染、与日常生活相关的空气污染及其他空气污染四类。其中,车辆移动源空气污染指在车辆行驶过程中产生的污染;工业固定源空气污染指包括火力发电、石化、煤炭、冶金、建筑在内的重工业企业及少数轻工业企业在燃烧能源、化学合成过程中对大气排放的污染性气体所造成的污染;与日常相关的空气污染主要包括室内空气污染及饮食业油烟排放污染;其他空气污染主要指垃圾焚烧污染、建筑施工污染、作物焚烧污染等。
按物质分类
空气污染根据其污染物的不同物质类型被分为颗粒物污染、气体污染及复合型污染。其中,颗粒物污染包括粉尘污染、酸雾污染等;气体污染源包括
二氧化硫、氮氧化合物、
一氧化碳、气态有机物、
臭氧、气溶胶颗粒等;颗粒污染物与气体污染物混合、作用所产生的新的污染类型,被称为复合型污染。
按性质分类
空气污染根据其污染物的不同物理、化学性质可分为还原型污染、氧化型污染、
挥发性有机物污染(VOVs)、石油型污染及其他特殊污染。其中,还原型污染的代表性污染物有二氧化硫、一氧化碳、氮氧化合物、硫化氢和颗粒物,通常发生在以使用煤炭为主、同时使用石油的地区;氧化型污染的代表性污染物包括
一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等一次污染物及其在阳光的照射下生成的包括
臭氧、
醛类、
pan在内的二次污染物。挥发性有机化合物污染指在室温条件下
沸点低于260°C的污染,其代表性物质包括有机、
苯系物、
氟利昂、石油烃化合物、有机
氯化物等。挥发性有机化合物污染的室外来源包括纺织染色、石油精炼、合成树脂、有机化工原料的生产、皮革制造、制药工业、喷绘印刷等,其室内来源主要包括家用产品、家具、建筑材料、燃烧烹等。挥发性有机化合物污染具有易扩散、致毒性和易挥发性,被认为是空气污染的关键因素之一。
主要影响
对人体的影响
空气污染对人体健康的影响包括急性影响及慢性影响两个方面。
急性影响一般出现在污染源集中的工业区及周边区域。盆地、山谷等地区在风力较弱等特殊条件下无法将积蓄的大量污染物扩散出去时,或者发生某些毒物泄露事故时,空气中污染物浓度会在短时间内剧增。在这种环境下,以美国多诺拉烟雾事件为代表的空气污染急性事件将会发生。空气污染对人体的急性影响一般以某种或某些毒物急性中毒形式及加重患者病症的形式表现出来,高浓度污染物的急性作用将造成急性中毒、加速患有疾病及心脏疾病患者的死亡,甚至导致人的猝死。
慢性空气污染指空气污染物与粘膜持续接触,从而刺激眼、鼻粘膜,引发
慢性支气管炎、
哮喘、
肺气肿、
肺癌等疾病,并加重
高血压、心脏病等疾病的病情。截至目前,因吸入空气中漂浮的小于5μm至10μm的粒子而引发的呼吸道疾病与日俱增,发病率也呈明显上升的趋势。同时,空气中存留的包括铅、锌、锰、铬、汞在内的重金属气体会诱发动脉硬化、高血压、中枢神经疾病、心脏病、慢性中毒等症状。因此,空气污染将缩短人类寿命。研究显示,空气中的悬浮颗粒每增加100μ/m3,人类的平均寿命将缩短3年。空气污染的损伤还具有传递性,空气污染造成的生理损害会通过特定的渠道传递给子孙后代。此外,长时间接触空气污染物还会导致智商下降、认知受损,并增加罹患等精神疾病的风险。
对生物的影响
植物方面,包括
二氧化硫、
一氧化碳、
过氧化乙酰硝酸酯、
氟化氢、
臭氧、
氯化氢在内的空气污染源对植物的损害相当巨大。较高浓度的有害气体可以在短时间内破坏植物的叶片组织,使植物表面产生伤斑、失绿症状,影响植物的生长发育,甚至出现坏死、脱落现象。与此同时,空气污染还对农作物及林木造成不可逆的侵害,污染物通过叶表面气孔进入体内后会阻碍植物自身的代谢机能、攻击机体的组织及细胞,从而加速农作物及林木的坏死。
动物方面,直接吸入外污染物将造成动物的肺部疾病及支气管疾病。空气污染物会污染植物、牧草、水源,牛、羊等动物吃下后将发生骨骼变形、生殖率降低等症状,蚕吃了被污染的将出现空头蚕、高节蚕、不结茧、迟眠现象,甚至直接死亡。
对环境的影响
空气污染对上层大气产生影响,从而引发
酸雨、气温升高、
臭氧层破坏等环境问题。
酸雨是一种复杂的大气化学和大气物理的过程,其组成物质硫酸及
硝酸主要来源于大气中蓄积的氮氧化合物及
二氧化硫。就某一地区而言,酸雨产生的条件有两个,分别是矿物燃料燃烧所产生的包括氮氧化物及硫氧化物在内的酸性污染物在局部地区扩散传输和区域内森林、水生生态系统、土壤缺少中和酸性污染物的物质或对污染物较为敏感。随着矿物燃料消耗量的激增,人为排放的二氧化硫、氮氧化物等污染物总量呈上升趋势,
酸雨的分布区域正呈扩大趋势。在此情况下,
土壤酸化、湖泊酸化、河流酸化、森林衰亡、农作物减产等现象日趋严重,建筑物及文化古迹的腐蚀也愈发严重。
二氧化碳、
甲烷、氢氟
碳化物(HFCs)、
全氟碳化物(PFCs)、
六氟化硫(SF6)等污染气体的排放使
地球表面温度升高,这些气体允许
太阳辐射进入并阻止其反射。当这些
温室气体超过自然所能消纳的能力,地球温度将不断攀升,从而产生
温室效应。。温室气体的大量排放所引发的
温室效应将诱发洪水、山体滑坡、
泥石流等灾害。
对经济的影响
2016年,
世界银行(World Bank)与健康指标及评估研究所(IHME)就空气污染与世界经济发展间的关系展开了联合研究。研究结果显示,空气污染引发的生产力下降每年给世界经济造成5万亿美元损失。空气污染所导致的低收入国家5岁以下儿童的死亡率是高收入国家儿童死亡率的60多倍。
典型事件
马斯河谷烟雾事件
比利时马斯河谷烟雾事件是1930年12月1日至5日发生在比利时马斯河谷工业区的重大空气污染事件。马斯河谷工业区坐落在沿马斯河24公里长的河谷地带,狭窄的盆地内建有炼焦、炼钢、化肥、
硫酸、玻璃、电力、炼锌等工厂及石灰
窑炉。自1930年12月1日起,马斯河谷区域出现了逆温层,城市被大雾笼罩。持续
逆温及大雾使得工业排放的污染物在大气中堆积。事件发生时,大气中
二氧化硫浓度接近25mg/m3至100mg/m3。事件发生的三日后,数千居民罹患呼吸系统疾病,伴随流泪、咳嗽、
咽喉痛、声嘶、
呼吸困难、
胸闷、恶心、呕吐等症状产生,此次事件造成60多人死亡。
多诺拉烟雾事件
美国多诺拉烟雾事件(Donora Smog Disaster)是于1948年10月26日至10月31日发生在美国
宾夕法尼亚州多诺拉镇的重大空气污染事件。多诺拉镇位于
匹兹堡市南30千米,是一个工业小城镇,居民约14000人。随着工业的发展,钢铁厂、
硫酸厂、炼锌厂、汽车尾气将大量污染气体排放至大气层中。事件发生期间,在最低的600米的大气层内,风力十分微弱,大气处于“热稳定”状态,这导致多诺拉镇被浓稠的烟雾所笼罩,空气中弥漫着
二氧化硫的刺激性气味。事件发生期间,严重的空气污染导致至少20人直接死亡,7000人罹患
呼吸系统疾病。此外,污染物还导致事发地一公里范围内的植物大量死亡。
伦敦烟雾事件
英国伦敦烟雾事件(Great Smog of 1952)是1952年12月5日至8日发生在伦敦的重大空气污染事件。在河海水汽的蒸腾及工业废气大规模排放的作用下,伦敦常年多雾。1952年12月5日清晨,近地面气温发生反常,形成逆温层,移动性
高压脊的出现使伦敦处于无风状态。随着工业用煤、居民取暖、交通尾气释放的
二氧化硫和烟尘蓄积在大气层中,大气中的烟尘浓度高达4.46mg/m3,二氧化硫浓度达到3.8mg/m3。事件发生期间,居民普遍感到憋闷,并出现呕吐、恶心、咳嗽、
咽喉痛等症状;罹患肺部疾病的患者出现紫、
呼吸困难等症状。据统计,事件发生期间,共有超过100000人遭受到不同疾病的侵袭,全市死亡人数较同期增长了4000人,死因主要为心脏疾病及包括
支气管炎、
肺炎在内的
呼吸道急性炎症。事后,
英国议会于1956年通过《洁净空气法》。
洛杉矶光化学烟雾事件
洛杉矶光化学烟雾事件(Los Angeles smog)是1940年至1960年间发生在
美国洛杉矶的有毒烟雾污染事件。洛杉矶三面环山,但风力弱小。受持续性反气旋影响,排放到大气层中的烟尘及污染物大量积蓄在山谷内壁和
逆温顶部之间,不易扩散。自1936年洛杉矶开发石油以来,洛杉矶的飞机制造业、
军事工业、工商业及
交通运输迅猛发展。随着汽车漏油、汽油挥发、燃料不完全燃烧、汽车尾气排放等问题日益加剧,大量石油烃废气、
一氧化碳、
一氧化氮、烟铅等污染物排放到大气层中。在阳光的作用下,这些排放物发生光化学反应,生成淡蓝色的
光化学烟雾。第一次有记载的
洛杉矶光化学烟雾事件发生在1943年。1952年12月的光化学烟雾事件导致400名65岁以上老人死亡。1955年9月,在高温及光化学烟雾的作用下,大量居民出现了
呼吸困难、眼痛、头痛等症状,此次事件造成了大量老年人的死亡。
洛杉矶光化学烟雾事件发生后,美国政府颁布了《
清洁空气法》,并在洛杉矶设立了空气质量管理区。
四日市哮喘事件
四日市市哮喘事件是1961年发生在
日本三重县四日市的重大空气污染事件。四日市位于
伊势湾西岸,有
海雾和逆温层。该地区建有十余家大型石油化工厂及百余家中小企业,这些企业持续性排放着大量的
硫氧化物、氮氧化物、碳
氢化物、飘尘等污染物。研究表明,此地的
二氧化硫年排放量达13万吨,大气中二氧化硫的浓度远远高于标准水平。污染物的大量堆积使得四日市大气中积蓄着大量的
有毒气体、有毒金属粉尘。1961年,空气污染引发的呼吸系统疾病在
四日市市蔓延,大量居民罹患哮喘、
肺炎、
肺气肿、
肺癌等呼吸系统疾病。1967年,大量患者因不堪忍受病痛折磨而自杀。1972年,全市哮喘患者共871人,因其死亡人数为11人。
相关应对
治理历程
美国
1861年,匹兹堡通过了禁止市内机动车使用烟煤的法令。1881年,
芝加哥市通过了一项控制燃煤产生烟气的法令,并设立烟雾检查员。然而,这些手段未起到实质性作用。‘全国市政同盟’在1895年成立后,包括卫生、工程技术在内的各方面专家成立了
匹兹堡妇女健康协会(The Ladies' Health Association)、匹兹堡商会(The Pittsburgh Chanmer of Commerce)、
圣路易斯市民联盟(Civic League of St. Louis)等组织开始密切关注空气污染问题。1906年,来自
费城、
克利夫兰、
芝加哥等地的代表创建了国际防止烟雾协会(International Association for the Prevention of Smoke)。
1955年,联邦政府签署了首个企图从源头上控制空气污染的联邦立法《空气污染控制法》,该法案规定美国政府将为空气污染的治理提供支持。1963年,
美国国会通过了《
清洁空气法》(Clean Air Act),该法案对排污标准、地方援助、汽车尾气污染及州际空气污染问题作出初步规定。随着空气污染现象的加剧,美国健康、福利部、教育、公共卫生署等机构分别于1958年、1962年及1966年联合召开了数次全国性空气污染防治大会(National Conference on Air Polluion)。
1970年1月1日,理查德·米尔豪斯·尼克松(Richard Milhous Nixon)签署了《国家环境政策法》,要求总统每年应向国会提交环境质量报告,并确定了环境质量委员会的职责。同年12月2日,
美国国家环境保护局正式成立。成立后的环保局设立了空气和放射性项目办公室,并在美国国内建立了多个科学实验室。同年,以
美国民主党参议员埃德蒙.S.马斯基(Edmund S. Muskie)为代表的小组委员会通过了《马斯基法》(Muskie Act),尼克松于同年12月31日签署了该法案。
1977年,美国修订了《
清洁空气法》并出台了《能见度保护计划》(visibility protection program)。1990年,美国政府改《
清洁空气法》为《清洁空气法修正案》,对
酸雨问题、
臭氧保护问题、非达标区的国家空气质量问题、危险空气污染物的控制问题、汽车污染问题、许可证制度问题及法律的执行问题做了进一步规定。
2006年,美国颁布了新的烟煤标准,将空气烟煤含量标准定为15μg/m3。2008年,美国颁布了新的臭氧标准及新的铅标准,规定将臭氧一级标准提升至75mg/m3,将铅标准改为0.1μg/m3至0.3μg/m3。2018年1月,时任
美国国家环境保护局局长的斯科特·普鲁特(Scott Pruitt)签发备忘录,撤消了克林顿时期对修改污染源的定义(once in, always in),工业企业的主要污染源降级为次要污染源。
唐纳德·特朗普(Donald Trump)上台后,对空气污染的管理日趋放松。2018年,特朗普政府改
巴拉克·奥巴马(Barack Hussein Obama)政府颁发的《清洁能源计划》(Clean Power Plan)为《用得起的清洁能源》(Affordable Clean
能量 Rule)。自此,美国的减排进程受到阻碍。
德国
20世纪60年代,随着空气污染问题日益加剧,德国鲁尔区的州政府于1964年颁布了首个《雾霾法令》,规定了空气污染浓度的最高限值。1972年,德国政府颁布了首部
中华人民共和国环境保护法《垃圾处理法》,该法案首次在全国范围内对废物处理进行了法律规定。1974年,德国政府颁布了《控制大气排放法》及《联邦污染防治法》。之后,德国于1976年、1979年、1983年先后颁布了《控制水污染防治法》《关于远距离跨境空气污染的日内瓦条约》《控制燃料燃烧法》和《废水征税法》等一系列法律条约。环境风险预防原则在《空气污染防治法》中得到正式确立,随后逐步适用于所有环境保护领域。
20世纪90年代初,
德国联邦议院将保护环境内容写入修改后的《基本法》,规定国家应本着对后代负责的精神保护自然的生存基础条件。这一条款对
德国整个政治领域产生了极大影响。1991年德国颁布了《包装品条例》及《包装废弃物处理法》,并确立了DSD(Duales System Deutschland)系统,从法律上对包装材料的回收利用进行规定。随后,联邦议院分别于1994年及1996年颁布《循环经济及废弃物法》《循环经济和废物管理法》,并在2012年由政府出面发布了《促进废弃物闭合循环管理及确保环境相容的处置废物法》。2005年1月,为了抑制物流运输业的排污行为,政府针对载重12吨以上的货运车辆实施了高速公路分级收费制度。此外,
德国强化了对危害空气、环境行为的执法力度。其中,因未履行应尽义务、不按操作规程使用机器设备而造成自然空气成分、质量发生改变,并影响人类及动植物健康的人员将会被处以5年监禁或罚款;因违反排污规定对水源、空气及土壤造成污染的人员将会被处以三年以下刑罚或监禁。
日本
日本政府在1962年及1967年先后制定了《煤烟排放规制法》《公害对策基本法》。1968年,日本废止了《煤烟排放规制法》,增制《空气污染控制法》。该法案的制定为地方政府持续监控空气污染制定了职责及管理标准。1970年,日本政府对《公害对策基本法》进行了重大修订。1972年12月,日本政府制定了《1973年汽车尾气排放限制标准》,规定到1975年将碳氢化合物及
一氧化碳的排放量较1970年减少90%、到1976年将氮氧化物的排放量较1971年减少90%。这些政策的制定使
日本基本建立了污染对策体系。1988年,基于《空气污染控制法》,日本颁发了《新机动车的排放控制法》,该法案对大型柴油车辆制定了新标准。
1992年,日本政府颁布了《降低机动车辆氮氧化物总排放的特别措施》,该法案要求在境内淘汰氮氧化物排放量过大的机动车,鼓励研发、使用符合更严格标准的机动车。进入20世纪90年代后,日本颁布了《环境基本法》《节能法》《再循环法》及《21世纪议程行动计划》,并开始着手构建循环性社会系统。2001年,东京政府制定了《
东京柴油车排放标准,标准规定柴油轻型车颗粒物排放标准为0.055g/km。此外,日本设立了由总理大臣直接领导的“日本环境厅”,并在各
都道府县设立了环境保护机构。
中国
中国的空气污染治理可分为五个阶段。
以1973年国务院第一次全国环境保护会议为标志开始。此阶段空气污染防治工作的重点以消烟除尘、改造锅炉、控制大气点源污染为主。
以1988年6月1日起施行的中国首部关于空气污染防治基本法《
中华人民共和国大气污染防治法》为开始。《中华人民共和国大气污染防治法》规定了政府、有关部门及个人的职责、权利和义务,制定了大气环境质量标准和空气污染物排放标准,并规定了烟尘污染的治理措施等内容。该法案的制定确立了治理燃煤烟尘污染的总目标,制定了以防止煤烟型污染为中心的空气污染治理基本方针。这一阶段,
中原地区政府结合国民经济情况、编制污染防治规划,改变了城市结构和布局,并鼓励企业进行技术改革及资源整合以。与此同时,政府关、停、并、转、迁了污染严重的企业。
1990年至2000年间,中国空气污染防治工作从浓度控制转向总量控制,从城市环境综合整治转向区域污染控制。1995年8月29日,第八届全国人大常委会第十五次会议对《
中华人民共和国大气污染防治法》进行了修订,修订后的《中华人民共和国大气污染防治法》着重推行煤炭的清洁利用,建议实施“
酸雨控制区”或“
二氧化硫污染控制区”划定制度,该“两控区”制度在1998年被国务院批准。在这一阶段,政府建立监督管理体系、制定了法律法规,并在防治技术开发和推广等多面投入了大量的人力物力。
2000年至2010年间,
中原地区的空气污染控制进入到主要空气污染物排放总量控制新阶段。2000年4月29日第九届全国人民代表大会常务委员会第十五次会议对《
中华人民共和国大气污染防治法》进行修订。修订后的《中华人民共和国大气污染防治法》提出了包括加强对
二氧化硫的排放控制、排污许可证制度与重点区域实行排放总量控制及强化机动车排污处置力度等措施。在此阶段,污染物减排量被纳入到环境保护规划及国民经济发展规划中。
2010年,中国国务院办公厅转发环境保护部、发展改革委、科技部、工业和信息化部、财政部、住房城乡建设部、交通运输部、
中华人民共和国商务部、能源局等9部门《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》(以下简称《意见》)。该文件对
中原地区大气污染防治进行了全面部署,对区域联防联控工作目标、重点区域、防控重点和具体政策措施等都做出了明确规定。2012年,新的《环境空气质量标准》(GB3095-2012)及《重点区域大气污染防治“十二五”规划》颁布。其中,《重点区域大气污染防治“十二五”规划》划分了13个重点污染区域,对各污染区的空气污染源管理提出了指导性意见。此外,该规划还就加强能源清洁利用,控制区域煤炭消费总量,深化二氧化硫、氧化物污染、工业烟粉尘等污染源治理提出了指导性意见。自此,
中原地区的空气污染向改善环境质量为目标转变。
应对措施
区域联防联控
各国应制定区域污染联防联控政策,实现全区域的综合治理。各国可成立政府间协作组织、配合质量管理部门制定区域污染控制政策、建立地区间协调及合作机制,并通过多地区的协同合作来开展空气质量的监测和治理,从而降低污染物的排放。
制定治理规划
各国应基于城市人口规模、经济发展现状等背景,将空气污染治理总目标逐步分解,最后落实到具体、明确的措施,从而制定有效的空气污染中长期治理规划。对于空气污染长期目标,政府应定期推出实施情况报告,并根据具体的实施情况对规划进行及时修订,从而达到最佳的治理效果。
完善法律体系
各国应完善地方性与全国性法律法规及标准体系,这不仅可以有效地推动空气污染的治理工作,还可为空气污染的治理工作奠定制度基础。
引入市场机制
考虑到企业之间的差异,各国应在环保工作中引入市场机制,例如
美国的排污许可权交易制度、
德国的高速公路分级收费制度、
欧洲国家的排污税费制度。市场机制的引入可以降低环保工作的压力,避免环境保护与经济发展的直接对立,从而有效控制污染物的排放总量。
转变发展方式
各国应优化产业结构及布局,向外转移
重工业行业,大力发展金融服务业、医疗服务业、高新技术产业、知识密集型“高精尖新”工业等行业。同时,为了减少以细颗粒物为代表的空气污染物的排放,各国应着力改变能源消耗结构,调整能源供给、配送布局,并加大以
太阳能、
风能为代表的
清洁能源的使用力度。产业结构的调整升级以及能源结构的优化既可实现经济的快速增长,又可减少能源需求及污染物排放,有效地解决了经济法发展与环境保护之间的矛盾。
提高能效水平
各国应采取制定
绿色建筑规范、严格限制新建建筑能耗、推动老建筑节能改造等建筑物节能措施来提高建筑物能效水平。同时,各国可普遍提供财政补贴,鼓励更换
节能空调等电器系统。这些措施不仅可减少能源的消耗,还可有效降低包括细颗粒物在内的空气污染物的排放量。
推动交通建设
各国应推动公共交通基础设施建设,大力发展公交导向型城市交通。为此,各国应大力建设快速公交系统及地铁系统,优先在公交地铁沿线新建住宅,并大力推动自行车道的规划建设。这些措施可减少居民对机动车的依赖,从而降低燃油消耗、减少汽车尾气排放。
增加城市绿化
研究表明,1万平米常绿阔叶植物每日可消耗1000千克
二氧化碳,并释放700千克
氧气。可见,植物在平衡大气中二氧化碳与氧气含量上起着重要的作用。因此,各国应推动城市园林绿化建设、打造“绿色道路网”、大力宣传
植树造林理念,利用植物
吸附、过滤和吸收颗粒物的特性达到减少及控制大气中污染物质含量的目的。增加城市园林绿化被认为是进行细颗粒物末端治理的重要手段。
监测研究
监测技术
环境光学监测技术主要结合了光谱学、环境学及大气光学,形成了以差分光学
吸收光谱(DOAS)技术、
傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术、可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术、激光雷达技术、非分光红外(NDIR)技术、激光诱导击穿光谱(LIBS)技术等技术为主体的环境光学监测技术体系。环境光学监测技术主要以监测大气成分、气溶胶、大气污染源、固体废弃物等主要环境要素为目标。环境光学监测技术具有动态、实时、快速、非接触等特点,可搭载在遥感平台上实现区域污染实时监测,获取痕量瞬变物种的时空分布信息,为环境污染的来源认定、预测预警提供技术支持。
激光雷达遥感是一种以
微波雷达原理为基础的主动式光学遥感,它以激光作为发射源,对激光穿过传输介质产生的频移、延时,以及激光导致介质引起的吸收、拉曼散射、弹性散射、
荧光等信号进行遥测,从而反演出介质的物理和光学特征信息的技术。激光雷达遥感技术在
对流层气溶胶的探测高度、空间分表率、垂直跨度、稳定性、
测量精度等方面具有显著优势,它根据回波信号强度,用特定的反演方法得到气溶胶的后向散射系数随高度的分布情况及
消光系数。为了得到准确的回波信号,需通过系统重叠因子校准手段、探测器响应校准手段、背景噪声校准手段、剩余脉冲校准手段对光电子数进行校准。
卫星遥感技术指以卫星为平台,利用物质反射、吸收及透射电磁波的性质来获取目标信息的一种手段。通常被用于反演气溶胶光学厚度,主要的反演算法包括暗像元法(Dense Dark Vegetation)、结构函数法、对比法等。卫星遥感技术主要应用在数值天气预报、气候变化、生态环境、自然灾害等方面的监测活动中,在防灾减灾的监测预警服务及政府决策服务方面成效显著。
颗粒物污染源采样技术指对固定源、移动源和开放源进行样品采集的技术。其中,针对固定源进行采样的技术主要包括直接采样技术及稀释通道采样技术;对移动源的采样技术主要包括台架测试技术、随车采样技术、路边采样技术、隧道及检车线测量技术等。
监测分布
世界范围内的颗粒污染物监测组织包括
欧洲监测和评估计划(The European Monitoring and Evaluation Programme)、美国保护能见度环境联合监测网(Interagency Monitoring of Protected Visual Environments)、美国国家职业安全卫生研究所(National Institute fo Occupational Safety and Health)、州和地方空气质量监测网(State and Local Air Monitoring Stations)、国家空气监测网(National Air Monitoring Network)、特殊目的监测网(Special Purpose Monitoring Stations)、清洁空气状况和趋势网(Clear Air Status and Trends Network)、光化学评价监测网(Photochemical Assessment Monitoring Network)、中国高原监测点、福建
武夷山市监测点、内蒙古呼伦贝尔监测点、湖北
神农架林区监测点、吉林长白山监测点、广东南岭监测点、四川海螺沟监测点等。