環(huán)境中的化學不容忽視

文/秋 實

人類生活離不開環(huán)境，而自工業(yè)革命以來，人類一直在破壞環(huán)境。隨著破壞程度的加劇，大自然已開始實行報復計劃。造成環(huán)境污染的因素可分為物理的、化學的及生物學的三方面，而其中化學物質(zhì)引起的污染約占80%～90%。環(huán)境化學即是從化學的角度出發(fā)，探討由于人類活動而引起的環(huán)境質(zhì)量的變化規(guī)律及其保護和治理環(huán)境的方法原理。隨著環(huán)境化學研究的深化，為環(huán)境科學的發(fā)展奠定了堅實的基礎，為治理環(huán)境污染提供了重要的科學依據(jù)。化學與環(huán)境密切相關，合理的利用化學可以對環(huán)境起到很大的作用，所以我們要通過化學來改善環(huán)境，實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。

什么是光化學污染

華燈溢彩，霓虹閃爍。我國越來越多的城市夜景絢麗多彩。然而夜景燈在使城市變美的同時也給都市人的生活帶來了一些不利影響。城市上空不見了星辰，刺眼的燈光讓人緊張，人工白晝使人難以入睡。城市建設和環(huán)境專家提醒說，城市亮起來的同時就伴隨著光污染，而“只追求亮，越亮越好”的做法更是會帶來難以預計的危害。

國際上一般將光污染分成3類，即白亮污染、人工白晝和彩光污染。

白亮污染：陽光照射強烈時，城市里建筑物的玻璃幕墻、釉面磚墻、磨光大理石和各種涂料等裝飾反射光線，明晃白亮、眩眼奪目。專家研究發(fā)現(xiàn)，長時間在白色光亮污染環(huán)境下工作和生活的人，視網(wǎng)膜和虹膜都會受到程度不同的損害，視力急劇下降，白內(nèi)障的發(fā)病率高達45%。還使人頭昏心煩，甚至發(fā)生失眠、食欲下降、情緒低落、身體乏力等類似神經(jīng)衰弱的癥狀。

夏天，玻璃幕墻強烈的反射光進入附近居民樓房內(nèi)，增加了室內(nèi)溫度，影響正常的生活。有些玻璃幕墻是半圓形的，反射光匯聚還容易引起火災。烈日下駕車行駛的司機會出其不意地遭到玻璃幕墻反射光的突然襲擊，眼睛受到強烈刺激，很容易誘發(fā)車禍。

人工白晝：夜幕降臨后，商場、酒店上的廣告燈、霓虹燈閃爍奪目，令人眼花繚亂。有些強光束甚至直沖云霄，使得夜晚如同白天一樣，即所謂人工白晝。在這樣的“不夜城”里，夜晚難以入睡，擾亂人體正常的生物鐘，導致白天工作效率低下。人工白晝還會傷害鳥類和昆蟲，強光可能破壞昆蟲在夜間的正常繁殖過程。

彩光污染：舞廳、夜總會安裝的黑光燈、旋轉(zhuǎn)燈、熒光燈以及閃爍的彩色光源構成了彩光污染。據(jù)測定，黑光燈所產(chǎn)生的紫外線強度大大亮于太陽光中的紫外線，且對人體有害影響持續(xù)時間長。人如果長期接受這種照射，可誘發(fā)流鼻血、脫牙、白內(nèi)障，甚至導致白血病和其他癌變。彩色光源讓人眼花繚亂，不僅對眼睛不利，而且干擾大腦中樞神經(jīng)，使人感到頭暈目眩，出現(xiàn)惡心嘔吐、失眠等癥狀。科學家最新研究表明，彩光污染不僅有損人的生理功能，還會影響心理健康。

空氣微粒污染成為人類一大殺手

美國科學家在《科學》雜志網(wǎng)絡版上發(fā)表論文說，機動車廢氣、煙囪排煙、森林火災等帶來的空氣微粒污染，已成為大氣污染中的關鍵部分和人類一大“殺手”，科學界應該加強對此的研究。

加利福尼亞大學洛杉磯分校醫(yī)學院教授安德烈·內(nèi)爾在論文中說，每年全球有50萬人死于空氣微粒污染，研究已顯示空氣微粒污染會引發(fā)心臟病和呼吸系統(tǒng)疾病。目前已得到的實驗證據(jù)表明，空氣中的微粒會引起機體炎癥、細胞因子和趨化因子增加、白細胞增加、肺部氧化性自由基增加、細胞和組織中毒反應、刺激受體增加等等。

內(nèi)爾在這篇題為《空氣污染相關的疾病：微粒的作用》的論文中說，空氣微粒污染對人類最顯著的影響可能在于引發(fā)呼吸道炎癥。動物和人體實驗都已表明，吸入空氣中的微粒會在呼吸道引發(fā)促炎癥效應，增加細胞因子的生成和過敏反應等。他認為，微粒產(chǎn)生的活性氧化物是引起炎癥的一個根源。

內(nèi)爾在論文中寫道：“盡管目前對微粒中哪些成分會產(chǎn)生活性氧化物還有爭議，但越來越多的證據(jù)表明氧化性的碳氫化合物，比如多環(huán)芳香烴和醌類，以及銅、釩、鉻、鎳等金屬元素，都在發(fā)生作用。”此外，人們在吸入微粒后，呼吸道的上皮細胞和巨噬細胞會發(fā)生反應，產(chǎn)生活性氧化物質(zhì)，進而損害機體。

他認為，目前科學界的研究只是集中在不同尺寸的微粒可能引起的健康風險，而微粒中哪些化學成分是最重要的，還有待科學家進一步探索。科學界還應該研究機動車排放廢氣中含量最高的超細顆粒具有哪些影響，并探討是否應以法規(guī)加強對超細顆粒濃度的管理。此外還應該探討現(xiàn)有的法規(guī)是否足以預防空氣微粒污染引起的疾病。

廢舊電池的處理

目前，無論是在馬路上還是在居民生活區(qū)內(nèi)，幾乎經(jīng)常可以看到被人們隨手丟棄的廢舊電池。今后，隨著各種用電池做能源的電器設備的增加，這種現(xiàn)象恐怕會更多。廢舊電池是一種很厲害的污染物，是破壞生態(tài)環(huán)境的殺手。

我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾姵兀饕强炕瘜W腐蝕作用產(chǎn)生電能的化這電池，其中含有大量的重金屬，如鎘、汞、鉻及其它有害物質(zhì)。隨著廢棄電池的被車輛碾軋，有些變成粉末飄散空中，有可能被吸入人體；那些混在一般生活垃圾中的廢電池，在堆放過程中，其中的有害物質(zhì)會從中溢出，進入土壤或水源。人飲用了這種水，或通過食物鏈，那些有毒物質(zhì)和重金屬也可進入體內(nèi)。這些重金屬一旦進入體內(nèi)很難排除。隨著生物積累濃度越來越高，于是造成對腎臟、肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)、造血機制的損害，嚴重時會使人罹患“骨痛病”、精神失常甚至癌癥，這就是所謂的重金屬公害病。

例如，日本曾經(jīng)發(fā)生過四次大的公害事件，其中三件是重金屬污染所致。最有名的是1953年發(fā)生在日本九州熊本縣水俁鎮(zhèn)的水俁病和1955～1972年發(fā)生在日本富山縣神通川流域的骨痛病。骨痛病是由于附近的河水被含重金屬鎘的工業(yè)廢水污染，河水又用來飲用和澆灌莊稼，這樣鎘便進入人體，取代了骨骼中的鈣，于是人便患上了上述怪病。 電池這東西，是生產(chǎn)多少廢棄多少、集中生產(chǎn)分散污染、短時使用長期污染、人們離不開、用后又很難處理的家伙。

目前，對付廢舊電池的最好辦法是收集起來進行再利用。廢電池的許多材料，尤其是其中的重金屬還是很重要的工業(yè)原料。

光化學煙霧

氮氧化物(NOx)主要是指NO和NO2。NO和NO2都是對人體有害的氣體。氮氧化物和碳氫化合物(HC)在大氣環(huán)境中受強烈的太陽紫外線照射后產(chǎn)生一種新的二次污染物——光化學煙霧,在這種復雜的光化學反應過程中,主要生成光化學氧化劑(主要是O3)及其他多種復雜的化合物,統(tǒng)稱光化學煙霧。

經(jīng)過研究表明,在60°N(北緯)～60°S(南緯)之間的一些大城市,都可能發(fā)生光化學煙霧。光化學煙霧主要發(fā)生在陽光強烈的夏、秋季節(jié)。隨著光化學反應的不斷進行,反應生成物不斷蓄積,光化學煙霧的濃度不斷升高,約3h～4h后達到最大值。這種光化學煙霧可隨氣流飄移數(shù)百公里,使遠離城市的農(nóng)村莊稼也受到損害。

1943年,美國洛杉磯市發(fā)生了世界上最早的光化學煙霧事件,此后,在北美、日本、澳大利亞和歐洲部分地區(qū)也先后出現(xiàn)這種煙霧。經(jīng)過反復的調(diào)查研究,直到1958年才發(fā)現(xiàn),這一事件是由于洛杉磯市擁有的250萬輛汽車排氣污染造成的,這些汽車每天消耗約1600 t汽油,向大氣排放1000多噸碳氫化合物和400多噸氮氧化物,這些氣體受陽光作用,釀成了危害人類的光化學煙霧事件。

1970年,美國加利福尼亞洲發(fā)生光化學煙霧事件,農(nóng)作物損失達2500多萬美元。

1971年,日本東京發(fā)生了較嚴重的光化學煙霧事件,使一些學生中毒昏倒。同一天,日本的其他城市也有類似的事件發(fā)生。此后,日本一些大城市連續(xù)不斷出現(xiàn)光化學煙霧。日本環(huán)保部門經(jīng)對東京幾個主要污染源排放的主要污染物進行調(diào)查后發(fā)現(xiàn),汽車排放的CO、NOx、HC三種污染物約占總排放量的80%。

目前,由于我國內(nèi)地汽車油耗量高,污染控制水平低,已造成汽車污染日益嚴重。部分大城市交通干道的NOx和CO嚴重超過國家標準,汽車污染已成為主要的空氣污染物;一些城市臭氧濃度嚴重超標,已具有發(fā)生光化學煙霧污染的潛在危險。據(jù)國家環(huán)境保護局《一九九六年環(huán)境質(zhì)量通報》: 我國大城市氮氧化物污染逐漸加重。1996年度污染較嚴重的城市分別為:廣州、北京、上海、鞍山、武漢、鄭州、沈陽、蘭州、大連、杭州。從總體上看,氮氧化物污染突出表現(xiàn)在人口100萬以上的大城市或特大城市。

垃圾發(fā)電有作為

垃圾即廢物，本來是不能與能源或礦藏劃等號的。不錯，從生態(tài)環(huán)境角度講，垃圾是污染源；但從資源方面看，垃圾也許是地球上惟一的不斷增長的可再生資源。廢物利用，變廢為寶，垃圾發(fā)電將大有作為。

我國是世界上的垃圾資源大國。1997年，全球“制造”垃圾5億噸，我國占1.3億噸。在許多地區(qū)，垃圾堆積成山，不僅占用大量土地，也影響城市環(huán)境，污染空氣，也為各種菌毒、蚊蠅提供理想的棲身繁衍場所，間接地危害人的身心健康。可見，中國的垃圾問題亟待解決。面對垃圾泛濫成災的狀況，世界各國的專家們已不僅限于控制和銷毀垃圾這種被動“防守”，而是積極采取有力措施，進行科學合理地綜合處理利用。有些國家政府甚至將垃圾利用作為維系經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的“第二資源”。

從20世紀70年代起，一些發(fā)達國家便著手運用焚燒垃圾產(chǎn)生的熱量進行發(fā)電。歐美一些國家建起了垃圾發(fā)電站，美國某垃圾發(fā)電站的發(fā)電能力高達100兆瓦，每天處理垃圾60萬噸。現(xiàn)在，德國的垃圾發(fā)電廠每年要花費1千億美元，從國外進口垃圾。據(jù)統(tǒng)計，目前全球已有各種類型的拉圾處理工廠近千家，預計3年內(nèi)，各種垃圾綜合利用工廠將增至3千家以上。科學家測算，垃圾中的二次能源如有機可燃物等，所含的熱值高，焚燒2噸垃圾產(chǎn)生的熱量大約相當于1噸煤。如果我國能將垃圾充分有效地用于發(fā)電，每年將節(jié)省煤炭5千萬～6千萬噸，其“資源效益”極為可觀。

垃圾發(fā)電之所以發(fā)展較慢，主要是受一些技術或工藝問題制約。比如發(fā)電時燃燒產(chǎn)生的劇毒廢氣長期得不到有效解決。日本曾推廣一種超級垃圾發(fā)電技術，采用新型汽熔爐，將爐溫升到500℃，發(fā)電效率也由過去的一般10%提高為25%左右，有毒廢氣排放量降為0.5%以內(nèi)，低于國際規(guī)定標準。當然，現(xiàn)在垃圾發(fā)電的成本仍然比傳統(tǒng)的火力發(fā)電高。專家認為，隨著垃圾回收、處理、運輸、綜合利用等各環(huán)節(jié)技術不斷發(fā)展，工藝日益科學先進，垃圾發(fā)電方式很有可能會成為最經(jīng)濟的發(fā)電技術之一。從長遠效益和綜合指標看，將優(yōu)于傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)。尤其是作為“綠色”技術，垃圾發(fā)電的環(huán)境效益、社會效益等都是無形的、巨大的。

我國的垃圾發(fā)電剛剛起步，但前景樂觀。我們豐富的垃圾資源，其中有極大的潛在效益。現(xiàn)在，全國城市每年因垃圾造成的損失約近300億元(運輸費、處理費等)，而將其綜合利用卻能創(chuàng)造2500億元的效益。現(xiàn)在，上海等城市已開始建造垃圾發(fā)電廠。武漢市也與荷蘭、美國、加拿大等達成協(xié)議，由外商投資在武漢興建垃圾處理場和發(fā)電站，用于發(fā)電或生產(chǎn)管道煤氣。建造垃圾處理或發(fā)電廠，將啟動“垃圾新產(chǎn)業(yè)”，并帶動其他許多相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和勞動就業(yè)率的提高。完全有理由期待：垃圾將為人們造福。