霧霾天氣的成因分析與防治對策

王杰斌 邵安 蘆廣起 李永娥

(山東省菏澤市定陶縣環(huán)境保護局,山東菏澤 274100)

霧霾天氣的成因分析與防治對策

王杰斌 邵安 蘆廣起 李永娥

(山東省菏澤市定陶縣環(huán)境保護局,山東菏澤 274100)

2013年持續(xù)大規(guī)模的霧霾天氣,霧霾影響范圍涉及了17個省、市、自治區(qū)1/4的國土面積,約6億人口受到霧霾天氣的危害。霧霾天氣影響范圍廣,持續(xù)時間長,阻礙社會發(fā)展,嚴重危害人類健康和生命,防治霧霾天氣刻不容緩。

霧霾天氣 危害 分析 污染 防治

據(jù)媒體報道,2013年12月霧霾波及25個省份,100多個大中型城市,安徽、湖南、湖北、浙江、江蘇等13地霧霾天數(shù)均創(chuàng)下歷史紀錄。權威數(shù)據(jù)顯示,2013年全國平均霧霾日數(shù)為29.9天,較常年同期偏多10.3天,達到52年來的峰值。霧霾天氣的增多,會給氣候、環(huán)境、健康、經(jīng)濟等方面造成顯著的負面影響,引起城市大氣酸雨、光化學煙霧現(xiàn)象,導致大氣能見度下降,阻礙空中、水面和陸面交通,加上工業(yè)廢氣、汽車尾氣、城市建設過程中產(chǎn)生的灰塵、秸稈焚燒產(chǎn)生的極細顆粒物,空氣中的細菌和病毒等污染物,嚴重危害人類健康和生命。本文就霧霾天氣的成因以及對人類的危害性進行闡述,同時對霧霾天氣的防治對策進行了探討。

1 霧霾天氣的定義與成因

(1)霧是冬半年比較常見的一種天氣現(xiàn)象,是大量微小水滴懸浮游空中,常呈乳白色,使水平能見度低于1km的災害性天氣。霧的發(fā)生給交通運輸業(yè)帶來嚴重影響,對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財產(chǎn)帶來嚴重危害。霾是一種大量極細微的干塵粒等均勻地浮游在空中,使水平能見度小于10km的空氣普遍混濁的天氣現(xiàn)象。霾使遠處光亮物體微帶黃紅色,使黑暗物體微帶藍色[1]。研究表明,霾中的物質成分除了細塵以外,還包括硫酸與硫酸鹽、硝酸與硝酸鹽、碳氫化合物、黑碳等粒子,因此其發(fā)生的頻數(shù)與人類活動所造成的氣溶膠污染密切相關。正是由于大量極細微的污染性氣溶膠的存在,使得霾天氣對人類的身體健康具有極大的危害性[2]。

(2)霧霾天氣產(chǎn)生的原因分析,霧霾是由霧和霾組成的,其中霧是由靠近地面的空氣中水汽凝結產(chǎn)生的,本身沒有污染,而霾主要是由灰塵、硝酸粒子和硫酸粒子組合而成具有污染性。霧的出現(xiàn)在一定程度上阻礙了空氣中污染顆粒的擴散,不利于空氣的清潔,為此在我國將霧和霾統(tǒng)一稱為霧霾天氣,霧霾天氣的危害主要來源于霾,而霧霾天氣中的主要危害物是指氮氧化物、二氧化硫和可吸入顆粒,其中可吸入顆粒的危害很大。大范圍霧霾天氣主要出現(xiàn)在冷空氣較弱和水汽條件較好的大尺度大氣環(huán)流形勢下,近地面低空為靜風或微風。受近地面靜穩(wěn)天氣控制,空氣在水平和垂直方向流動性均非常小,大氣擴散條件非常差。受其控制,城市無論規(guī)模大小,其局地交通、生活、生產(chǎn)所需的能源消耗的污染物排放均在低空不斷積累。與此同時,由于霧霾天氣的濕度較高,水汽較大,霧滴提供了吸附和反應場所加速反應性氣態(tài)污染物向液態(tài)顆粒物成分的轉化,同時顆粒物也容易作為凝結核加速霧霾的生成,兩者相互作用,迅速形成污染。霧霾天氣除了由氣象因素導致,化學工廠、汽車尾氣增多、秸稈燃燒、工業(yè)燃煤及氣溶膠二次污染等人為因素引起大氣中顆粒物含量加大是霧霾天氣出現(xiàn)的另一重要原因[4,5]。當前,許多城市的污染物排放已經(jīng)瀕臨界限,對氣象條件要求十分敏感,環(huán)境空氣在較好的氣象條件下能達到標準,但是只要出現(xiàn)了不利的氣象因素,空氣質量和能見度會立刻下降,導致霧霾的發(fā)生。

2 霧霾天氣的危害

近30年來,我國公眾吸煙率不斷下降,但肺癌患病率卻上升了4倍多。中國工程院院士、廣州呼吸疾病研究所所長鐘南山曾在某論壇上指出,“陰霾天氣比香煙更易致癌。”除了癌癥,霧霾天還是心臟殺手,霧霾天是心血管、支氣管疾病患者的“危險天”,是因為起霧時氣壓低,空氣中的含氧量有所下降,人們很容易感到胸悶,霧霾還會導致空氣質量下降,各種病菌活躍起來,吸入這些有害物質,可導致流感、咽炎、肺炎和呼吸道感染,在2013年12月的霧霾天氣過程中,長三角醫(yī)療機構的內(nèi)科、呼吸科門診患者普遍出現(xiàn)增長,其中,老年人、兒童和有基礎性疾病的人群更易受到霧霾影響。在上海市兒童醫(yī)院,12月2日至5日的日均門急診量達到5070人次,甚至超過暑期高峰的日均門急診量,比2012年同期增加了25.9%。發(fā)生在60多年前英國的“倫敦煙霧事件”,就已經(jīng)為世界敲響了警鐘,從1952年12月5日至8日的4天里,倫敦市死亡人數(shù)達到4000人。根據(jù)對包括這次煙霧事件在內(nèi)的兩周時間的統(tǒng)計,在此期間倫敦的死亡人數(shù)比往年同期多4000多人,尤其以48歲以上者死亡最多,約為平時的3倍;1歲以下幼兒的死亡率也增加1倍。在煙霧籠罩的一周內(nèi),倫敦市因支氣管炎死亡達704人,冠心病死亡281人,心臟衰竭死亡244人,結核病的死亡77人,分別為一周前的9.5、2.4、2.8和5.5倍。此外,肺炎、肺癌、流感以及其他呼吸疾病的死亡率也成倍增長。甚至在毒霧事件之后的兩個月內(nèi),還陸續(xù)有8000人病死。國外研究表明,可吸入顆粒物濃度每上升10ug 每立方米,呼吸系統(tǒng)疾病上升3.4%,心血管病上升1.4%,每日總死亡率上升1%。

3 防治霧霾天氣的對策

3.1 使用清潔能源減少工業(yè)污染物排放量

工業(yè)生產(chǎn)過程中主要是以煤炭為燃料,煤炭在燃燒中會產(chǎn)生大量的煙塵、粉塵、SO2、NOx,為產(chǎn)生霧霾天氣提供了大量的污染物,煤炭占我國一次能源消費的近70%,短期內(nèi)利用高新技術提高鍋爐的煙氣治理效率,減少污染物排放總量,同時加快煤炭的高效清潔利用。大力發(fā)展水電、常規(guī)天然氣、非常規(guī)天然氣(煤層氣、頁巖氣)、生物質能、風能、太陽能、潮汐能、地熱等清潔能源,加大管輸天然氣、LNG等進口,逐步減少煤炭的使用量。

3.2 減少農(nóng)作物的秸稈燃燒

(1)秸稈燃燒產(chǎn)生大量的污染物。秸稈燃燒時可產(chǎn)生懸浮顆粒物、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳。由復旦大學環(huán)境科學與工程系陳建民、張鶴豐等所作的有關秸稈燃燒形成大氣污染定量化研究的成果顯示,秸稈燃燒排放顆粒物的排放因子分別為:每噸水稻秸稈燃燒排放顆粒物(260±50)千克,每噸小麥秸稈燃燒排放顆粒物(110 ±30)千克,每噸玉米秸稈排放顆粒物(390±60)千克。

(2)大力發(fā)展秸稈的綜合利用, 提高秸稈利用率。玉米秸稈焚燒一般在每年的9月份到10月份之間,這個時間段正是霧的多發(fā)期,更容易產(chǎn)生霧霾污染。提高秸稈利用率,大力發(fā)展秸稈的綜合利用,例如:政府進行補貼提高秸稈收購價,鼓勵農(nóng)民收集秸稈進行交易;推廣秸稈焚燒開展生物質發(fā)電;粉碎后作為飼料的原料加以利用等措施減少秸稈總量。

(3)對不易收集的秸稈則進行秸稈還田,我國現(xiàn)在還沒有制定統(tǒng)一秸稈還田統(tǒng)一標準,農(nóng)機具粉碎程度不統(tǒng)一,有的地方秸稈被粉碎后覆蓋于土壤表層,不利于下一季的農(nóng)作物種植,農(nóng)民在秸稈粉碎后在田間簡單整理成條狀秸稈堆進行焚燒,由于這個季節(jié)濕度比較大,秸稈碎片密度大,在燃燒過程中不能進行充分燃燒,并且燃燒時間長,排放更多的污染物,加大污染程度。盡快制定統(tǒng)一秸稈粉碎標準,更新粉碎秸稈農(nóng)機具,做到細碎、深翻、掩埋的要求,使粉碎后的秸稈不影響下季農(nóng)作物的播種, 減少秸稈焚燒。

3.3 減少城市主要生活污染廢氣排放量

城市作為我國經(jīng)濟發(fā)展中堅力量人口密集必然導致城市生活污染加重,尤其作為北方城市嚴寒冬季需要使用采暖鍋爐和生活鍋爐燃燒大量煤炭來維持正常生產(chǎn)生活,然而煤燃燒必然導致二氧化硫和其他煙塵、粉塵等大量污染物排放,所以減少城市主要生活污染廢氣排放量勢在必行,地方政府要出臺鼓勵和補貼政策,鼓勵使用天然氣、太陽能、沼氣等清潔能源,鼓勵使用新型清潔能源取暖爐具,減少生活煤煙造成的污染。

3.4 減少城市交通污染物排放量

汽車排放的廢氣是一種流動分散污染源,它常常聚積在繁華地帶和居民集居的地方。現(xiàn)代化城市高層建筑物不斷涌現(xiàn),使汽車排放的污染物不易稀釋擴散,造成局部地區(qū)汽車排放物濃度過高。由于汽車排放物的排放高度在地面附近,處于人們呼吸區(qū)域,嚴重污染人類生活空間及呼吸層的同時,更容易形成霧霾層。

(1)大力發(fā)展城市公共交通,限制私家車在城市內(nèi)出行,無論治理交通擁堵還是治理汽車尾氣污染都需要大力發(fā)展公共交通,比如制定好城市道路統(tǒng)籌規(guī)劃嚴格禁止公交車道行駛其他車輛,大力投資發(fā)展其他公共交通限制私家車在城市內(nèi)出行,英國曾因工業(yè)革命出現(xiàn)嚴重大霧天氣通過發(fā)展公共交通采取限制私家車進城和收取機動車交通擁堵費等手段使得大氣污染得到了控制和治理,德國、法國等國家也是采取發(fā)展城市公共交通來治理城市汽車尾氣排放污染并取得了較好的成果。

(2)全方位提高油品質量。提升油品標準主要表現(xiàn)在硫含量的降低,而硫含量高低是決定汽車尾氣清潔程度的重要指標。汽油中的硫會讓汽車的三元催化器中毒,進而導致汽車尾氣中的氮氧化物、碳氫化合物、一氧化碳、顆粒物等有害物質無法轉變?yōu)闊o害的二氧化碳、水和氮氣。一些城市空氣中細顆粒物PM2.5的20%左右來自機動車尾氣。使用更高質量的汽、柴油后,機動車尾氣排放的污染物將明顯減少。同第三階段相比,符合國五標準的汽、柴油,硫含量分別從150PPM和350PPM降至10PPM.同第四階段相比,符合國五標準的汽車排放的顆粒物將減少82%,氮氧化物減少25%。

3.5 減少城市建筑揚塵、灰塵等懸浮物沉積

城市建筑揚塵、灰塵等懸浮物沉積也是造成霧霾天氣形成的原因,城市新區(qū)開發(fā)、舊區(qū)改造產(chǎn)生大量的揚塵、粉塵、灰塵,造成了城市空氣嚴重污染,助長了霧霾天氣形成。地方政府要出臺嚴謹、科學的綜合管理方案,對建設單位的建設行為進行全過程監(jiān)督,建筑施工現(xiàn)場必須建設全封閉圍擋墻,嚴禁敞開式作業(yè),施工現(xiàn)場道路、作業(yè)區(qū)、生活區(qū)場地一律硬化,渣土堆及裸露地面噴灑抑塵劑或覆蓋密目抑塵網(wǎng),渣土運輸車輛采取密閉措施,要及時沖洗;所有房屋拆遷項目必須采取濕式作業(yè),施工堆土覆蓋密目抑塵網(wǎng),裸露地面隨時灑水降塵,施工拌和站及其物料輸送工段必須封閉施工或采取其他有效防塵措施,傾倒土方實施噴淋作業(yè);還應將施工揚塵污染控制情況納入建筑企業(yè)征信管理系統(tǒng),作為招投標的重要依據(jù),并將揚塵污染防治方案作為建筑工地開工審批條件之一,對不符合控塵要求的一律不準開工,通過嚴格的管理政策和措施最大限度的減少城市建筑揚塵、灰塵等懸浮物的產(chǎn)生量。

4 結語

霧霾天氣的頻發(fā),危害范圍之大,嚴重損害人民健康和生命,阻礙社會進步,所以國家應盡量加快制定針對治理霧霾天氣綜合政策和法律法規(guī),加大對大氣污染防治科技研發(fā)的支持力度,對形成霧霾天氣的因素進行細化,分門別類的予以經(jīng)濟、技術和法律法規(guī)的支持,開展區(qū)域大氣復合污染控制對策體系研究,制定大氣污染指標的獎罰措施(例如山東省2014年出臺了《山東省環(huán)境空氣質量生態(tài)補償暫行辦法》,以下簡稱《辦法》,按照《辦法》規(guī)定,省、市兩級均建立環(huán)境空氣質量生態(tài)補償資金,省對各設區(qū)的市實行季度考核,每季度根據(jù)考核結果下達補償資金額度。如果一市空氣質量同比惡化,考核得分為負,則將其向省級交納的資金,納入省級生態(tài)補償資金規(guī)模。《辦法》還要求,各設區(qū)的市獲得的補償資金,需統(tǒng)籌用于行政區(qū)域內(nèi)改善大氣環(huán)境質量的項目,山東省財政廳、環(huán)保廳將對專項資金使用進行監(jiān)督管理。),制定霧霾天氣應急預警綜合機制減少污染的危害,大力倡導民眾低碳生活,鼓勵全社會積極參與到抗擊霧霾天氣的戰(zhàn)斗中來,讓藍天白云、繁星閃爍的天氣成為常態(tài)化。

[1]趙俊平,李亞軍.如何積極有效地防御霧霾天氣[J].科學之友,2009 (2):108-109.

[2]丁玨,劉麗穎.霧霾天氣顆粒污染物的特性及吸收氣態(tài)污染物過程的分析[J].上海環(huán)境科學,2009(1):11-14.

[3]張軍英,王興峰.霧霾的產(chǎn)生機理及防治對策措施研究[J].環(huán)境科學與管理;2013[10].

[4]李金嵐.論霧霾天氣的成因危害及防治措施[J].資源節(jié)約與環(huán)保, 2013,10:146.

[5]渠雪.淺談霧霾天氣成因及治理措施[J].科技資訊,2013,11:144.