作为气溶胶前体物的气体污染物的排放,也是大气中PM10和PM2.5的重要贡献者,尤其对PM2.5的贡献更为显著。这些气溶胶前体物主要由NO、SO2、NH3、VOCs、CO五类气体组成。根据Richard J. Countess对SCAB地区的PM2.5大气采样结果进行的二次PM2.5的排放量估算及SCAB地区气态污染物的排放数据,确定了从各类气态前体物变化为二次气溶胶粒子的转化率,研究表明SO2和NH3转化为二次气溶胶粒子的转换率较高[3]。
1.2.2大气颗粒物的主要化学组成
大气颗粒物组成比较复杂,主要可以分为三大类:有机成分、水溶性成分和水不溶性成分,有机成分占主要部分,其中大部分是不溶于笨的有机碳,也有少部分是脂肪烃、芳烃、多环芳烃和醇、酮、脂等。水溶性成分主要包括硫酸盐、硝酸盐、氯化物等,水溶性成分主要是硫酸盐。水不溶性成分主要是土壤中的金属氧化物,如由硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾等元素的氧化物组成。根据王淑兰、张远航等人的研究,除无机颗粒物显著分布在粗粒子外,其他成分都分布在细粒子中[4-5]。所以细颗粒物已成为大气颗粒物中有机颗粒物的主要组成部分。
1.3大气颗粒物的主要危害
1.3.1对人体健康的影响
早在1979年,Holland等就明确指出空气中颗粒物的浓度越高,越会对人体健康产生不良影响 [6-7]。表面接触和呼吸道吸入是两种大气颗粒物吸入人体的主要途径。颗粒物的接触性危害主要跟大气颗粒物浓度有关,而大气颗粒物浓度较低,所以基本不会导致由表面接触引起的角膜混浊、结膜炎和皮肤病等疾病。由于呼吸道吸入大气颗粒物是不可避免的,而颗粒物对人体危害最大、影响最广泛的部位是呼吸系统,所以极易导致呼吸道吸入引起的肺炎、炎症、肺癌等一系列疾病。因此,呼吸道吸入是大气颗粒物影响人体健康的主要途径。
由30多个不同区域的国家与地区联合进行的研究表明,人体健康与空气中颗粒物的水平有着密切关系。PM2.5的浓度越高,人体富集重金属和有毒有害物质就月多,对人体危害更大。1994年,由中美两国环保部联合合作开展的一项关于“大气污染对人体呼吸健康影响研究”的课题,课题表明人暴露在高浓度的PM2.5的环境下,会增加引起血栓[8-9]。根据哈佛大学对8000名成年人长达16年的颗粒物流行病学研究表明,死亡率上升与PM2.5显著相关,进一步说明了颗粒物对人体的危害[10-11]。
1.3.2对大气能见度的影响
大气能见度已经成为评价一个城市环境的重要指标,环保部门也十分关注大气颗粒物对大气能见度的影响情况。能见度是指视力正常的人在一定的天气条件下,能在天空或地面背景中看见一定大小的目标物的最大距离,用公里(km)为单位衡量。根据能见度预报和服务需要,能见度有0-5级标准。X>10km,为0级;1.5km≤X<10.0km,为1级能见度;0.5km≤X<1.5km,为2级能见度;0.2km≤X<0.5km,为3级能见度;0.05km≤X<0.2km,为4级能见度;X<0.05km,为5级能见度(其中X为能见度)。
大气能见度的高低会影响城市环境的好坏。由于至少60%的能见度下降是因为颗粒物的散射,因此能见度降低的最主要因素是的光的散射。而PM2.5对光的吸收大部分是由炭黑的颗粒引起的。每年,世界炭黑排放量占大气颗粒物排放量不到2.5%,但却可能会使某些地区能见度降低一半以上[12]。随着城市化的加快建设,大气颗粒物造成能见度下降也越来越严重。PM2.5一般在城区大气中占气溶胶总质量一半以上,高浓度 PM2.5可以显著降低大气能见度,从而导致一个重要的污染现象—灰霾[13]。
来自我国681个气象站点的能见度数据统计结果表明,1957~2005 年期间我国出现了4个重污染灰霾地区(华北平原、长江三角洲地区、珠江三角洲地区以及四川盆地),其中我国东部地区能见度平均下降约10km[14-15]。如中国受雾霾袭击最严重的城市是哈尔滨——一座拥有1000万人口的东北城市。在2013年10月份,哈尔滨的PM2.5值达到1000,学校、机场和高速被迫关闭。又如在1963年,纽约的致命毒雾导致168人因此丧生。
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