大气及空气污染治理（三）

全球空气污染问题
地球上人口迅速增加，人类经济快速增长，地球上的空气污染越来越严重。由于一些有害气体的大量排放，大气不仅造成局部污染，而且影响全球气候变化和大气成分，即出现所谓的全球环境问题。目前，全球空气污染问题主要表现在三个方面:温室效应、酸雨和杨树层破坏。
(1)温室效应
农作物和花卉的温室是用玻璃制成的房子，用来培育需要适宜温度的植物。当太阳的辐射能进入室内时，透明的玻璃屋将热量保持在室内。然而，由于大气中某些气体的增加，地球的平均温度上升，这就是所谓的温室效应。这些气体称为温室气体，主要包括CO2、CH4、O3、一氧化二氮和氯氟烃(氟利昂)，其中CO2的温室效应最为明显。二氧化碳和其他温室气体引起温室效应的机制仍有争议。但一般认为，这与温室气体的物理性质有关。二氧化碳等温室气体对来自太阳的短波辐射高度透明，但对地面反射的长波辐射具有高度吸收性。二氧化碳等温室气体在大气中迅速增加，大量从地面反射的红外辐射被截留在大气中，改变了地球表面的能量平衡。温室气体像窗帘一样，阻止了红外辐射的逃逸，必然导致大气温度上升，气候变暖，从而形成“温室效应”。众所周知，二氧化碳是所有碳氢化合物燃烧的基本产物。随着世界人口的增长和经济的快速增长，越来越多的二氧化碳被排放到大气中。据相关数据显示，在过去的100年里，人类通过燃烧化石燃料向大气中排放了约4150亿吨CO2，导致大气中CO2含量增加了15%。据测算，这将使全球平均气温升高0.83℃，接近近百年来全球平均气温升高的纪录。据估计，按照目前化石燃料燃烧的增加速度，50年后大气中的CO2将增加一倍，这将使中纬地区的温度增加2-3C，极地地区的温度增加6-10℃。
温室效应将导致全球环境的重大变化，其主要影响有:
1 .气候变化。温室效应首先表现为全球变暖。在北半球，冬天更短更潮湿，夏天更长更干燥。亚热带可能比现在更干燥，而热带可能变得更潮湿。因此，海洋产生更多的热量和水，气流也更强。热带风暴的能量比现在高50%，台风和飓风会越来越频繁。气温上升会融化极地或高山的冰川，导致海平面上升。据估计，如果全球气温上升1.5-4.5摄氏度，海平面将上升20-165厘米，从而淹没大量沿海繁荣的城市、低地和岛屿。
2。生态环境的变化。随着热带雨林、生物多样性和作物产量的减少，全球气候变化可能对陆地自然生态系统产生不可预测的影响。虽然有些人对温室效应提出了不同的看法，但是，由于CO2等气体浓度的增加是不可逆的，因此引起了全世界的关注。世界上召开了一系列国际会议，就技术手段和政策策略进行磋商。
(2)酸雨
酸雨是指PH值小于5.6的雨雪或其他方式形成的大气降水(如雾、露、霜)。这是一种空气污染现象。也叫酸雨(落雨)。由于大气中CO2的存在，即使是干净的降水如雨雪也会呈弱酸性，因为CO2溶解在其中形成碳酸。空气体中CO2的平均浓度约为621 mg/m3 (316× 10-6)，此时CO2饱和的雨水PH值为5.6。因此，pH < 5.6被确定为酸雨指数。由于人为向大气中排放酸性物质，雨水的PH值降低。当PH值低于5.6时，就会出现酸雨。大气中不同酸性物质形成的各种酸对酸雨的形成都有作用，只是作用的比例不同。一般来说，硫酸占60%-70%，硝酸占30%，盐酸占5%，有机酸占2%。因此，人为排放的SO2和NOX是形成酸雨的两种主要物质。
据估算，人为排放到大气中的SO2约为1.3亿吨/年，其中9000万吨来自燃煤，约占76%。大量SO2进入大气后，在合适的氧化剂和催化剂的存在下，会发生化学反应生成硫酸。在干燥条件下，SO2通过化学过程被氧化成SO3，然后转化成硫酸，但这个反应非常缓慢。在潮湿的大气中，SO2转化为硫酸的过程往往与云服务的形成同时进行。首先由SO2生成硫酸(H2SO4)，在铁、锰等金属盐杂质作为催化剂的作用下，H2SO4被快速催化氧化成H2SO4。当空气体中含有NH4时，这种酸化反应会进一步发展。
造成空气污染的NOx主要是NO和NO2。人为的氮氧化物排放主要是在高温下燃烧化石燃料产生的。在化石燃料燃烧过程中，NO占95%以上，但一旦进入大气，大部分NO转化为NO2。在大气中，NO2不仅直接与自身反应生成硝酸，而且与SO2共存时还能促进SO2转化为SO3和H2SO4，从而加速酸雨的形成。由于酸雨的出现，破坏了森林生态系统，改变了土壤的性质和结构，破坏了水生生态系统，腐蚀了建筑物，损害了人体的呼吸系统和皮肤。例如，在15个欧洲国家，700万公顷的森林受到酸雨的影响，森林正在受到死亡综合症的袭击。在瑞典北部，受酸雨影响，土壤酸化降低肥力，而河流和湖泊酸化并影响水生生物的生长和繁殖。此外，还有酸雨渗入地下，酸化地下水造成地下水污染的情况。酸雨在世界上分布很广，有时会飘过国界影响到其他国家，所以它不仅是一个环境问题，也是国家间的政治问题。
(3)臭氧层破坏
臭氧是大气中的微量气体之一。主要集中在20-25km 空高度的平流层，也就是大气的臭氧层。臭氧层作为地球周围的保护层，用于吸引太阳紫外线中的有害部分，保护地球上的生命，调节地球气候。但近年来，由于在平流层运行的飞机越来越多，人类活动产生的一些气体，如NOx、含氯氟烃等进入平流层，造成臭氧层的破坏，造成空南极的“臭氧空洞”。导致大气中臭氧减少和损耗的物质主要是平流层中超音速飞机排放的大量NOx，以及人类大量生产和使用的氯氟烃(Freons)，如CFCl3(氟利昂-11)、CF3Cl2(氟利昂-12)。排放的氟利昂在大气中可以存活几十年甚至100年，所以大部分进入低层大气，然后进入臭氧层。氟利昂在对流层中稳定，但进入臭氧层后，容易与臭氧发生反应，消耗臭氧，从而降低臭氧层中的臭氧浓度。臭氧浓度的降低和臭氧层的破坏将对地球生命系统造成巨大的危害。首先，由于臭氧层的破坏，大量的紫外线辐射会到达地面，危害人体健康。估计比如臭氧层的臭氧浓度降低？%，地面紫外线辐射会增加2%，导致皮肤癌发病率增加2%-5%。此外，还会增加白内障的发病率，抑制人体免疫系统的功能。紫外线辐射的增加还会影响动植物，危及生态平衡。臭氧层的破坏也会导致地球气候的异常，从而引发灾难。因此，保护臭氧层已经成为一个全球性的问题。联合国环境规划署于1985年3月通过了《保护臭氧层维也纳公约》，该公约于1988年生效。到1993年4月，世界上已有119个国家和一个经济组织加入了该公约。1996年11月，世界臭氧层首脑会议在哥斯达黎加圣何塞举行。来自164个国家的800名代表出席了会议。会上，世界气象组织发表报告指出，1996年，南极空臭氧层缺口进一步扩大，面积达到1800万km 2，打破了以往的记录，可见形势已经到了刻不容缓的地步。