[科普中国]-光化学污染

简介

光化学污染，是指光化学烟雾造成的污染。光化学烟雾主要是由于汽车尾气和工业废气排放造成的，汽车尾气中的烯烃类碳氢化合物和二氧化氮（NO2）被排放到大气中后，在强烈的阳光紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。这些物质的分子在吸收了太阳光的能量后，会变得不稳定起来，原有的化学链遭到破坏，形成新的物质。这种化学反应被称为光化学反应，其产物就是含剧毒的光化学烟雾。

氮氧化物(NOx)主要是指一氧化氮和二氧化氮，是光化学污染中的一次污染物。NO和NO2都是对人体有害的气体。氮氧化物和碳氢化合物(HC)在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种新的二次污染物——光化学烟雾，在这种复杂的光化学反应过程中，主要生成光化学氧化剂(主要是臭氧)及其他多种复杂的化合物，统称光化学烟雾。1

经过研究表明，在北纬60度～南纬60度之间的一些大城市，都可能发生光化学烟雾。光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节，如：湿度低、气温在24－32℃度的夏季晴天的中午或午后。随着光化学反应的不断进行，反应生成物不断蓄积，光化学烟雾的浓度不断升高，约3h～4h后达到最大值。这种光化学烟雾可随气流飘移数百公里，使远离城市的农村庄稼也受到损害。

危害对人体健康的影响光化学烟雾最明显的危害是对人眼的刺激作用。出现眼流泪、发红(俗称红眼病)。据资料统计,美国加里福尼亚洲由于光化学烟雾的作用,曾使该州3/4的人发生了红眼病。日本东京1970年发生的光化学污染时期有20,000人患了红眼病。除眼外,对鼻、咽、气管和肺均有明显的刺激作用。对老人、儿童和病弱者尤为严重。1952年洛杉矶事件发生时,两天内就使65岁以上的老人死亡400余人。若大气中臭氧浓度达到0.1ppm-0.5ppm时,会引起哮喘发作,导致上呼吸道疾病恶化,使视觉敏感度和视力降低。受害严重者,呼吸困难、胸痛、头晕、发烧、呕吐、以致血压下降、昏迷不醒。长期慢性伤害,可引起肺机能衰退、支气管炎、甚至发展成肺癌等。2

对植物的伤害光化学烟雾能使植物叶片受害变黄以致枯死。据资料统计,仅加里福尼亚州1959年由于光化学污染引起的农作物减产损失已达800万美元。使大片树木枯死,葡萄减产60%以上,柑桔也严重减产。对光化学烟雾敏感的植物还有棉花、烟草、甜菜、莴苣、番茄、菠菜、某些花卉和多种树木。2

降低大气能见度光化学烟雾的重要特征之一是降低了大气的能见度,缩短了视程。这主要是污染物质在大气中形成了光化学烟雾气溶胶,这种气溶胶的颗粒大小为0.3μm～1.0μm,它们不易沉降,与可见光波长相一致,对光散射影响很大,从而明显的降低了能见度。由于光化学烟雾气溶胶引起大气浑浊,能见度降低,因此防碍了汽车、飞机的正常运行,使交通事故猛增。2

对生活条件的危害大气中的烟雾会污染街道、庭院，使居室及室内的设备、衣服等被腐蚀受损。3

对建筑物的危害光化学烟雾中的各种氧化物会腐蚀建筑材料和设备器材。3

防治措施控制氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳的排放，尤其是前两种污染物，机动车的尾气控制是关键，一辆两冲程的麾托车的污染量是一辆轿车的4倍，所以在一些麾托车较多的城市更要采取有效的措施，比如安装尾气净化装置$改善燃料的性能等。

控制光化学烟雾形成过程中起链接作用的自由基的形成，主要是控制反应活性高的有机物的排放，能够控制光化学烟雾的形成和发展，此外，向大气中散发阻化剂，也可以有效地控制自由基的形成。3

案件实例美国洛杉矶光化学烟雾事件

1943年美国洛杉矶光化学烟雾事件，洛杉矾位于美国西南海岸，西面临海，三面环山，是个阳光明媚，气候温暖，风景宜人的地方。早期金矿、石油和运河的开发，加之得天独厚的地理位置，使它很快成为了一个商业、旅游业都很发达的港口城市。洛杉矶市很快就变得空前繁荣，著名的电影业中心好莱坞和美国第一个“迪斯尼乐园”都建在了这里。城市的繁荣又使洛杉矾人口剧增。白天，纵横交错的城市高速公路上拥挤着数百万辆汽车，整个城市仿佛一个庞大的蚁穴。 然而好景不长，从40年代初开始，人们就发现这座城市一改以往的温柔，变得“疯狂”起来。每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛。1943年以后，烟雾更加肆虐，以致远离城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产。仅1950－1951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；1970年，约有75%以上的市民患上了红眼病。这就是最早出现的新型大气污染事件——光化学烟雾污染事件。

洛杉矾在40年代就拥有250万辆汽车，每天大约消耗1100吨汽油，排出1000多吨碳氢（CH）化合物，300多吨氮氧（NOx）化合物，700多吨一氧化碳（CO）。另外，还有炼油厂、供油站等其他石油燃烧排放，这些化合物被排放到阳光明媚的洛杉矶上空，制造出了一个毒烟雾工厂。

光化学烟雾可以说是工业发达、汽车拥挤的大城市的一个隐患。50年代以来，世界上很多城市都不断发生过光化学烟雾事件。光化学烟雾的形成机理十分复杂，其主要污染物来自汽车尾气。因此，目前人们主要在改善城市交通结构、改进汽车燃料、安装汽车排气系统催化装置等方面做着积极的努力，以防患于未然。

其他方面1995年6月1日一个闷热的傍晚，上海市市中心的一地段弥漫着一种淡蓝色的烟雾，这些区域中的居民和路上的行人普遍感到眼、鼻和喉咙受到刺激，污染严重的区域更有人因受刺激而咳嗽和流泪。据上海市权威的环境监测部门监测，当时大气中二氧化硫浓度正常，而一氧化碳和氮氧化合物等浓度严重超标，以此证实这是一种因汽车尾气污染而导致的光化学烟雾。

早在本世纪40年代初，美国洛杉矾的居民发现周围经常弥漫着一种浅蓝色烟雾，使人眼睛发红、喉部疼痛，有的还伴有不同程度的头昏、头痛，但有关部门却迟迟查不出原因。直到50年代，人们才正式查明这种新型大气污染的来源。它是汽车尾气中的烃类化合物和氮氧化合物经太阳紫外线照射后，发生光化学反应所致。这种污染被人们称为"光化学烟雾"。

工商业发达的洛杉矶城在40年代就拥有250万辆汽车，每天排放大量的氮氧化合物。氮氧化合物和碳氢化合物在强烈阳光下，会产生一系列复杂的光化学反应，生成臭氧、醛类、二氧化氮等多种化合物。这些化合物同水蒸气在一起，在适当的条件下便形成了这种带刺激性的浅蓝色烟雾，且生成后活动性极强，如风、如云，光化学烟雾在任何一片空间都可以安家。

随着汽车在现代生活中占有越来越重要的位置，汽车废气所造成的污染也越来越严重地威胁到都市人的身心健康。

专家们化验分析，除了上述几类主要的成分外，汽车排出的气体中共有150～200种不同的化合物。这些有害气体扩散到环境中，便造成空气污染。世界环保组织最近的研究报告指出，汽车的密度超过每平方公里100辆时，居住环境即遭到破坏。这里指的仅是轿车，一辆卡车或公共汽车的污染等于5辆轿车，而重型载货车更会严重污染空气、破坏路旁的植被和水源。所有这些，都会导致病毒性疾病增加和农作物减产。

据美国环境部门调查，现在美国空气中的有害气体和物质里，69%的铅、70%的一氧化碳、33%的二氧化碳和35%的烃类化合物是车辆排放的。这些排放物每年会导致成千上万的美国人死于肺癌、肺气肿和各种呼吸系统疾病。据报载，目前英国每年有1万人由于吸入化学微粒而死亡。这些微粒能够进入肺部，引起心脏病发作、呼吸困难和肺癌，而汽车废气则是这种微粒的主要来源。

有的学者在大城市里作了社会调查：居住在距马路100米以内的居民，在12小时内，马路上汽车流量为1000辆次的地段里，居民肺癌死亡率为1．04/10000；汽车流量在万辆次的地带，肺癌死亡率为1．40/10000；在2万辆次的地带为1．82/10000。如果同是在汽车流量1000辆次条件下，居住地离马路75-100米，肺癌死亡率为1．23/10000；50-70米为1．54/10000；25-50米为1.69/10000。也就是说，马路上汽车流量越多，居住地离马路越近，肺癌死亡率越高。

广州卫生局在80年代对广州4个老城区恶性肿瘤发病率统计。1980年，广州平均每10万人中有12．71人患恶性肿瘤，而1989年竟升至46．11人。进入90年代，有关专家测算，1994年广州肺癌死亡率平均每10万人为57．22人。15年来，广州市肺癌病人增加三四倍，这与目前广州市区每天行驶50多万辆机动车是不分开的。

北京也是同样，1994年已有机动车84万辆，而且每年还以净增10万辆的速度增长。由于车型、燃料、保养维修不善等原因，在车辆密集的交通路口在夏季时常有化学烟雾出现，有的交通警察因长期工作在汽车烟雾之中而患上肺病。

汽车废气还会损害大量的陆生动植物，破坏江河的生态系统。据美国农业部的一项调查报告称，仅汽车排放物对小麦、玉米、大豆和花生这四种作物的侵害，就使美国每年损失20～46亿美元。

汽车废气对人类和动植物还存在着急性损伤。当废气在空气中达到一定浓度后，受阳光中紫外线照射发生光化学反应，生成臭氧、过氧酰基硝酸酯、醛类、二氧化氮等多种具有很强氧化能力的光化学氧化剂。这些光化学反应产物即使在浓度极低的情况下，也能给生物造成重大的影响。1952年洛杉矶光化学烟雾事件致使大批居民发生眼睛红肿、喉痛咳嗽、皮肤潮红等症状，严重者心肺功能衰竭，65岁以上的老人因中毒造成呼吸衰竭死亡的有400多人。此外，植物大面积受损，车祸增多。这次事件被列为世界十大环境公害事件之一。

1970年秋季，日本东京市区大气中的光化学氧化剂浓度比平时高10倍，空气污浊，有2万人得了眼痛病。在高浓度光化学烟雾区，正在操场运动的青年学生，大部分突然眼红、喉咙肿痛，个别人当场昏倒。由于街道光化学烟雾浓重，苦煞了交通警察，他们只好缩短值勤时间，上岗时戴上防毒面具，下岗即归队吸氧，以便尽快恢复元气。街头出现了一种"自动售氧机"，只要向里面丢进几枚钱币，就可以吸到几口令人兴奋通畅的新鲜空气。一些厂家还别出心裁，把森林、海滨或山区的清洁空气压缩成"空气罐头"出售。

汽车最常用的燃料汽油中通常加有四乙基铅作为抗爆剂，其中约70%随汽车废气排入大气，而这当中的40%尘埃颗粒较大，迅速沉降；其余60%的含铅微尘能在大气中飘浮很长时间，并可随呼吸而进入人体。铅是对人体危害最大的金属之一，它能蓄积在人体组织内，对神经系统、造血系统等有明显的毒性作用，尤其是能导致儿童的弱智和发育障碍等。

专家们研究表明，以燃油作为主要能源的机动车在人口高度集中的城市数量剧增，再加上一定的地理因素和气象条件，均有形成光化学烟雾的潜在危险。继美国之后，日本、前苏联和一些欧洲国家都相继发生过严重的光化学烟雾事件。我国的成都、兰州、重庆等大城市也曾发生过光化学烟雾。

由于机动车排气作为一种流动污染源几乎可涉及远离工业区的城市的每一个角落，因此机动车的排气污染已取代了前些年工厂企业的排气污染而成为现代城市最主要的大气污染源。几乎不用什么监测仪器，人们在马路上随时可以嗅到汽车废气的焦涩味，即使在晴朗的天气里，在马路上远眺，总感觉空中笼罩着一层薄雾……生活在市区的居民，已从直观上强烈地感觉到了这种大气污染的威胁。而且，由于汽车尾气排出物贴近地面，四周高楼林立，不易稀释扩散；市区绿化又稀疏难觅，环境自净能力极为低下，因此，最终导致光化学烟雾的发生。

正如生态学家陈敏豪先生所言：在上海出现光化学烟雾与兰州、重庆这些四面环山的城市决不可相提并论。在上海这样好的地理位置出现光化学烟雾已不是污染警告，而是大大地犯忌了。由此可见，加强对机动车辆的严格管理已是当务之急的大事了。

世界上一些发达国家为减少汽车废气对城市环境的危害而采取的措施归纳起来大致有以下几条。一是在新建城市的用地规划上尽量避免大气扩散条件较差的山谷或盆地等地形，大力改善现有城市的交通基础设施，增强绿化，拓宽马路，兴建高架桥，消除堵车现象。二是加强有效的环保法规干预。

欧洲目前已有15个国家实施了新的城市环保法规。1995年初，英国政府宣布在全国23个城市设立永久性的道旁废气检测系统，超标车辆将被责令立即停驶，并罚款2500英镑。三是改革燃料。据统计，目前全球有60%以上的汽车发动机使用无铅汽油，其中日本与巴西已全部使用无铅汽油；加拿大从1989年12月1日起市场只供应无铅汽油；美国汽油90%无铅；瑞典汽油56%无铅。各国还加紧开发以清洁能源为动力的低污染汽车技术，以促使其早日实用化。四是改善公共交通，控制汽车的数量和密度。欧洲的荷兰、丹麦、英国、德国等国先一步，而美国的洛杉矾市扩大公共运输系统，使该市每天车流量减少了9万辆，汽车废气排放量由此而减少了50%。

近年来我国在预防和治理光化学烟雾上也采取了一系列综合性措施，其中包括制订法规，在污染严重的大中城市，制定了严格的大气质量标准和各类汽车尾气排放标准，引导、鼓励发展天然气汽车和电动汽车。同时，要提高汽油质量，推广无铅化汽油。1996年9月中旬，我国南京市绿色出租汽车公司，专门从上海大众汽车制造厂订购了200辆"环保型出租车"，这种出租车使用洁净的液化气作为燃料，从而使汽车尾气排放造成的污染大大降低。使用天然气汽车和电动汽车也是我国下世纪实现可持续发展战略的必要选择。