雾霾天气的成因分析与防治对策

王杰斌 邵安 芦广起 李永娥

(山东省菏泽市定陶县环境保护局,山东菏泽 274100)

雾霾天气的成因分析与防治对策

王杰斌 邵安 芦广起 李永娥

(山东省菏泽市定陶县环境保护局,山东菏泽 274100)

2013年持续大规模的雾霾天气,雾霾影响范围涉及了17个省、市、自治区1/4的国土面积,约6亿人口受到雾霾天气的危害。雾霾天气影响范围广,持续时间长,阻碍社会发展,严重危害人类健康和生命,防治雾霾天气刻不容缓。

雾霾天气 危害 分析 污染 防治

据媒体报道,2013年12月雾霾波及25个省份,100多个大中型城市,安徽、湖南、湖北、浙江、江苏等13地雾霾天数均创下历史纪录。权威数据显示,2013年全国平均雾霾日数为29.9天,较常年同期偏多10.3天,达到52年来的峰值。雾霾天气的增多,会给气候、环境、健康、经济等方面造成显著的负面影响,引起城市大气酸雨、光化学烟雾现象,导致大气能见度下降,阻碍空中、水面和陆面交通,加上工业废气、汽车尾气、城市建设过程中产生的灰尘、秸秆焚烧产生的极细颗粒物,空气中的细菌和病毒等污染物,严重危害人类健康和生命。本文就雾霾天气的成因以及对人类的危害性进行阐述,同时对雾霾天气的防治对策进行了探讨。

1 雾霾天气的定义与成因

(1)雾是冬半年比较常见的一种天气现象,是大量微小水滴悬浮游空中,常呈乳白色,使水平能见度低于1km的灾害性天气。雾的发生给交通运输业带来严重影响,对工农业生产和人民生命财产带来严重危害。霾是一种大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中,使水平能见度小于10km的空气普遍混浊的天气现象。霾使远处光亮物体微带黄红色,使黑暗物体微带蓝色[1]。研究表明,霾中的物质成分除了细尘以外,还包括硫酸与硫酸盐、硝酸与硝酸盐、碳氢化合物、黑碳等粒子,因此其发生的频数与人类活动所造成的气溶胶污染密切相关。正是由于大量极细微的污染性气溶胶的存在,使得霾天气对人类的身体健康具有极大的危害性[2]。

(2)雾霾天气产生的原因分析,雾霾是由雾和霾组成的,其中雾是由靠近地面的空气中水汽凝结产生的,本身没有污染,而霾主要是由灰尘、硝酸粒子和硫酸粒子组合而成具有污染性。雾的出现在一定程度上阻碍了空气中污染颗粒的扩散,不利于空气的清洁,为此在我国将雾和霾统一称为雾霾天气,雾霾天气的危害主要来源于霾,而雾霾天气中的主要危害物是指氮氧化物、二氧化硫和可吸入颗粒,其中可吸入颗粒的危害很大。大范围雾霾天气主要出现在冷空气较弱和水汽条件较好的大尺度大气环流形势下,近地面低空为静风或微风。受近地面静稳天气控制,空气在水平和垂直方向流动性均非常小,大气扩散条件非常差。受其控制,城市无论规模大小,其局地交通、生活、生产所需的能源消耗的污染物排放均在低空不断积累。与此同时,由于雾霾天气的湿度较高,水汽较大,雾滴提供了吸附和反应场所加速反应性气态污染物向液态颗粒物成分的转化,同时颗粒物也容易作为凝结核加速雾霾的生成,两者相互作用,迅速形成污染。雾霾天气除了由气象因素导致,化学工厂、汽车尾气增多、秸秆燃烧、工业燃煤及气溶胶二次污染等人为因素引起大气中颗粒物含量加大是雾霾天气出现的另一重要原因[4,5]。当前,许多城市的污染物排放已经濒临界限,对气象条件要求十分敏感,环境空气在较好的气象条件下能达到标准,但是只要出现了不利的气象因素,空气质量和能见度会立刻下降,导致雾霾的发生。

2 雾霾天气的危害

近30年来,我国公众吸烟率不断下降,但肺癌患病率却上升了4倍多。中国工程院院士、广州呼吸疾病研究所所长钟南山曾在某论坛上指出,“阴霾天气比香烟更易致癌。”除了癌症,雾霾天还是心脏杀手,雾霾天是心血管、支气管疾病患者的“危险天”,是因为起雾时气压低,空气中的含氧量有所下降,人们很容易感到胸闷,雾霾还会导致空气质量下降,各种病菌活跃起来,吸入这些有害物质,可导致流感、咽炎、肺炎和呼吸道感染,在2013年12月的雾霾天气过程中,长三角医疗机构的内科、呼吸科门诊患者普遍出现增长,其中,老年人、儿童和有基础性疾病的人群更易受到雾霾影响。在上海市儿童医院,12月2日至5日的日均门急诊量达到5070人次,甚至超过暑期高峰的日均门急诊量,比2012年同期增加了25.9%。发生在60多年前英国的“伦敦烟雾事件”,就已经为世界敲响了警钟,从1952年12月5日至8日的4天里,伦敦市死亡人数达到4000人。根据对包括这次烟雾事件在内的两周时间的统计,在此期间伦敦的死亡人数比往年同期多4000多人,尤其以48岁以上者死亡最多,约为平时的3倍;1岁以下幼儿的死亡率也增加1倍。在烟雾笼罩的一周内,伦敦市因支气管炎死亡达704人,冠心病死亡281人,心脏衰竭死亡244人,结核病的死亡77人,分别为一周前的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长。甚至在毒雾事件之后的两个月内,还陆续有8000人病死。国外研究表明,可吸入颗粒物浓度每上升10ug 每立方米,呼吸系统疾病上升3.4%,心血管病上升1.4%,每日总死亡率上升1%。

3 防治雾霾天气的对策

3.1 使用清洁能源减少工业污染物排放量

工业生产过程中主要是以煤炭为燃料,煤炭在燃烧中会产生大量的烟尘、粉尘、SO2、NOx,为产生雾霾天气提供了大量的污染物,煤炭占我国一次能源消费的近70%,短期内利用高新技术提高锅炉的烟气治理效率,减少污染物排放总量,同时加快煤炭的高效清洁利用。大力发展水电、常规天然气、非常规天然气(煤层气、页岩气)、生物质能、风能、太阳能、潮汐能、地热等清洁能源,加大管输天然气、LNG等进口,逐步减少煤炭的使用量。

3.2 减少农作物的秸秆燃烧

(1)秸秆燃烧产生大量的污染物。秸秆燃烧时可产生悬浮颗粒物、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳。由复旦大学环境科学与工程系陈建民、张鹤丰等所作的有关秸秆燃烧形成大气污染定量化研究的成果显示,秸秆燃烧排放颗粒物的排放因子分别为:每吨水稻秸秆燃烧排放颗粒物(260±50)千克,每吨小麦秸秆燃烧排放颗粒物(110 ±30)千克,每吨玉米秸秆排放颗粒物(390±60)千克。

(2)大力发展秸秆的综合利用, 提高秸秆利用率。玉米秸秆焚烧一般在每年的9月份到10月份之间,这个时间段正是雾的多发期,更容易产生雾霾污染。提高秸秆利用率,大力发展秸秆的综合利用,例如:政府进行补贴提高秸秆收购价,鼓励农民收集秸秆进行交易;推广秸秆焚烧开展生物质发电;粉碎后作为饲料的原料加以利用等措施减少秸秆总量。

(3)对不易收集的秸秆则进行秸秆还田,我国现在还没有制定统一秸秆还田统一标准,农机具粉碎程度不统一,有的地方秸秆被粉碎后覆盖于土壤表层,不利于下一季的农作物种植,农民在秸秆粉碎后在田间简单整理成条状秸秆堆进行焚烧,由于这个季节湿度比较大,秸秆碎片密度大,在燃烧过程中不能进行充分燃烧,并且燃烧时间长,排放更多的污染物,加大污染程度。尽快制定统一秸秆粉碎标准,更新粉碎秸秆农机具,做到细碎、深翻、掩埋的要求,使粉碎后的秸秆不影响下季农作物的播种, 减少秸秆焚烧。

3.3 减少城市主要生活污染废气排放量

城市作为我国经济发展中坚力量人口密集必然导致城市生活污染加重,尤其作为北方城市严寒冬季需要使用采暖锅炉和生活锅炉燃烧大量煤炭来维持正常生产生活,然而煤燃烧必然导致二氧化硫和其他烟尘、粉尘等大量污染物排放,所以减少城市主要生活污染废气排放量势在必行,地方政府要出台鼓励和补贴政策,鼓励使用天然气、太阳能、沼气等清洁能源,鼓励使用新型清洁能源取暖炉具,减少生活煤烟造成的污染。

3.4 减少城市交通污染物排放量

汽车排放的废气是一种流动分散污染源,它常常聚积在繁华地带和居民集居的地方。现代化城市高层建筑物不断涌现,使汽车排放的污染物不易稀释扩散,造成局部地区汽车排放物浓度过高。由于汽车排放物的排放高度在地面附近,处于人们呼吸区域,严重污染人类生活空间及呼吸层的同时,更容易形成雾霾层。

(1)大力发展城市公共交通,限制私家车在城市内出行,无论治理交通拥堵还是治理汽车尾气污染都需要大力发展公共交通,比如制定好城市道路统筹规划严格禁止公交车道行驶其他车辆,大力投资发展其他公共交通限制私家车在城市内出行,英国曾因工业革命出现严重大雾天气通过发展公共交通采取限制私家车进城和收取机动车交通拥堵费等手段使得大气污染得到了控制和治理,德国、法国等国家也是采取发展城市公共交通来治理城市汽车尾气排放污染并取得了较好的成果。

(2)全方位提高油品质量。提升油品标准主要表现在硫含量的降低,而硫含量高低是决定汽车尾气清洁程度的重要指标。汽油中的硫会让汽车的三元催化器中毒,进而导致汽车尾气中的氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、颗粒物等有害物质无法转变为无害的二氧化碳、水和氮气。一些城市空气中细颗粒物PM2.5的20%左右来自机动车尾气。使用更高质量的汽、柴油后,机动车尾气排放的污染物将明显减少。同第三阶段相比,符合国五标准的汽、柴油,硫含量分别从150PPM和350PPM降至10PPM.同第四阶段相比,符合国五标准的汽车排放的颗粒物将减少82%,氮氧化物减少25%。

3.5 减少城市建筑扬尘、灰尘等悬浮物沉积

城市建筑扬尘、灰尘等悬浮物沉积也是造成雾霾天气形成的原因,城市新区开发、旧区改造产生大量的扬尘、粉尘、灰尘,造成了城市空气严重污染,助长了雾霾天气形成。地方政府要出台严谨、科学的综合管理方案,对建设单位的建设行为进行全过程监督,建筑施工现场必须建设全封闭围挡墙,严禁敞开式作业,施工现场道路、作业区、生活区场地一律硬化,渣土堆及裸露地面喷洒抑尘剂或覆盖密目抑尘网,渣土运输车辆采取密闭措施,要及时冲洗;所有房屋拆迁项目必须采取湿式作业,施工堆土覆盖密目抑尘网,裸露地面随时洒水降尘,施工拌和站及其物料输送工段必须封闭施工或采取其他有效防尘措施,倾倒土方实施喷淋作业;还应将施工扬尘污染控制情况纳入建筑企业征信管理系统,作为招投标的重要依据,并将扬尘污染防治方案作为建筑工地开工审批条件之一,对不符合控尘要求的一律不准开工,通过严格的管理政策和措施最大限度的减少城市建筑扬尘、灰尘等悬浮物的产生量。

4 结语

雾霾天气的频发,危害范围之大,严重损害人民健康和生命,阻碍社会进步,所以国家应尽量加快制定针对治理雾霾天气综合政策和法律法规,加大对大气污染防治科技研发的支持力度,对形成雾霾天气的因素进行细化,分门别类的予以经济、技术和法律法规的支持,开展区域大气复合污染控制对策体系研究,制定大气污染指标的奖罚措施(例如山东省2014年出台了《山东省环境空气质量生态补偿暂行办法》,以下简称《办法》,按照《办法》规定,省、市两级均建立环境空气质量生态补偿资金,省对各设区的市实行季度考核,每季度根据考核结果下达补偿资金额度。如果一市空气质量同比恶化,考核得分为负,则将其向省级交纳的资金,纳入省级生态补偿资金规模。《办法》还要求,各设区的市获得的补偿资金,需统筹用于行政区域内改善大气环境质量的项目,山东省财政厅、环保厅将对专项资金使用进行监督管理。),制定雾霾天气应急预警综合机制减少污染的危害,大力倡导民众低碳生活,鼓励全社会积极参与到抗击雾霾天气的战斗中来,让蓝天白云、繁星闪烁的天气成为常态化。

[1]赵俊平,李亚军.如何积极有效地防御雾霾天气[J].科学之友,2009 (2):108-109.

[2]丁珏,刘丽颖.雾霾天气颗粒污染物的特性及吸收气态污染物过程的分析[J].上海环境科学,2009(1):11-14.

[3]张军英,王兴峰.雾霾的产生机理及防治对策措施研究[J].环境科学与管理;2013[10].

[4]李金岚.论雾霾天气的成因危害及防治措施[J].资源节约与环保, 2013,10:146.

[5]渠雪.浅谈雾霾天气成因及治理措施[J].科技资讯,2013,11:144.