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【EHS管理】如果对雾霾还有什么不理解的，可以看看这本书

来源： 2015-3-10 21:04:45      点击：

酸雨

        虽然酸沉降是更精确的描述，但更普遍使用的是酸雨（Acid Rain）一词，用以描述化石燃料燃烧产生的污染物，主要为硫和氮的氧化物。它们在大气层中传输时发生化学变化，最后成为酸雨、酸雪、酸雾或酸尘降落到地面。这些污染物的主要来源是车辆、各种工业、发电厂和矿冶设施。二氧化硫被大气层中的水蒸气吸收，变成高度腐蚀性的硫酸。二氧化硫对雨水中酸的贡献占2/3。大约有1/3的酸来自氮氧化物，在大气层中转化为硝酸。
        一旦污染物在空气中产生，就能被风携带到几百公里之外，沉降到远离其源头的地方。在北美，最盛行的风向是西风，这意味着降落到东海岸和加拿大东部的大多数酸雨来源于中部和中西部以北的10个州。同样，产生于英国、法国和德国空气中的污染物造成了斯堪的纳维亚的酸化问题。
        酸雨有3种效应：陆地的、水体的和物质的。酸改变土壤和水的pH值（一种1—14的酸碱性等级），引起一条化学反应和生物反应链。要注意pH是一种对数尺度，即尺度上的每一级都代表10倍。因此，4.0就比5.0酸10倍，比6.0酸100倍。正常雨水的平均pH值为5.6，归为微酸性一类，不过曾经记录到pH值为1.5的酸雨（远比食醋和柠檬汁酸性强）。
        酸沉降通过对土壤的酸化以及将铝和有毒重金属镉与铅等颗粒覆盖地面而危害土壤和植被。酸沉降杀死土壤中分解有机质和使营养物质通过生态系统再循环的微生物。美国东部、北欧和西欧、俄罗斯和中国的森林已经遭到严重伤害。
        酸雨对水生生态系统的影响是多方面的。湖泊或河流的酸度无需增加很多就会开始干扰鱼类繁殖的早期阶段。同样，由于酸化杀死鱼类赖以为食的植物和昆虫，食物链也被中断。美国、加拿大和斯堪的纳维亚成千上万湖泊和河流中鱼类的消失以及其他地方的鱼类减少被认为同酸雨有关。内华达山脉、喀斯喀特山脉（Cascade Range）、落基山脉和阿迪朗达克山脉（Adirondacks）等地的高海拔河流、湖泊和池沼也面临高酸度的慢性伤害。
        建筑物和纪念碑见证了大气中酸的实质性影响。酸刻蚀和腐蚀着许多建筑材料，包括大理石、石灰石、钢铁和青铜。世界范围内，成千上万的建筑物正在被酸沉降缓慢地溶蚀。

酸雨的形成。化石燃料燃烧产生的二氧化硫和氮氧化物转化为硫酸盐和硝酸盐颗粒，这些颗粒和水蒸气发生反应，形成硫酸和硝酸，然后降落到地表。
光化学烟雾
        二氧化硫是酸雨的罪魁，而氮的氧化物则是形成光化学烟雾（Photochemical Smog)的祸首。这种空气污染类型的形成，是由于氮氧化物和空气中水蒸气里的氧气发生反应，生成二氧化氮。后者在日光下同汽车尾气与工业废气中的碳氢化合物反应，生成像臭氧（Ozone）之类的新化合物。光化学烟雾的主要成分——臭氧分子由3个而不是2个氧原子组成。天气干暖而环流微弱有利于臭氧形成。天气越热，日光越强，臭氧与烟雾形成越多。因此一般说来，夏季臭氧产生多于其他月份。
        由于氮氧化物和碳氢化合物主要来源于机动车辆和工业，所以光化学烟雾多属城市问题。任何地方，光化学烟雾问题的严重程度都取决于气候、地形和交通状况。此类烟雾世界各地均有发生，影响着许多城市，如土耳其的安卡拉、印度的新德里、墨西哥城和智利的圣地亚哥。据世界银行报道，亚洲烟雾最严重的16座城市都在中国。
        大约有1.6亿美国人，即一半以上美国人口，居住在不符合2004年6月生效的联邦地面臭氧标准的地方。加利福尼亚州温暖阳光的气候和地形特别有利于臭氧的生成。加利福尼亚州的河谷被山地环绕，空气污染保留在盆地中。出现逆温时，污染物被有效地截留而不能逃逸到大气层中去。一半以上的加拿大人也和对面的美国人一样，居住在臭氧污染水平不可接受的地方。从温莎到魁北克之间的区域空气质量最差。近一半臭氧是就地产生的，另一半来自俄亥俄河谷、克里夫兰和底特律地区。
        光化学烟雾既伤害人类健康又伤害植被。长期暴露于烟雾中会对肺部造成永久性伤害，使之过早老化，而且据信会增加哮喘、支气管炎、肺炎和肺气肿之类的发病率。由于儿童呼吸道较短小，而且免疫系统不如成人发育成熟，他们尤其容易受到空气污染的伤害。
        臭氧除了对人类影响以外，也伤害植被。即使在百万分之一的低浓度下接触几天，对树木、植物和农作物也会造成伤害。虽然烟雾是城市工业中心产生的，但是对其下风向地区也有影响。日本东京和大阪、中国北京、巴基斯坦卡拉奇和美国加利福尼亚州洛杉矶等城市下风向的森林就受到与光化学烟雾有关的伤害。

（上）洛杉矶晴天，（下）被光化学烟雾掩盖。空气停滞在城市上空时，汽车与工业废气越积越多，减弱下午的阳光，变成阴暗的霾，使臭氧水平剧增。
臭氧层损耗
        臭氧在近地层是一种有害污染物，但对大气层却至关重要。在地面以上大约10-24千米的高度上，臭氧形成一个叫做臭氧层（Ozone Layer）的保护层，它护卫着地球上所有生命，免遭来自太阳的致命紫外线（UV）的过度辐射。越来越多的证据显示，各种化学品的排放正在破坏臭氧层。其中最重要的一类合成化学品是1931年开发的氯氟碳（Chlorofluorocarbons，CFCs）。成百种产品中含有氯氟碳。它被用作冰箱和空调器中的冷却剂，用作气溶胶喷雾剂，用作塑料泡沫包装、家居绝缘和室内装潢材料等。它还以液化形式用于外科手术工具的消毒，清洗电脑芯片和其他微电子设备。
        另一些与臭氧层损耗有关的是用于灭火器中的哈龙，用作溶剂和清洁剂的四氯化碳和甲基氯仿，用于土壤和谷仓消毒以及熏蒸易腐货物的杀虫剂溴化甲烷。不过，氯氟碳远比这些都重要。
        这些气体释放到空气中后，穿过低层大气，在7-15年内上升到平流层。在那里，紫外线辐射将这些气体分子破坏，产生游离的氯原子和溴原子。经过一定时间，一个这样的原子就能破坏成千上万个（如果不是无限多个）臭氧分子。
        每年7月开始，南极上空大气层的臭氧损失就越来越多。1985年研究人员发现南极上空臭氧层中今天人所共知的“空洞”（实际上是一个低浓度臭氧区），大小和美国大陆相当，并向北延伸，远达南美洲有人居住的地区。臭氧损耗在8-9月加强，直至10月温度上升，风向改变，臭氧亏缺的空气与周围大气相混合而逐渐停止。北极上空臭氧层的损耗虽然较不令人注目，但也很严重，而1978年以来中纬度上空的臭氧层也显著减弱。
        臭氧层的损耗让更多的紫外辐射抵达地表。接受的紫外线辐射增多，提高了皮肤癌的发病率，同时由于抑制了身体的防御机制，也增加了罹患各种传染病的风险。由于紫外线辐射还对植物细胞和组织造成伤害，它还可能造成农业减产。最严重的损害可能出现在海洋中。
        紫外线辐射量的增加，影响光合作用和被称为浮游植物的微小植物的代谢作用。这些浮游植物就繁衍在南冰洋海面之下，构成海洋食物链的基础，而且在地球二氧化碳循环中起核心作用。
        根据1987年由160国签署的一项国际协议——《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》（Montreal Protocol on the Depletion of the Ozone Layer，以下简称《蒙特利尔议定书》），氯氟碳和其他臭氧层损耗物的生产正在被逐步淘汰。该协议要求发达国家在1996年1月1日之前停止生产和消费氯氟碳、四氯化碳、哈龙和甲基氯仿，发展中国家在2010年之前停止生产。《蒙特利尔议定书》使氯氟碳的生产急剧下降。到1998年其产量已比10年前的峰值减少了90％。下层大气溴的浓度从1998年到2003年下降了5％。
        即使所有国家最后都执行了《蒙特利尔议定书》，但由于过去的排放，未来若干年内仍将继续造成臭氧降解。两种使用最广泛的氯氟碳仍停留在平流层中，在长达120年时间里分解臭氧分子。所以，无法期待到21世纪末臭氧层能够完全恢复。
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