大气污染的分类及治理与产业结构调整

大气污染是由组织与个人向大气中排放过量的有害物质，随着时间的累积达到足够的浓度，从而促使大气中的气、液态构成成分发生变化，形成了难以利用自然环境净化系统分解的物质，由此造成危及生物健康以及气候环境异常变化的现象。而大气污染物是人类或自然活动过程中排入大气并对环境或人产生有害影响的物质。

大气污染按照其不同的形成过程以及存在的不同形态会有不同的类别。

1.大气污染物按形成过程进行分类

大气污染物按形成过程可分为一次污染物和二次污染物。一次污染物是指直接从污染源排放而形成的污染物质；二次污染物则是由一次污染物经过化学反应或光化学反应所形成的，物理化学性质与一次污染物完全不同的新的污染物，其毒性一般比一次污染物更强。

一次污染物主要有硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物以及有机化合物等，二次污染物主要有硫酸烟雾和光化学烟雾。具体分类见表1-1所示：

表1-1　大气污染物按形成过程的分类

2.大气污染物按存在状态进行分类

大气污染物按其存在状态可分为气溶胶状态污染物和气体状态污染物。

（1）气溶胶状态污染物

气溶胶状态污染物是指气体介质中的固体粒子、液体粒子等悬浮体，其直径为0.002～100 μm。各种粒子按其粒径大小又可分为：粒径≤100 μm的分散在大气中的总悬浮颗粒物（TSP）；在大气中长期飘浮的粒径≤10 μm的可吸入粒子（IP），俗称飘尘；以及粒径＞30 μm的降尘粒子。

1）总悬浮颗粒物（TSP）

目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标，主要包括悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100 μm的颗粒物，同类的其他常见概念有PM10、PM2.5等，都是指粉尘微粒。主要来源于燃料燃烧时产生的烟尘、生产加工过程中产生的粉尘、建筑和交通扬尘、风沙扬尘以及气态污染物经过复杂物理化学反应在空气中生成的相应的盐类颗粒。在我国的甘肃、新疆、陕西、山西的大部分地区，河南、吉林、青海、宁夏、内蒙古、山东、四川、河北、辽宁的部分地区，总悬浮颗粒物污染较为严重。

总悬浮颗粒物可分为一次颗粒物和二次颗粒物。一次颗粒物是由天然污染源和人为污染源释放到大气中直接造成污染的物质，如风扬起的灰尘、燃烧和工业烟尘。二次颗粒物是通过某些大气化学过程所产生的微粒，如二氧化硫转化生成硫酸盐。粒径≤100 μm的空气中的全部粉尘量为“总悬浮颗粒物”，称为TSP，去掉＞10 μm的颗粒物，剩下的就是“可吸入颗粒物”，标为PM10；如果将＞5 μm的颗粒物去掉，剩下的“可吸入颗粒物”为PM5。在空气质量预测中，烟尘或粉尘要给出粒径分布，当粒径＞10 μm时，要考虑沉降；≤10 μm时，与其他气态污染物一样，不考虑沉降。

总悬浮颗粒物的测量标准，是以每立方米空气中总悬浮颗粒物的毫克数表示，用标准大容量颗粒采样器在采样效率接近100%的滤膜上采集已知体积的颗粒物，恒温恒湿条件下，称量采样前后采样膜质量来确定采集到的颗粒物质量，再除以采样体积，得到颗粒物的质量浓度。国家环境质量标准规定，居住区颗粒物日平均浓度低于0.3 mg/m3，年平均浓度低于0.2 mg/m3。测量仪器主要是具有新世纪国际先进水平的新型内置滤膜在线采样器激光粉尘仪，该仪器在连续监测粉尘浓度的同时，可收集颗粒物以便对其成分进行分析，并求出质量浓度转换系数K值，可直接读取粉尘质量浓度值（mg/m3）。

总悬浮颗粒物对人体的危害程度主要取决于粒度的大小。人的鼻子的鼻毛、分泌物和黏膜可以将大多数＞10 μm的粉尘过滤掉而不进入肺泡，只有≤10 μm的颗粒物才会随气流进入气管和肺部。

2）可吸入粒子（IP）

俗称飘尘，是指悬浮在空气中能进入人体的呼吸系统、空气动力学当量直径≤10 μm的颗粒物，记做IP。国家环保总局1996年颁布修订的《环境空气质量标准》（GB 3095—1996）中将飘尘改称为可吸入颗粒物，颗粒物的直径越小，进入呼吸道的部位越深。10 μm直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，5 μm直径的可进入呼吸道的深部，2 μm以下的可100%深入到细支气管和肺泡。

空气中的大颗粒粉尘被人的鼻腔阻拦，小颗粒粉尘即飘尘可能随气流进入气管和肺部，这些粉尘被气管和肺部的巨噬细胞吞食并消化，巨噬细胞吃不净的那些细菌和病毒还会被白细胞消灭掉。滞留在上呼吸道中的颗粒物能对黏膜组织产生刺激和腐蚀作用，引起炎症，进而导致慢性鼻咽炎、慢性气管炎。滞留在细支气管和肺泡中的可吸入飘尘能与直接进入肺深部的二氧化氮产生联合作用，损伤肺泡和黏膜，使支气管和肺部产生炎症。长期持续作用，还会诱发慢性阻塞性肺部疾患，并出现继发性感染，最后导致肺心病患者的死亡率增高。所以，飘尘粒径小，能被人直接吸入呼吸道内造成危害，又由于能在大气中长期飘浮，易将污染物带到很远的地方，导致污染范围扩大，同时在大气中还可为化学反应提供反应床，对人体危害最大，也成了环境科学工作的主要研究对象。

3）降尘

降尘又称“落尘”。指空气动力学当量直径＞10 μm的固体颗粒物，是反映大气尘粒污染的主要指标之一。飘尘和降尘的区别在于颗粒物直径的不同和在重力作用下沉降的速度不同。飘尘粒径≤10 μm，能在空气中长期漂浮；降尘粒径＞10 μm，在重力作用下可以降落。

由于其受自身重力作用会很快沉降下来，所以单位面积上单位时间内从大气中沉降的颗粒物的质量，即单位面积降尘量，是用来评价大气污染程度、大气清洁度的主要指标，其计量单位为每月每平方千米面积上沉降的颗粒物的吨数。一般降尘量达到每月每平方千米30 t的为中度大气污染，降尘量达到每月每平方千米50 t以上的为重度大气污染。

降尘在空气中的沉降能力主要取决于自重和粒径大小，一般情况下由于沉降较快，故不易吸入呼吸道，但落在地面则很容易导致土地沙化。

（2）气体状态污染物

气体状态污染物是指在常态、常压下以分子状态存在的污染物，气体状态污染物包括气体和蒸气污染物。常见的气体污染物有以二氧化硫为主的硫氧化合物，以二氧化氮为主的氮氧化合物，以一氧化碳为主的碳氧化合物以及碳、氢结合的碳氢化合物。蒸气污染物有汞蒸气、苯蒸气、硫酸蒸气等。

1）硫氧化合物

硫氧化合物是硫的氧化物的总称。通常硫有4种氧化物，即二氧化硫（SO2）、三氧化硫（SO3，硫酸酐）、三氧化二硫（S2O3）、一氧化硫（SO）；此外还有两种过氧化物：七氧化二硫（S2O7）和四氧化硫（SO4）。在大气中比较重要的是SO2和SO3，其混合物用SOX表示。其中：(www.chuimin.cn)

二氧化硫是无色、有刺激性气味的气体，其本身毒性不大，动物连续接触质量分数为30×10-6的SO2无明显的生理学影响。但是在大气中，尤其是在污染大气中SO2易被氧化成SO3，再与水分子结合形成硫酸分子，经过均相或非均相成核作用，形成硫酸气溶胶，并同时发生化学反应形成硫酸盐，硫酸和硫酸盐可以形成硫酸烟雾和酸雨，造成较大危害。大气中的SO2主要源于含硫燃料的燃烧过程，及硫化矿物石的焙烧、冶炼过程；火力发电厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂、炼油厂、所有烧煤或油的工业锅炉和炉灶等都排放SO2烟气。

SOX是大气污染、环境酸化的主要污染物。化石燃料的燃烧和工业废气的排放物中均含有大量SOX。目前采用燃料脱硫、排烟脱硫等技术来降低或消除二氧化硫的排放。过去曾用高烟囱扩散方法，使排放源附近大气中的二氧化硫浓度降低，但会危害邻近地区。

硫氧化合物对人体的危害主要是刺激人的呼吸系统。吸入硫氧化合物后，首先刺激上呼吸道黏膜表层的迷走神经末梢，引起支气管反射性收缩和痉挛，导致咳嗽和呼吸道阻力增加，接着呼吸道的抵抗力减弱，从而诱发慢性呼吸道疾病，甚至引起肺水肿和肺心性疾病。如果大气中同时有颗粒物存在，颗粒物吸附了高浓度的硫氧化合物，它们可以进入肺的深部，所以当大气中同时存在硫氧化合物和颗粒物时其危害程度可增加3～4倍。

2）含氮化合物

氮是生命的基础，人体内输送氧气的血红素和植物体内催化光合作用的叶绿素中都含有氮，氮元素在生命活动中扮演着十分重要的角色。空气中含量最多的气体是氮气。20世纪初，德国化学家哈伯在简陋的实验室中首次用氮气和氢气合成了氨，奠定了大规模工业合成化肥的基础。但含氮化合物也给人类生活带来了负面影响，如含氮化合物导致空气污染，水体中含氮化合物过多引起水污染等。

含氮化合物是大气中各种含氮氧化物的总称。N2和O2是天然大气中的重要组成成分，当空气混合燃烧时，特别是在高温下，N2和O2就会化合成NO和NO2等各种化合物。也可以通过闪电、微生物固定及NH3的氧化等，各种天然源和煤、油、天然气、机动车燃料燃烧等人为污染源进入大气，其中2/3来自汽车等流动源的排放。

世界健康组织和美国环境保护组织的调查表明，氮氧化物对人体健康的影响具有和硫化物相似的作用。当空气中的氮氧化物浓度较高时，会刺激人体和动物的呼吸道，使人体呼吸困难，甚至出现水肿致死，同时会影响新陈代谢，抑制和破坏或激活某些酶的活性，使糖和蛋白质的代谢发生紊乱，从而影响机体生长和发育。

3）碳氧化物

碳氧化物一方面是由甲烷转化、海水中CO挥发、植物光合作用等方式形成的；另一方面是由燃料不完全燃烧时产生，80%由汽车排出，此外还有森林火灾、农业废弃物焚烧等方式产生。

大气环境中存在的碳氧化物主要是指一氧化碳和二氧化碳。

一氧化碳（carbon monoxide，CO）纯品为无色、无臭、无刺激性的气体，在水中的溶解度甚低，极难溶于水，但一氧化碳极易与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血红蛋白丧失携氧的能力和作用，从而造成组织窒息，严重时死亡。一氧化碳对全身的组织细胞均有毒性作用，尤其对大脑皮质的影响最为严重。在冶金、石墨电极制造过程中以及家用煤气或煤炉、汽车尾气中均有一氧化碳存在。

二氧化碳是空气中常见的温室气体，是一种气态化合物，常温下是一种无色无味、不助燃、不可燃的气体，密度比空气大，略溶于水，与水反应生成碳酸。在自然界中二氧化碳含量丰富，为大气组成的一部分，在某些天然气或油田伴生气中以及碳酸盐形成的矿石中也包含二氧化碳。大气里二氧化碳含量为0.03%～0.04%（体积比），总量约2.75×1012 t，主要由含碳物质燃烧和动物新陈代谢产生，具体途径包括：①有机物（包括动植物）在分解、发酵、腐烂、变质的过程中释放；②石油、石蜡、煤炭、天然气燃烧过程中释放；③石油、煤炭在生产化工产品过程中释放；④所有粪便、腐殖酸在发酵、熟化过程中释放；⑤动物在呼吸过程中呼出二氧化碳，同样地，所有绿色植物都吸收二氧化碳释放出氧气，进行光合作用，二氧化碳气体就是这样在自然生态平衡中进行无声无息的循环。因为二氧化碳比空气的密度大，所以在低洼处的浓度较高。二氧化碳的正常含量是0.04%，当二氧化碳的浓度达到1%，会使人感到气闷、头昏、心悸；达到4%～5%时，人会感到气喘、头痛、眩晕；而达到10%的时候，会使人体机能严重混乱，使人丧失知觉、神志不清、呼吸停止而死亡。

4）碳氢化合物

碳氢化合物（hydrocarbon）是有机化合物的一种，这种化合物只由碳和氢两种元素组成，其中包含烷烃、烯烃、炔烃、环烃及芳香烃，是许多其他有机化合物的基体。烷烃是碳原子间以单键相连接的链状碳氢化合物，烷烃又称烷族碳氢化合物，烷烃的分子式的通式为CnH2n+2，其中n表示分子中碳原子的个数。2n+2表示氢原子的个数。在常温常压下，C1～C4的烷烃呈气态，存在于天然气中；C5～C16的烷烃呈液态，是石油的主要成分；C16以上的烷烃为固态。环烷烃呈环状结构，最常见的是五个碳原子或六个碳原子组成的环，前者叫环戊烷，后者叫环己烷，环烷烃的分子通式为CnH2n。环烷烃又叫环烷族碳氢化合物。芳香烃，又称芳香族碳氢化合物，一般由一个或多个具有特殊结构的六元环（苯环）组成，分子通式为CnH2n-6，苯以及其同系物等芳香烃具有毒性。

碳氢化合物是形成光化学烟雾的前体物，主要通过汽油燃烧、焚烧、溶剂蒸发、石油蒸发和运输损耗、废物提炼等途径形成。碳氢化合物与NOx在紫外线的照射下会发生化学反应，形成光化学烟雾。当光化学烟雾中的光化学氧化剂超过一定浓度时，具有明显的刺激性。它能刺激眼结膜，引起流泪并导致红眼症，同时对鼻、咽、喉等均有刺激作用，能引起急性喘息症。光化学烟雾还具有损害植物、降低大气能见度、损坏橡胶制品等危害。

5）含卤素化合物

大气中以气态形式存在含卤素化合物，具体包括卤代烃、氟化物、其他含氯化合物。大气中主要含氯无机物如氯气和氯化氢主要来自化工厂、塑料厂、自来水厂、盐酸制造厂、废水焚烧等。氟化物主要来自使用萤石、冰晶石、磷矿石和氟化氢的企业，如炼铝厂、炼钢厂、玻璃厂、磷肥厂、火箭燃料厂等。

3.大气污染物按其来源进行分类

（1）工业污染物

工业污染物指的是工业生产过程中所排放的废气（SOx）、废水（酸水碱水）、废渣、粉尘、恶臭气味等的总称。工业是大气污染的一个重要来源。工业排放到大气中的污染物种类繁多，性质复杂，有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等，通常含有多种有害物质。如果工业污染物超过环境自净能力的允许量，就会污染环境，破坏生态平衡并浪费自然资源。

（2）生活炉灶与采暖锅炉类污染物

大量居民用的生活炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭，煤炭在燃烧过程中要释放大量的灰尘、二氧化硫、一氧化碳等有害物质，从而污染大气。生活炉灶主要使用蜂窝煤和煤球，其次是液化石油气、煤制气和天然气。污染大气最严重的是煤制品。在城市里，居住区集中，大量炉灶和锅炉密集于居住区内，由于燃烧设备效率低，燃烧不完全，烟囱高度较低，有些生活炉灶甚至不安装烟囱，大量燃烧产物低空排放，尤其在采暖季节，用煤量成倍高于非采暖季节，污染物排放量更多，造成居住区大气严重污染。

生活炉灶与采暖锅炉类污染物污染大气的程度与采暖季节有关，特别是在冬季采暖时，污染地区往往烟雾弥漫，是一种不容忽视的污染源。

（3）交通运输污染物

主要是指飞机、汽车、火车、轮船、拖拉机、卡车、摩托车等机动交通运输工具产生的污染物。

汽车、火车、飞机、轮船是当代的主要运输工具，它们烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物，特别是城市中的汽车量大而集中，排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官，对城市的空气污染很严重，是大城市空气的主要污染源之一。这类污染源是流动污染源，其污染范围与流动路线有关，交通频繁地区和交通灯管制的交叉路口，污染更为严重。