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20.2: 空气污染

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    空气污染有多种形式，但通常可以认为是存在于地球大气中的气态和颗粒污染物。 排放到空气中对环境有直接影响的化学物质被称为初级污染物。 这些主要污染物有时会与空气中的其他化学物质发生反应，产生二次污染物。

    空气污染通常分为两类：室外空气污染和室内空气污染。 室外空气污染涉及在建筑环境之外发生的暴露。 例子包括燃烧煤炭产生的细颗粒、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等有毒气体；地面臭氧和烟草烟雾。 室内空气污染包括暴露于室内空气或灰尘携带的颗粒、碳氧化物和其他污染物。 例子包括家用产品和化学品、建筑材料的排气、过敏原（蟑螂和老鼠掉落、霉菌、花粉）和烟草烟雾。

    该视频总结了空气污染的原因、后果和解决方案。

    空气污染的来源

    固定空气污染源是指不移动的排放源，也称为点源。 固定来源包括工厂、发电厂和干洗店。 “区域来源” 一词用于描述位于一起的许多小型空气污染源，这些污染源的个体排放量可能低于关注阈值，但其集体排放量可能很大。 住宅用木材燃烧器是小型燃烧器的一个很好的例子，但是当与许多其他小型燃烧器结合使用时，它们会增加当地和区域的空气污染水平。 区域资源也可以被视为非点源头，例如住房开发建设、干燥湖床和垃圾填埋场。

    移动空气污染源是指能够在自身力量下移动的污染源。 一般而言，移动源意味着 “公路” 运输，包括汽车、运动型多功能车和公共汽车等车辆。 此外，还有 “非公路” 或 “越野” 类别，包括汽油驱动的草坪工具和割草机、农用和建筑设备、休闲车、船只、飞机和火车。

    农业资源来自饲养动物和种植农作物的作业，这会产生气体和颗粒物的排放。 例如，限制在谷仓或禁区内的动物会产生大量粪便。 粪便会向空气中排放各种气体，尤其是氨气。 这种氨可以从动物屋、粪便储存区排放，也可以在施用粪便后从陆地排放。 在作物生产中，滥用肥料、除草剂和杀虫剂可能会导致这些材料的空中漂移，并可能造成损害。

    与上述空气污染源不同，自然来源造成的空气污染不是由人或其活动造成的。 喷发的火山会释放颗粒物和气体，森林和草原大火会排放大量污染物（图\(\PageIndex{a}\)），沙尘暴会产生大量的颗粒物，植物和树木自然会释放挥发性有机化合物，这些化合物可以形成气溶胶，从而产生自然气溶胶蓝雾。 自然栖息地中的野生动物也被视为 “污染” 的自然来源。

    加利福尼亚篝火产生的烟雾鸟瞰图。
    图\(\PageIndex{a}\)：2018 年 11 月篝火产生的烟雾覆盖了北加州的大部分地区，并延伸到太平洋上空。 图片由美国宇航局地球天文台/劳伦·多芬（公共领域）提供。

    标准空气污染物

    环境保护署已经确定了六种常见的空气污染物，称为标准空气污染物。 它们是颗粒物、地面臭氧、一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物和铅。 这些污染物会危害健康和环境，并造成财产损失。 在六种污染物中，颗粒污染和地面臭氧是最普遍的健康威胁。 美国环境保护署（EPA）通过制定基于人类和环境健康考虑的标准来对其进行监管。

    1. 地面臭氧不是直接排放到空气中，而是由大气中的氮氧化物（NO X）和气态氧（O 2）在阳光照射下发生反应而产生的。 它也是在氮氧化物和挥发性有机化合物 (VOC) 反应时形成的。 工业设施和电力设施、机动车尾气、汽油蒸气和化学溶剂的排放是氮氧化物和挥发性有机化合物的主要来源。 呼吸臭氧会引发各种健康问题，特别是对于儿童、老人和患有哮喘等肺部疾病的所有年龄段的人来说。 地面臭氧还可能对敏感的植被和生态系统产生有害影响。 （不应将地面臭氧与臭氧层混为一谈，臭氧层在大气层中很高，可以保护地球免受紫外线的伤害；地面臭氧不提供这种保护）。
    2. 颗粒物，也称为颗粒污染，是由极小的颗粒和液滴组成的复杂混合物。 颗粒污染由多种成分组成，包括酸（例如硝酸盐和硫酸盐）、有机化学物质、金属以及土壤或尘埃颗粒。 人类产生的颗粒物的例子包括燃烧（例如燃烧木材或煤炭）和采矿（释放灰尘）。 野火或风蚀是颗粒物的天然来源。 颗粒的大小与它们造成健康问题的可能性直接相关。 EPA担心直径为10微米或更小的颗粒，因为这些颗粒通常会穿过喉咙和鼻子进入肺部。 此外，直径为2.5微米或更小的颗粒可以从肺部进入血液，然后通过血液输送到各个器官并对健康造成严重影响。
    3. 一氧化碳 (CO) 是燃烧过程中排放的无色无味气体。 在全国范围内，尤其是在城市地区，向环境空气排放的大部分二氧化碳来自车辆。 但是，火山喷发和野火也会释放一氧化碳。 一氧化碳会减少氧气输送到人体器官（如心脏和大脑）和组织，从而对健康造成有害影响。 在极高的水平下，一氧化碳可能导致死亡。
    4. 氮氧化物 (NO X) 是一组高活性气体，包括一氧化氮 (NO) 和二氧化氮 (NO 2)。 EPA 的《国家环境空气质量标准》使用二氧化氮作为较大组氮氧化物的指标。 汽车、卡车和公共汽车、发电厂和越野设备的排放物会迅速形成氮氧化物。 此外，氮氧化物是由某些细菌自然释放的。 除了导致地面臭氧的形成和细颗粒污染外，氮氧化物还在大气中反应形成硝酸（HNO 3）和亚硝酸（HNO 2），它们是酸沉积的组成部分。 氮氧化物与对呼吸系统的许多不利影响有关。
    5. 二氧化硫（SO 2）主要从发电厂（73％）和其他工业设施（20％）的化石燃料燃烧中释放。 较小的二氧化硫排放源包括工业过程，例如从矿石中提取金属，以及机车、大型船舶和非道路设备燃烧含高硫的燃料。 火山是二氧化硫的天然来源。 二氧化硫与对呼吸系统的许多不利影响有关。 它在大气中反应形成硫酸（H 2 SO 4），这是酸沉积的一种成分。
    6. 铅是一种天然存在于环境和制成品中的金属。 历史上，铅排放的主要来源是道路机动车辆（例如汽车和卡车）中的燃料和工业来源。 由于美国监管部门努力去除公路机动车汽油中的铅，交通运输部门的铅排放量在1980年至1999年间急剧下降了95％，而空气中的铅含量在1980年至1999年间下降了94％。 如今，空气中铅含量最高的通常出现在铅冶炼厂附近。 当今空气中铅排放的主要来源是矿石和金属加工以及使用含铅航空汽油的活塞发动机飞机。 火山和侵蚀是铅的天然来源。

    室内空气污染（发达国家的主要问题）

    大多数人大约有 90% 的时间在室内度过。 但是，我们在家庭和其他建筑物中呼吸的室内空气可能比室外空气更受污染，并且会增加患病的风险。 家中室内空气污染的来源很多。 它们包括细菌、霉菌和花粉等生物污染物、燃烧燃料和环境烟草烟雾、建筑材料和家具、家居用品、中央供暖和冷却系统以及室外来源。 室外空气污染可以进入建筑物并成为室内空气污染的来源。

    病态建筑物综合症这个术语用于描述建筑物居住者出现健康症状的情况，这些症状仅与在该建筑物中停留时间有关。 据信，病态建筑综合症的原因包括通风不足、室内空气污染和生物污染物。 通常，室内空气质量问题只会引起不适。 大多数人一旦消除了污染源，就会感觉好些。 确保建筑物通风良好，清除污染物可以改善室内空气质量。

    二手烟（环境烟草烟雾）

    二手烟是来自香烟的烟雾和吸烟者呼出的烟雾的组合。 当不吸烟者在吸烟者身边时，他们会吸入二手烟。

    二手烟对任何吸入二手烟的人都是危险的。 没有安全数量的二手烟。 它含有超过7,000种有害化学物质，其中至少有250种已知会损害人体健康。 有人抽烟后，它也可以在空中停留几个小时。 即使在短时间内吸入二手烟也会伤害你的身体。

    随着时间的推移，二手烟会对不吸烟者造成严重的健康问题。 完全保护不吸烟者免受二手烟危害的唯一方法是不允许在室内吸烟。 将吸烟者与非吸烟者分开（例如餐厅的 “禁烟” 区域）、清洁空气和通风建筑物并不能完全消除二手烟。

    资料来源：smokeFree.g

    解决空气污染问题

    监管、经济和技术战略相结合可以减少空气污染。 1970年的《清洁空气法》是一项重要的联邦法规，它成功地减少了铅和二氧化硫等空气污染物的排放。 环境保护署为标准空气污染物的大型排放者制定了空气质量标准，这是可以释放的污染物的最大允许量。 然后，每个州都制定了遵守这些标准的计划。 请注意，超过六项标准的数百种空气污染物受《清洁空气法》的管制。

    经济激励措施使个人、机构或公司使用技术或以其他方式采取限制空气污染的行动在经济上受益。 例如，绿色税增加了有害环境行为的成本。 例如，加拿大对燃油效率低下的车辆征收绿色税。 另一方面，补贴降低了有益于环境的选择的成本。 例如，美国的联邦太阳能税收抵免允许房主在报税时申报安装太阳能电池板的费用的一定比例。因此，这笔款项将减少所欠税款或作为退税发放的税款。 （太阳能使用量的增加最终减少了对煤炭和天然气发电厂的需求，这些发电厂会产生空气污染。）

    可交易许可证（限额和交易）是另一种经济激励措施。 首先，设定一个实体（例如州或国家）的总允许排放量。 接下来，将排放信用额度分配给潜在的污染者。 减少排放的行业可以出售其信用额度，而那些高排放的行业可能需要出售信用额度。 例如，加利福尼亚州的大量温室气体排放者必须获得碳污染许可证。 购买这些许可证将为加州气候信贷提供资金，加利福尼亚人获得该信贷可减少4月和10月的电费。

    最后，各种技术可以减少空气污染。 例如，空气过滤器和适当的通风对于限制室内空气污染至关重要。 公共交通的进步（以及促进公共交通的政策）和节能车辆进一步减少了空气污染。 电动汽车还可以减少空气污染（图\(\PageIndex{b}\)），特别是如果为电动汽车供应的电力来自清洁的可再生能源，例如太阳能电池板。 C 催化转化器通过促进化学反应，减少了标准车辆排放的危害。 例如，它们催化将氮氧化物（NO X）转化为氮气（N 2）以及将一氧化碳（CO）转化为二氧化碳（CO 2）的反应。 （虽然二氧化碳是一种温室气体，但它不像一氧化碳那样具有直接毒性。）

    其他技术限制了工业排放。 例如，烟囱洗涤器在排放之前将其从发电厂排放物中去除，并减少了燃煤产生的二氧化硫排放。 静电除尘器对污染物进行负电荷并使用正电极去除带电的污染物（图\(\PageIndex{c}\)）。 虽然静电除尘器最初是为工业开发的，但较小的版本可以在家庭或企业中用作空气净化器。

    一辆宣传其清洁能源的蓝色电动巴士
    图\(\PageIndex{b}\)：公共交通，尤其是使用清洁能源的公共交通，可以减少空气污染。 图片由 Mtattrain（CC-BY-SA）提供。
    静电除尘器给污染物带负电荷，然后用类似面板的正极去除污染物。
    图\(\PageIndex{c}\)：静电除尘器。 蓝色箭头表示空气流过金属棒，金属棒会对污染物产生负电荷。 然后将它们吸到正电极（红色的扁平金属板）上，去除空气中的污染物。 图片由埃文·梅森（CC-BY-SA）提供。

    归因

    由 Melissa Ha 从以下来源修改：