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第15章 大气污染(4)

污染物对植物的危害也可分为急性、慢性和不可见三种。急性危害是在污染物浓度很高的情况下,短时间内所造成的危害。它常使作物产量显著降低,不同的污染物往往表现出各自特有的危害症状。慢性危害是指低浓度的污染物在长时间内造成的危害。它也能影响植物生长发育,有时表现出与急性危害相似的症状,但大多数症状是不明显的。不可见危害只造成植物生理上的障碍,在某种程度上抑制植物的生长,但在外观上一般看不出症状。经初步鉴定发现,对植物生长危害较大的大气污染物主要是二氧化硫、氟化物和光化学烟雾。

二氧化硫二氧化硫对植物的危害,首先从叶背气孔周围细胞开始,逐渐扩散到海绵和栅栏组织细胞,使叶绿素破坏,组织脱水坏死,形成许多褪色斑点。受二氧化硫伤害的植物,初期主要在叶脉间出现白色"烟斑",轻者只在叶背气孔附近,重者则从叶背到叶面均出现"烟斑",这是二氧化硫危害的主要特征,后期叶脉也褪成白色,叶片脱水,逐渐枯萎。

二氧化硫对植物的危害程度与二氧化硫浓度和接触时间有一定关系。植物一般可忍受的二氧化硫含量和时间如下:3×10-6,10分钟;03×10-6,10小时;02×10-6,4天;01×10-6,1个月;001×10-6,1年。如在日照强、气温高时气孔全张开,植物对二氧化硫尤其敏感。因此,植物光合作用旺盛时最易出现可见受害症状,白天的中午前后二氧化硫的危害作用最大。

不同植物受二氧化硫危害的程度是有差异的。对二氧化硫反应敏感的植物有大麦、小麦、棉花、大豆、梨、落叶松等;对二氧化硫有抗性的植物有玉米、马铃薯、柑橘、黄瓜、洋葱等。

氟化物大气中的氟化物主要是氟化氢和四氟化硅。它们对植物的危害症状表现为从气孔或水孔进入植物体内,但不损害气孔附近的细胞,而是顺着导管向叶片尖端和边缘部分移动,在那里积累到足够的浓度,并与叶片内钙质反应,生成难溶性氟化钙类沉淀于局部,从而干扰酶的催化活性、阻碍代谢机制、破坏叶绿素和原生质,使得遭受破坏的叶肉因失水干燥变成褐色。当植物在叶尖、叶边出现症状时,受害几小时便出现萎缩现象,同时绿色消退,变成黄褐色,2~3天后变成深褐色。较低浓度的氟化物就能对植物造成危害,同时它能在植物体内积累;故其危害程度并不是与浓度和时间的乘积成正比,而是时间起着主要作用。在有限浓度内,接触时间越长,氟化物积累越多,受害就越重。受害的植物一旦被人或牲畜所食,便会使人和牲畜受氟危害。据报道,1982年,我国浙江省杭嘉湖地区因烧砖炉窑燃放大量含氟气体,使桑叶受到污染,喂养蚕而中毒,大量死亡,蚕茧产值下降43%。

对氟化物敏感的植物有玉米、苹果、葡萄、杏等;具抗性的植物有棉花、大豆、番茄、烟草、扁豆、松树等。

光化学烟雾光化学烟雾中对植物有害的成分主要是臭氧、氮氧化物等。臭氧对植物的危害主要是从叶背气孔侵入,通过周边细胞、海绵细胞间隙,到达栅栏组织,使其首先受害,然后再侵害海绵细胞,形成透过叶片的坏死斑点。同时,植物组织机能衰退,生长受阻,发芽和开花受到抑制,并发生早期落叶、落果现象。一般臭氧浓度超过01×10-6时,便对植物造成危害。对臭氧敏感的植物有烟草、番茄、马铃薯、花生、大麦、小麦、苹果、葡萄等:具抗性的植物有胡椒、松柏等。

氮氧化物进入植物叶气孔后易被吸收产生危害,最初叶脉出现不规则的坏死,然后细胞破裂,逐步扩展到整个叶片。据实验,在05×10-6的NO2下持续35天能使柑橘落叶和发生萎黄;在025×10-6下经过8个月,柑橘减产。

过氧乙酰硝酸酯(PAN)是光化学烟雾的剧毒成分。它在中午强光照时反应强烈,夜间作用降低。PAN危害植物的症状表现为叶子背面气室周围海绵细胞或下表皮细胞原生质被破坏,使叶背面逐渐变成银灰色或古铜色,而叶子正面却无受害症状。对PAN敏感的植物有番茄和木本科植物;对PAN抗性强的植物有玉米、棉花等。

对气候的危害

人类活动对气候造成的影响,包括全球性和区域性两方面。对区域气候变化的影响主要表现在影畸城市气候方面。在城市地区,由于人口稠密、建筑物多、工业集中等造成城市温度比周围郊区高的现象,即把城市区域看成是一个比周围农村温暖的岛屿地区(其温度一般高05~2℃),故名"热岛"效应。如美国洛杉矶市区年平均温度比周围农村约高出05~15℃。产生热岛效应的原因是城市蓄热量大,水的径流快、蒸发量少,燃料燃烧、人口密集放出的热量多等。这些热量加热城市内空气,使之温度上升。如果城市上空存在逆温层,这些热空气就会流向较冷的邻近郊区,而郊区的冷空气就会沿地面流入城市,形成"城市风",围绕城市的大气就会构成所谓"城市圆拱"。由于热岛环流的存在,城市郊区工厂所排放的污染物可由低层吹向市区,使市区污染物浓度升高。因此,在城市四周布置工业区时,要考虑热岛环流存在这一特点。

影响全球气候变化的因素很多、很复杂,它虽然受天文地理方面因素的影响,但最主要还是与人类活动的不断增强有直接关系。近十几年来,气候异常,全球变暖;两极的臭氧空洞不断扩大;世界各地不同程度地沉降酸雨等全球性气候问题已让人类深深陷入环境危机当中。

其他危害

大气污染除了对人体健康、对植物生长以及对气候造成严重的危害外,对金属制品、油漆涂料、皮革制品、纸制品、纺织衣料、橡胶制品和建筑材料的损害也是严重的。这种损害包含玷污性损害和化学性损害两个方面,都会造成很大的经济损失。玷污性损害是造成各种器物表面污染不易清洗除去,如颗粒污染物沉积在高压输电线绝缘器件上,在高温度时会成为导体而造成短路事故。因此,颗粒污染物是精密仪器仪表提高质量的障碍。此外,大气污染物还能在电子器件接触器上生成绝缘薄膜。化学性损害是由于污染物对各种器物的化学作用,使器物腐蚀变质。如二氧化硫及其生成的硫酸雾对建筑、雕塑、金属、皮革等腐蚀力很强,也使纸制品、纺织品、皮革制品等腐化变脆,使各种油漆涂料变质变色,降低保护效果。光化学烟雾能使橡胶轮胎龟裂和老化,电镀层加速腐蚀。另外,高浓度的氟氧化物能使化学纤维织物分解消蚀。

气态污染物的治理技术

工农业生产、交通运输和人类生活活动中所排放的有害气态物质种类繁多,依据这些物质不同的化学性质和物理性质,需采用不同的技术方法进行治理。

吸收法吸收法是采用适当的液体作为吸收剂,使含有有害物质的废气与吸收剂接触,废气中的有害物质被吸收于吸收剂中,使气体得到净化的方法。吸收过程中,依据吸收质与吸收剂是否发生化学反应,可将吸收分为物理吸收与化学吸收。在处理以气量大、有害组分浓度低为特点的各种废气时,化学吸收的效果要比单纯物理吸收好得多,因此在用吸收法治理气态污染物时,多采用化学吸收法进行。

吸收法具有设备简单、捕集效率高、应用范围广、一次性投资低等特点。但由于吸收是将气体中的有害物质转移到了液体中,因此对吸收液必须进行处理,否则容易引起二次污染。此外,由于吸收温度越低吸收效果越好,因此在处理高温烟气时,必须对排气进行降温预处理。

吸附法吸附法治理废气就是使废气与大比表面多孔性固体物质相接触,将废气中的有害组分吸附在固体表面上,使其与气体混合物分离,达到净化目的;具有吸附作用的固体物质称为吸附剂,被吸附的气体组分称为吸附质。当吸附进行到一定程度时,为了回收吸附质以及恢复吸附剂的吸附能力,需采用一定的方法使吸附质从吸附剂上解脱下来,谓之吸附剂的再生。吸附法治理气态污染物应包括吸附及吸附剂再生的全部过程。

吸附净化法的净化效率高,特别是对低浓度气体仍具有很强的净化能力。因此,吸附法特别适用于排放标准要求严格或有害物浓度低,用其他方法达不到净化要求的气体净化。因此,常作为深度净化手段或联合应用几种净化方法时的最终控制手段。吸附效率高的吸附剂如活性炭、分子筛等,价格一般都比较昂贵,因此必须对失效吸附剂进行再生,重复使用吸附剂,以降低吸附的费用。常用的再生方法有升温脱附、减压脱附、吹扫脱附等。再生的操作比较麻烦,这一点限制了吸附方法的应用。另外由于一级吸附剂的吸附容量有限,因此对高浓度废气的净化,不宜采用吸附法。

催化法催化法净化气态污染物是利用催化剂的催化作用将气态污染物转化为无害物或易于去除物质的一种方法。

催化方法净化效率较高,净化效率受废气中污染物浓度影响较小,而且在治理过程中,无需将污染物与主气流分离,可直接将主气流中的有害物转化为无害物,避免了二次污染。但所用催化剂价格较贵,操作上要求较高,废气中的有害物质很难作为有用物质进行回收等是该法存在的缺点。

燃烧法燃烧净化法是对含有可燃有害组分的混合气体进行氧化燃烧或高温分解,从而使这些有害组分转化为无害物质的方法。燃烧法主要应用于碳氢化合物、一氧化碳、恶臭、沥青烟、黑烟等有害物质的净化治理。实用中的燃烧净化方法有三种,即直接燃烧、热力燃烧与催化燃烧。直接燃烧法是把废气中的可燃有害组分当作燃料直接烧掉。热力燃烧是利用辅助燃料燃烧放出的热量将混合气体加热到要求的温度,使可燃的有害物质进行高温分解变为无害物质。直接燃烧与热力燃烧的最终产物均为二氧化碳和水。催化燃烧是在催化剂的作用下将混合气体加热到一定温度使可燃的有害物质转化为无害的物质。

燃烧法工艺比较简单,操作方便,可回收燃烧后的热量;但不能回收有用物质,并容易造成二次污染。具体来讲,直接燃烧是有火焰的燃烧,燃烧温度高(>1100℃),一般的窑炉均可作为直接燃烧的设备,因此只适用于净化含可燃组分浓度高或有害组分燃烧时热值较高的废气。热力燃烧为有火焰燃烧,燃烧温度较低(760~820℃),燃烧设备为热力燃烧炉,在一定条件下也可用一般锅炉进行,因此热力燃烧一般用于可燃有机物含量较低的废气或燃烧热值低的废气治理。催化燃烧只适用于某些特殊的场合。

冷凝法冷凝法是采用降低废气温度或提高废气压力的方法,使一些易于凝结的有害气体或蒸气态的污染物冷凝成液体并从废气中分离出来的方法。

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