空氣污染是當前世界最主要的環境問題之一，對人類健康、工農業生產、動植物生長、社會財產和全球環境等都會造成很大的傷害。
基本介紹
- 中文名：空氣污染影響
- 外文名：the effects of air pollution
- 中文拼音：kong qi wu ran ying xiang
- 學科領域：地理、生態、環境、城市規劃
- 影響領域：經濟、生態
- 性質：區域性、全球性
影響途徑,顆粒物,硫氧化物,一氧化碳,氮氧化物,光化學氧化劑,有機化合物,對植物的傷害,對器料影響,對空氣影響,對氣候的影響,
影響途徑
空氣污染物侵入人體主要有三條途徑：表面接觸、食入含污染物的食物和水、吸入被污染的空氣，其中以第三條途徑最為重要。大氣污染對人體健康的危害主要表現為引起呼吸道疾病。在高濃度污染物的突然作用下，人體可發生急性中毒，甚至在短時間內死亡。長期接觸低濃度污染物，會引起支氣管炎、支氣管哮喘、肺氣腫和肺癌等病症。此外，還發現一些尚未查明的可能與大氣污染有關的疑難雜症。下面即對幾種主要空氣污染物對人體健康危害的毒理做一簡介。
顆粒物
顆粒物對人體健康的影響，取決於顆粒物的濃度和在其中暴露的時間。研究數據表明，因上呼吸道感染、心臟病、支氣管炎、氣喘、肺炎、肺氣腫等疾病而到醫院就診人數的增加與大氣中顆粒物濃度的增加是相關的。患呼吸道疾病和心臟病的老人的死亡率也表明，在顆粒物濃度一連幾天異常高的時期內就有所增加。暴露在合併有其他污染物（SO2）的顆粒物中所造成的健康危害，要比分別暴露在單一污染物中嚴重得多。表1中列舉了顆粒物濃度與其產生的影響之間關係的有限數據。
顆粒物濃度/（mg·m3） | 測量時間及合併污染物 | 影響 |
0.06~0.18 | 年度幾何平均，SO2和水分 | 加快鋼和鋅板的腐蝕 |
0.08 | 年平均 | 環境空氣品質一級標準 |
0.15 | 相對濕度<70% | 能見度縮短到8km |
0.10~0.15 | 直射日光減少1/3 | |
0.08~0.10 | 硫酸鹽水平為30mg/(cm2·月) | 50歲以上的人死亡率增加 |
0.10~0.13 | SO2濃度>0.12mg/m3 | 兒童呼吸道發病率增加 |
0.20 | 24h平均值，SO2濃度>0.25mg/m3 | 工人因病未上班人數增加 |
0.30 | 24h平均值，SO2濃度>0.63mg/m3 | 慢性支氣管炎病人可能出現急性惡化的症狀 |
0.75 | 24h平均值，SO2濃度>0.715mg/m3 | 病人數量明顯增加，可能發生大量死亡 |
顆粒的粒徑大小是危害人體健康的另一重要因素。它主要表現在兩個方面：①粒徑越小，越不易沉積，長時間飄浮在大氣中容易被吸入體內，且容易深入肺部。一般地說，粒徑在100μm以上的塵粒會很快在大氣中沉降；10μm以上的塵粒可以滯留在呼吸道中；5～10μm的塵粒大部分會在呼吸道沉積，被分泌的黏液吸附，可以隨痰排出；小於5 μm的微粒能深入肺部，0.01～0.1μm的塵粒，50%以上將沉積在肺腔中，引起各種塵肺病。②粒徑越小，顆粒的比表面積越大，物理、化學活性越高，加劇了生理效應的發生與發展。此外，顆粒的表面可以吸附空氣中的各種有害氣體及其他污染物，而成為它們的載體，如可以承載強致癌物質苯並[a]芘及細菌等。
硫氧化物
SO2在空氣中的濃度達到(0.3～1.0)X 10-6時，人們就會聞到它的氣味。包括人類在內的各種動物，對SO2的反應都會表現為支氣管收縮，這可從氣管阻力稍有增加判斷出來。一般認為，空氣中SO2濃度在0.5 X 10-6以上，對人體健康已有某種潛在性影響，(1～3)X 10-6時多數人開始受到刺激，10×10-6時刺激加劇，個別人還會出現嚴重的支氣管痙攣。與顆粒物和水分結合的硫氧化物是對人類健康影響非常嚴重的公害見表1。
當大氣中的SO2氧化形成硫酸和硫酸煙霧時，即使其濃度只相當於SO2的1/10，其刺激和危害也將更加顯著。據動物實驗表明，硫酸煙霧引起的生理反應要比單一SO2氣體強4～20倍。
一氧化碳
高濃度的CO能夠引起人體生理上和病理上的變化，甚至死亡。CO是一種能奪去人體組織所需氧的有毒吸人物。人暴露於高濃度(>750 X 10-6)的CO中就會導致死亡。CO與血紅蛋白結合生成碳氧血紅蛋白(COHb)，氧和血紅蛋白結合生成氧合血紅蛋白(02Hb)。血紅蛋白對CO的親和力大約為對氧的親和力的210倍。這就是說，要使血紅蛋白飽和所需CO的分壓只是與氧飽和所需氧的分壓的1/200～1/250。
氮氧化物
NO對生物的影響尚不清楚，經動物實驗認為，其毒性僅為NO2的l/5。NO2是棕紅色氣體，對呼吸器官有強烈刺激作用，當其濃度與NO相同時，它的傷害性更大。據實驗表明，NO2會迅速破壞肺細胞，可能是哮喘病、肺氣腫和肺癌的一種病因。環境空氣中NO2濃度低於0.01×10-6時，兒童(2~3周歲)支氣管炎的發病率有所增加；NO2濃度為(1~3)×10-6時，可聞到臭味；濃度為13×10-6時，眼、鼻有急性刺激感；在濃度為17×10-6的環境下，呼吸10 min，會使肺活量減少，肺部氣流阻力增加。NOx與碳氫化合物混合時，在陽光照射下發生光化學反應生成光化學煙霧。光化學煙霧的成分是光化學氧化劑，它的危害更加嚴重。
光化學氧化劑
氧化劑、臭氧(03)、過氧乙醯硝酸酯(PAN)、過氧苯醯硝酸酯(PBN)和其他能使碘化鉀的碘離子氧化的痕量物質，都稱為光化學氧化劑。臭氧和PAN以最高的濃度存在。氧化劑(主要是PAN和PBN)會嚴重地刺激眼睛，當它和臭氧混合在一起時，它們還會刺激鼻腔、喉，引起胸腔收縮，在濃度高達3．90 mg/m3時，就引起劇烈的咳嗽，使注意力不能集中。
有機化合物
城市大氣中有很多有機化合物是可疑的致變物和致癌物，包括鹵代甲烷、鹵代乙烷、鹵代丙烷、氯烯烴、氯芳烴、芳烴、氧化產物和氮化產物等。特別是多環芳烴(PAHs)類大氣污染物，大多數有致癌作用，其中苯並[a]芘是強致癌物質。城市大氣中的苯並[a]芘主要來自煤、油等燃料的未完全燃燒及機動車排氣。苯並[a]芘主要通過呼吸道侵入肺部，並引起肺癌。實測數據表明，肺癌與大氣污染、苯並[a]芘含量的相關性是顯著的。從世界範圍看，城市肺癌死亡率約比農村高2倍，有的城市高達9倍。
對植物的傷害
空氣污染對植物的傷害，通常發生在葉子結構中，因為葉子含有整棵植物的構造機理。最常遇到的毒害植物的氣體是：二氧化硫、臭氧、PAN、氟化氫、乙烯、氯化氫、氯、硫化氫和氨。
空氣中含SO2過高，對葉子的危害首先是對葉肉的海綿狀軟組織部分，其次是對柵欄細胞部分。侵蝕開始時，葉子出現水浸透現象，乾燥後，受影響的葉面部分呈漂白色或乳白色。如果SO2的濃度為(0.3～0.5)X 10-6，並持續幾天后，就會對敏感性植物產生慢性損害。SO2直接進入氣孔，葉肉中的植物細胞使其轉化為亞硫酸鹽，再轉化成硫酸鹽。當過量的SO2存在時，植物細胞就不能儘快地把亞硫酸鹽轉化成硫酸鹽，並開始破壞細胞結構。菠菜、萵苣和其他葉狀蔬菜對SO2最為敏感，棉花和苜蓿也都很敏感。松針也受其影響，不論葉尖或是整片針葉都會變成褐色，並且很脆弱。
20世紀50年代後期，臭氧對植物的損害才引起人們的注意。臭氧首先侵襲葉肉中的柵欄細胞區。葉子的細胞結構瓦解，葉子表面出現淺黃色或棕紅色斑點。針葉樹的葉尖變成棕色，而且壞死。菠菜、斑豆、西紅柿和白松顯得特別敏感。在某些森林中的很多松樹，似乎由於長期暴露在光化學氧化劑中而瀕於死亡。據估計，損害閾值約為0.03×10-6，暴露時間為4 h。上述植物在0.1×10-6或更低的濃度中暴露1～8 h，也曾出現受害情況。苜蓿在濃度0.06×10-6的臭氧中暴露3～4 h，會受到損害。臭氧還阻礙檸檬的生長。
過氧乙醯硝酸酯(PAN)侵害葉子氣孔周圍空間的海綿狀薄壁細胞。可以窺見的主要影響是葉子的下部變成銀白色或古銅色。雖然牽牛花在濃度0.005X 10-6中暴露8 h，就會受到影響。但是，有害的閾值估計為0.01×10-6，暴露時間為6 h。以成熟狀況看，幼葉是最敏感的。
氟化氫對植物是一種累積性毒物。即使暴露在極低的濃度中，植物也會最終把氟化物累積到足以損害其葉子組織的程度。最早出現的影響表現為葉尖和葉邊呈燒焦狀。顯然，氟化物通過氣孔進入葉子，然後被正常的流動水分帶向葉尖和葉邊，最後使內部細胞遭受破壞。當細胞被破壞變乾時，受害部分就由深棕色變成棕褐色。桃樹、葡萄藤和糖菖蒲等對氟化物十分敏感，超過4至5個星期暴露期的損害閾值低至0.1×10-9。氟化氫的濃度接近1 X 10-9時，就值得我們重視了。
在普通碳氫化合物中，乙烯是唯一的在已知環境水平下就能引起植物遭受損害的物質。濃度為(0.001～0.5)X 10-6的乙烯，曾使敏感的植物受到損害。乙烯對植物的影響包括，使花朵凋落和葉子不能很好地舒展。已證實它對蘭花和棉花有害。在乙烯下暴露6 h的損害總閾值為0.05 X 10-6。
其他氣體和蒸氣，如氯化氫、氯、硫化氫和氨，比別的氣體更能引起葉子組織劇烈瓦解。有關文獻中列舉了200種植物對13種不同污染物的敏感性。
關於顆粒物對植物的總影響還了解得很少。然而，人們已觀察到幾種特定物質所引起的損害作用。含氟化物的顆粒物能引起某些植物損害。降落在農田上的氧化鎂，曾使農作物生長不良。動物誤食沾有有毒顆粒物的植物時，健康會受到損害。這些有毒化合物會被吸收進植物組織，或成為植物表面污染而存在下去。
對器料影響
空氣污染對金屬製品、油漆塗料、皮革製品、紙製品、紡織品、橡膠製品和建築物等的損害也是嚴重的。這種損害包括玷污性損害和化學性損害兩個方面。玷污性損害主要是粉塵、煙等顆粒物落在器物表面或材料中造成的，有的可以通過清掃沖洗除去，有的很難除去，如煤油中的焦油等。化學性損害是指由於污染物的化學作用，使器物和材料腐蝕或損壞。
顆粒物因其固有的腐蝕性，或惰性顆粒物進入大氣後因吸收或吸附了腐蝕性化學物質，而產生直接的化學性損害。金屬通常能在於空氣中抗拒腐蝕，甚至在清潔的濕空氣中也是如此。然而，在大氣中普遍存在吸濕性顆粒物時，即使在沒有其他污染物的情況下，也能腐蝕金屬表面。
空氣中的SO2、NOx。及其生成的酸霧、酸滴等，能使金屬表面產生嚴重的腐蝕，使紡織品、紙品、皮革製品等腐蝕破損，使金屬塗料變質，降低其保護效果。造成金屬腐蝕最為有害的污染物一般是SO2，已觀察到城市大氣中金屬的腐蝕率約是農村環境中腐蝕率的1.5～5倍。溫度，尤其是相對濕度，皆顯著影響著腐蝕速率。鋁對SO2的腐蝕作用具有很好的抗拒力。但是，在相對濕度高於70%時，其腐蝕率就會明顯上升。據研究，鋁在農村地區暴露達20年以上，其抗張強度只減小1%或更少些。而在同樣長的時間內，在工業區大氣中鋁的抗張強度卻減小了14%～17%。含硫物質或硫酸會侵蝕多種建築材料，如石灰石、大理石、花崗岩、水泥砂漿等，這些建築材料先形成較易溶解的硫酸鹽，然後被雨水沖刷掉。尼龍織物，尤其是尼龍管道等，對大氣污染物也很敏感，其老化顯然是由SO2或硫酸氣溶膠造成的。
光化學氧化劑中的臭氧，會使橡膠絕緣性能的壽命縮短，使橡膠製品迅速老化脆裂。臭氧還侵蝕紡織品的纖維素，使其強度減弱。所有氧化劑都能使紡織品發生不同程度的褪色。
對空氣影響
空氣污染最常見的後果之一是大氣能見度降低。一般說來，對空氣能見度或清晰度有影響的污染物，應是氣溶膠粒子、能通過大氣反應生成氣溶膠粒子的氣體或有色氣體。因此，對能見度有潛在影響的污染物有：①總懸浮顆粒物(TSP)；②SO2和其他氣態含硫化合物，因為這些氣體在大氣中以較大的反應速率生成硫酸鹽和硫酸氣溶膠粒子；③NO和NO2，在大氣中反應生成硝酸鹽和硝酸氣溶膠粒子，還在某些條件下，紅棕色的NO2會導致煙羽和城市霾雲出現可見著色；④光化學煙霧，這類反應生成亞微米級的氣溶膠粒子。
能見度的氣象學定義是：在指定方向上僅能用肉眼看見和辨認的最大距離：①在白天，能看見地平線上直指天空的一個顯著的深色物體；②在夜間，能看見一個已知的、最好未經聚焦的中等強度的光源。能見度觀測是觀測者通過對指定方向上一個目標的反差度的估計而對光衰減的主觀評價。如果觀測者視力完好，則這種反差度極限估計為2%。通常認為，普通觀測者需要接近5%的反差度才能辨別出以背景為襯托的物體。
反差度的降低及大氣能見度的下降，主要是大氣中微粒對光的散射和吸收作用所造成的。還有某些散射是空氣分子引起的，這就是瑞利散射過程。大氣中由散射引起的光衰減，主要是由與入射光波長相近的粒子造成的。可見光輻射波長約為0.4～0.8μm，其最大強度為0.52μm左右。因此，粒徑處於0.1～1.0μm的亞微米級範圍內的固體和液體粒子對能見度降低的影響很大。城市大氣中硫酸鹽的粒徑大多小於2μm，粒徑分布峰值為0.2～0.9 μm，因而這類氣溶膠的存在會引起能見度明顯降低。
空氣能見度的降低，不僅會使人感到不愉快，而且會造成極大的心理影響，還會產生交通安全方面的危害。
對氣候的影響
空氣污染對能見度的長期影響相對較小。但是，如果大氣污染對氣候產生大規模影響，則其結果肯定是極為嚴重的。已被證實的全球性影響有，CO2等溫室氣體引起的溫室效應以及SO2、NOx排放產生的酸雨等。除此之外，在較低大氣層中的懸浮顆粒物形成水蒸氣的“凝結核”，當大氣中水蒸氣達到飽和時，就會發生凝結現象。在較高的溫度下，凝結成液態小水滴；而在溫度很低時，則會形成冰晶。這種“凝結核”作用有可能導致降水的增加或減少。對特殊情況的研究尚未取得一致結果，一些研究證明降水將增加，例如顆粒物濃度高的城區和工業區的降雨量明顯大於其周圍相對清潔區的降雨量，通過雲催化造成的冰核少量增加來進行人工降雨等。另有一些研究表明降水會減少。
一些研究者認為，那些伴隨著大規模氣團停滯的大範圍的霾層，可能也會有一些氣候意義。由於太陽輻射的散射損失和吸收損失，大氣氣溶膠粒子會導致太陽輻射強度的降低。計算表明，在受影響的氣團區域，輻射一散射損失可能會致使氣溫降低1℃。雖然這是一種區域性影響，但它在很大的地區內起作用，以致具有某種全球性影響。
