大气是生物赖以生存的必要条件之一,也是最重要的生态资源因子。因此治理大气污染是治理污染的重要内容。大气污染根据其发生原因和污染物组成不同,可以分为煤烟型(如伦敦烟雾事件)、石油型(如洛杉矶光化学烟雾事件)、混合型(多种原因诱发污染)和特殊型(如氯碱厂排放氯化氢污染大气)污染。我国大气污染多属煤烟型污染,主要污染物为烟尘和二氧化硫。这与我国的能源结构以煤炭为主,工业布局不合理,燃烧器具陈旧,工艺落后,能耗高等特点有关。要减少烟尘和二氧化硫等大气污染物的排放量及其危害,必须采取以污染源控制、治理为主,强化大气质量管理,选育优良抗污染作物品种,开展植树造林等综合防治措施。
一般来说,治理大气污染可从下面几个方面入手。
消烟除尘技术
消烟除尘技术是指烟尘等固体颗粒物在排放到大气环境之前,采用除尘装置将其除掉,以减少大气污染物。目前使用的除尘装置大致可分为机械除尘器、湿式洗涤除尘器、袋式滤尘器和静电除尘器等四类。它们的性能及优缺点各有不同,可根据实际需要选择适当的类型配合使用。
环境污染的治理沉降除尘室
利用重力和离心力将尘粒从气流中分离出来,达到净化的目的。它具有设备简单、价廉、操作维修方便等特点。具体方法是使烟气通过一个沉降室,在重力作用下沉降下来,能除去直径大于40微米的尘粒,一般用作较大尘粒的预处理。
旋风式除尘器旋风式除尘器
气体在分离器中旋转,烟尘颗粒在离心力作用下被甩到外壁,沉降到分离器底部,气体从顶部溢出,从而使气体与颗粒物分离。这种设备对直径大于5微米的尘粒去除效率可达50%~80%,适宜于一般工业锅炉使用。
湿式洗涤除尘器
湿式洗涤除尘器是一种用喷水法将颗粒物从气体中洗离出来的除尘装置。对直径大于2微米的尘粒,去除效率可达90%左右。缺点是压力损耗大,用水量大,同时还产生污水处理问题。
袋式滤尘器
袋式滤尘器对直径1微米以上的尘粒去除率达100%。含尘气体通过悬挂在袋室上的织物过滤袋而被除掉。这种方法除尘效率高,操作简便,适合于含尘浓度低的气体。其缺点是占地多、维修费用高,不耐高温高湿气流。
静电除尘器
静电除尘器的原理是利用尘粒通过高压直流电吸收电荷的特性而将其从气流中除去。带电颗粒在电场作用下,向接地集尘筒移动,借助重力把尘粒从集尘电极上除掉。这种除尘器的优点是对粒径很小的尘粒具有较高的去除效率,耐高温,气流阻力小,除尘效率不受尘粒浓度和烟气流量的影响,是一种新型除尘设备。缺点是投资费用高、占地大、技术要求高。
二氧化硫治理技术
煤炭洗选脱硫是在煤炭燃烧前用水冲洗煤炭,使其中的无机硫被洗除。通过洗选,可将煤中40%~60%的无机硫脱去,同时也降低了煤的灰分,提高了煤炭的质量和热能利用率。
发展型煤是将原煤经过洗选、破碎、分筛、加入黏合剂、添加剂、固硫剂、成型等加工过程制成一种固体清洁燃料。使用这种煤的锅炉,烟气中SO2可减少40%~45%,烟尘减少50%~90%。
一般以煤和石油作燃料的烟气中,SO2含量为0.5%~1%,含硫量较低,烟气量大而温度高,采用烟气脱硫可收到较好的效果。烟气脱硫方法分为干法与湿法两类:干法是采用粉状或粒状吸收剂或催化剂来脱除烟气中的SO2;湿法是采用液体吸收剂洗涤烟气,以除去SO2。
生物防治
大气污染的生物防治主要是利用绿色植物来净化空气。绿色植物的净化作用主要体现在以下三个方面:1.植物能够在一定浓度范围内吸收大气中的有害气体。例如,1公顷柳杉林每年可以吸收720千克二氧化硫,美人蕉、向日葵、泡桐、加拿大白杨等对氟化氢有很强的吸收能力。2.植物可以阻滞气流,使大气中的粉尘和放射性污染物沉降而被植物吸附。例如,1公顷山毛榉林一年中阻滞和吸附的粉尘达68吨。在城市、工矿区和其周边环境之间,由于气温的差别,常有小环流产生,因此可种植净化防护林带,使城市、工矿区的空气得到稀释、净化。净化防护林带与污染源的距离、林带的疏密及林带的宽度要配置合理,才能达到最大限度的净化效果。林带宽度一般以30~40米为宜。3.许多绿色植物如悬铃木、橙、圆柏等,能够分泌抗生素,杀灭空气中的病原菌。因此,森林和公园空气中病原菌的数量比闹市区明显减少。
构建生活绿色屏障绿色植物具有多方面净化大气的作用,是保护生态环境的绿色屏障。因此城市绿化对于净化城市空气、保障人体健康具有重要意义。联合国生物圈生态与环境保护组织规定,城市居民每人约需要60平方米的绿地,住宅区每人要保持28平方米的绿地。在城市绿化工作中应注意因地制宜,常绿树与落叶树搭配,速生树与慢生树相结合,骨干树种与其他树种相结合,乔、灌、草、藤相结合,立体绿化,提高净化效率,保证净化效果。
另外,当大气受到污染时,生物会不同程度地作出反应,如某些动物的生病、死亡或成群迁移;植物叶片的变色、脱落或枯死等;微生物种类和数量的变化等。因此,可以利用生物对大气污染的这些异常反应监测大气中有害物质的成分和含量,了解大气质量状况,这就是大气污染的生物监测。大气中污染物多种多样,有SO2、HF、O3、NOx、粉尘、重金属等。不同的生物对它们的敏感性不同,反应也不一样,因此不同的大气污染物有不同的监测生物。
可监测大气污染的紫花苜蓿
利用动物来监测大气环境质量,存在很多困难,虽然已经有用鸟类和昆虫监测大气质量的报道,但目前还没有形成一套完整的监测方法。而利用植物来指示和监测大气质量,却取得了一定的进步。我国从20世纪70年代初就开展监测植物的选择和利用,积累了较多经验,有的已经应用于生产实践中。有些植物对大气污染的反应极为敏感,在污染物达到人和动物的受害浓度之前,它们就显示出可觉察的受害症状,例如紫花苜蓿在二氧化硫浓度达0.3毫克/升时就有明显反应;贴梗海棠在0.5毫克/升的臭氧下暴露半小时就会受到伤害;香石竹、番茄在0.1~0.5毫克/升浓度的乙烯影响下几小时,花萼就会发生异常变异;唐菖蒲的敏感品种“白雪公主”经0.1毫克/升的氟化氢作用五周后,会出现慢性受害症状。这些敏感生物的生存状况可以反映出其生存介质的环境质量,用来监测环境。植物还能够将污染物或其代谢产物富集在体内,分析植物体的化学成分可确定其含量。另外,环境污染除了对生物个体产生影响外,还在种群、群落层次上影响生物的组成和分布。因此,生物的种类区系变化也可以用于监测环境。
种群
种群是指在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体。种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是彼此可以交配,并能通过繁殖将各自的基因传给后代。种群是进化的基本单位,同一种群的所有生物共用一个基因库(一个种群中全部个体的全部基因)。