大气污染的危害

大气污染的危害作用是多方面的。它既危害人体健康，又影响动、植物的生长，损坏经济资源，严重时会改变地球的气候，如形成酸雨，破坏臭氧层、增大二氧化碳含量，升高地表温度等。

①大气污染对健康的影响

大气污染物主要通过下列三条渠道侵入人体：第一，通过呼吸被吸入体内；第二，随食物、饮水进入体内；第三，通过接触和刺激体表侵入人体。其中通过呼吸道进入人体是最主要的途径，危害最为严重。成年人每天要呼吸两万多次，吸入约 15 千克的空气。吸入的空气经过鼻腔、咽部、喉头、气

管、支气管后进入肺泡，在肺泡 55—70 平方米的面积上进行气体交换。当血液通过肺泡毛细管时，放出二氧化碳，吸收氧气。含氧的血液被输送到人体的各部位，供人体组织和细胞新陈代谢用。如果生活在烟雾迷漫的环境之中， 空气里的有毒物质就会溶于体液或沉积在肺泡上。这样，轻者会使上呼吸道受到刺激而有不适感，重者会引起呼吸器官的疾病，使呼吸道及肺功能发生病变。

大气污染对人的危害大致上可以分为急性中毒、慢性中毒、致癌作用三种。

急性中毒 急性中毒发生在某些特殊的条件下，如工厂在生产过程中发生事故，造成大量有害气体泄漏，外界气象条件突变等，会引起居民人群的急性中毒。例如，震惊世界的伦敦烟雾事件就是一次严重的急性中毒事件。1952 年 12 月 5 日至 8 日，由于受停留在英格兰上空的冷高气压影响，泰晤士河谷及毗连的低洼地，几乎完全处于无风的状态，冷空气沿着伦敦盆地的斜面流入地面，造成低层气温下降，在伦敦上空却出现较暖的空气层。由于逆温层的出现，降临了一场特大浓雾，而且一直持续了四天。从伦敦的工厂和家庭排出的烟气扩散不开，地面空气中污染物的浓度不断增加，烟尘最高浓度达

4.46 毫克每立方米，是平时的 10 倍，二氧化硫的最高浓度达到 1.34ppm，是平时的 6 倍。这就造成发病率和死亡率急剧上升，四天中死亡人数比常年同期多 4000 人。从死亡者的年龄分布上看，45 岁以上者最多，约为平时的 3 倍；1 岁以下死亡者，约为平时的 2 倍。事件发生的一周里，因支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱者死亡者，分别为事件前 1 周同类死亡人数的 9.3 倍、2.4 倍、5.5 倍和 2.8 倍。此外，肺炎、肺癌、流感以及其他呼吸道病患者的人数也成倍增加。又如，比利时马斯河谷工业区、在 1930 年 12 月 1 日至 5 日，美国宾夕法尼亚洲多诺拉镇在 1948 年 10 月 26 至 31 日，均由于气候异常，出现逆温，发生过急性大气污染事件，使居民中呼吸道疾病患者增多，死亡率增高。

慢性中毒 大气污染对人体健康的慢性毒害作用，主要表现在人体长期连续地吸入低浓度的污染物质后出现患病率升高。通过大量的流行病的调查研究证明，慢性呼吸道疾病与大气污染有密切关系。大气中的某些污染物质， 如二氧化硫、飘尘、氮氧化物、氟化物等，即使浓度较低也能刺激呼吸道， 引起支气管收缩，使呼吸道阻力增加，减弱呼吸功能。同时，由于污染物的刺激，呼吸道粘膜表面的粘液分泌增加，纤毛运动受抑制甚至消失，消弱排除异物的能力，导致呼吸道抵抗力减弱，有利于烟尘和细菌的阻留或繁殖， 诱发呼吸道的各种炎症。如上呼吸道感染、慢性支气管炎、支气管喘息、肺气肿等。日本“四日市哮喘病”是慢性中毒的典型的例子。1955—1963 年间， 四日市相继兴建了三座石油化工联合企业，每年排出大量硫氧化物、碳氢化合物、氮氧化物和飘尘等大气污染物，形成以恶臭、硫酸气、颗粒物为特点的严重污染区。1961 年，四日市哮喘病大发作，患者人数与非污染对照区相比成倍增长，而新患者一旦脱离大气污染环境，就能取得良好的疗效，从而说明局部的大气污染是主要的致病因素。通过观察发现，哮喘病患者的发病与病情的加重都与大气中二氧化硫的浓度有直接关系，进而认为二氧化硫是造成哮喘的元凶。1965 年以后，随着烟囱的加高和脱硫装置的安装，二氧化硫的污染率开始下降，四日市呼吸系统疾病的新发病率也随着降低了。

通过国内外的大量调查研究，一般认为一些慢性呼吸系统疾病的发病原

因和病情加重都和空气污染有密切关系。表 8 和表 9 是我国某市郊区对中小学生的调查结果。

表 8 污染区中小学生上呼吸道慢性炎症患病率

表 9 污染区中学生慢性支气管炎患病率

为什么选择中小学生作为调查对象呢？这是由于成年人的体质、年龄、性别、职业、经济状况、原有疾病、生活习惯、吸烟情况等因素都跟疾病有一定的关系，而中小学生不吸烟、也不在粉尘、有毒气体场所工作，通过对中小学生的观察，较易说明大气污染对呼吸道的影响。表 8 和表 9 说明重污染区中小学生中呼吸系统疾病的患病率高于轻污染区。致癌作用癌症是一种严重危害人类健康和生命的疾玻近几十年来，国外的流行病学调查资料表明，许多传染病的发病率和死亡率在不断下降，有些传染病先后被控制。与此相反，癌症的发病率和死亡率却在不断上升。科学家们对这种现象进行了广泛、深入的研究，认为癌症患者增多与环境污染有关。国际癌症研究中心

（IARC）对癌症文献进行了系统的审查和评价，证明由流行病学调查确定对人致癌的化学物质有 26 种，经实验室研究确定致癌的化学物质有 221 种。随着工业、交通运输业的发展，空气中致癌物质的含量和种类日益增多，比较确定的有几十种。从污染的空气中，发现能致癌的物质有多环芳烃及其衍生物、脂肪烃类、金属类（如铅、铍、铬等）、砷，其中致癌性最强的是 3、4-苯并芘。3、4-苯并芘是燃料不完全燃烧的产物。据研究，燃烧 1 千克煤约

产生 0.21 毫克 3、4-苯并芘；汽车行驶 1 小时约排出 300 微克 3、4-苯并芘；

100 支香烟的烟气中有 4.4 微克 3、4-苯并芘。国内外的资料都表明，城市居民中肺癌发病率和死亡率高于农村，原因究竟是什么，还正在研究，但空气污染是最受重视的一个原因。

下面简单介绍几种大气污染物对人体健康的危害。

二氧化硫易溶于水，当通过鼻腔、气管、支气管时，多被管腔内膜水分吸收，变为亚硫酸、硫酸和硫酸盐，使刺激作用增强。当有飘尘存在时，二氧化硫和飘尘一起进入人体，可达肺的深部，使毒性增加 3—4 倍。二氧化硫能引起上呼吸道感染、肺气肿等，并有促癌作用。

氮氧化物中二氧化氮的毒性比一氧化氮高 4—5 倍。氮氧化物主要是对呼吸器官有刺激作用，它能侵入呼吸道深部细支气管和肺泡，并缓缓地溶于肺泡表面的水中，生成亚硝酸、硝酸，对肺组织产生强烈的刺激和腐蚀作用， 引起肺水肿。亚硝酸盐进入血液后，与血红蛋白结合，生成高铁血红蛋白，

引起组织缺氧。氮氧化物除对呼吸器官有危害以外，对心、肝、肾、造血组织以及中枢神经均有影响。

一氧化碳是一种无色、无臭、无刺激性的有毒气体，几乎不溶于水，它被吸入人体后，经肺泡进入血循环，很快与血红蛋白结合成碳氧血红蛋白， 从而阻碍氧与血红蛋自结合成氧合血红蛋白，影响血液的输氧能力，阻碍氧从血液向心肌、脑组织转换。当吸入浓度为 0.5％的一氧化碳时，只要 20—

30 分钟，中毒者就会出现脉弱、呼吸变慢，最后衰竭致死。冬季取暖时，要防止发生一氧化碳中毒（即煤气中毒）。近年来，许多研究表明，长期接触低浓度一氧化碳对健康有影响，主要表现在对心血管系统和神经系统的影响，造成低氧血症，以及形成对后代的影响等。

氟是人体必需的微量元素之一，但过量摄入则会危害健康。大气受氟化物污染时，高浓度时可刺激皮肤和粘膜，引起皮肤灼伤、皮炎和呼吸道炎症； 低浓度时对人畜的危害主要为牙齿和骨骼的氟中毒。牙齿氟中毒表现为牙斑釉、牙质松脆、缺损或脱落。骨骼氟中毒表现为腰腿疼、骨关节固定、畸形、骨密度增加、关节和韧带钙化等。

有毒重金属如铅、镉、铬、锌、钛、锰、钒、钡、汞等，以及砷，都可能引起人体慢性中毒。据调查，城市上空含镉、锌、铅、铬的浓度与心脏病、动脉硬化、高血压、中枢神经疾病、慢性肾炎、呼吸系统的癌症有一定的关系。

光化学烟雾是排入大气的氮氧化物和碳氢化合物在太阳紫外线照射下产生的一种具有刺激性的浅蓝色烟雾。它的成分复杂，其中对人有害的是臭氧、过氧乙酰硝酸酯、丙烯醛、甲醛等二次污染物。这种光化学烟雾最早于 1946 年发生于美国的洛杉矶，因此也称为“洛杉矶型烟雾”。1955 年的一次光化学烟雾中，当地 65 岁以上的老人死亡近 400 人。50 年代以来，光化学烟雾在美国其他城市和世界各地相继出现，如日本、加拿大、德国、澳大利亚、荷兰、意大利、印度等国的一些城市都发生过。1974 年以来，我国兰州的西固石油化工区也出现过光化学烟雾。光化学烟雾对人最突出的危害是刺激眼睛，引起红眼病。此外，对鼻、咽喉、气管和肺部也有刺激作用，能促使哮喘病人哮喘发作，能引起慢性呼吸系统疾病进一步恶化，对肺癌也可能起一定的诱发作用。

在讨论大气污染对人的健康的危害时，有一个不容忽视的问题，即室内空气污染的问题。由于人们在室内活动和休息的时间较长，室内空气质量与微小气候（温度、湿度、风速等）的好与坏，直接影响着人体的健康。

室内空气污染的主要来源，是燃料燃烧所造成的。煤燃烧时释放出大量有害气体，如二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、烟尘及有机多环芳烃〔如苯并（a）芘〕等。农村烧的玉米杆、麦秸及晒干的动物粪便等，成分也相当复杂，燃烧时也产生大量有害气体，如烟尘、杂酚油、焦油、甲醛、乙醛、有机酸等。燃烧高硫、高氟煤时释放出的气体的污染危害更为严重。其次是厨房里的污染，油炸、炒菜及蒸煮等烹饪过程会释放出氮氧化物、醛类等。室内吸烟也是造成污染的重要来源。我国是烟草大国，目前仅香烟牌号就有 2000 多种，吸烟造成的死亡率逐年增加。尤其是北方城市冬季关门关窗，烟草燃烧释放的一氧化碳、尼古丁、苯并（a）芘等就更不易排出。此外， 室内所用的绝缘材料、装饰所用的粘结剂、涂料、填充剂、油漆的新家具、纤维板、塑料贴面等，都含有有机溶剂，如甲醛等，这也是室内污染的来源。

某研究机构曾对室内进行监测，发现有 350 多种挥发性有机物。这些有机物随着浓度不同，对人体危害的程度也不同。来自建筑材料中的放射性物质氡也会放射出来危害人体健康。除此以外，清洁剂、除臭剂、杀虫剂等也是室内空气中有机蒸气的主要来源。室外污染物也会随时进入室内，等等。

解决室内污染的最简便方法就是保持良好的通风状态。厨房更应注意通风换气，有条件的可以安装换气扇或抽油烟机等。

②大气污染对动物的危害

大气受到严重污染时，动物会由于吸入有害物质而中毒或死亡。但是大气污染对动物的主要危害，往往是由于动物食用或饮用了含有污染物的植物或水，这些污染物在动物体内积累而造成的。

③大气污染物对植物的危害

大气污染对植物的危害，随污染物的种类、性质、浓度和接触时间，植物的品种和生长期，气象条件等的不同而不同。

植物为什么容易受到大气污染的危害呢？首先是因为植物一般有巨大的叶面积同空气接触并进行活跃的气体交换。气态污染物通常经叶子下表皮上的气孔进入植物体，然后逐渐扩散到海绵组织、栅栏组织，破坏叶绿素，使组织脱水坏死，干扰酶的作用，阻碍各种代谢机能，抑制植物的生长。颗粒状污染物则能擦伤叶面，阻碍影响光合作用，影响植物的正常生长。其次是由于植物不象高等动物那样具有循环系统，对于外界影响的缓冲能力很小。此外，植物一般是固定不动的，不象动物那样可以避开污染。

大气污染对植物造成的危害通常可以分为急性、慢性和不可见三种。急性危害是在污染物浓度很高时，短期接触就造成植物叶片上出现坏死斑。造成急性危害时，不同的污染物往往表现出各自特有的危害症状。急性危害常常使作物产量显著降低，或造成植株坏死。慢性危害常常发生在植物长期与低浓度的污染物接触的情况下，它也能影响植物的生长发育，有时可以使植物出现失绿、早衰等现象。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明显的症状。

大气污染对植物的另一种潜在危害是酸雨，关于这一问题，下面还要专门论述。

大气污染物中对植物影响较大的是二氧化硫、氟化物、光化学烟雾、乙烯等。氯、氨、氯化氢等虽对植物产生毒害，但一般是由于事故泄漏引起的， 影响范围不大。

④大气污染对材料的损害

大气污染对材料的损害相当广泛，也很严重。例如，二氧化硫及其生成的硫酸雾对金属表面的腐蚀性很强，常常促使发生电化腐蚀；二氧化硫也会使纸制品、纺织品、皮革制品等腐蚀变脆；使各种油漆涂料变质变色。光化学烟雾能使橡胶制品龟裂和老化，使电镀层腐蚀。氮氧化物能损坏化学纤维。酸性气体以及酸雾、酸雨等能侵蚀建筑材料、文物古迹等。以上损害是由于污染物与被损害的材料发生了化学反应而引起的。还有一类损害是由于污染物的沉积、附着、玷污引起的。例如颗粒物沉积在高压输电线绝缘器上，在高湿度时可能成为导体而造成短路事故。污染物还能在电子器件接触器上生成绝缘膜层等。大气污染对材料的损害程度受到温度、湿度、阳光、风、物体位置等因素的影响。

⑤酸雨及其危害

顾名思义，酸雨就是显酸性的雨。目前，一般把 PH 值小于 5.6 的雨水称为酸雨，它包括雨、雪、雹、雾等降水过程。

一般地说，天然降水都显偏酸性，pH 值约在 6—7 左右。这是由于大气中的二氧化碳溶解在洁净的雨水里形成碳酸的缘故。降水的微弱酸性可以促进土壤里养分的溶解，有利于植物吸收，因此是有利于人类环境的。但是， 当降水的酸度增大，pH 值小于 5.6 时，对生态就会产生不良影响。

酸雨的危害，大致有以下几个方面：首先是对人体健康的直接危害，硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多，可以侵入肺的深部组织，引起肺水肿等疾病而使人致死。第二是酸雨可以使河流、湖泊的水体酸化，严重影响水生动植物的生长。在美国和加拿大，已有几千条河流和湖泊“死亡”（即水生动植物绝迹）。瑞典的 18000 个大中型湖泊已经酸化，其中 4000 个酸化严重，水生生物受到很大伤害。第三是酸雨破坏土壤、植被、森林。在酸雨的作用下，土壤中的钙、镁、钾等养分大量流失，导致土壤日趋酸化、贫瘠化，影响植物生长。酸雨还会影响固氮菌的活动，造成土壤微生物群体发生生态系统的混乱，抑制氮的固定，严重影响植物生长。据西方通讯社报道， 由于酸雨的危害，欧洲许多国家的森林正以惊人的速度死亡，尤其是德国西部的森林受害最为严重，全国约有 50％的森林受到酸雨的破坏。第四是酸雨腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品和含碳酸钙的建筑材料。例如，完好地保存了几百年的文物古迹、艺术珍品，自从 50 年代酸雨出现以来，几十年间有的已被腐蚀得面目全非。在地中海沿岸的历史名城雅典，保存着许多古希腊时代遗留下来的金属像和石雕像，近十多年来多被慢慢腐蚀。除此而外，酸雨渗入地下，可能引起地下水酸化，酸化的水中所含的铝、铜、锌、镉比中性地下水中高几十倍。

我国的工业虽然还比较落后，但由于大气受到污染，酸雨问题也日趋严重。我国的酸雨问题有以下特点：

一是分布面广，据 23 个省、市、自治区调查情况表明，有 20 个省、市、自治区出现了酸雨。

二是酸雨分布存在着明显的区域性。从地理分布来看，主要集中在西南、中南和华东地区，并且由北到南有逐渐加重的趋势。

三是不少地区降水酸度已经很高。1982 年的一次统计表明，出现了 PH 值小于 4.0 的酸雨的城市有苏州、广州、南昌、贵阳、重庆等。以贵州省为例，参加测报的所有市、地区和自治州都出现过酸雨，全省降雨的 PH 值平均为 5.0，最小 PH 值为 3.1。

四是酸雨的发展速度快。测报数据表明，重庆市 1981 年降雨的 PH 平均值为 4.6，1982 年就降为 4.3。

通过以上分析可以看出，我国的酸雨污染相当严重，已经成为亟待解决的重大环境问题。

酸雨是怎样形成的呢？分析表明，酸雨中的酸度主要是由硫酸和硝酸造成的，它们占总酸度的 90％以上，其余为一些弱酸。从我国的情况来看，酸雨中含硫酸一般比硝酸多，主要是硫酸型酸雨。酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理过程，目前世界各国对酸雨的形成机理还不很清楚。一般认为，酸雨主要是由于人为排放的二氧化硫等酸性气体进入大气后，造成局部地区大气中的二氧化硫富集，在水凝结过程中溶解于水形成亚硫酸，然后经某些污染物的催化作用及氧化剂的氧化作用生成硫酸，随雨水降下。形成

酸雨还要有一定的环境气候条件，例如，湿度高、雨量大、无风以及一定的地理因素等。

如何防治酸雨的形成呢？70 年代以来，许多工业国家为了控制局部地区的大气污染，不断增加烟囱的高度，以利用高空的气象条件扩散污染物，减轻地面污染，有的烟囱甚至高达 200 多米。然而这样做不能解决根本问题， 只能把污染物扩展到更广泛的地区。要防治酸雨的污染，最根本的途径是减少人为的硫氧化物和氮氧化物的排放。人为排放的二氧化硫主要是由于燃烧高硫煤（煤中一般含硫 0.3—5％）造成的，因此研究煤炭中硫资源的综合开发与利用，是防治酸雨的有效途径。具体做法是大力进行煤炭洗选加工，综合开发煤、硫资源；对于高硫煤和低硫煤实行分产分运，合理使用；在煤炭燃烧使用过程中，采取排烟脱硫技术，回收二氧化硫，生产硫酸；发展脱硫煤、成型煤供民用，有计划地进行城市煤气化建设等。

⑥大气中二氧化碳含量的增加与温室效应

在大气的组成一节中曾经提到二氧化碳是大气中的可变成分。由于火山喷发、森林火灾等自然原因和燃烧燃料、砍伐森林等人为原因，会大大地增加大气中二氧化碳的含量，但这些二氧化碳中，很大部分被植物光合作用消耗和被广阔的海洋吸收了。通过不断进行的交换和循环，基本上保持着一种平衡，这就是原先大气中二氧化碳的含量大体上保持不变的原因。但是近几十年来，情况发生了很大变化，由于人类消耗能源急剧增加，森林遭到破坏， 大气中二氧化碳的浓度不断上升，有关资料表明，1896 年为 296ppm，1960 年为 320ppm，估计到 2000 年将增加到 370ppm。大气中二氧化碳含量增高并不影响太阳对地球表面的辐射，但二氧化碳能吸收来自地球的长波辐射，也就是说阻碍了由地球反射回高空的红外辐射，这就象给地球罩上一层保温膜一样，使地球表面气温增高，这就是所谓的温室效应。大气中二氧化碳含量增加，温室效应也随着加强。有人估计，到 2000 年时，地球表面的温度将会上升 0.5℃，并会随着二氧化碳的浓度的增高继续上升，其结果将导致两极的冰川融化，海平面提高，淹没许多沿海城市和陆地。当然，这仅仅是一种推论。也有许多人认为温度升高，二氧化碳的增加会大大促进绿色植物的生长，使农业丰产。大气中的水气量、云量、颗粒物都可能有跟二氧化碳相反的作用，是使温室效应被抵消的因素。另外，森林的多少、水利工程的建设、灌溉面积的大小等都对气温、气候有影响。太阳的变化、行星的间距和相对位置等也会影响到地球的气候条件。因此，目前对未来气候总的趋势是“变暖”还是“变冷”，还不能作出肯定的推断。但是有一点是可以肯定的，即大气污染对气候的影响已明显地表露出来，它至少是引起近年来世界各地气候“异常”的原因之一。在城市，由于人口稠密，工业集中，往往比郊区和农村气温高、湿度小、多雨、多烟雾、能见度低、阳光辐射小、风速低。城市里的气温明显高于周围地区的现象称为城市热岛。这可能是有人感到气候在变暖的一个直接原因，但还不足以说明未来气候总的变化趋势。总而言之， 二氧化碳在大气中的含量不断增加，这是一个事实，它对全球气候的影响是正在研究的一个复杂课题。

⑦臭氧层的破坏及可能产生的危害

地球上的臭氧含量很少，在接近地面的空气中，臭氧的浓度不到0.1ppm。在大气圈的平流层中，有一个臭氧含量较高的臭氧层，它好象一个巨大的过滤网，可以吸收和滤掉太阳光中有害的紫外线，有效地保护地球生

物的生存。据报道，自 1979 年以来，全球除赤道以外，所有地区大气臭氧含量减少 5％；在春季，南极上空臭氧耗损程度达 40％，出现了令人担忧的臭氧空洞。臭氧层中臭氧含量减少，大量的紫外线照射进来，就要严重损害动植物的基本结构，降低生物生产量，使气候和生态环境发生变异，特别对人类健康造成重大损害。大剂量的紫外线照射会导致皮肤癌的发生，造成生物死亡。有人估计，如果臭氧减少 10％，地面不同地区的紫外线辐射量将增加19—22％，因此皮肤癌将增加 15—25％。

臭氧层的臭氧含量为什么会减少呢？臭氧分子是由三个氧原子结合在一起而成的，化学式为 O3。臭氧是氧气的同素异形体。气态臭氧呈蓝色，有特殊的臭味。雷电交加时空气特别清新，就是因为在雷击时生成的臭氧散入空气中的结果。臭氧很活泼，能同许多物质发生化学反应，自己被还原成氧分子。工业废气、氮肥的分解物、氟氯甲烷、卤代烃类化合物，都可以与臭氧发生反应。尤其是超音速飞机排放出的含氧化氮的气体，进入臭氧层后，会与臭氧化合，直接消耗掉臭氧，发生的主要反应是：

O3+NO＝NO2+O2

氟利昂是一种广泛应用的冷冻剂和气雾剂。这种物质比较稳定，不容易发生化学反应，也不溶于水，到达平流层后，遇到太阳光照射，分解出氯原子，氯原子与臭氧发生反应：

Cl＋O33=ClO＋O22

ClO＋O＝Cl＋O22

这一反应中新生成的氯原子又可以续继与臭氧作用，破坏臭氧层。

涉及破坏大气臭氧层的因素很多，需要开展进一步的研究工作，但有一点是肯定的，大气臭氧层被破坏会产生严重后果，这已引起世界各国的共同关注。联合国第 42 届大会通过一项决议，呼吁各国政府采取措施保护臭氧层。