環(huán)境中的化學(xué)不容忽視

文/秋 實(shí)

人類生活離不開環(huán)境，而自工業(yè)革命以來(lái)，人類一直在破壞環(huán)境。隨著破壞程度的加劇，大自然已開始實(shí)行報(bào)復(fù)計(jì)劃。造成環(huán)境污染的因素可分為物理的、化學(xué)的及生物學(xué)的三方面，而其中化學(xué)物質(zhì)引起的污染約占80%～90%。環(huán)境化學(xué)即是從化學(xué)的角度出發(fā)，探討由于人類活動(dòng)而引起的環(huán)境質(zhì)量的變化規(guī)律及其保護(hù)和治理環(huán)境的方法原理。隨著環(huán)境化學(xué)研究的深化，為環(huán)境科學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為治理環(huán)境污染提供了重要的科學(xué)依據(jù)?；瘜W(xué)與環(huán)境密切相關(guān)，合理的利用化學(xué)可以對(duì)環(huán)境起到很大的作用，所以我們要通過(guò)化學(xué)來(lái)改善環(huán)境，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

什么是光化學(xué)污染

華燈溢彩，霓虹閃爍。我國(guó)越來(lái)越多的城市夜景絢麗多彩。然而夜景燈在使城市變美的同時(shí)也給都市人的生活帶來(lái)了一些不利影響。城市上空不見了星辰，刺眼的燈光讓人緊張，人工白晝使人難以入睡。城市建設(shè)和環(huán)境專家提醒說(shuō)，城市亮起來(lái)的同時(shí)就伴隨著光污染，而“只追求亮，越亮越好”的做法更是會(huì)帶來(lái)難以預(yù)計(jì)的危害。

國(guó)際上一般將光污染分成3類，即白亮污染、人工白晝和彩光污染。

白亮污染：陽(yáng)光照射強(qiáng)烈時(shí)，城市里建筑物的玻璃幕墻、釉面磚墻、磨光大理石和各種涂料等裝飾反射光線，明晃白亮、眩眼奪目。專家研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間在白色光亮污染環(huán)境下工作和生活的人，視網(wǎng)膜和虹膜都會(huì)受到程度不同的損害，視力急劇下降，白內(nèi)障的發(fā)病率高達(dá)45%。還使人頭昏心煩，甚至發(fā)生失眠、食欲下降、情緒低落、身體乏力等類似神經(jīng)衰弱的癥狀。

夏天，玻璃幕墻強(qiáng)烈的反射光進(jìn)入附近居民樓房?jī)?nèi)，增加了室內(nèi)溫度，影響正常的生活。有些玻璃幕墻是半圓形的，反射光匯聚還容易引起火災(zāi)。烈日下駕車行駛的司機(jī)會(huì)出其不意地遭到玻璃幕墻反射光的突然襲擊，眼睛受到強(qiáng)烈刺激，很容易誘發(fā)車禍。

人工白晝：夜幕降臨后，商場(chǎng)、酒店上的廣告燈、霓虹燈閃爍奪目，令人眼花繚亂。有些強(qiáng)光束甚至直沖云霄，使得夜晚如同白天一樣，即所謂人工白晝。在這樣的“不夜城”里，夜晚難以入睡，擾亂人體正常的生物鐘，導(dǎo)致白天工作效率低下。人工白晝還會(huì)傷害鳥類和昆蟲，強(qiáng)光可能破壞昆蟲在夜間的正常繁殖過(guò)程。

彩光污染：舞廳、夜總會(huì)安裝的黑光燈、旋轉(zhuǎn)燈、熒光燈以及閃爍的彩色光源構(gòu)成了彩光污染。據(jù)測(cè)定，黑光燈所產(chǎn)生的紫外線強(qiáng)度大大亮于太陽(yáng)光中的紫外線，且對(duì)人體有害影響持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。人如果長(zhǎng)期接受這種照射，可誘發(fā)流鼻血、脫牙、白內(nèi)障，甚至導(dǎo)致白血病和其他癌變。彩色光源讓人眼花繚亂，不僅對(duì)眼睛不利，而且干擾大腦中樞神經(jīng)，使人感到頭暈?zāi)垦?，出現(xiàn)惡心嘔吐、失眠等癥狀?？茖W(xué)家最新研究表明，彩光污染不僅有損人的生理功能，還會(huì)影響心理健康。

空氣微粒污染成為人類一大殺手

美國(guó)科學(xué)家在《科學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表論文說(shuō)，機(jī)動(dòng)車廢氣、煙囪排煙、森林火災(zāi)等帶來(lái)的空氣微粒污染，已成為大氣污染中的關(guān)鍵部分和人類一大“殺手”，科學(xué)界應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)此的研究。

加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校醫(yī)學(xué)院教授安德烈·內(nèi)爾在論文中說(shuō)，每年全球有50萬(wàn)人死于空氣微粒污染，研究已顯示空氣微粒污染會(huì)引發(fā)心臟病和呼吸系統(tǒng)疾病。目前已得到的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，空氣中的微粒會(huì)引起機(jī)體炎癥、細(xì)胞因子和趨化因子增加、白細(xì)胞增加、肺部氧化性自由基增加、細(xì)胞和組織中毒反應(yīng)、刺激受體增加等等。

內(nèi)爾在這篇題為《空氣污染相關(guān)的疾病：微粒的作用》的論文中說(shuō)，空氣微粒污染對(duì)人類最顯著的影響可能在于引發(fā)呼吸道炎癥。動(dòng)物和人體實(shí)驗(yàn)都已表明，吸入空氣中的微粒會(huì)在呼吸道引發(fā)促炎癥效應(yīng)，增加細(xì)胞因子的生成和過(guò)敏反應(yīng)等。他認(rèn)為，微粒產(chǎn)生的活性氧化物是引起炎癥的一個(gè)根源。

內(nèi)爾在論文中寫道：“盡管目前對(duì)微粒中哪些成分會(huì)產(chǎn)生活性氧化物還有爭(zhēng)議，但越來(lái)越多的證據(jù)表明氧化性的碳?xì)浠衔?，比如多環(huán)芳香烴和醌類，以及銅、釩、鉻、鎳等金屬元素，都在發(fā)生作用。”此外，人們?cè)谖胛⒘：螅粑赖纳掀ぜ?xì)胞和巨噬細(xì)胞會(huì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生活性氧化物質(zhì)，進(jìn)而損害機(jī)體。

他認(rèn)為，目前科學(xué)界的研究只是集中在不同尺寸的微粒可能引起的健康風(fēng)險(xiǎn)，而微粒中哪些化學(xué)成分是最重要的，還有待科學(xué)家進(jìn)一步探索。科學(xué)界還應(yīng)該研究機(jī)動(dòng)車排放廢氣中含量最高的超細(xì)顆粒具有哪些影響，并探討是否應(yīng)以法規(guī)加強(qiáng)對(duì)超細(xì)顆粒濃度的管理。此外還應(yīng)該探討現(xiàn)有的法規(guī)是否足以預(yù)防空氣微粒污染引起的疾病。

廢舊電池的處理

目前，無(wú)論是在馬路上還是在居民生活區(qū)內(nèi)，幾乎經(jīng)?？梢钥吹奖蝗藗冸S手丟棄的廢舊電池。今后，隨著各種用電池做能源的電器設(shè)備的增加，這種現(xiàn)象恐怕會(huì)更多。廢舊電池是一種很厲害的污染物，是破壞生態(tài)環(huán)境的殺手。

我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾姵兀饕强炕瘜W(xué)腐蝕作用產(chǎn)生電能的化這電池，其中含有大量的重金屬，如鎘、汞、鉻及其它有害物質(zhì)。隨著廢棄電池的被車輛碾軋，有些變成粉末飄散空中，有可能被吸入人體；那些混在一般生活垃圾中的廢電池，在堆放過(guò)程中，其中的有害物質(zhì)會(huì)從中溢出，進(jìn)入土壤或水源。人飲用了這種水，或通過(guò)食物鏈，那些有毒物質(zhì)和重金屬也可進(jìn)入體內(nèi)。這些重金屬一旦進(jìn)入體內(nèi)很難排除。隨著生物積累濃度越來(lái)越高，于是造成對(duì)腎臟、肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)、造血機(jī)制的損害，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使人罹患“骨痛病”、精神失常甚至癌癥，這就是所謂的重金屬公害病。

例如，日本曾經(jīng)發(fā)生過(guò)四次大的公害事件，其中三件是重金屬污染所致。最有名的是1953年發(fā)生在日本九州熊本縣水俁鎮(zhèn)的水俁病和1955～1972年發(fā)生在日本富山縣神通川流域的骨痛病。骨痛病是由于附近的河水被含重金屬鎘的工業(yè)廢水污染，河水又用來(lái)飲用和澆灌莊稼，這樣鎘便進(jìn)入人體，取代了骨骼中的鈣，于是人便患上了上述怪病。 電池這東西，是生產(chǎn)多少?gòu)U棄多少、集中生產(chǎn)分散污染、短時(shí)使用長(zhǎng)期污染、人們離不開、用后又很難處理的家伙。

目前，對(duì)付廢舊電池的最好辦法是收集起來(lái)進(jìn)行再利用。廢電池的許多材料，尤其是其中的重金屬還是很重要的工業(yè)原料。

光化學(xué)煙霧

氮氧化物(NOx)主要是指NO和NO2。NO和NO2都是對(duì)人體有害的氣體。氮氧化物和碳?xì)浠衔?HC)在大氣環(huán)境中受強(qiáng)烈的太陽(yáng)紫外線照射后產(chǎn)生一種新的二次污染物——光化學(xué)煙霧,在這種復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中,主要生成光化學(xué)氧化劑(主要是O3)及其他多種復(fù)雜的化合物,統(tǒng)稱光化學(xué)煙霧。

經(jīng)過(guò)研究表明,在60°N(北緯)～60°S(南緯)之間的一些大城市,都可能發(fā)生光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧主要發(fā)生在陽(yáng)光強(qiáng)烈的夏、秋季節(jié)。隨著光化學(xué)反應(yīng)的不斷進(jìn)行,反應(yīng)生成物不斷蓄積,光化學(xué)煙霧的濃度不斷升高,約3h～4h后達(dá)到最大值。這種光化學(xué)煙霧可隨氣流飄移數(shù)百公里,使遠(yuǎn)離城市的農(nóng)村莊稼也受到損害。

1943年,美國(guó)洛杉磯市發(fā)生了世界上最早的光化學(xué)煙霧事件,此后,在北美、日本、澳大利亞和歐洲部分地區(qū)也先后出現(xiàn)這種煙霧。經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)查研究,直到1958年才發(fā)現(xiàn),這一事件是由于洛杉磯市擁有的250萬(wàn)輛汽車排氣污染造成的,這些汽車每天消耗約1600 t汽油,向大氣排放1000多噸碳?xì)浠衔锖?00多噸氮氧化物,這些氣體受陽(yáng)光作用,釀成了危害人類的光化學(xué)煙霧事件。

1970年,美國(guó)加利福尼亞洲發(fā)生光化學(xué)煙霧事件,農(nóng)作物損失達(dá)2500多萬(wàn)美元。

1971年,日本東京發(fā)生了較嚴(yán)重的光化學(xué)煙霧事件,使一些學(xué)生中毒昏倒。同一天,日本的其他城市也有類似的事件發(fā)生。此后,日本一些大城市連續(xù)不斷出現(xiàn)光化學(xué)煙霧。日本環(huán)保部門經(jīng)對(duì)東京幾個(gè)主要污染源排放的主要污染物進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn),汽車排放的CO、NOx、HC三種污染物約占總排放量的80%。

目前,由于我國(guó)內(nèi)地汽車油耗量高,污染控制水平低,已造成汽車污染日益嚴(yán)重。部分大城市交通干道的NOx和CO嚴(yán)重超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),汽車污染已成為主要的空氣污染物;一些城市臭氧濃度嚴(yán)重超標(biāo),已具有發(fā)生光化學(xué)煙霧污染的潛在危險(xiǎn)。據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局《一九九六年環(huán)境質(zhì)量通報(bào)》: 我國(guó)大城市氮氧化物污染逐漸加重。1996年度污染較嚴(yán)重的城市分別為:廣州、北京、上海、鞍山、武漢、鄭州、沈陽(yáng)、蘭州、大連、杭州。從總體上看,氮氧化物污染突出表現(xiàn)在人口100萬(wàn)以上的大城市或特大城市。

垃圾發(fā)電有作為

垃圾即廢物，本來(lái)是不能與能源或礦藏劃等號(hào)的。不錯(cuò)，從生態(tài)環(huán)境角度講，垃圾是污染源；但從資源方面看，垃圾也許是地球上惟一的不斷增長(zhǎng)的可再生資源。廢物利用，變廢為寶，垃圾發(fā)電將大有作為。

我國(guó)是世界上的垃圾資源大國(guó)。1997年，全球“制造”垃圾5億噸，我國(guó)占1.3億噸。在許多地區(qū)，垃圾堆積成山，不僅占用大量土地，也影響城市環(huán)境，污染空氣，也為各種菌毒、蚊蠅提供理想的棲身繁衍場(chǎng)所，間接地危害人的身心健康?？梢?，中國(guó)的垃圾問(wèn)題亟待解決。面對(duì)垃圾泛濫成災(zāi)的狀況，世界各國(guó)的專家們已不僅限于控制和銷毀垃圾這種被動(dòng)“防守”，而是積極采取有力措施，進(jìn)行科學(xué)合理地綜合處理利用。有些國(guó)家政府甚至將垃圾利用作為維系經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的“第二資源”。

從20世紀(jì)70年代起，一些發(fā)達(dá)國(guó)家便著手運(yùn)用焚燒垃圾產(chǎn)生的熱量進(jìn)行發(fā)電。歐美一些國(guó)家建起了垃圾發(fā)電站，美國(guó)某垃圾發(fā)電站的發(fā)電能力高達(dá)100兆瓦，每天處理垃圾60萬(wàn)噸?，F(xiàn)在，德國(guó)的垃圾發(fā)電廠每年要花費(fèi)1千億美元，從國(guó)外進(jìn)口垃圾。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球已有各種類型的拉圾處理工廠近千家，預(yù)計(jì)3年內(nèi)，各種垃圾綜合利用工廠將增至3千家以上?？茖W(xué)家測(cè)算，垃圾中的二次能源如有機(jī)可燃物等，所含的熱值高，焚燒2噸垃圾產(chǎn)生的熱量大約相當(dāng)于1噸煤。如果我國(guó)能將垃圾充分有效地用于發(fā)電，每年將節(jié)省煤炭5千萬(wàn)～6千萬(wàn)噸，其“資源效益”極為可觀。

垃圾發(fā)電之所以發(fā)展較慢，主要是受一些技術(shù)或工藝問(wèn)題制約。比如發(fā)電時(shí)燃燒產(chǎn)生的劇毒廢氣長(zhǎng)期得不到有效解決。日本曾推廣一種超級(jí)垃圾發(fā)電技術(shù)，采用新型汽熔爐，將爐溫升到500℃，發(fā)電效率也由過(guò)去的一般10%提高為25%左右，有毒廢氣排放量降為0.5%以內(nèi)，低于國(guó)際規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，現(xiàn)在垃圾發(fā)電的成本仍然比傳統(tǒng)的火力發(fā)電高。專家認(rèn)為，隨著垃圾回收、處理、運(yùn)輸、綜合利用等各環(huán)節(jié)技術(shù)不斷發(fā)展，工藝日益科學(xué)先進(jìn)，垃圾發(fā)電方式很有可能會(huì)成為最經(jīng)濟(jì)的發(fā)電技術(shù)之一。從長(zhǎng)遠(yuǎn)效益和綜合指標(biāo)看，將優(yōu)于傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)。尤其是作為“綠色”技術(shù)，垃圾發(fā)電的環(huán)境效益、社會(huì)效益等都是無(wú)形的、巨大的。

我國(guó)的垃圾發(fā)電剛剛起步，但前景樂(lè)觀。我們豐富的垃圾資源，其中有極大的潛在效益。現(xiàn)在，全國(guó)城市每年因垃圾造成的損失約近300億元(運(yùn)輸費(fèi)、處理費(fèi)等)，而將其綜合利用卻能創(chuàng)造2500億元的效益。現(xiàn)在，上海等城市已開始建造垃圾發(fā)電廠。武漢市也與荷蘭、美國(guó)、加拿大等達(dá)成協(xié)議，由外商投資在武漢興建垃圾處理場(chǎng)和發(fā)電站，用于發(fā)電或生產(chǎn)管道煤氣。建造垃圾處理或發(fā)電廠，將啟動(dòng)“垃圾新產(chǎn)業(yè)”，并帶動(dòng)其他許多相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和勞動(dòng)就業(yè)率的提高。完全有理由期待：垃圾將為人們?cè)旄！?/p>