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第20章 大气污染物及防治(3)

通过大量开发种植生物质能原料植物,可以提高荒漠土地的利用率、改善生态环境。我国有约267万平方千米的低质地、荒山荒坡、盐碱地、荒滩等土地,可以用来种植高产能源作物。据测算,中国理论生物质能资源约为50亿吨标准煤,是目前我国总能耗的4倍左右。由于生物质能开发利用具有层次性,即可利用生物质能直接转化为热效应,也可转化为化学能、电能等高层次能源。因此,生物质能开发技术比其他新能源如太阳能、风能、地热能、潮汐能等更有利于开发。

发达国家以商业化利用为主,主要是发电供热,其次是作为生物液体燃料。发展中国家消耗的生物质能大部分是非商品能源,以用作炊事和采暖的直接燃烧为主,热效率很低。生物质能技术研究主要集中在固体生物燃料(生物质成型燃料、生物质直接发电/供热)、气体生物燃料(沼气、车用甲烷以及生物制氢等)和液体生物燃料(燃料乙醇、生物柴油)等方面。已商业化的产品主要是生物质发电/供热、沼气和车用甲烷、燃料乙醇以及乙醇下游产品和生物柴油等。

国外生物质能利用技术和装置大多已达到商业化应用程度,实现了规模化产业经营,生物质发电已占发达国家可再生能源发电量的70%以上。目前,生物质能源在我国商业应用结构中的比率较小,主要是作为一次能源在农村利用,约占农村总能耗的70%,主要方法是传统的炉灶直接燃烧,转换效率仅为10%~20%,浪费较为严重。随着能源需求的快速增长,我国把生物质能源开发利用提到更加重要的位置,国家制定的能源长期战略中,也把可再生能源摆到了优先发展的位置。预计我国2010年固体成型燃料将达到500万吨/年,可替代250万吨标煤;2020年固体成型燃料将达到5000万吨/年,可替代2500万吨标煤。目前我国大约有1700万座户用沼气池,300座处理畜禽养殖场粪便产沼气的中型厌氧消化装置,1300座处理工业污水产沼气的大型厌氧消化装置。到2020年,我国沼气发电将形成1000MW的能力,替代210万吨标煤/年;年产37亿立方米车用甲烷气,替代570万吨原油。

今后我国生物质能发展的重点是生物质发电、沼气工程、生物液体燃料和生物质固体成型燃料。受原料来源、生产技术和产业组织等多方面因素的影响,我国生物质能转化技术成本比较高,当前生物质能利用技术的研究重点应在于开发经济性合理的应用工艺,提高生物质能的竞争力。在生物质利用技术开发路线上,应将现代生物技术手段与传统强势化学工程技术相结合,通过多学科、多领域的技术交叉结合,充分利用我国优势资源,解决我国生物质能利用技术单一、转化率低等问题。

总悬浮颗粒物悬浮在空气中的粒径小于100μm的颗粒物通称总悬浮颗粒物,其中粒径小于10μm的称为可吸入颗粒物(PM10)。可吸入颗粒物因粒径小、重量轻,能在大气中长期漂浮,漂浮范围从几千米到几十千米,可在大气中不断蓄积,使污染程度逐渐加重。可吸入颗粒物成分很复杂,并具有较强的吸附能力。例如可吸附各种金属粉尘、吸附病原微生物等。可吸入颗粒物随人们呼吸空气而进入肺部,以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道的不同部位,引起呼吸系统疾病。我们在电视上每日见到的空气质量公报中的颗粒物这一项,其中可吸入颗粒物对人体健康有显著危害,因为它可以通过呼吸进入人体的上、下呼吸道。

颗粒物产生的主要因素(1)车辆尾气排放。车辆尾气中除了含有CO、NOx等外,还有颗粒物,而这部分颗粒物是大气中颗粒物的主要来源之一。

(2)城市基础设施建设中,尤其是建筑施工中产生的污染物。一般由于施工单位对周围环境不重视,而相关的职能部门对其造成的污染监管力度又不够,就产生了道路粉尘污染,当然也避免不了焚烧垃圾等产生的污染。

(3)自然条件下产生的污染,主要是土壤、扬尘、沙尘等经风力的作用输送到空气中形成的。这一种污染在我国北方地区比较突出,尤其是多风少雨的春、冬季更为明显。

(4)工业、商业和生活引起的污染。工业生产对空气的污染主要是排气筒排出的烟尘、粉尘和SO2,商业、餐饮业主要是煤灰、垃圾等。

悬浮颗粒物的危害颗粒物的危害是多方面的,它在空气中在伴有SO2和水蒸气的条件下会腐蚀金属,玷污建筑物雕塑、电子设备等。厚厚的粉尘落在植物叶子上会堵塞叶片的气孔,抑制叶片的呼吸,妨碍植物进行光合作用,抑制植物生长。较轻的可吸入颗粒物,漂浮在空气中,不容易沉降下来,阳光照射在这些细尘上被吸收或者散射,致使天气变得灰蒙蒙的,它若在短时间内扩散不了,而且越积越多,就会使可见度降低,增加交通事故等的发生率,延误航班等。颗粒物对人体健康的影响,主要与颗粒物大小和其化学成分有关。据有关部门研究证实,粒径在10~100μn的颗粒物被阻挡在鼻腔外,粒径在2.5~10μm的颗粒物大部分被鼻、咽截留,粒径在0.01~2.5μm的颗粒物主要沉积在支气管和肺部,特别是0.1μm左右的颗粒物沉积在肺部,甚至可以穿过肺泡进入血液中,对人体健康危害很大。总的来说可吸入颗粒物携带着重金属、酸性氧化物、多环芳烃等有毒有害的污染物,对人体呼吸健康有显著影响。

颗粒物的表面可能吸附的气体,颗粒物和被吸附的气体结合,会生成比各个单一组分更强的毒性物质。可吸入颗粒物通过呼吸作用进入人体的上、下呼吸道后,不同粒径的颗粒物沉积在呼吸道的不同部位,对人体的呼吸健康产生明显的危害。它能引起气管、支气管疾病和哮喘、心血管疾病等,它不仅能使肺部功能降低,吸附在细粒子上的多环芳烃还是肺癌重要的致癌因子之一。尤其儿童的肺处于发育阶段,呼吸的频率也快,并且大部分时间在室外玩耍,空气污染对他们造成的危害就更大。居住在交通干线的儿童和老人要比居住在清洁环境中更易出现胸、肺疾病。

悬浮颗粒物的防治悬浮颗粒物污染严重,对人们的生活和健康影响大,治理可以主要从以下几方面入手。

(1)从源头着手。污染严重的企业,环保部门要严格把关,不予通过投产。其他企业最好布设在风力大,通风好,湍流盛,对流强的地区,这些地区大气扩散稀释能力强。

(2)工业区多方面规划要合理。例如排放大户不能过度集中,以防造成污染的重复叠加,形成局地严重污染事件发生。

(3)合理划分烟尘控制区和工业区。调整好工业和能源结构的同时,还要加强汽车污染尾气治理工作,做到尾气达标排放,优化油品质量,提高城市车辆的档次,进一步改善城市道路交通状况。

(4)进一步巩固和加强各地烟尘控制区的工作以及工业企业全面达标验收的治理。各地冬季取暖尽可能采取集中供热,生活中最好使用清洁能源,环保部门要鼓励推行清洁生产,在建设项目的选择和审批上严格把关。

(5)强化扬尘管理,提倡文明施工。近年来各地基础设施建设势头正足,市政工程要实行统一规划,避免重复开挖,建立工地封闭区,运输车辆也要实行覆盖,不准拖泥带渣,尽量不在市区内穿行。

(6)加强道路清扫和裸露地覆盖。优化绿地结构,加大土壤透气、透水覆盖层的比例,增加城区洒水车晴天冲洗道路的次数。

(7)加强达标点源的长效管理制度,尤其是监测点位附近的污染源的监督管理,重点抓好城区、风向污染源和名胜古迹附近的污染治理工作。

(8)要加强城市绿化和美化工作,尤其在高低植物的搭配上要合理。绿化种植带尽量减少多余环节,科学严格管理,严禁泥土回散流失。

(9)我们每个人都有保护环境的义务,但同时也要提高自我保护意识。在空气污染严重的时间里,尽可能减少外出的时间。外出时最好带个口罩等,做好必要的防护。

无铅汽油在现代生活中,随着经济的发展,人民生活水平不断提高,小汽车将慢慢进入寻常百姓家,城市汽车流量会越来越大,汽车尾气对环境污染会日益严重,它可能会使交警或司机及广大市民的血铅浓度升高。铅是一种具有神经毒性的金属元素,同时又是产生多系统、多器官损伤的重要金属毒物,其损害是终生的。那么汽油中为什么含有铅呢?四乙基铅(tetraethyllead)是一种在汽油中加入的抗爆剂。在众多种类的抗爆剂中,人们发现四乙基铅的抗爆效果特别显著,只要少量的四乙基铅就能大大提高汽油的辛烷值,因此,从1921年起,四乙基铅作为有效而又经济的汽油抗爆剂被广泛使用。

但人们逐步发现由烷基铅调和的汽油在汽车尾气排放中会产生铅污染以及铅导出剂的污染。出于环保要求,国外已限制向汽油中添加烷基铅,并逐步实现汽油的低铅化和无铅化,美国、加拿大、澳大利亚等国家在无铅化汽油的推广方面进行较快。烷基铅抗爆剂的限制使用,促使了非铅抗爆剂的出现与发展。

目前,无铅汽油中取代四乙基铅的新型防爆剂主要有:芳香烃类、甲基叔丁基醚(MTBE)、三乙基丁醚、三戊基甲醚、羰基锰(MMT)、醇类。在现代生活中,汽车尾气污染已日益成为城市空气的重要污染来源。特别是车辆尾气中的铅可通过呼吸道进入人体内,直接影响血铅浓度。

何为汽油辛烷值辛烷值是衡量汽油在汽缸内抗爆震燃烧能力的一种数字指标,其值高表示抗爆性好。汽油在汽缸中正常燃烧时火焰传播速度为10~20m/s,在爆震燃烧时可达1500~2000m/s,后者条件下使气缸温度剧升,汽油燃烧不完全,机器强烈震动,从而使输出功率下降,机件受损。

不同化学结构的烃类,具有不同的抗爆震能力。异辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)的抗爆性能较好,辛烷值设定为100;正庚烷的抗爆性差,辛烷值设定为0。汽油辛烷值的测定是以异辛烷和正庚烷为标准燃料,按标准条件,在实验室单缸汽油机上是用对比法进行的。调节标准燃料组成的比例,使标准燃料产生的爆震强度与试样相同,此时标准燃料中异辛烷所占的体积百分数就是试样的辛烷值。

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