駱媛媛,李明文，王慧，彭巍

(1.黑河市林業(yè)科學(xué)院，黑龍江 黑河 164300；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)院研究院環(huán)森保所，北京 100091)

氣體污染物主要分為硫氧化合物、氮氧化合物、碳氧化合物、碳?xì)浠衔?，常見的氣體污染物包括SO2、NOx、CO和O3等[1]。氣體污染物來源可分為天然源和人為源兩大類。天然源包括火山爆發(fā)、森林火災(zāi)等自然災(zāi)害引起的大量有害氣體、粉塵等，這種污染危害具有時(shí)限性和不可預(yù)見性，人力無法控制。人為源包括機(jī)動(dòng)車尾氣排放以及工業(yè)生產(chǎn)和居民生活所排放的廢氣，人為污染具有持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、危害范圍廣、可控性強(qiáng)等特點(diǎn)[2]。

1 氣體污染物國(guó)外研究進(jìn)展

18世紀(jì)后，西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家在工業(yè)革命和商業(yè)繁榮快速發(fā)展的過程中，由于缺乏環(huán)境保護(hù)認(rèn)識(shí)，許多國(guó)家先后發(fā)生了嚴(yán)重的大氣污染問題。20世紀(jì)30年代以來，相繼發(fā)生過數(shù)起震驚世界的大氣污染事件，引起了全球的廣泛關(guān)注(見表1)。例如，比利時(shí)馬斯河谷煙霧事件(1930年1月)嚴(yán)重危害了人的健康，造成許多居民短期內(nèi)發(fā)病甚至死亡[3]。英國(guó)的倫敦?zé)熿F事件(1952年12月)，源于冬季取暖引起煤煙和硫化物濃度在大氣中短時(shí)間內(nèi)急劇增加，加之逆溫層現(xiàn)象，導(dǎo)致2個(gè)月內(nèi)10 000多人死亡[4]。大氣污染問題已經(jīng)成為世界各國(guó)最為關(guān)注的環(huán)境問題之一[5]。

表1 國(guó)外不同地區(qū)氣體污染案例

20世紀(jì)下半葉，隨著城市大氣污染狀況的不斷惡化，世界各國(guó)越來越重視大氣污染的防治，制定相應(yīng)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)以及發(fā)展節(jié)能技術(shù)，遏制環(huán)境污染。英國(guó)成立專門的調(diào)查小組，確定倫敦大氣污染主要成因是煤炭燃燒排放的煙氣，相繼頒布《空氣清潔法案》、《污染控制法》、《機(jī)動(dòng)車管理規(guī)定》和《煙氣排放法》等一系列法律法規(guī)，推廣使用清潔能源，建立新城，疏散人口和工業(yè)企業(yè)等。1955年，美國(guó)頒布《空氣污染控制法》，推廣空氣污染控制技術(shù)，鼓勵(lì)清潔能源和可再生能源的開發(fā)和利用。日本政府通過與企業(yè)合作防治污染，利用技術(shù)優(yōu)勢(shì)開展環(huán)保項(xiàng)目，注重循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。德國(guó)以“節(jié)能減排”為核心，強(qiáng)化降污技術(shù)應(yīng)用，扶持能源消耗少、科技含量高的新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展。國(guó)外一些研究者通過對(duì)已掌握的氣象資料和污染物濃度資料，來預(yù)測(cè)空氣中污染物的時(shí)空變化規(guī)律，并及時(shí)對(duì)空氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行預(yù)報(bào)和控制[6,7]。

2 氣體污染物國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

我國(guó)對(duì)大氣污染問題的研究相比歐美發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，20世紀(jì)70年代，在蘭州首次發(fā)現(xiàn)了光化學(xué)煙霧污染事件并開展了相關(guān)研究[8]。此后，在北京、上海、廣州等發(fā)達(dá)城市也頻繁出現(xiàn)過光化學(xué)煙霧污染現(xiàn)象。面對(duì)嚴(yán)峻的環(huán)境問題，人們已經(jīng)意識(shí)到環(huán)境污染帶來的巨大危害，相繼出臺(tái)了相關(guān)政策法規(guī)，并開展了大量研究工作。我國(guó)正式開展大氣污染研究工作始于1973年第一次全國(guó)環(huán)保工作會(huì)議[9]。1987年出臺(tái)了《大氣污染防治法》，對(duì)大氣污染防治的基本制度及各種污染源管制做出了具體規(guī)定[10]。1996年制定了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，2012年對(duì)其修訂后重新規(guī)定了濃度限制，增加了對(duì)PM2.5等污染物指標(biāo)的監(jiān)測(cè)[11]。同時(shí)國(guó)內(nèi)許多學(xué)者對(duì)城市大氣環(huán)境污染預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)工作進(jìn)行了相關(guān)研究。

20世紀(jì)20—30年代我國(guó)就陸續(xù)出現(xiàn)過高頻率的酸雨，直到20世紀(jì)50—60年代，人們才逐漸認(rèn)識(shí)并在理論上開始研究酸雨[12]。70年代末，在我國(guó)長(zhǎng)江以南一些地區(qū)出現(xiàn)了酸雨[13]，酸雨的監(jiān)測(cè)和研究工作由此正式展開。為了掌握酸雨分布并查明其污染的狀況，1982年國(guó)家環(huán)境保護(hù)部門建立了全國(guó)酸雨監(jiān)測(cè)網(wǎng)[14]，之后中國(guó)氣象局在1989年也建立了氣象部門的酸雨監(jiān)測(cè)網(wǎng)[15]。通過全國(guó)酸雨監(jiān)測(cè)網(wǎng)發(fā)現(xiàn)，酸雨主要分布在西南、華南以及東南沿海一帶[16]，已成為當(dāng)時(shí)我國(guó)嚴(yán)重的環(huán)境污染現(xiàn)象。酸雨監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建立，為我國(guó)降雨研究積累了大量數(shù)據(jù)，對(duì)我國(guó)酸雨預(yù)防和控制發(fā)揮了重要作用[17]。在認(rèn)清酸雨污染嚴(yán)峻形勢(shì)下，中國(guó)政府采取了有效措施，控制酸雨污染。1990年開始實(shí)施《關(guān)于控制酸雨發(fā)展的若干意見》，1996 年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《關(guān)于環(huán)境保護(hù)的若干問題的決定》明確提出了對(duì)酸雨和SO2污染重點(diǎn)治理[18]。2000年再次修訂了《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》；2002年頒布了《燃煤二氧化硫排放污染防治技術(shù)政策》；控制酸雨污染最有效方式是削減SO2和NOx的排放，改進(jìn)脫硫脫氮燃燒技術(shù)，提高煤的燃燒效率，從源頭上杜絕酸雨的形成。

進(jìn)入21世紀(jì)， 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速增長(zhǎng)，大氣污染問題凸顯。據(jù)《2014年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，全國(guó)116個(gè)城市中空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)僅占9.9%，超標(biāo)城市比例為 90.1%[19]。如何有效建立大氣污染防控治理體系，有效改善大氣環(huán)境質(zhì)量問題是當(dāng)前急需要解決的問題。

3 氣體污染物的危害

氣體污染物對(duì)大氣環(huán)境、人體健康及植物生長(zhǎng)均有很嚴(yán)重的危害。據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)統(tǒng)計(jì)，全球每年由于空氣污染所導(dǎo)致的各類疾病死亡人數(shù)超過300萬，約占當(dāng)年全球死亡總數(shù)的5%左右[20]。研究表明，SO2和NOx能夠降低人體自身的防御和免疫功能，引發(fā)系列呼吸系統(tǒng)疾病，導(dǎo)致哮喘、支氣管炎等多種疾病。CO與血液中血紅蛋白結(jié)合危害人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)和血液循環(huán)系統(tǒng)，使人出現(xiàn)頭痛、惡心、乏力、呼吸困難等癥狀，輕者造成缺氧性傷害，重者導(dǎo)致生命危險(xiǎn)[21]。O3被人體吸入后，刺激眼睛和呼吸道，導(dǎo)致肺功能減弱和肺泡損傷[22]。SO2和NOx還是形成酸雨的主要物質(zhì)，酸雨能夠破壞環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)、腐蝕建筑物，并且對(duì)動(dòng)物呼吸道和皮膚產(chǎn)生危害。

植物對(duì)于一定濃度范圍內(nèi)的大氣污染物具有抵抗、吸收和凈化能力，然而，當(dāng)污染物達(dá)到一定濃度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致植物受到不同程度的傷害[23]。氣體污染通過氣孔進(jìn)入植物體，破壞細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器、膜系統(tǒng)等，出現(xiàn)退綠、色斑、干枯、老化等癥狀，影響植物的生長(zhǎng)狀況。有研究表明，高濃度SO2會(huì)使植物葉片出現(xiàn)斑點(diǎn)及壞死等癥狀。而植物長(zhǎng)期暴露在低濃度的NO2條件下，一般表現(xiàn)為生長(zhǎng)不良，輕度缺綠，衰老加速等現(xiàn)象[19]。

4 森林對(duì)氣體污染物的消減作用

森林作為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，不僅具有美化、綠化城市的作用，而且對(duì)環(huán)境中污染物具有較強(qiáng)的吸收凈化能力，能夠有效控制大氣污染。森林通過對(duì)SO2的吸收能夠起到凈化大氣作用，不同樹種吸收SO2的能力存在不同程度差異，有研究表明，落葉闊葉樹>常綠闊葉樹>常綠針葉樹[24]。闊葉樹葉片含硫量明顯高于針葉樹，一般闊葉樹種每年吸收SO2量相當(dāng)于針葉樹種的4倍[25]。有研究表明，不同群落結(jié)構(gòu)對(duì)SO2的消減效果，喬灌草>灌草>喬草>喬木>草坪。不同樹種對(duì)NO2的吸收能力存在差異。另有研究表明楊屬單位葉面積的NO2吸收速率為莢蒾屬、樟屬的4倍[26]。對(duì)NO2吸附能力較強(qiáng)的樹種有洋槐、國(guó)槐、黑楊及日本晚櫻[27]。不同群落結(jié)構(gòu)綠地對(duì)NO2的消減作用，表現(xiàn)為灌草>喬灌草>喬草>喬木>草坪?？梢?，灌草結(jié)構(gòu)綠地對(duì)NO2具有較佳的吸收凈化效果。建議在NO2污染比較嚴(yán)重的地區(qū)，采用灌草結(jié)構(gòu)對(duì)氣體污染物吸收能夠達(dá)到較佳的消減效果[28]。

5 小結(jié)

國(guó)內(nèi)外對(duì)氣體污物的研究主要集中在來源、時(shí)空分布特征、危害和預(yù)防治理等方面。國(guó)際

上通常采用先進(jìn)的控制和新能源開發(fā)技術(shù)應(yīng)用到削減工業(yè)、機(jī)動(dòng)車污染物的排放、治理排放法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和管理體系。近十年來，我國(guó)政府已經(jīng)認(rèn)識(shí)到大氣污染危害的嚴(yán)重性，各相關(guān)部門正在努力通過一系列強(qiáng)有力的措施減少污染源的數(shù)量，控制污染氣體的排放量，如采用新燃燒技術(shù)有效地減少氮化物和硫化物的排放。同時(shí)，森林植被對(duì)氣體污染物有一定的吸收和凈化作用，是防治空氣污染的一種有效補(bǔ)充工具，充分發(fā)揮森林植被對(duì)大氣環(huán)境的修復(fù)功能，達(dá)到良好的凈化效果。