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    前 言

    天空是一個城市的容顏,空氣則是城市的面部表情,清潔的空氣對應的是高度的生活幸福感。近年來隨著我國經濟的快速發展,能源消耗量明顯上升,機動車保有量急劇增加,城市建設呈蔓延式發展,空氣污染形勢發生了巨大轉變,光化學和灰霾污染問題日益凸現,給人們生產生活造成了一定的影響,同時也帶來巨大的經濟損失。如何在發展與競爭中清楚的認識到城市空氣污染的實質,如何制定有效的政策和措施,如何通過合理的城市設計手段來改變我們現有的居住環境,這些都是值得探討,亟待解決的問題。

     


     

    空氣污染概述

    概 念

    空氣污染(又稱為大氣污染),按照國際標準化組織(ISO)的定義,“空氣污染(大氣污染)通常系指由于人類活動或自然過程引起某些物質進入大氣中,呈現出足夠的濃度,達到足夠的時間,并因此危害了人體的舒適、健康和福利或環境的現象”。

    所謂空氣污染,即指空氣中含有一種或多種污染物,其存在的量、性質及時間會傷害到人類、植物及動物的生命,損害財物,或干擾舒適的生活環境,如臭味的存在。換言之,只要是某一種物質其存在的量、性質及時間足夠對人類或其他生物、財物產生影響者,我們就可以稱其為空氣污染物;而其存在造成之現象,就是空氣污染。

    空氣的組成

    即使天空晴朗時,我們周圍的大氣也并非如表面所見的明凈。空氣里充滿了看不見的固體、液體和氣體等不同形態的物質:如花粉、細菌、煙塵、濕氣等。。在了解何種物質進入空氣中會造成污染之前,我們需要先了解干凈空氣的組成。干凈空氣的組成如表一所示:通常我們所謂的「空氣污染物」如二氧化氮、臭氧。二氧化硫、一氧化碳等物質,在干凈空氣中之含量均極微少;但在受到污染的情形下,這些特定物質中的某些種類會大量增加。換言之,某些物質在空氣中不正常的增量就產生空氣污染的情形。

    空氣污染指標
    指標

    空氣污染指標(Pollutant Standard Index,簡稱PSI)為參考美國環保署及其他機構所研議決定的指標,以0至500的數值來表示空氣污染的程度。這個指標值和健康的影響關系分為以下五個等級:

    指標值

    0~50 健康影響 :良好
    51~100 (Good) 中等
    101~199 (Moderate) : 不良
    200~299 (Unhealthy) : 極不良
    300~350 (Very Unhealthy) :有害
    350~500(Hazardous) :危險

    空氣污染物的構成

    空氣污染物包括煙、蒸汽、焦紙(CharredPaper)、落塵(Dust)、油煙(Soot)、煤塵(Grime)、碳薰煙(CarbonFumes)、氣體、靄(Mist)、氣味(Order)、粒狀物(ParticulateMatter)、放射性物質(RadioactiveMaterials)、有毒化學物(NoxiousChemicals),或其他室外大氣中的含有物。

    空氣污染物的主要來源

    空氣污染即空氣中含有一種或多種污染物,其存在的量、性質及時間會傷害到人類、植物及動物的生命,損害財物、或干擾舒適的生活環境,如臭味的存在。

    自然污染源

    這種污染危害范圍有限,具有時限性和不可預見性,人力無法準確控制。如火山爆發噴出大量的粉塵、二氧化硫氣體等,森林火災產生大量二氧化硫、碳氫化合物和熱輻射等。

    人為污染源

    人為污染源有汽車源和固定源。汽車源來自機動車的尾氣排放,污染物有CO、NOx、HC及含鉛顆粒物;固定源指工業和居民生活的排氣污染,污染物有SO2、COx、NOx,以及顆粒物等。它具有持續時間長、危害范圍廣、可控制等特點,是世界上的主要污染。

    空氣污染的危害

    城市空氣中污染物的來源具有多源性。人類的許多活動都會向大氣排放有毒有害污染物,如行駛的汽車石油化工產品的生產加工、日用消費品的生產、火力發電廠、室內火爐取暖、室內空氣調解、餐飲業、樓房道路建設及維修廢棄物焚燒等。

    1、硫氧化物

    硫氧化物主要是指二氧化硫,它是大氣中數量最大、分布最廣、造成人們生命財產損失最嚴重的氣態污染物之一。其絕大多數來自含硫礦物燃料的燃燒,如煤、褐煤和石油的燃燒。其中,煤和褐煤燃燒所排放的二氧化硫占總排放量的80%。另外,柴油中含有0. 2%以上的硫,因此,以柴油為燃料的機動車輛也是造成城市二氧化硫含量增高的原因之一。二氧化硫的主要危害是引起酸性沉降和呼吸系統疾病(如哮喘病)。酸性沉降將導致良川荒漠,建筑物腐蝕,湖泊酸化,樹木綠草枯萎,故有“空中死神”之稱。

    2、氮氧化物

    氮的氧化物有N2O, N0, N02, N203, N204,等幾種形式,但污染大氣的主要是NO和NOZ,通常以NO、表示它們的混合體。氮氧化物主要來自燃料的燃燒和工業生產過程,燃料燃燒產生的氮氧化物占人類活動氮氧化物排放量的90%以上。機動車高速行駛時(速度超過80千米/時),燃料高溫燃燒,參與燃燒的空氣中的氮氣和氧氣反應生成氮氧化物,隨尾氣排出。制造硝酸和大量使用硝酸的工廠,在生產過程中,也會排出大量含氮氧化物的廢氣。如制造一噸硝酸,大約排放25公斤氮氧化物。氮氧化物對人體有毒害作用,主要是導致人的中樞神經受損及呼吸系統機能慢性衰退。另外,它能與揮發性有機化合物在陽光中紫外線霧,從而對人體和植物產生嚴重危害。

    3、一氧化碳

    一氧化碳主要來自碳基燃料的不完全燃燒。煤、石油、天燃氣三大資源的利用過程中,均會產生大量一氧化碳。城市中,90%以上的一氧化碳來自機動車排放的尾氣,特別是汽車發動機在低溫下首次發動及發動機空轉時一氧化碳排放量最大。一氧化碳與人體內血紅蛋白的親合力比氧大200倍一300倍,因此,占據了結合氧的位置,形成碳氧血紅蛋白,導致人體出現缺氧的各種癥狀,嚴重時會致人死亡。

    4、揮發性有機化合物

    揮發性有機化合物是指碳氫化合物及其衍生物,它的來源廣泛,可產生于工業、交通的各個領域,但汽車尾氣中揮發性有機化合物排放量占總排放量的三分之一。在城市空氣中它的主要危害是與氮氧化物在對流層內反應生成光化學煙霧,光化學煙霧的主要成份是臭氧、過氧乙酞基硝酸酉n(PAN)、醛類、酮類等,近地大氣層中的臭氧對人和農作物有嚴重危害。另外,一些揮發性有機化合物可以引起皮膚病,甚至致癌。

    5、懸浮顆粒物

    在燃料燃燒和工業生產過程中,‘常用液滴、固體塵粒產生并分散在大氣中。它們是由有機質和無機質構成的復雜混合物。大于15微米的顆粒通常被阻止在人體的鼻孔和咽喉處,而5微米一10微米的顆粒能進入到人體肺部的深處,對人體危害較大。懸浮在空氣中的顆粒物也為含硫、含氮等酸性氣體提供了吸附、冷凝表面。造成酸雨。

    城市空氣污染加重的主要原因

    城市規劃不合理
    近年來,由于環境保護規劃沒有與城市規劃和城市建設同步落實,使城市環境遭到一定程度的破壞,環境污染日趨嚴重,城市環境不能進入良性發展的軌道。引起了水污染、城市空氣質量惡化、固體廢物垃圾圍城以及噪聲擾民等環境問題。[詳細]

     

    城市人口的急劇增長
    人口的增加,就需要不斷為其提供能源、食品、淡水、衛生設施、住房、交通、日常生活用品等項服務。任何一項服務,不可避免地增加了自然資源的消耗并加重了城市的空氣污染。而許多發展中國家,由于這兒方面處于劣勢,因而隨著城市化進程的加快…[詳細]

    城市和工業的過度發展
    進入80年代,世界經濟進入了一個快速發展時期。各國政府為保持較高的經濟發展速度,大力發展二、三產業。這些產業的發展,不僅消耗了寶貴的自然資源,污染了環境,破壞了生態平衡,而且投入了大量的人力資源,造成城市人口總量和人口密度不斷增加…[詳細]

     

    機動車輛的迅猛增加
    汽車作為現代社會一種重要交通運輸工具,確實為在快節奏工作、學習和生活中的人們帶來了諸多方便。另外,汽車產業的發展,拉動了經濟增長,現已成為許多國家和地區新的經濟增長點。但是城市機動車輛的猛增,惡化了城市空氣質量。[詳細]

    中國城市空氣污染現狀

     

    據世界銀行一項報告公布,全球空氣污染最嚴重的20個城市有一半在中國。中國城市空氣中懸浮的微粒和硫磺含量目前是全世界最高的,大大高于世界衛生組織規定的標準,污染已經嚴重威脅到中國人的身心健康和智力發展。如果把污染.給中國國民經濟造成的損失折合成美元計算,水污染每年給中國造成至少40億美元的損失,大氣污染和水污染加在一起每年造成的損失則高達540億美元,這個數字接近1995年中國國內生產總值的8%。

    北京
    目前北京的污染排放水平已處于臨界點,即對氣象條件非常敏感,空氣質量在擴散條件好或一般時都能達標,一旦遭遇極端天氣,空氣質量就會迅速下滑。

     

    上海
    但自10月31日世博會結束以來,上海上空逐漸籠罩了一層褐色霧霾,目前的污染程度相當于世博會前的三倍以上。

     

    廣州
    亞運結束后,監測數據顯示,今年前10個月廣州灰霾天數共33天,同比大幅下降6成;而空氣質量優良率更達到了99%;酸雨頻率也同比再降7個百分點。

     

    重慶
    重慶空氣質量在今年內得到較大的改善。截至10月8日,重慶市主城空氣質量優良天數今年已達260天,與2009年同期相比增加4天,優良天數比例達92.5%。

    四川盆地的城市
    閉塞盆地,擴散困難,燃煤 量大,污染較重,可引發酸雨。

     

    長江流域內陸城市
    處于內陸地形平緩區,大氣系統滯留頻繁,不利條件和污染源較強導致污染。

     

    長三角城市
    與長江流域內陸城市相似,不過由于處于沿海,空氣污染較輕。

     

    南方城市
    污染源一般較少,大氣擴散條件較好,空氣污染輕微。

    北方近海城市
    擴散條件較好,但有沙塵影響,空氣污染輕微但偶爾重污染。

     

    華北平原城市
    擴散條件相對較差,沙塵頻繁,可吸入顆粒物污染嚴重。

     

    西北地區城市
    受沙塵影響嚴重,有些城市有重工業,污染一般嚴重。

     

    東北地區城市
    擴散條件一般,重工業發達,有一定污染。

    城市空氣污染治理的方法

    燃料的選擇、處理及燃燒方法的改進
    通過對燃料的選擇和處理,可以大幅度降低燃料中污染物的含量。另外,機動車使用無鉛汽油、加氧燃料、乙醇燃料、生物燃料、液化石油氣和壓縮天然氣等,也有利于空氣質量的改善。燃燒方法的改進,可采用流化燃燒技術、低氮氧化物燃燒技術等來實現。

     

    推廣廢氣凈化新工藝
    目前廣泛使用的廢氣凈化新工藝包括氮氧化物選擇性催化還原技術、揮發性有機化合物催化轉化技術及二氧化硫催化氧化或claus還原工藝技術。可以有效的凈化廢氣,不會加重大氣環境的壓力。

     

    限制機動車使用
    合理規劃,控制城市人口和機動車輛的過快增長。建立方便、快捷、高效的公共交通運輸體系,改變人們對私人汽車的過分依賴。在城市區域內,實行機動車限速,并加強機動車定時報廢管理。

    城市景觀綠地空間對城市的總體改善

    城市里的綠色主體是園林綠地系統,這些有生命的綠色植物在城市中具有不可替代和估量的效益。
    一、凈化空氣,維持碳氧平衡
    空氣是人類賴以生存和生活不可缺少的物質,從城市的小范圍來說,由于密集的城市建筑和眾多的城市人口,形成了城市中許多氣流交換減少和輻射熱的相對封閉的生存空間。目前許多市區空氣中的二氧化碳含量已超過自然界大氣中二氧化碳正常含量300mg/kg的指標,尤以在風速減小、天氣炎熱的條件下,在人口密集的居住區、商業區和大量耗氧燃燒的工業區出現的頻率更多。
    二、吸收有害氣體
    當城市的工業生產和民用生活中燃燒煤碳產生的二氧化硫,以及工業生產和汽車尾氣等產生的空氣污染物質達到一定濃度時,就會使環境受到嚴重污染。如空氣中的二氧化硫濃度高達100mg/kg時,就會使人感到不適,當濃度達到400mg/kg時就會使人致死。[詳細]

    細節探討:植物對城市空氣的凈化

    綠色植物對有害氣體的吸收作用:綠色植物吸收有害氣體主要是靠葉面進行的。據試驗,一萬平方米的高大森林,其葉面積可達75萬平方米;一萬平方米的草坪,其葉面積為22-28萬平方米。龐大的葉面積在凈化大氣方面起到了重要的作用。但大氣中的有害氣體超過了綠色植物能承受的濃度,植物本身也會受害,甚至枯死。只有那些對有害氣體抗性強、吸收量大的綠色植物才能在大氣污染較嚴重的地區頑強地生長,并發揮其凈化作用。

    二氧化碳的吸收
    當大氣中的二氧化硫濃度達到0.2-0.3ppm并持續一定時間的情況,有些敏感植物可能受到危害,達到1ppm時有些樹木出現受害癥狀,特別是針葉樹則出現明顯的受害癥狀。達到2-10ppm時,一般樹木均發生急性受害。通過有關部門試驗,認為抗性強的植物主要有側柏、白皮松、云杉、香柏、臭椿、榆樹等近80種草木對二氧化硫的抗性較強。抗性中等的植物主要有20余種,如華山松、北京楊、合作楊、美楊、楓楊、桑等。抗性弱的植物有合歡、黃金樹、五角楓等。 硫是植物所需要的營養元素之一,在非污染地區,一般葉中硫的含量為0.1-0.3%(干重)左右。對二氧化硫吸收能力較強的樹木有垂柳、加楊、山楂、洋槐、云杉、桃樹等15余種。對二氧化硫吸收能力中等的有側柏、檜柏、紫穗槐、金銀木等10余種。

     

    氟化氫的吸收
    氟化氫主要來自化肥、冶金、電鍍等工業產生的廢氣。氟化氫危害植物的濃度見表7-9。氟化氫使植物受害的原因主要是積累性中毒,接觸時間的長短是危害植物的重要因素。植物對氟化氫抗性強的植物主要有40余種,如白皮松、松柏、側柏、銀杏、枸樹、胡頹子等。 植物吸收氟化氫凈化大氣的作用是很明顯的。植物對氟化氫的最大吸氟量可達1000ppm以上,不同植物的最大吸氟量一般相差約2-3倍,不同樹種每公頃樹木的含氟量見表7-10。 由于樹葉、蔬菜、花草等植物都能吸收大量的氟,人食用了含氟量高的糧食、蔬菜就會引起中毒,牲畜食用了含氟量高的飼料,蠶吃了含氟量高的桑葉也會引起中毒。所以,在氟化氫污染比較嚴重的地區,不宜種植食用植物,而適于種植多種非食用的樹木、花草等植物。

    氯氣的吸收
    氯氣是一種具有強烈臭味的黃綠色氣體,主要來自化工廠、制藥廠和農藥廠。根據有關試驗說明,氯氣的濃度為2ppm作用6小時,朝鮮忍冬即有25%的葉面積受害,小葉女貞三天之后30%的葉面積受害,而側柏、檜柏、大葉黃楊、鳶尾等均不受害。 對氯抗性強的植物主要有檜柏、側柏、白皮松、皂莢、洋槐、銀杏等近30種;抗性中等的植物主要有華山松、垂柳、拘樹、白蠟樹、泡桐、桑等;抗性弱的植物主要有油松、紫微、火炬樹、雪柳、蘋果等。 植物對氯氣有一定的吸收和積累能力。每萬平方米植物的吸氯量為:檉柳140千克、皂莢80千克、刺槐42千克、銀樺35千克、蘭桉32.5千克、華山松30千克、桂香柳26千克、構樹20千克、垂柳9千克。

     

    其他有害氣體吸收
    煙草葉子吸汞量可高達0.47%,即使吸收了如此數量的汞,也只出現輕微癥狀,這是凈化汞蒸氣的極好植物,但吸汞后的煙草不宜再供人吸用。 鉛煙環境下植物葉中的含鉛量,每克干重葉中的含鉛量為:大葉黃楊為42.6毫微克,女貞、榆樹為36.1毫微克,石榴、枸樹為34.7毫微克,刺槐為35.6毫微克。以上這些植物達到上述含鉛量后均未表現受害癥狀。 大多數植物都能吸收臭氧,其中銀杏、柳杉、樟樹、青岡櫟、夾竹桃、刺槐等10余種樹木凈化臭氧的作用較大。

    防塵
    防塵樹種應選擇樹葉的總葉面積大、葉面粗糙多絨毛,能分泌粘性油脂或汁漿的樹種都是比較好的防塵樹種,如核桃、毛白楊、構樹、板栗、臭椿、側柏、華山松、刺楸、樸樹、重陽木、刺槐、懸鈴木、女貞、泡桐等。

     

    隔聲吸滯放射性物質
    綠色植物有減弱噪聲、吸滯放射性物質的作用。比較好的隔聲樹種有:雪松、檜柏、龍柏、水杉、懸鈴木、梧桐、垂柳、云杉、山核桃、柏木、臭椿、樟樹、榕樹、柳杉、櫟樹、桂花、女貞等。綠色植物也具有吸滯放射性物質的作用。據有關試驗表明,在有輻射性污染的廠礦周圍,設置一定結構的綠化林帶,可明顯地防止和減少放射性物質的危害;杜鵑花科的一種喬木在中子-伽瑪混合輻射劑量超過15000拉德時,仍能正常生長,這說明綠色植物抗輻射的能力是很強的。

    城市空氣污染治理案例

    景觀案例

     

    Aogu自然濕地森林公園規劃
    Aogu濕地、森林公園是自然過程系統的體現。這塊地回溯到濱海濕地,已經成為一種庇護候鳥和其他野生動物的地方。[詳細]

     
     

    紐約中央公園
    中央公園坐落在摩天大樓聳立的曼哈頓正中,占地843英畝(約5000多畝),是個紐約最大的都市公園…[詳細]

     

    北京奧林匹克森林公園
    這個“生態森林”將成為北京城市的一塊“綠肺”,適合北方地區自然氣候條件的植物品種和生物群落…[詳細]

     
     

    天津橋園
    天津橋園是一個市級休憩公園,本設計從整體結構上建立了一個“城市——自然”多層結構譜系,與人對公園的…[詳細]

    城市案例

    世界衛生組織于9月26日公布了其首個空氣質量數據庫,其中包括全球91個國家和地區近1100個城市的空氣質量數據,這些城市包括首都城市和人口超過10萬的城市。加拿大與澳大利亞在空氣質量國家和地區排名中并列第三,僅次于愛沙尼亞和毛里求斯。北京的空氣質量在排名中接近墊底。世界衛生組織所作的全球空氣檢測結果顯示,盡管2008年奧運會期間在清除污染空氣方面取得了短暫的成功,但北京如今在世界最臟首都中名列第10位,僅略好于烏蘭巴托、哈博羅內、新德里、伊斯蘭堡、利雅得、達喀爾、開羅、達卡和科威特城。海口排名第814位,是中國內地空氣質量最好的城市,每立方米空氣中懸浮顆粒物為38微克。拉薩和南寧在內地城市的排名中分別排在第二和第三位,廣州排名第六,每立方米空氣中懸浮顆粒物為70微克。

     

    倫敦:霧都的改變
    早在中世紀,倫敦就開始出現煤煙污染大氣的問題,當時的英國國會還頒布過國會開會期間禁止工匠使用煤炭的法令。[詳細]

     
     

    巴黎:為藝術向污染宣戰
    法國是世界上能源結構相對合理的國家之一。巴黎市的主要能源依靠核能,故煤煙型污染幾乎已被完全根治了。[詳細]

     

    洛杉磯:光化學煙霧的抗爭
    加利福尼亞州,特別是洛杉磯市,濃縮了美國的成功與失敗:這里的汽車數量最多,氣候變化最大,這里發生的…[詳細]

     
     

    東京:以城市綠化對抗污染
    戰后,東京經濟進入了高速增長期,“經濟高增長”成為東京政府的唯一目標,而污染則被視為資本積累過程中…[詳細]

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