大氣圈包圍在地球之外,它是由空氣、少量水氣、粉塵和其他微量雜質組成的混合物。空氣的主要成分按體積比是氮為78.09%,氧為20.95%,氬為0.93%,二氧化碳為0.03%。此外還有稀有氣體氦、氖、氪、氙和甲烷、氮的氧化物、硫的氧化物、氨、臭氧等共占0.1%。
大氣中的水氣主要來自水體、土壤和植物中水分的蒸發,大部分集中在低層大氣中,其含量隨地區、季節和氣象等因素而異。水氣是天氣現象和大氣化學汙染現象中的重要角色。大氣中的固體懸浮粒主要來自工業煙塵、火山噴塵和海浪飛逸帶出的鹽質等。
人類生活在大氣圈中,依靠空氣中的氧氣而生存。氧氣被吸進肺細胞後穿過細胞壁與血液中的血紅蛋白結合,由血液將氧輸送到全身,與身體中營養成分作用而釋放出人體活動必需的能量。一般成年人每天需要呼吸約10~12m3的空氣,它相當於一天進食量的10倍、飲水量的3倍。人可幾周不進食,幾天不喝水,但斷絕空氣幾分鍾生命就難以維持,這充分表明空氣對維持生命的重要性,而清潔的空氣則是人類健康的重要保證。但大氣中總是含有一些對人體有害的物質,如CO,NOx,SO2等,它們被視作大氣汙染物,現在能監測到的汙染物近百種,如表1-1所示。
分類成分顆粒物碳粒,飛灰,CaCO3,ZnO,PbO2,各種重金屬塵粒含硫化合物SO2,SO3,H2SO4,H2S,硫醇等含氮化合物NO,NO2,NH3等氧化物O3,CO,CO2,過氧化物等鹵化物氯氣,HF,HCl等。
有機化合物烴類,甲醛,有機酸,焦油,有機鹵化物,酮類,稠環致癌物等燃料的燃燒是造成大氣汙染的主要原因。人類生活和工業、科學技術的現代化,使燃料用量大幅度上升,從而造成大氣的汙染日趨嚴重。隨著交通運輸業的發展,大都市中大量汽車的排氣也對環境造成了嚴重汙染。另外,大氣中還有來自工業生產的其他汙染物,石油工業和化學工業大規模地發展也增加了空氣中汙染物的種類和數量。在農業方麵,由於各種農藥的噴灑而造成的大氣汙染也是不可忽視的問題。大氣汙染對建築、樹木、道路、橋梁和工業設備等都有極大危害。對人體健康的危害也日益明顯,更大的威脅是通過呼吸道疾病削弱人的體質,會進一步引起心髒及其他器官的機能障礙而導致疾病甚至死亡。下麵就某些公認的綜合性大氣汙染現象,介紹其汙染源和對人類的危害。
一、汽車尾氣
汽車是近代重要的交通運輸工具,隨著汽車數量的激增,汽車尾氣造成的環境汙染也日益嚴重。汽車尾氣中的有害成分主要有CO,NOx,SO2,HC,顆粒物和臭氧等。
CO是汽油燃燒不完全的產物,其數量占尾氣成分的首位。化石燃料的不完全燃燒和高溫下存在的2CO+O2=2CO2的平衡,使得CO存在於所有實際燃燒器的尾氣之中。CO無色、無臭、無味,當被吸入人體後,極易與血紅蛋白結合,(其親合力比O2約大200~300倍),使血紅蛋白失去攜氧能力。CO濃度低時會使人慢性中毒,濃度高時則會導致窒息死亡。氮的氧化物種類很多,但在大氣中有危害作用的,主要是NO和NO2,習慣上將這兩種化合物以NOx表示,稱為總氮氧化物。NOx是在氣缸點火的高溫瞬間由空氣中的氮與氧化合而成的。NOx對人體也有危害,它進入人體後,開始是刺激呼吸器官,然後逐漸侵入肺部,與細胞液中水分結合成亞硝酸和硝酸後產生強烈的刺激與腐蝕作用,引起肺水腫。NO2的毒性高於NO,NO2氣體呈紅棕色,有特殊刺激臭味。NO2既有害於人體健康,還會腐蝕建築物,並能導致形成酸雨和光化學煙霧,被列為大氣中的重要汙染物。