发布时间:2023-08-04 17:18:37
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的空气污染的问题及解决样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
【关键词】室内空气;污染
随着我国综合实力的不断增强,国际地位的不断提高,人民的生活质量逐渐好转,对生活的品质的要求也有所进步,“以人为本”的理念深入人心,如何提高室内环境的空气质量,防止污染,为居民提供良好的生活环境已经成为我们广大工作者研究的重要课题。不仅如此,近些年,绿色消费、安全环保已经成为人们热议的话题之一,并且已经引起了政府和广大居民的高度关注,因此,有效控制室内空气污染,优化室内环境已经成为大势所趋。笔者将在下文中结合自己几年的工作经验对我国现阶段的室内空气污染情况进行分析,并提出几点解决措施,有不足之处,还请指教。
一、解析室内空气质量的重要性
所谓的“室内”是指人们生活、工作和休息的主要场所,有调查显示,人们有半数以上的时间是在室内度过的,有些城市甚至可以达到百分之七十到百分之八十,长时间处于室内环境之中使室内空气质量对人的身体健康具有很大的影响,特别是进入二十一世纪之后,人们的工作环境基本都是在高楼大厦中,甚至是一个紧闭的空间之内,良好的室内环境已经成为人们迫切的需要。
二、解析我国室内空气污染现状
现阶段,我国大多数居民对室内空气质量的概念较为模糊,对室内空气污染没有一个清晰的认识,他们更多的是关注室内的气温,对于看不见、摸不着的空气污染往往是忽略的。很多人长期处于室内的环境之中会感到身体不适、胸口发闷、头痛等,儿童对不适的感觉比成人年还要敏感,长期处于这种恶劣的室内环境之中容易导致血相发生变化,严重时还会导致死亡。针对这种情况,世界卫生组织将这种情况称之为“病态建筑物综合征”,该病能够直接影响人体健康及工作效率,严重时还会威胁到人体的生命安全。出现上述情况的主要原因是室内空气中隐藏了很多污染源,它们会释放出大量的污染物,长时间在高浓度的污染物中工作必然会出现问题。我国针对室内空气污染问题进行了一系列的调查,近些年,很多室内家具、装潢材料等都存在不同程度的有毒物质,甚至很多都需要通过诉讼手段解决。
有一项针对北京和深圳两地的住宅和办公室室内空气污染进行的调查发现,其中含有大量的挥发性有机物,包括人们所熟悉的甲醛、乙醛、苯等,检出率竟高达百分之百,而且室内挥发性有机物质的浓度是室外的近20倍,该调查还显示,新装修的房屋中挥发性有机物污染更严重。
某市卫生防疫中心对新建及新装修的幼儿园、写字楼等进行室内空气质量检测发现,其中室内空气质量合格的不足半数,不合格的室内环境中氨污染十分严重,超标率近百分之六十,测得的最高值超过国家标志近七十倍,平均超过国家标准三十倍左右。这些数据都为我们敲响了警钟,如果室内空气污染情况再不引起我们的高度重视,将会对居民造成难以估量的危害。
三、解析室内污染物的来源及其对居民造成的伤害
通过上文论述,我们可以清晰的认识到目前我国的室内空气污染情况较为严重, 对居民的人身安全存在很大隐患,那么室内污染物是从何而来呢?又将会对居民造成什么样的具体伤害呢?笔者将在本段中进行简单论述。
1.解析室内空气污染表现
“室内空气污染”一词最早出现于上个世纪六十年代,并且已经成为继“煤烟型污染”及“石油型污染”的第三大污染问题,处于严重空气污染的环境中的人会出现胸闷、头晕、恶心等情况,并且具有群发性。
2.解析室内空气污染来源
室内空气污染来源较为广泛,由于篇幅原因,笔者在此就挑选几项典型的进行介绍。首先,最直接的就是室外污染空气直接进入室内,导致室内的空气变坏;还有可能是室内人类的活动,如行走、呼吸、抽烟及各种家用电器的使用,会产生大量的二氧化碳、二氧化硫、细菌、尼古丁等污染物;最后一种可能性就是室内装修和建筑材料所含的多种有机物、无机物及挥发性有机化合物等。
3.主要污染物及其危害
室内空气中的污染物主要包括甲醛、氨气、可吸入颗粒物等,笔者将在下文中对上述污染物进行简单介绍。甲醛主要存在于各种建筑材料和装修材料中,尤其是在大芯板及密度板中最多,甲醛是一种无色易溶的刺激性气体,可刺激人体的呼吸道,当甲醛达到一定浓度时就会刺激人的眼睛,甚至会出现中毒症状;氨气是一种无色有刺激性气味的气体,显碱性,具有腐蚀性和刺激性;可吸入的颗粒物包括直径小于十微米的颗粒物,主要是来自室内外的空气及吸烟、地面扬尘等。
四、解析室内空气污染的防治对策
1.相关法律法规亟需完善
针对我国目前空气污染状况,我国的相关部门颁布了相关的法律法规,对建筑和装修材料进行了详细的规定,要求生产的材料必须符合国家标准,严禁生产有毒、有害的物质,如若违反这一规定将会被追求民事或刑事责任。该法律的颁布无疑推动了我国建筑行业的发展,为室内空气质量的提高、防止有毒有害物质的生产提供了强有力的法律保障。
2.加强建材市场监督工作,严格把关流动材料质量
相关的监督部门一定要定期对材料市场进行抽查、检验,一旦发现质量问题要严肃处理,绝不姑息;供应商在出售各种建筑材料时要向顾客提供相应的质量保证书、检验书等有效证明;装修单位在签订合同时应该同时签订室内环境控制检测合同,在装修工作结束后要向业主提供室内空气质量检测报告,如果不能达到国家的相应标准则要进行一系列的补偿。需要注意的是,针对装潢单位没有达到国家标准的情况,相关部门一定要建立一套理赔程序、方法及标准,尽量避免出现民事纠纷。
3.注意室内卫生、保持空气流通
使住宅或者是办公室内尽量保持无烟状态,还要合理的使用空调等家用电器,时刻保持室内的卫生,除此之外,还要保证室内空气流通,室内装修完毕之后,尤其是家具、地板油漆后,要进行通风,保证散味一段时间后再搬入,整个住房或者是办公室尽量在通风一个月后再进入。
4.保证检验机构检验结果的准确性
现阶段,随着我国室内空气污染情况的愈发严重,大量的检验机构相继成立,还出现了很多民营企业,一定要对这些检验机构的资质进行调查,一定要确保检验机构检验结构的准确性。
五、小结
通过以上论述可知,对我国室内空气污染现状及其解决策略进行探究具有重要的意义,对我国整体建筑事业的发展都是大有裨益的。近些年来,我国经济飞速发展,同时环境也遭到了破坏,大气污染严重,使得室内空气也受到了影响,进而严重影响了居民的正常生活和身体安全。我们广大工作者一定要恪尽职守,无私奉献,不断对防止室内空气污染的方法和手段进行探究,在最大程度上缓解我国室内空气污染现状,为我国居民提供良好的居住环境。
参考文献:
[1]韩瑞梅.室内甲醛污染影响因素分析[J]. 内蒙古科技与经济. 2004(18)
【关键词】生物技术;废气生物处理;生物修复
文章编号:ISSN1006―656X(2014)011-0085-01
引言
随着工业的高速发展,空气污染问题越来越严重地威胁着人类的生存环境,制约着社会和经济的进一步发展。因此,空气污染控制成为全世界共同关注的问题。目前处理废气有很多种方法,生物法是一种有效的、费用较低的、没有二次污染的方法。
污染空气的物理化学处理方法
污染物质可以通过热处理、活性炭吸附或化学洗涤从污染空气中除去。热处理包括直接燃烧和催化氧化,当有机污染物的浓度高时,热处理的方法是有效的,然而,当有机物的浓度低时,热处理的费用将很高,原因是需要的燃料较多;活性炭吸附中,有机污染化合物被吸附到炭表面,从而产生清洁空气。每单位质量的炭的吸附数量同空气中污染物质的浓度有关,浓度低时吸附率低。因此,当污染物的浓度降低时,吸附每单位质量的污染物所需的炭量将变得很大;洗涤作用对于去除许多有毒气体和其他高溶解度的化合物有效,但是运行费用高。
一、污染空气的生物处理方法
污染空气的生化处理系统属于一种环保友好技术。相对于上述的物理方法,生物法更加适用于处理低浓度的有毒空气污染物质,且具有投资运行费用省、维护管理简单、不产生二次污染等特点。在欧洲,燃料费用较高,关于恶臭的规范也很严格,所以广泛采用生物法去除恶臭气体。
生物技术的特点大致有[1]:①以生物为对象,不依赖地球上的有限资源,而是着眼于再生资源的利用;②在常温、常压下进行,过程简单,可连续化操作,并可节约能源,减少环境污染;③开辟了生产高纯度、优质、安全可靠的生物制品的新途径;④可解决常规技术和传统方法不能解决的问题;⑤可定向地按人们的需要创造新物种、新品种和其他有经济价值的生命类型
二、生物技术在污染空气治理的应用
(一)固定化微生物技术是指通过物理或化学的方法将游离的微生物与特定的载体相结合,使其固定在某一空间区域内,以提高微生物细胞的浓度、保持较高的生物活性并能反复利用的方法[2]。微生物被固定后,载体为微生物提供了一个相对稳定的生存环境[3]。载体作为一种屏障,能在一定程度上减轻土著微生物带来的竞争压力、削弱原生动物的吞噬作用.
(二)生物强化处理技术 为了提高处理的效果,从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种,以去除某一种或某一类有害物质。主要强化方法有:生物-活性炭法,综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者产生协同增效作用。在该系统中,每g活性炭去除 1~3gCOD ,分解毒性能力明显增强,同时提高脱氮水平。
(三)生物反应器技术,是现代生物技术发展的一个主要方向。现代化的新型生物膜反应器,其共同特点是反应器内装有比表面大的载体,有利于微生物附着生长形成生物膜,供气或供给的其他反应条件优越,污染物具有充分的时间与微生物接触,有利于增强微生物的分解代谢能力。所利用气态污染物的生物反应器设施可按为微生物的存在方式和水分、营养的添加方式的差异,可分为三类典型的净化技术:生物滤池、生物滴滤塔和生物洗涤器,其优缺点如表1:
表1
(四)影响反应器性能的因素
填料、营养物、温度和pH值等因素都对反应器有一定影响。对于填料的选择一般基于以下原则:最佳的微生物生长环境、较大的比表面积、一定的结构强度、高水分持留能力、高孔隙率和较低的体密度。氮、磷和微量元素(钾、钠、钙、镁和铁),一般它们的比例是BOD:N:P=100:5:1。一般的生物反应器可以在25~35℃下运行,很多研究表明,35℃是好氧微生物生长的最佳生长温度。
三、目前有待研究解决的问题
(一)在运行过程中很容易堵塞,所以填料的选择、填料表面性质的提高及其使用寿命还有待研究。
(二)筛选并鉴定出适合与特定有机物降解的细菌种类、接种方法和保存方法。
参考文献:
[1]唐琼等.生物技术在环境保护中的应用及前景[J].环境污染治理技术与设备.2002.3(10):28-35.
托尔斯泰曾经说过:成功的教学,所需要的不是强制,而是激发学生学习所需要的兴趣。因此,努力地去激发学生的学习兴趣,使学生享受获取知识的乐趣是每一位教师的责任。笔者是广西大学《空气污染气象学》课程的授课教师,鉴于《空气污染气象学》课程是广西大学环境学院的首批教改课程,为了取得好的教学效果,笔者通过对该门课程近2年的教学摸索,结合广西大学讲授《空气污染气象学》课程的情况,主要从以下几个方面进行了探索,达到了预期的教学目的。
一、教材精选
结合广西大学环境学院学科建设的情况,教材选用与教学目的是直接相关联的,选用的教材是否适合学生的专业方向相当重要,因为学生往往要以教材上的知识为基础来学习。目前,有关空气污染气象学知识方面的教材主要有:蒋维楣等编著的《空气污染气象学教程》(2004年第二版,气象出版社出版),李宗凯等编著的《空气污染气象学原理及应用》(气象出版社出版),吴祖常主编的《空气污染气象学》(气象出版社出版)等。通过比较,我们选用了蒋维楣等编著的《空气污染气象学教程》(2004年第二版,气象出版社出版),该教材是国内各高校环境类专业指定的教材,其它教材可作为学生课余时间学习时的参考书。由于广西大学环境学院的学生对于大气污染和气象学等方面的了解很少,因此,《空气污染气象学》课程的内容对他们而言比较陌生,并且其基本的理论知识牵涉到多个学科,学院给学生安排的理论学时数偏少(54学时),笔者重点讲解与环境专业毕业生就业关联比较密切的空气污染研究与控制等作方面的热门内容,使学生对一些基本的空气污染控制知识获得了较深的了解。在教学过程中,笔者结合实际情况适当地插入介绍有关空气污染控制的新型设备与仪器等知识,发现该部分内容既能丰富了教学内容,也能扩宽了学生的知识视野。
二、多媒体结合板书
板书是教师根据教学目的而进行的最为有力的教学方式,它是教学组成的核心部分,但是,随着教学设备的不断改善,多媒体的使用在高等学校课堂中所占比例越来越大,使得板书式教学的作用似乎变小。因为多媒体教学的信息量大、减少了课堂上板书所花费的大量时间,它能起到扩大学生视野的功效,同时也可以通过图片和动画等形式激发学生的兴趣。多媒体在现代课堂教学过程中的使用,能有效解决教学内容多和课时不足的缺点,可见多媒体教学的优越性不言而喻。
在多媒体教学中,笔者利用网络平台查阅所讲课程内容的相关图片与资料,然后合理地制作出内容比较丰富的幻灯片课件,发现这样制作出的幻灯片既能加强学生对知识的理解与掌握,同时也对学生有很好的吸引力。例如在讲解空气污染的扩散模式时,通过幻灯片动画演示,学生能够直观地掌握空气污染物的具体传播过程,这种教学方式使得学生更加能简单和直观地理解教学内容,从而弥补了传统的板书式教学的缺陷。另外,笔者在使用多媒体教学中及时发现,多媒体使用得过多会导致学生的注意力不集中,即学生课堂上的心思不是花在学习知识上而是集中在看幻灯片上,故笔者在多媒体教学中适当地穿插少量的板书,这样就可以适时地把学生从多媒体中拉回来,让学生的注意力重新回到书本里的知识中来。可见,以多媒体教学为主,少量板书式教学为辅,教学效果将会显著的提高,把两种教学方式一主一辅结合起来,既能丰富课堂教学,也能提高学生的学习主动性。
三、强化师生互教培养
笔者根据自己的教学经验认为以往教学存在一个普遍的问题就是教师在讲台上授课学生在下面听课,学生往往是边听边忘,左耳听进右耳听出。这种灌输方式的教学效果欠佳,学生主动思考和学习的积极性较低,这是因为教师的过分主动而导致学生的机械被动,从而使得学生产生了学习知识的依赖性。笔者在《空气污染气象学》的教学中根据广西大学新课教改的指导思想,采用师生互教进行课改教学,即教师在教学中有目的地安排学生进行分组学习,然后通过教师和学生彼此间的评说与打分,使教师与学生和学生与学生之间的信息得到有效的传递。笔者正是采用这种相互合作和帮助学习的教学方法,使得学生的理论知识和各方面的素质在很大程度的得到了提高。主要体现在:首先,学生的理论知识和学习能力提高很快。在师生互教中,学生与学生和老师与学生之间都可以相互切磋学习,在活跃与和谐的氛围中加深了学生对知识的理解,使得学生的自信心不断得到提高,这不仅提高了学生的语言表达能力,同时还为学生提供了一个非常好的学习与锻炼的机会;其次,学生的协作精神和创新意识也得到提高,因为师生共同进行评价和鼓励,最后对各组的学习情况作综合分析,这样的学习方法和创新活动,可以充分调动学生的创新意识和积极性。不过,在教学过程笔者发现,我们环境学院的学生对《空气污染气象学》的一些基本知识的了解相当欠缺,由于考虑到学生的主要任务是学习知识,有一部分知识需要教师强加给学生去学习与掌握,因此,笔者对这些基本知识采用灌输式。总的来说,笔者采用在师生互教中适时地穿插少量的灌输式教学取得了很好的教学效果,学生课后普遍反馈出对该门课程的教学效果很满意、觉得学习很轻松、对知识的掌握较以前要容易得多。在师生互教过程中,对于一些表现较好与教师互动性好的学生,笔者积极鼓励这类学生并给予提高平时成绩的政策。在《空气污染气象学》教学中,笔者采用师生互教,展现了一种开放式的教学途径,即在课堂上老师和学生之间可以互换角色,充分地调动了学生学习和思考的积极性,从而取得了该门课程很好的教学效果。
四、理论结合实践教学
《空气污染气象学》的理论性很强,课程中的许多理论知识需要通过实践去理解,课程设计和参观实习可以达到理论结合实践的教学目的。在《空气污染气象学》课程的教学优化中,结合广西大学环境学院的实际情况,笔者主要从两个几方面着手优化了该课程的实践教学。第一个方面,鉴于环境学院有限的实习经费,笔者结合经费使用情况安排学生去做有代表性的课程设计,如火电厂高烟窗污染物排放模式计算等,通过课程设计,使得学生对《空气污染气象学》的理论知识掌握得更好和对其在大气污染控制中的作用的认识更为深刻。第二个方面,笔者积极联系气象部门如南宁市气象局等,同时积极联系已毕业的在气象及环保相关行业工作的学生,然后安排在校学生去这些部门去参观它们的空气污染物监测设备、了解相关企业的日常工作流程等,通过实习参观后,大多数学生反映能更容易地理解书本上的理论知识。实践证明,以上课程设计和参观可以促进和加深学生对《空气污染气象学》课程中各类污染物的扩散原理、相关参数及控制技术等的理解与掌握。
五、考核方式优化
以往的考核方法一般是将期末考试成绩得分评为学生的最终课程总评成绩,不仅会导致将平时表现突出但期末测试发挥失常的学生“一棒子打死”,而且也容易造成学生“平时不烧香,临时抱佛脚”的普遍现象,可见这种考试方式不能真实地反映出《空气污染气象学》课程的实际教学情况。笔者已意识到这种考核方法的缺点,相应地对课程的考核方式也进行一定的改良,笔者采用平时成绩占40%和期末测评占60%的方式,合理地评出学生的总评成绩。平时成绩包括学生的出勤率、平时实习题完成情况和学生互教等;对整个教学过程中表现突出的和学习本门课程热情高的学生,尽量地提高其平时成绩。考试结束后,对学生试卷的得分情况及时进行综合分析,分析试卷中学生对课程知识点的掌握情况并构思该课程今后的教学及考试改进措施等,做到了使考试成为提高教学效果的手段,使考试更好地为教学服务。
你的房子会“呼吸”吗?这个问题引起了建筑专家们的极大兴趣。近日,在由中国房地产研究会人居环境委员会(CCHS)主办的第41期“中国人居会客厅”上,“打造会呼吸的房子”成为专家们谈论的焦点。
封闭的房子如同头上的塑料袋
专家们十分关心的一点是,目前许多中国地产建筑商和消费者简单地把低碳建筑理解为将能源最大限度地予以利用的建筑。在这种思维逻辑的引导下,中国建筑在保温节能方面只是简单做到了室外冷热进不来,保住取暖或制冷时室内的温度,却忽略了由此引发的室内空气与室外空气不流通,从而造成室内空气污染、空气含氧量不足、呼吸不顺畅等关系人体健康的种种问题。“在三十年前,欧美的建筑师们也把房子建得很密闭,就好像在头上套一个塑料袋一样。尽管保存了能量,但是带来的室内污染却很严重,不健康。”美国布朗集团亚洲区总裁ChrisJarvis说。
美国一项长期环境跟踪调查发现,生活在风景区与污染区的居民体内血液有毒物质含量相差无几,因为人每天约80%~90%的时间是在室内度过的,室内环境污染给人们带来的影响甚至要大于室外。室内空气的污染,将导致胸闷、疲倦、眼睛干涩、空调病频繁、工作效率下降等诸多问题,对婴幼儿的危害更大,会影响儿童的成长发育。
据国家质检部门几年前的一项室内空气检测显示,2/3的人生活在高污染环境下,北京新装修的房子甲醛超标率为77.3%,杭州为80%,石家庄为92%。为什么超标会如此严重呢?室内环境评估专家张振路解释说,现在很多人误以为购买的装修材料都是符合国家标准的,装修完的房间肯定也是符合国家标准的,这是错误的观点。尽管每一样材料都符合国家标准,但各种材料释放的有害气体叠加,将造成房屋空气污染超标。
空气置换破解开关窗矛盾
“现在城市污染已经从早期的煤烟型向室内装饰污染为代表的第三种污染类型转变。”长安责任保险股份公司、室内环境评估专家张振路说。目前可以监测出来的有害污染物有3800多种,90%是以气体形式出现的,包括人体排出来的废气也对人体的健康有影响。“我们定义建筑室内污染物超标,就是单位空间、单位时间一类和多类有害气体释放的总量叠加浓度超过了国家标准。我们经过调查发现,我国城市建筑污染超标80%的工程是因为材料超标使用引起的,还有65%造成超标的原因是材料使用种类不合理,大量采用单一的材料,30%是不合理的通风方式造成的。”
解决室内空气污染问题,目前的普遍做法是开窗通风,这样完全违背了节能的初衷,不但没有保留室内的温度,还破坏了墙体门窗保温结构,造成保温材料投入的浪费,不但没有减排,还提高了碳排放。“开窗”与“节能”似乎是天生一对矛盾,不过在ChrisJarvis看来,这个问题并不难解决。他说:“在北美和欧洲每五至六年建筑的通风标准就会提升和更改一次,现在欧美的建筑标准已经提高到了用热回收的空气置换的方式,目前这已成为主导方式。”
在发达国家已开始被广泛应用的空气置换技术,很好地解决了“开窗”与“关窗”之间的矛盾,保证了室内能量的同时,让人能够呼吸到室外的清新空气,实现了不开窗确保室内冷热能量同时也能通风的人居健康环保节能生活。
绿色住区制定“呼吸”标准
据记者了解,专业的室内空气品质及空气能源技术可以实现在密闭的节能建筑中不需要开窗通风,避免了室内能量流失、室外灰尘及噪音的同时,室内也能享受到清新的空气,有效地解决了节能建筑的内部供氧问题,保证了室内人体健康环保的环境。记者从本次研讨会上了解到,目前中国新建建筑中仅有1%采用了空气置换技术。不过,“会呼吸的房子”离我们的生活越来越近了。中国已引用LEED条款,未来将保证多数建筑物符合绿色环保要求。在LEED条款中,有50%的领域与室内空气品质保证有关。这一条款明确表明,政府部门在保证建筑节能的同时,更要确保室内人员的身体健康。
在室内人居环境建设方面,人居委已开始相关科研课题的研究工作。中国房地产研究会人居环境委员会常务副主任委员王涌彬透露,人居委即将推出可持续发展绿色居住区建设标准,新的标准将更加注重节能和环保,更加注重室内外环境品质,更加注重与国际接轨和量化操作。
声音
中国房地产研究会名誉副会长兼人居环境委员会主任委员张元端:“今年以来,随着世界经济一体化格局的形成和我国加快转变经济增长方式的政策,各行各业节能降耗、绿色发展的理念已然形成。希望有更多的绿色科技产品企业、房地产开发企业、科研机构及有志于人居环境建设的团队加入到中国人居环境与新城镇发展推进工程中来,为提升和改善我们赖以生存的环境而共同努力。”
中国房地产研究会人居环境委员会常务副主任委员王涌彬:“面对中国经济不断取得新成就以及不断提升的城市化进程,人民群众不断提高的物质生活水平要求有相称的城市环境质量和室内环境质量应该看到我们住房的建设水平还不高,绝大多数新建住宅还属于毛坯房,绝大多数新建住宅的节能标准并不高,绝大多数的既有住宅需要进行节能改造,还有很长的路要走。”
[关键词]城市;空气污染;治理机制
[中图分类号]Q988;X24 [文献标识码]A [文章编号]1674-6848(2013)05-0050-08
[作者简介]谢 丹(1978—),女,江西宜黄人,江西省社会科学院法学研究所助理研究员,主要从事法理
学、环境法研究。(江西南昌 330077)
[基金项目]江西省社会科学院青年项目“城市空气污染治理机制研究”(1314)的阶段性成果。
2013年在中国大气污染防治历史上将具有特殊的意义。今年伊始,我国爆发了持续时间最长、涉及面最广,主要以灰霾为表现形式的重度空气污染,涉及全国多个城市,其中京津冀地区最严重。历史表明,人类往往在重大灾害性事件发生,危及生命健康时,才会真正重视环境问题的存在。如果没有1952年伦敦烟雾事件,没有受烟雾影响造成一万多人死亡的促使,英国《清洁空气法案》在1956年未必能出台,英国走上环境立法,治理大气污染的历史进程或许会推后很多年。与英国发生伦敦烟雾事件后再立法治理大气污染不同的是,我国在此次灰霾事件发生前,1987年就已经颁布《大气污染防治法》,后历经1995年、2000年两次修订。虽早已制定相关法律,我国城市空气污染形势却日趋严峻,我们是否应该反思我国《大气污染防治法》是否取得相应效果?我国城市空气污染治理机制是否存在问题?此次灰霾事件引发的公众高度关注,将为我国大气污染防治提供新的契机。
一、我国城市空气污染发展状况及其特征
城市空气污染与人类的经济活动密切相关。自我国走上工业化发展道路,城市空气污染问题一直相伴而行。上世纪70年代,空气污染问题就已显现。1974年夏,兰州市石油化工基地西固地区开始出现一些奇怪的现象,天气晴朗的中午前后,空中就笼罩上一层薄薄的淡蓝色烟雾,空气很糟糕,气味很难闻,当地居民明显感受到眼睛受刺激,一些植物也出现叶面褪绿、长银白斑点等受损症状,这些现象经环境科研人员研究后确认为光化学烟雾污染。①西固地区的光化学烟雾主要由石油化工排放的挥发性有机物和氮氧化物造成。②
80年代,我国经济加速发展,以燃煤为主的能源结构导致我国城市空气污染主要来源于工业污染,呈现煤烟型污染特征,主要污染物是二氧化硫和烟尘。烟尘包括总悬浮颗粒物TSP和PM10。1989年我国二氧化硫排放量为1564万吨,烟尘排放量为1398万吨,北方城市烟尘污染较重,南方城市二氧化硫污染较重。③受二氧化硫污染影响,我国出现局部的酸雨区,主要集中在西南、华南地区,并有扩大的趋势。
单一的煤烟型污染一直持续到90年代中期。1995年,我国城市大气污染出现新的特征,氮氧化物已成为广州、北京冬季的首位污染物,表明我国一些特大城市大气污染开始转型。④据《1995年北京市环境状况公报》公布,近年来北京市机动车数量以每年15%的速度增长,交通环境汽车尾气污染严重,大气中的氮氧化物一直呈上升趋势;非采暖期大气污染物中60.6%的一氧化碳、86.8%碳氢化合物、54.7%的氮氧化物来自机动车排气。⑤《1995年广东省环境状况公报》显示,珠江三角洲以降尘和氮氧化物污染较为严重,广州氮氧化物污染已居首位,达0.124毫克/立方米,超过日平均二级标准;佛山、中山、深圳也分别达0.081、0.075、0.073毫克/立方米,这表明珠江三角洲大、中城市氮氧化物污染严重,呈上升趋势。⑥到90年代末,我国城市空气污染虽仍以煤烟型为主,主要污染物为总悬浮颗粒物和二氧化硫,酸雨问题依然严重,但部分大、中城市已出现煤烟与机动车尾气混合型污染。
进入新世纪,颗粒物成为影响城市空气质量的主要污染物,部分地区二氧化硫污染较重。我国城市机动车保有量持续增长。2010年11月,环保部《中国机动车污染防治年报(2010年度)》,首次公布了中国机动车污染物排放情况。年报显示,中国机动车污染日益严重,机动车尾气排放已成为中国大中城市空气污染的主要来源之一,臭氧污染和灰霾问题日益凸显,京津冀、长三角、珠三角地区灰霾频发。我国中东部大部分地区已经演变成为以高浓度细颗粒物(全年)和高浓度臭氧(夏秋季节)为特征的典型“双高”型污染区域。⑦我国整个大气环境污染呈现区域性、复合型特征。
二、我国城市空气污染治理存在的问题
(一)环境空气质量标准问题
环境空气质量标准在治理大气污染中起到基石的作用。我们首先必须认清大气中何种污染物,达到多少浓度会对人类健康和环境质量造成影响,再对这些污染物采取具体措施进行治理。环境空气质量标准是在限定的时间内,对环境空气中污染物的最高允许质量浓度给予的规定。①污染物及浓度值的确定建立在分析污染物对公众健康和环境质量影响的科学判断基础之上,对人体健康有影响的主要空气污染物都应纳入标准范围。大部分国家在治理空气污染中都首先设立空气质量标准。我国在《大气污染防治法(1987)》颁布前,1982年已实施《大气环境质量标准》(GB3095-82),后经1996年、2000年、2012年三次修订。从我国空气污染形势日益严峻的现状来看,我国原有空气质量标准存在一些问题,主要表现为:
1.标准未真正体现保护公众健康原则
制定环境空气质量标准的目的是为降低空气污染对公众健康的影响提供指导。标准的设立主要考虑污染物对公众健康的影响,确立公众健康能够承受的浓度值范围。经济成本和技术可行性等因素会影响空气质量标准的实现,但这些因素可在制定污染物排放标准时予以考虑。美国《清洁空气法》要求国家空气质量标准(NAAQS)完全建立在公众的健康基础之上,在足够的安全范围内保护公众的健康。环境质量标准直接告知公众,保护公众健康和环境质量需要什么样的空气质量。标准对规定的污染物设立两个级别标准:一级标准是保护公众健康,包括最敏感群体,例如老人和小孩;二级标准是保护公共福利,包括空气能见度,植物,动物和建筑物。而我国1982年大气环境质量标准虽也强调保护人群健康,但把大气环境质量标准人为分为三级:一级标准为保护自然生态和人群健康,在长期接触情况下,不发生任何危害影响的空气质量要求;二级标准为保护人群健康和城市、乡村的动、植物,在长期和短期接触情况下,不发生伤害的空气质量要求;三级标准为保护人群不发生急、慢性中毒和城市一般动、植物(敏感者除外)正常生长的空气质量要求。与美国空气质量标准相对照,我国只有一级标准才完全符合保护人体健康需求。二、三级标准离保障公众健康需求还存在一定距离。
我国环境空气质量标准还出现修订后反而宽于原标准的现象。2000年标准在1996年标准上予以修订,二氧化氮二级标准的年平均浓度限值由40微克/立方米改为80微克/立方米;日平均浓度限值由80微克/立方米改为120微克/立方米;小时平均浓度限值由120微克/立方米改为240微克/立方米,标准大幅度降低,臭氧一、二级标准的浓度限值也有所放宽。而事实上,从1995年起,随着城市机动车数量的增加,以二氧化氮为主的氮氧化物在空气污染物中的比例开始上升,甚至成为某些大城市冬季的首位污染物。同时期世界卫生组织《空气质量准则》二氧化氮的准则值是年平均40微克/立方米,小时平均200微克/立方米。2000年标准的放宽可能是为提高城市空气质量达标率,并非为了保护公众健康。
2.标准未及时反映大气环境状况的变化
继2000年标准后,我国长时期未对空气质量标准予以修订,直至2012年新标准颁布。而这一时期,我国大气环境状况发生显著变化,颗粒物已经成为主要污染物。2000年我国部分城市开始空气质量日报,空气质量日报依照《环境空气质量标准》及《城市空气质量日报技术规定》,采用统一的空气污染指数(API)的形式报告,以二氧化硫、二氧化氮和PM10日均浓度值为基础,计算全市平均污染指数。然而,只以三项污染物为评价因子计算出的空气污染指数与人们生活中实际感受的空气质量存在差别。特别是在PM2.5成为主要污染物的地区,能见度下降这一明显空气受污染的特征,由于PM2.5未纳入评价因子,未能在空气质量日报中显现。我国2006年就已在一些城市试点监测PM2.5和臭氧,并不存在监测技术方面的困难,而迟迟未将其纳入空气质量标准和强制监测的污染物范围,据环保部门的解释是,如果制定实施将PM2.5的纳入监测范围环境空气质量标准,将大范围超标。①这种鸵鸟思维方式,极大阻碍了空气污染的治理。直至近些年空气污染事件频发,迫于公众压力,2012年新标准将PM2.5纳入环境空气污染物基本项目范围,与新标准同步实施的《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》新增一氧化碳、臭氧和PM2.5为空气质量评价因子。
(二)单一污染物、单一地区治理方式
我国城市空气污染治理长期以来采取单一污染物治理方式,如针对烟尘,设立烟尘控制区,安装消烟除尘装置;针对二氧化硫,制定二氧化硫污染控制区综合防治规划,限制高硫煤的开采和使用,重点治理火电厂污染,削减二氧化硫排放总量,防治化工、冶金、有色金属等行业二氧化硫污染排放,大力研发二氧化硫污染防治技术和设备,在山东省、山西省等部分城市进行二氧化硫总量控制和排污交易试点等;在氮氧化物成为一些特大城市主要污染物时,开始进行机动车尾气污染治理,分阶段实施国家机动车排放标准等。单一污染物治理方式对于由二氧化硫等一次污染物引起的空气污染有一定效果。然而新时期以灰霾、臭氧为典型的空气污染,除了直接排入大气的工业粉尘、机动车尾气、道路扬尘等一次污染源外,更多的是来自CO、SO2、NOX、VOCS、NH3等气态污染物在一定大气条件下,经过一系列物理化学反应形成的二次污染。原有单一污染物治理方式已不能适应新形式下复合空气污染问题。
以行政区划为主的单一地区治理方式,是我国环境行政管理体制的产物。我国《大气污染防治法》规定,地方政府对辖区内的大气环境质量负责,制定规划,采取措施,使本辖区的大气环境质量达到规定的标准。因此,我国城市空气污染治理以单一行政区自主治理的方式为主。如北京于1999年以大气污染防治为重点,全面开展环境整治,分阶段采取多项大气污染防治措施,推广燃煤锅炉改用天然气,对燃煤电厂进行脱硫、脱氮和除尘治理,调整搬迁首钢,淘汰老旧机动车,实行全国最严厉的机动车排放标准等。然而,北京周边作为全国两大重要煤化工集中区域的山西、内蒙古以及承接北京转移出去的相当一部分工业产能的河北排出的污染物吞噬了北京的治污效果。北京频发的空气污染事件证明,在流动的空气面前,局部性、区域性的努力难以取得成效。
(三)处罚过轻
我国对违反《大气污染防治法》的行为处罚力度过轻,不足以达到威慑的目的。对违反《大气污染防治法》的行为,一般予以罚款处罚,且有上限限制,不得超过一定数额,最高不得超过五十万元。对拒报谎报有关污染物排放申报事项,拒绝环保部门或者其他监督管理部门现场检查或者在被检查时弄虚作假,不正常使用污染物处理设施或未经批准擅自拆除、闲置污染物处理设施以及超标排放污染物等直接影响空气污染治理效果的行为,最高仅处以十万元以下罚款,一般低于排污企业违法所得,造成企业宁愿交纳罚款也不愿遵照相关规定进行排污。而且,处罚一般只针对排污企业,对相关负责人没有相应处罚的规定。处罚过轻实际上助长了企业的违法排污行为。
三、治理机制
(一)区域联防联控机制
区域联防联控机制是治理区域性空气污染的有效手段。我国现阶段区域性空气污染,依靠原有单一行政区各自为政的治理方式难以取得成效。区域联防联控的实践始于北京奥运会前,为保障奥运会期间空气质量,北京市联合周边天津、河北、山西、内蒙、山东五省市在扬尘、机动车、工业和燃煤污染方面采取治理和控制措施。通过六省市联动,实施各项污染控制措施,奥运会期间,北京空气质量明显改善。此后,为确保上海世博会、广州亚运会空气质量,环保部先后组织长三角、珠三角地区开展区域联防联控,取得积极成效。在总结北京奥运会、上海世博会、广州亚运会成功经验的基础上,国务院颁发《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》(以下简称指导意见),对区域联防联控的指导思想、基本原则、工作目标、重点区域、防控重点和措施提出了指导意见。《重点区域大气污染防治“十二五”规划》(以下简称“十二五”规划)进一步提出创新区域管理机制,全面提升联防联控管理能力,我国对区域联防联控的规定主要体现在这两个政策性文件中。《大气污染防治法》对区域联防联控尚未有相关规定。区域联防联控机制具体实施过程中需对以下难点作进一步探讨:
1.统一规划应建立在科学研究基础上
统一规划是区域大气污染联防联控首要工作机制。区域联防联控工作的开展首先要把区域作为一个整体,通过科学分析区域空气污染物排放量及分布状况,各种污染源不同排放量的时空变化,以及城市间大气污染相互影响强度和污染物传输规律,再制定相应污染防治措施。①国内外实践均表明,区域联防联控统一规划必须以科学研究为基础。珠三角是我国较早探索区域大气污染防治的地区。2006年,广东省政府与科技部合作启动了“重点城市群大气复合污染防治技术与集成”863项目,委托以北京大学环境科学与工程学院为首的多家科研单位对构建珠三角区域大气复合污染防治体系开展前期研究。②2010年,广东省成立了我国首个区域大气质量科学研究中心,为区域大气污染联防联控提供技术支持。为确保北京奥运会空气质量达标,北京、天津等六省市在获取大量外场观测、源排放等数据的基础上,利用数值模拟技术,系统分析污染特征,共同制定、实施治理措施,最终实现奥运会期间空气质量全部达标。③美国针对臭氧区域管理的各项决策也是建立在科学认知的基础上。1995年美国环保署与中西部、南部、东部各州组建了臭氧传输评估组织,致力于研究臭氧前体物的区域传输问题,并于1997年确认美国东部22个州和哥伦比亚特区的氮氧化物排放严重影响了东北部各州臭氧的达标,直接促使了氮氧化物州执行计划的出台。④氮氧化物州执行计划的执行,使美国东部大部分州电力部门的氮氧化物排放量在2003年相对于1990年减少了70%。⑤
2.要兼顾区域间发展不平衡问题
区域联防联控的主体往往分属不同行政区(主要指跨省),彼此不存在行政隶属关系,无法借助同一行政区纵向治理的模式。我国已有的区域联防联控实践以及出台的区域联防联控指导意见都未要求建立跨行政区的区域大气管理机构,超越行政区划,直接负责区域大气污染防治的规划和实施。指导意见和“十二五”规划仍强调坚持属地管理和区域联动相结合的原则,即属地仍是区域大气管理的主要承担者。因此,跨越省际的区域主体间实际上是一种平行的横向合作关系,一般通过签署协议共同实施区域大气污染防治规划。如果区域主体间经济发展水平相当,大气污染又是辖区内亟待解决的问题,则合作治理污染的可能性更大;但如果区域主体间经济发展水平存在较大差异,面临的大气污染问题程度不一时,就存在非合作的可能。①为支持北京治理污染,保障奥运会期间空气质量,北京周边河北、内蒙等五省市关停了部分污染企业,造成一定的经济损失,这种通过牺牲周边地区经济利益,维护局部地区空气质量的做法并不是一种长效机制。京津冀中的河北作为经济相对落后的省份,更注重发展经济,解决贫困问题。事实上它也承接了北京转移出去的大部分产业,带动了当地经济发展。而河北氮氧化物、烟尘排放量居全国第一,二氧化硫排放居全国第二的数据表明,其污染物排放影响了北京等周边地区空气质量。要改善北京空气质量,河北高污染、高排放企业就应限制发展,这就意味着以重工业为主的河北的经济发展要受一定影响。对于承担较大治污成本的河北,空气质量受益者的北京是否要给予一定的经济补偿,通过何种形式?以货币形式抑或产业拉动,发展互利合作关系,辐射带动河北的产业调整。从这种意义上说,区域联防联控不单纯是治理空气污染,还涉及区域协调发展的问题。
(二)多种污染物协同治理
单一污染物途径是传统治理空气污染的手段。大多数国家在治理空气污染的早期阶段都致力于在一定时期内控制一种污染物。单一污染物治理方式对只由单一污染物造成的空气污染问题无疑是一种有效的方式。但当前大气污染形势日益复杂,灰霾、光化学烟雾、酸雨等多种空气污染问题同时并存,且就单一空气污染——灰霾来说,也是由多种污染物协同造成。传统单一污染物治理方式已不能适应新形势下大气污染防治的需要。从单一污染物途径转向多种污染物协同治理成为大气污染治理的趋势。美国国家研究委员会2004年在报告中质问当前单一污染物途径,单独设定六种标准污染物的每种国家大气质量标准,是否真的解决了人们的健康影响?建议发展多种污染物协同方式控制大气污染。②2005年,美国颁布《清洁空气州际规则》(Clean Air Interstate Rule, CAIR),建立一个区域上限和交易计划控制东部28州和哥伦比亚特区电力部门二氧化硫和氮氧化物的排放。③目的是通过降低前提污染物二氧化硫、氮氧化物的排放减轻细颗粒物和臭氧污染。④虽然在北卡罗来纳州诉联邦环保署一案中,特区巡回上诉法院判定联邦环保署在《清洁空气州际规则》中的一些规定超越《清洁空气法》给予的有关授权,应将该规则予以废止,但仍许可生效至联邦环保署颁布新的替代规则。⑤欧洲国家也于1999年在《远程跨界空气污染公约》(Convention on Long-range Transboundary Air Pollution)框架内签署哥德堡议定书(Gothenburg Protocol),通过减少二氧化硫、氮氧化物、氨和挥发性有机物的排放,削减酸化、富营养化和地面臭氧。该议定书于2005年生效,被视为首个基于多种污染物的具有法律约束力的文书。
我国空气污染治理长期以来实施单一污染物治理方式,注重控制二氧化硫的排放,采取一系列相关措施:划定二氧化硫污染控制区,实施二氧化硫总量控制,试点二氧化硫排污许可证交易等。国家环境保护“十一五”规划对空气污染物只设定二氧化硫排放总量减排目标。有日本学者在分析多污染物治理途径概念包括强调二次污染物、考虑二次污染物之间的交互作用、在制定政策时直接或间接使用科学分析等要素的基础上,提出从单一污染物治理方式转变到多污染物治理方式分四步走的战略:第一阶段:治理一种主要污染物;第二阶段:通过一种主要污染物治理复杂的二次污染物;第三阶段:通过多种主要污染物治理一种二次污染物;第四阶段:治理多种二次污染物和有毒物质,并指出中国目前仍处于第一阶段,但环境保护“十二五”规划提出实施多种大气污染物综合控制表明中国有潜力进入更高阶段。①事实上,近年来我国也逐步转向多污染物治理方式,先后颁发《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气的指导意见》、《国家环境保护“十二五”规划》、《重点区域大气污染防治“十二五”规划》,强调多污染物协同控制,进一步深化二氧化硫污染治理,同时加强氮氧化物减排,大力削减颗粒物排放,开展挥发性有机物污染防治。
多种污染物协同治理发展的最新形式,已不是单纯的空气污染治理方式。最近一些发达国家试行将空气污染治理、能源政策和控制温室气体排放的政策整合,运用三者相互关联的作用,以更少的成本实现更多的共同利益。这种更广泛意义的多种污染物协同治理方式,在帮助空气质量达标的同时,实现温室气体减排的目标。国际应用系统分析研究机构(IIASA)的收益模型研究表明:低碳策略能降低二氧化硫、氮氧化物和细微颗粒物的排放而不增加额外的成本;每减少1%的二氧化碳能减少1%细微颗粒物对健康的影响。②我国目前多种污染物协同治理方式主要用于空气污染③,尚未与应对气候变化政策相结合,但从长期来看,这将是未来发展的一个趋势。
(三)重典治理
我国早在1987年就已颁布《大气污染防治法》,后经两次修订。然而,日益严峻的大气污染形势表明,《大气污染防治法》未能取得有效防治作用,这与其对违法行为处罚力度过轻密切相关。现行《大气污染防治法》修订于2000年,与1987年、1995年《大气污染防治法》相比,新增了一些违法行为的处罚,并对罚款作了数额上限的规定,但总体来说,处罚力度并未加大。立法之所以这样规定,很大程度上是出于经济增长因素的考虑。如果让企业承担过多环保责任,势必影响企业的发展,从而影响经济的增长。但有发达国家的经验证明,加大环境执法力度,并不影响经济的发展,反而在经济增长的同时,能有效降低污染物的排放。有数据显示,美国在1970年颁布《清洁空气法》到2005年期间,国内生产总值和人口呈上升增长趋势,空气污染物二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、一氧化碳、挥发性有机物等则明显下降。①要有效遏制我国日趋恶化的大气污染形势,现阶段有必要加大处罚力度,用重典治理。
首先,适当减少行政命令。纵观我国《大气污染防治法》第六章法律责任的规定,几乎每条处罚措施都涉及行政命令,如责令停止违法行为,限期改正,责令停止生产或使用,限期治理,责令改正,责令拆除,责令限期建设配套措施等。有关“责令”行为的属性存在诸多争议,《环境行政处罚办法》已将其定性为“行政命令”。行政命令相对于行政处罚,不具有强制执行力,违法者如拒不履行也没有相应的法律后果,而改为对其实施行政处罚。“责令”行为的立法理念在于发挥其教育功能,敦促行为人在一定认知的基础上主动纠正违法行为。②但实践中行为人通过违法行为获利,他们主动纠正违法行为的可能性非常小。因此,“责令”行为的相关规定事实上显示了《大气污染防治法》处罚措施的软弱性,应予以适当减少。
关键词:室内空气污染;来源;健康对策
中图分类号:X51
文献标识码:A
文章编号:1674-9944(2010)08-0127-03
1 引言
空气是人类赖以生存的基本要素之一。人类在室内长时间的停留使得室内空气与人的接触量占据了人的一生与空气总接触量的绝大部分。国外资料调查显示,人的一生中有80%~90%的时间在室内度过,这里所指的室内不仅包括我们平时所认为的居室、办公室、教室等室内环境,还包括类似餐厅、宾馆、影剧院等公共场所,以及各种小汽车、公交车、地铁等交通工具。所以室内空气质量的好坏直接影响着人类的健康,室内空气污染问题应该受到绝对的重视。室内空气污染早在20世纪60年代就已经被发现,世界上一些环境保护专家已经把“室内空气污染”列为继“煤烟型污染”和“石油型污染”之后的第三代污染问题,如何改善室内空气质量则成为公众最为关心的问题。
2 改善室内空气质量的途径
室内空气污染物多种多样,主要分为4大类,具体情况见表1。如此种类复杂的污染物不可能通过一种途径进行消除,各种试验和研究数据表明,改善室内空气质量的主要途径有3条:去源、通风和转化。
2.1 去源
现代建筑物多半采用密闭式空调系统,其显著特征为空气交换率低,如果室内存在空气污染源,便会造成空气污染的累积,使得室内空气品质日益恶化,而对人体健康造成不利的影响。改善室内空气质量,去除污染源头是最为根本的治理方法。室内空气污染物除了部分是由室外所扩散进入外,其余大多是由室内污染所产生的,而室内污染源随室内的环境特性有所差异,大体分成下列4种。
2.1.1 室内燃烧行为
室内燃烧行为包括烹饪、取暖、抽烟及烧香拜佛,这些行为产生的室内空气污染有CO、CO2、NO、NO2、悬浮颗粒物和挥发性有机物等。烹调产生的污染物主要有油烟和燃烧烟气两类。在烹调过程中,由于热分解作用产生大量有害物质,目前已经测定出的物质包括醛、酮、烃、芳香族化合物等共计220多种。燃料在燃烧过程中会产生CO、CO2、氮氧化物、SO2、丙烯醛和未完全燃烧的烃类,以及悬浮颗粒物,这些都对人体健康都存在着危害,是癌症的诱发因素。
在室内吸烟,会造成严重的室内空气污染,香烟烟雾的成分极其复杂,目前已经检测出3800多种物质,烟雾在空气中以气态、气溶胶态形式存在,气溶胶态物质的主要成分是焦油及烟碱(尼古丁,每支香烟约产生0.6~3.6mg尼古丁)。焦油中含有大量的致癌物质,相对于吸烟者来说,对被动吸烟者肺功能的伤害更加严重。
2.1.2 室内建材及装潢材料
室内建材如石材可能会释出氡气,而一些木制家具可能会产生甲醛及挥发性有机物。建筑材料自身释放的有害物质主要是氨和氡。氨产生于建筑施工中使用的混凝土外加剂,主要是冬季施工过程中在混凝土中加入的混凝土防冻剂,以及为提高混凝土凝固速度而使用的高碱混凝土膨胀剂和早强剂,其中所含的氨类物质会随着温度、湿度等环境因素的变化而还原成氨气,并从墙体中缓慢释放出来,造成室内空气中氨的浓度超标。研究人员开展的长期接触低浓度氨对人体健康的调查说明室内低浓度氨对长期暴露人群存在健康风险。
释放氡的建筑材料主要包括建筑石材、砖、土壤、泥沙等,同时室外空气、供水、天然气等也是室内氡的主要来源。近年来国内外流行病学研究调查结果表明居室内水平氡浓度暴露与肺癌危险度的关系密切。
室内装修的主要材料是胶合板、刨花板等人造板材,生产这些板材所用的胶黏剂中含有甲醛,其中残留的甲醛会逐渐释放出来,成为室内空气的主要污染物。同时在装修过程中使用的油漆、涂料及其添加剂和稀释剂、胶黏剂、防水剂、溶剂等,都含有苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机物。甲醛是一种无色易溶的刺激性气体,可经呼吸道吸收,是室内空气污染的主要污染物之一,已被世界卫生组织确定为可疑治癌和致畸形物质。它对人体健康的影响很大,包括对眼及呼吸道粘膜的刺激,对免疫系统的影响,对肝脏的损害,对皮肤的影响,对内分泌系统的影响,对神经系统的影响以及致突变和致癌作用。
2.1.3 日常用品
日常用品包括尿素甲醛泡棉绝缘材料、石棉绝缘材料、杀虫剂、喷雾发胶、复印机及空气滤净机等产品的使用,均会产生室内空气污染物,如甲醛、石棉、挥发性有机物及臭氧等 。
曾被广泛用做隔热材料的石棉制品,使用后会产生有害的石棉纤维,其吸入人体呼吸器官中,易沉淀在肺部深处,导致肺癌,故近年已被国家明令禁止使用。杀虫剂是一种化学产品,使用后其中含有致癌物质的挥发性有机物进入到空气中,对人体伤害的影响也不可忽略。计算机、复印机、打印机等现代化的办公设施也会释放污染物质,相信CRT显示器的辐射问题是液晶电脑受欢迎的主要原因之一。国外的实验显示,复印机和静电空气滤净机中的高电压装置,是室内臭氧的主要来源,而臭氧对皮肤的具有一定的危害。
2.1.4 其他因素
其他的因素包括病人呼吸产生的病菌、室内盆栽、植物产生的花粉,宠物产生的毛发及人类新陈代谢活动所产生的CO2等均会影响室内空气品质。室内空气生物性污染因子的来源具有多样性,主要来源于患有呼吸道疾病的病人、动物等。此外,环境生物污染源也包括床褥、地毯中孳生的尘螨,宠物产生的毛发,厨房的餐具以及卫生间的浴缸、面盆和便具等都是细菌和真菌的孳生地。
人体自身会通过呼吸道、皮肤、汗腺、大小便向外界排出大量空气污染物。此外,人体感染的各种致病微生物,如流感病毒、SARS病毒、结核杆菌、链环菌等也会通过咳嗽、打喷嚏等进入室内空气中,进而危害人体健康。
2.2 通风
通风是解决室内空气污染最为经济可行的办法,这种方法简便易行,没有成本,且效果显著。室内空气品质与空气交换率有密切的关系,当通风情况良好时,室内空气污染物会因室外空气的进入而稀释其浓度,但当通风不良时,室内空气污染物会在室内累积而增加其浓度。自能源危机以来,世界各国采用节约能源政策,新盖的高楼大厦多为密闭式建筑,空气交换率低,使得室内空气品质恶化,于是产生了SBS(Sick Building Symptom)问题,对人体的健康造成了不利的影响。
近年来,随着社会经济的高速发展,人民生活水平的提高,人们对办公和居室环境越来越崇尚舒适化和高档化,中央空调的使用是集中表现之一。但中央空调换气率较低,如果居室内有一个人带有病菌,病菌因为密闭性强不但不能排出室外,反而会将随着中央空调系统扩散到整个楼群,造成所有人群的不适。以国内常发生CO中毒为例,由于冬天门窗紧闭,瓦斯漏气或煤的不完全燃烧而释放出CO,造成人们吸入过量CO而缺氧死亡。
2.3 转化
所谓转化就是将污染物通过各种途径,包括化学、物理、生物的方法转化为对人体无害或低害的物质。
2.3.1 过滤、吸附
过滤就是通过所选过滤材料将部分颗粒物、烟雾、灰尘、细菌等污染物截流下来,减少对人体健康的危害程度。其中,滤材的选择是关键,选取那些过滤面积较大,不易老化的材料应用于空气净化领域中使其成为一项更加成熟可靠的技术。吸附法是利用某些有吸附能力的物质吸附空气中有害成分从而达到消除有害污染物的目的。活性炭作为吸附材料已有悠久的历史,硅胶和分子筛吸附技术虽然应用时间不长,也被广泛应用于空气净化,是目前去除室内挥发性有机物最常用的控制技术。但吸附技术只是污染物状态的转化,不能从根本上消除这些污染物。
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2.3.2 催化净化、臭氧净化
2010年8月 绿 色 科 技
第8期
纳米级的二氧化钛,在吸收阳光中的紫外线后,形成活性氧类的超氧化物,破坏病毒所寄居细胞的细胞膜,并捕捉、消除空气中的浮游细菌。此外,纳米级二氧化钛光催化净化还可以去除空气中的氨和甲醛。臭氧净化的原理是以普通空气通过高压电厂,使空气中的氧电离,并迅速合成臭氧。但是,臭氧本身也是一种室内空气的污染物,虽然克服了紫外线及一些常用化学消毒剂的不足之处,但是容易产生二次污染。
2.3.3 负离子净化
空气负离子之所以被人们称之为“长寿素”或“空气维生素”,是因为对人体的健康及生态的作用已经被国内外医学实践所证明,且随着技术水平的提高,空气负离子的作用已被认识得越来越清楚。经现代医学研究证明,空气负离子对人体各系统均有不同程度的修复作用。
(1)中枢神经系统。空气负离子可改善大脑皮质功能,使脑力活动效率提高,改善睡眠。
(2)植物神经系统。空气负离子可影响植物神经系统的应激功能,调整植物神经功能失调。
(3)呼吸系统。空气负离子能促进排痰,畅通呼吸道,改善肺的通气和换气功能。
(4)心血管系统。空气负离子具有降压、减慢心率,改善心肌营养状况的功能。
(5)血液造血系统。空气负离子能减慢红血球沉降速率,延长凝血时间,使周围红血球、白血球数量增加。
(6)免疫系统。空气负离子能活跃网状内皮系统功能,使得血液中丙种球蛋白含量增高,从而提高肌体的免疫力。
(7)其他系统。空气负离子对人身体中的其他系统也有一定的效用,如促进胃液分泌,提高食欲,促进新陈代谢,抑制细菌等作用。
由此可见负离子与人体的各系统即人体的健康密切相连,所以努力创造一个富含负离子的环境,将会对人体健康产生明显的促进作用。
2.3.4 生物净化法、植物净化法
生物法处理大气污染物是一项新兴技术,过滤器中的多孔填料表面覆盖有生物膜,并与膜内的微生物相接触而发生生化反应,从而使空气中的污染物完全绛解为CO2和水。目前生物技术在室内空气净化中大量应用。植物净化空气,阻滞灰土,减弱噪音,给人们带来愉悦感,用植物治理污染已引起世界各国科学家的高度重视。尤其是吊兰,芦荟等绿色植物因为可以吸附甲醛,因而越来越为人们所喜爱。
3 结语
美国环境保护总局指出室内空气污染已经成为诱发肺癌的第二个主要因素,对于不吸烟者则是第一诱因。人体患病超过40%是由于室内空气污染所致。癌症这个名词似乎离我们越来越近,而矛头直指环境污染问题,重中之重则是室内空气品质的下降。因此人们在日常生活中应加以注意,主要有以下4个方面。
(1)用无污染或低污染的材料取代高污染材料。采取集中供热,电取暖和做饭,配备性能可靠的通风系统,可避免燃烧烟气进入室内空气环境。尽量不要在室内吸烟,减少被动吸烟。正确选址或使用透气性差的建筑材料等都是减少室内污染源行之有效的办法。
(2)对于已经存在的室内空气污染源,应采用撤出室内、封闭或隔离等措施,防止散发的污染物进入室内环境。
(3)根据居室、厨房、卫生间的不同污染物选用具有不同功能的空气净化装置,如空气净化器、排油烟机、臭氧消毒器等。
(4)推广使用对人体和周边环境无害的健康型、环保型、安全型绿色建筑材料,积极营造绿色建筑是逐步实现提供舒适又安全的室内环境的原则。
室内空气污染的防治方法已经越来越多,主要的研究方向应该朝向多种净化技术的融合发展,以便取长补短,同时充分利用纳米、生物、等离子等新技术,并且,随着法律法规的健全、人类有关知识的增多及环保意识的增强,我们将拥有一个更为健康、绿色的生活空间。
参考文献:
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[3] 李中秋.室内空气污染及防治对策[J].声调环境与城市生态,2002(3):45~46.
【关键词】室内环境检测;净化方法
1 室内环境检测概述
随着人们物质生活水平的提高,人们的生活消费观以及思想均发生了很大转变,当今社会人们对住房的装修要求日益增高,对室内环境也格外重视。由于近几年室内污染造成很多健康问题,大多数人开始重视空气质量,很多住户还对室内环境进行了一些检测,为了满足这种要求,治理与防治室内环境污染的产生,我国专门出台颁布相应的一些环境检测标准,如《室内空气质量标准》、《民用建筑工程室内环境污染控制规范》等,为检测部门提供了依据和支撑。
2 室内环境污染的危害
2.1.甲醛及其危害
研究表明:甲醛具有强烈的致癌和促癌作用。大量文献记载,甲醛中毒对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。
长期接触低剂量甲醛的危害有:引起慢性呼吸道疾病,引起鼻咽癌、结肠癌、脑瘤、月经紊乱、细胞核的基因突变,DNA单链内交连和DNA与蛋白质交连及抑制DNA损伤的修复、妊娠综合症、引起新生儿染色体异常、白血病,引起青少年记忆力和智力下降。
在所有接触者中,儿童和孕妇对甲醛尤为敏感,危害也就更大,是装修和家具的主要污染物。其释放期长达3~15年,遇热遇潮就会从材料深层挥发出来,严重污染环境,已成难以解决的世界性难题,对老人、小孩和孕妇危害最大。
2.2、苯及其危害
人在短时间内吸入高溶度的甲苯、二甲苯,可出现中枢神经系统麻醉作用,轻者有头晕、头痛、恶心、胸闷、乏力、意识模糊,严重者可致昏迷以致呼吸、循环衰竭而死亡。如果长期接触一定浓度的甲苯、二甲苯会引起慢性中毒,可出现头痛、失眠、精神萎靡、记忆力减退等神经衰弱样症候群。长期吸入苯能导致再生障碍性贫血。苯化合物已经被世界卫生组织确定为强烈致癌物质。
室内空气中的苯主要来自装饰装修中使用油漆、涂料、胶粘剂、防水材料及各种油漆涂料的添加剂和稀释剂等,但一般苯及苯系物挥发的较快,注意通风一、二个月左右,一般都可将苯的污染排除。
2.3.TVOC
挥发性有机物,常用VOC表示。暴露在高浓度TVOC污染的环境中,可导致人体的中枢神经系统、肝、肾和血液中毒,通常症状是:眼睛、喉部不适,感到浑身赤热,眩晕疲倦、烦躁等。在《民用建筑污染控制规范》中,TVOC已经被划入房屋竣工后室内空气验收的必测项目。在室内装饰过程中,VOC主要来自油漆、涂料和胶粘剂。
2.4、氨气及其危害
氨(NH3)对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用。可以吸收皮肤组织中的水分,使组织蛋白变性,并使组织脂肪皂化,破坏细胞膜结构。氨的溶解度极高,所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用,减弱人体对疾病的抵抗力。浓度过高时除腐蚀作用外,还可通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏停搏和呼吸停止。短期内吸入大量氨气后可出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰带血丝、胸闷、呼吸困难,可伴有头晕、头痛、恶心、呕吐、乏力等,严重者可发生肺水肿、成人呼吸窘迫综合征,同时可能发生呼吸道刺激症状。所以碱性物质对组织的损害比酸性物质深而且严重。
生活环境中的氨主要来自生物性废弃物,例如粪、尿、尸体、排泄物、生活污水等,室内空气中氨污染主要形成的原因是由于冬季施工时,建筑物的混凝土及涂料中使用了含有尿素和氨水的防冻剂,这些含有大量氨类物质的外加剂在墙体中随着温湿度等环境因素的变化而还原成氨气从墙体中缓慢释放出来,污染室内空气。
2.5、氡及其危害
氡气是世界卫生组织确认的主要环境致癌物之一,是除吸烟以外引起肺癌的第二大因素。80%的氡来自地基、土壤,室内氡浓度水平高低主要取决于房屋地基地质结构的放射性物质含量和建筑材料中镭的含量高低及房屋密封性等多种因素的影响。氡对人类的健康危害主要表现为确定性效应和随机效应。
⑴确定性效应表现为:在高浓度氡的暴露下,集体出现血细胞的变化。氡对人体脂肪有很高的亲和力,特别是氡与神经系统结合后,危害更大。
⑵ 随机效应主要表现为肿瘤的发生。由于氡是放射性气体,当人们吸入体内后,氡衰变发生的阿尔法粒子可在人的呼吸系统造成辐射损伤,诱发肺癌。专家研究表明,氡是除吸烟以外引起肺癌的第二大因素,世界卫生组织把它列为19种主要的环境致癌物质之一,国际癌症研究机构也认为氡是室内重要致癌物质。
4 室内环境检测内容
室内环境检测一般分为以下几个方面:①依据《室内空气质量标准》等规范标准,针对室内总体环境质量状况进行相应评价。②如果发现室内环境污染问题,要及时追踪发现污染根源及污染程度,争取早日控制污染蔓延。③如果检测合格或是污染源被排除,还要在后续进行预测控制检测,防止污染源的反复出现,彻底解决室内环境问题。室内环境检测的项目主要有五项指标(甲醛、苯、放射性、总挥发有机物、氡)。刚装修完的房子都要通过了这个标准,基本就合格了。检测时需要是装修完工7天以上,并进行充分通风换气。室内家具全部进场;不能使用便携式仪器;采样前关闭门窗12小时,采样时关闭门窗;至少采样45分钟;检测前三天最好没有阴雨天气。最好选取一个家具、板材运用比较多的房间,如卧室进行抽样检测。如果家中的家具、板材都是一个品牌的,也只要抽检其中一间比较集中,房间比较小的房间就可以了。
5 室内空气污染的控制和净化方法
1)生物方法:一些绿色植物对室内的空气污染有很好的净化作用。在24小时照明的条件下,芦荟可以消除1立方米空气中的90%的醛,常青藤能吸收掉90%的苯,龙舌兰能清除70%的苯、50%的甲醛和24%的三氯乙烯,垂挂兰能消化掉96%的一氧化碳和86%的甲醛。
2)化学方法:使用以氧化、聚合、分解、光催化等原理制造出来的空气净化剂。甲醛捕捉剂等来净化空气。其生效迅速,反应完全;但是只有在和有害气体物质接触时才能发生反应,接触不到的气体没有效果。
3)物理方法:利用物理的吸附特性、静电特性。负离子根据原理来讲,对空气净化有一定的作用,主要是两个: 一个是可以吸附空气中的尘埃,把微小的粒子吸附以后,可以使它们飘到墙壁上,因为它可以接受大量的颗粒物,这是它的优点。就像我们的电视机屏幕,经常有灰,也是一种吸附的粒子。常用的有颗粒活性碳、活性碳纤维、活性氧化铝等。活性炭过滤对部分化学气体有效果,而且对一些味道还有一些效果,但是这个活性炭过滤解决不了细菌深度污染,对化学污染只是部分起作用,如果你污染很大,就不可能解决。还有一个问题,你需要经常的进行更换,所以它对空气污染净化作用不是很大。当然还可以用,但是效果要从三个方面来看还是不行。
红外特性以及电子的特性对不同的气体和气味进行吸附,可以长期有效对空气中的有害气体和颗粒物进行清除。第一紫外线对杀菌有一定的效果,但是它有一定的照射时间。第二紫外光对化学性污染和物理性污染没有什么效果,比如说对甲醛、对苯、对尘埃、对悬浮粒子都没有什么效果。这是它的局限性。第三紫外光对眼睛和其他没有好处,眼睛容易受伤,所以紫外光有一定的作用,但有一定的局限性。
空气负离子和臭氧发生器也是比较流行的空气净化器,这类产品主要吸附空气中的悬浮物,对甲醛等污染物质的吸附作用有限。臭氧发生器,这是1840 年德国人发现的,一直用到现在,用的比较多,我们也应用得比较多。臭氧在水方面用得比较多。因为臭氧是一个非常好的氧化剂,这是强的氧化剂,它对杀菌、消毒,对异味的去除都有很大的作用。但是有一个问题,臭氧在目前来讲,国外在处理应用上比较多,在空气方面应用比较少。首先要看臭氧怎么产生? 因为现在我们传统的臭氧发生器市面上很多,一般是放射性臭氧,就是放电产生臭氧,这种放电产生臭氧,如果在空气里湿度较高的情况下,产生臭氧的同时会产生氮氧化物,这些是有害气体,这种放射性产生臭氧时会产生有害气体,会造成二次污染。
【关键词】: 雾霾; PM2.5; 空气净化技术; 臭氧
1 引言
我国雾霾天气频发引发了社会的广泛关注,雾霾对人体健康的危害越来越广泛的被人们所熟知。雾霾包括雾和霾两个部分,雾是由于水汽在空气中凝结形成的,其除了会阻碍人们视线外对人体并无直接伤害,而霾是空气中尘粒等细微颗粒的集合体,其通常会吸附空气中有毒有害气体,水汽也会附着其上,所以雾与霾通常同时出现。雾霾形成的原因是空气中PM2.5细微颗粒(粒径小于或等于2.5 nm的颗粒物)的浓度过高。
《2015年中国气候公报》显示仅2015年,我国大范围、持续性的霾天气就有11起,对交通运输和人身健康安全产生严重影响。2015年11月上旬霾天饨盗僭诙北地区,浓度超过250 μg/m3,哈尔滨的PM2.5小时峰值浓度接近10000 μg/m3,长春和沈阳等地的PM2.5小时峰值甚至超过10000 μg/m3。11月末到12月初,霾又出现在华北大部及河南北部、山东西北部等地,PM2.5浓度超过150 μg/m3且能见度3公里以下的区域面积达到41.7万平方公里。12月末,华北中南部、黄淮大部、江淮东部及陕西关中等地也出现中到重度霾,重度霾面积达到19.1万平方公里。北京南部与河北中南部部分地区PM2.5峰值浓度均超过500 μg/m3,河北北部局部超过1000 μg/m3。这些霾中的细微颗粒会随着人的呼吸进入上呼吸道,刺激人体的上呼吸系统,当雾霾进入人体支气管后,会干扰肺部的气体交换,引发哮喘、支气管炎和心血管等方面的疾病。频发的雾霾天气和严重的雾霾危害使人们对新鲜空气和良好的生活环境愈发的渴求。
为了远离雾霾的危害,空气净化器进入人们的视野,对空气净化技术的研究也越来越多。19世纪空气净化器才真正出现,最初用于消防。二战期间,高效空气过滤器(HEPA)诞生,用于核能研究防护,确保科学家的呼吸安全,之后被广泛的用于空气净化器。20世纪80年代空气净化器开始应用于家庭,之后由于空气污染的加剧,人们对空气质量要求的提高,各种高效的空气净化技术应运而生,尤其是进入21世纪以来,各种空气净化技术蓬勃发展,使其更加完善。目前市场上,以活性炭吸附为净化机理的空气净化器仍占主流,不过可以预期的是各种新的、更加高效节能的空气净化器将逐渐占领市场。
空气净化器可以有效的缓解PM2.5浓度过高的问题,但同时也引发了一个不可忽视的问题?――臭氧污染[3]。低浓度的臭氧具有杀菌、消毒的作用,而随着臭氧浓度的升高,将会对人体产生危害。臭氧浓度过高,会刺激、损害人体鼻粘膜及呼吸道,当臭氧在空气中的浓度达到1 mg/L,就会导致人体呼吸加快,并出现胸闷、心悸等症状;当在空气中的浓度达到2.5-5.5 mg/L,就能引起人体脉搏跳动加速,咳嗽头痛,严重的则会导致肺功能受损,出现肺气肿及肺部组织损伤,如果人在这样的浓度中持续停留时间超过一小时,有可能因呼吸加快而死亡。臭氧浓度过高还会刺激眼睛,导致视力下降,甚至是失明。空气中的臭氧会破坏人体血液循环组织功能。臭氧在空气中浓度的增加,会使人体组织缺氧,轻则会导致甲状腺功能受损,导致人体骨骼软化;严重时会破坏人体免疫机能,诱发淋巴细胞染色体畸变。由于臭氧具有极强的氧化性,会损害人体心血管及心脏功能,当人在642 μg/m3的臭氧环境中停留2小时左右,人体血管即可出现炎症,心脏有问题的人可能会猝死。
臭氧污染已继雾霾污染成为首要的大气污染,其造成的危害比雾霾更甚,且其更具隐蔽性,不易被人们察觉,无声无息中对人体造成损伤,所以人们出门前要留意空气污染状况,避免臭氧危害[4]。在降低PM2.5浓度时,如何避免臭氧浓度过高的问题已成为空气净化行业面临的主要问题。
本文将介绍几种目前主要的空气净化技术原理[5-7],包括活性炭吸附技术、HEPA高效过滤技术、静电集尘技术、负离子技术、光催化技术等,并分析其在应用过程中存在的优缺点和可能的改进措施。
2 常见的空气净化技术
2.1 活性炭吸附技术
正文活性炭因为其比表面积大,具有丰富的微孔结构,且孔的目数分布较广,所以常被当做吸附材料使用。活性炭吸附能力强,对粉尘、固态颗粒、气态污染物等[8]都具有良好的吸附效果,是目前使用量最多的吸附材料,其应用范围也非常广泛[9, 10]。以活性炭良好的吸附性作为技术核心的专利技术也是丛出不穷[11, 12],可以说活性炭吸附技术是一种比较完善的可用的空气净化技术。但其也存在固有的缺点,如活性炭具有吸附饱和性,当温度、风速等外界条件发生变化时,活性炭吸附的有害物质可能会重新回到空气中。然而就算外界条件不发生变化,当活性炭吸附一定量的污染物后,其吸附能力也会下降,最终失去吸附的功能,所以活性炭吸附式空气净化机要定期更换过滤材料,这样就造成成本增加,成为其更加广泛使用的阻力。
活性炭吸附性能优异且丰富廉价,将之弃之不用是不明智的,所以许多专家学者们对其进行改进。古政荣[13]等人将活性炭与纳米二氧化钛进行复合制得一种光催化空气净化网,用活性炭优异的吸附性来捕捉富集微粒和有害气体等,然后用纳米二氧化钛进行催化降解,这样既解决了活性炭吸附饱和性的问题,使活性炭活性位点再生,又解决了纳米二氧化钛对低浓度有机气体催化效率低的问题,可谓是一箭双雕。
2.2 HEPA高效过滤技术
HEPA即高效空气过滤器,达到HEPA要求的过滤网,对0.1 μm的颗粒有效去除率达到99.7%,对于直径为0.3 μm以上的微粒的去除率可达到99.97%以上。HEPA分为pp滤纸、玻璃纤维、复合PP PET滤纸、熔喷涤纶无纺布和熔喷玻璃纤维五种材质。其对烟雾、灰尘以及细菌等污染物均有很好的过滤效果,且风阻小、容尘量大、过滤精度高,可以根据需要加工成各种尺寸和形状。缺点是随着过滤的进行,吸附量逐渐达到饱和,过滤效果降低,需要及时更换滤网。滤网的使用寿命一般是8-12个月(家用)。
2.3 静电吸附技术
静电吸附达到净化空气的目的一般分为两步[14]:一是让进入净化器的空气里的尘埃带上静电,二是带静电的尘埃在电场力的作用下向电极移动,最终吸附在电极板上。当携带粉尘颗粒的空气通过高压电场时,由于电晕放电现象使气体电离,产生离子,离子在静电力作用下做定向运动,与尘埃碰撞使其荷电,或者离子扩散到尘埃上使其荷电。带静电的尘粒进入积尘区后,在电场力的作用下,分别向极性相反的电极运动,并沉积在电极上,如图一所示。
静电吸附式净化器除尘效率高[15],可以净化大体积量的气体,能去除的粒子粒径范围较宽,可净化温度较高含尘烟气,并且结构简单、气流速度低,压力损失小,可以微机控制,远程操作。由于具备以上的优点,所以静电吸附式空气净化使用较为广泛,如在医药领域的应用,张晓春[16]等人将静电式空气净化器用于降低急诊外科换药室内空气细菌数量,黄建[17]等人也做了类似的应用,都取得了良好的效果;其缺点是会产生臭氧和氮氧化物,形成二次污染,尤其是臭氧超标问题已成为阻碍其发展应用的主要问题。针对这一问题,低臭氧装置的静电式空气净化器成为解决问题的一个办法,现在已有相关的专利被申请[18, 19],相信以后还会有更多的发明出现。其次静电式空气净化器一般设备庞大,耗电量大,制造、安装和管理的技术水平要求较高,且浓度大于30 g/cm3的含尘气体需预处理,清洗时比较容易造成室内空气二次污染,不具备离线检修功能,其高电压运转模式,易产生电流声。虽然静电吸附式空气净化器存在以上缺点,但其仍不失为解决空气污染的一个好方法。
2.4 离子化技术
离子化技术就是以负离子为净化因子,负离子主动出击扩散至空间的各个角落,吸附沉降粉尘、颗粒物等固体污染物,使之凝聚成大颗粒并沉降地面,还可有效杀灭细菌病毒等微生物,分解甲醛、苯系物等装修污染。同时负离子对人体的健康有极大的帮助,它可以通过呼吸系统进入人体,促进呼吸道内部纤毛的活动,有助于净化呼吸道;负离子还具有镇静、催眠、镇痛、增食欲、降血压等功能[20]。
x子化空气净化器的核心是离子发生器,由其源源不断的产生负离子,而在产生负离子的同时也会有臭氧生成,前文已经提及臭氧对人体的危害,所以低臭氧的负离子空气净化器成为人们研究的一个热点。曹辉[21, 22]等人成功将负离子空气净化器释放的臭氧浓度由439 μg/m3降低到41 μg/m3以内,一定程度上弥补了负离子空气净化器的不足。
2.5光媒触分解技术
光媒触分解技术即光催化技术[23-25],用以二氧化钛为代表的半导体材料作为催化剂,在光电转换中进行氧化还原反应。以二氧化钛为例,因为二氧化钛具有不连续的能带结构,包括填满电子的低能价带和空的高能导带,价带和导带之间称为禁带。当用一定强度的光照射二氧化钛时,其部分价带电子吸收能量发生跃迁,电子跃迁到导带上,相应的在价带上留下空穴,于是形成电子―空穴对。当电子―空穴长期存在时,就可以与二氧化钛表面吸附的污染物发生氧化还原反应。此方法可以有效的降解甲醛、苯系物等有机污染物。图二[26]为纳米二氧化钛催化分解甲醛示意图。
光媒触分解技术的优点是可以直接用空气中的氧气作氧化剂,反应条件温和,可以将有机污染物分解为二氧化碳和水等无机小分子,净化效果好,而且选用化学性质稳定的半导体光催化剂,成本低,不存在吸附饱和现象,使用寿命长。但当净化较低浓度的污染物时,光催化降解速率慢,并会生成许多有害的中间产物,影响净化效果。室内空气中污染物的浓度一般较低,针对这一问题,王韶昱[27]对催化剂等进行一系列的改进,将光催化技术应用于室内空气净化器并取得了良好的效果;还有其他的方法也可以解决这一问题,如前文提到的与活性炭复合等。
3 复合型空气净化器
由于各种空气净化技术各有优劣,使用单一的空气净化技术很难解决复杂的空气净化问题,所以各种空气净化技术联动使用成为一种趋势,并取得了良好的效果。例如荆游等[28]将HEPA、活性炭、活性碳纤维、光触媒、UV-C和负离子技术联用设计了一种新型空气净化器。实验结果表明该新型空气净化器可以有效去除粉尘、烟雾、VOCs(挥发性有机化合物),能够杀菌和清除病毒。
4 发展展望
由于空气质量问题的复杂性,空气污染物多种多样如固体颗粒、细菌病毒、挥发性有机化合物、烟雾等,所以很难用单一的技术解决空气污染问题。多种空气净化技术的联合是解决空气质量问题的必由之路,但是多种技术的联合应用也会引发新问题,如设备复杂、耗材增加、能耗增大、操作复杂等。所以选取有效、简便的空气净化技术是非常重要的,同时我们也要勇于探索,大胆尝试新的空气净化技术,研发出更加高效、小体积、低臭氧排放、低能耗的空气净化器,为改善我们的生活环境而努力。
通讯作者简介
李海涛教授,男.1999年瑞典林雪平大学化学物理专业获工学博士学位.2002-2010年,先后任英国剑桥大学化学系专职研究员(PI),英国剑桥大学化学系生物物理化学实验室副主任,英国利兹大学化学系外聘专家.2012年回国在江苏师范大学任职江苏省特聘教授.目前主要从事单分子荧光技术与癌症的早期检测工作.
参考文献
[1] 郑莉. 浅谈雾霾危害及预防措施[J]. 华夏地理, 2016, (4).
[2] 李海洋, 赵新军. 基于TRIZ理论的空气净化器发展分析[J]. 科技创新与品牌, 2016, (3): 50-52.
[3] 刘嘉璐. 臭氧:PM2.5的“接班人”[J]. 地理教育, 2015, (12): 58-58.