论述我国城市空气污染的成因、危害、预报、防治.docx

论述我国城市空气污染的成因、危害、预报、防治城市自然环境不仅是城市资源的源泉，而且是人类生活、居住的环境，人类不应只是利用城市自然环境，而要尽可能地减轻对自然环境的污染，主动地补充城市自然环境随着城市规模的发展所不具备的功能，补偿由于城市开发建设而造成的自然环境损失和自然环境过度利用而受到的损害。我国虽然是发展中国家，但改革开放以来随着工业生产和经济建设的高速发展，汽车数量的迅速增加，煤炭和石油等燃料消耗量的剧增，导致了空气污染的加剧。所以，尽快深入研究及普及城市空气污染预报对于我国城市环境而言是费城重要的。 1.造成我国城市空气污染的原因是非常多的，其原因因城市而异，但纵观所有城市的污染成因，以下原因应该是最具有普遍性的： （1）城市人口爆炸性增长：城市强大的经济活力，丰富的物质文化条件和就业机会，对农村人口有具大的吸引力，进入20世纪以来，人口城市化加速发展，城市人口急剧增长。我国城市化虽然起步较晚，但城市人口增加速度却十分惊人，例如1980年我国城市人口有 13亿，占全国总人数的13.6；1990年增加到近3亿，占全国总人口的 26.2。城市个数由1983年的289个，到1993年增到570个，几乎增加了一倍；而城市人口大于100万的大型城市就有42个之多。我国大城市人口密度平均每平方公里 1万人以上，是郊区人口平均密度的2296倍。城市中人口数量巨大的工矿企业，单位面积上具有高投资、高能耗的特点。由于城市处于高密度、超负荷运转状态，因此城市空气、水、土地及一切基础工程设施都承受着超载的负担，引起了一系列环境问题。城市空气污染、缺电、缺水，城市环境脏、乱、差。（2）不同城市能源消耗类型又决定了不同成城市污染的差异：城市空气污染各有差异，按城市能源消耗可分为：“煤烟型” 、“扬尘型 ”、“石油型”、“复合型” 等。1）、“煤烟型”污染特征能源结构中煤炭占主导地位，使城市空气污染物主要表现为SO2和总悬浮颗粒物污染比例较大。2）、石油型此类污染主要来自石油燃烧、石油化工和汽车尾气产生的二次污染。发达国家多属此类污染。一般表现为以单一气粒转换为主的大气光化学反应过程，污染严重时可形成光化学烟雾。5-9月浓度较高。我国甘肃省兰州市亦属于这种类型。3）、扬尘型以二次扬尘、建筑垃圾扬尘、机动车风尘污染以及沙尘天气所造成的总悬浮颗粒物污染为主等非燃煤尘的粉尘污染。4）、复合型以“煤烟型”污染为主导，以“石油型”、二次扬尘、建筑扬尘及机动车排放污染为代表的污染称为“复合型”污染。此类污染主要形成于“煤烟型” 向“石油型”污染转化的工业发达城市。有“煤烟型”污染与“石油型”污染的共同特征。（3）城市机动车污染的成因分析 随着我国改革开放经济的高速增长及财富的迅速积累，使得各个城市各类汽车的数量得到迅速的增长，由此造成的城市污染也是不容忽视的：1）、城市路网结构不合理2）、没有形成完整的主干道网络 表现为主次干道断头、错位、形成交通瓶颈。铁路分割城市，使车辆交通不得不压向干路。 3）、出租车增长过快，交通压力大 （4）气象条件对城市空气污染的影响 空气污染是严重的环境问题。它主要起因于两方面：一是与污染源排入空气中污染物的多少有关；二是取决于城市上空边界层大气对污染物的稀释扩散能力大气环境容量。就某一有限时段而言， 城市各污染源的排放总量可能没有多大变化，但污染浓度的日际变化或月际变化很明显，主要是由天气过程和天气系统影响城市大气边界层对污染物的稀释扩散能力所致。1)天气形势与城市空气污染,以兰州为例，兰州冬季天气过程，主要表现为冷空气活动与间歇期。在冷空气爆发过境期间，大气层结不稳定，城区大气环境质量向好的方向发展。天气形势表现为：地面冷高压前部有明显的冷锋过境。在冷空气活动间歇期则不然，兰州处于高压内或其后部低压区或弱的气压系统控制，500hpa高空的流场为平直西风型或高压脊加强型，边界层逆温严重，地面弱风，低层大气污染朝差的方向变化。天气形势对大气污染的影响可以归纳为四类。 (1) 暖气团控制类：是指500hpa西北区为暖高压（脊）控制，700hpa，兰州在暖脊中。地面图上，低气压在新疆或河西，P24负中心多在河西和甘青两省东部。此阶段，大气层结非常稳定，常发生严重污染。 (2) 冷气团控制类：是指强冷空气大规模侵入西北区东部，700hpa青海有强大的闭合冷中心，西北区气压场分布是：新疆为低压区，甘肃、青海两省为高压区，中心在河西，兰州在地面冷高压控制下。冷气团控制，由于天气转晴，强烈地辐射降温，边界层常形成90120hpa厚度的逆温层，强烈地抑制着污染物的垂直扩散。 (3)冷暖气团交汇类：较强冷空气到达兰州至暖气团东退出境阶段。此阶段，高空降温，有时还伴有阴雪天气，700hpa兰州T24为负，地面兰州附近为低值区，新疆、河西为高值区。由于地面最低气温是上升的，边界层大气处于绝热状态，有利于污染物的垂直扩散、转移。 (4)冷暖气团过渡类：指随着冷气团东移变性，西北区上空经向环流减弱，逐渐以纬向环流所代替。此阶段，多弱的冷暖波动影响兰州，受多变的温度湿度影响，边界层大气层结也随之进行调整，SO2、CO、NOx浓度多在二到三级之间变化。1）在气象学中，将沙尘天气划分为浮尘、扬沙和沙尘暴三个等级。浮尘是指在无风或风力较小的情况下，尘土、细沙均匀地漂浮在空中、使水平能见度小于10km的一种天气现象。由于我国八大沙漠地区均处于北方，所以对于我国北方城市而言，更易遭受沙尘天气的影响，沙尘天气到来时，往往造成城市能见度降低，城市TSP大量增多，甚者可能与当地城市的污染物结合发生二次污染。2）沙尘气溶胶对干旱气候的影响气溶胶的气候效应，有三种途径影响气候及变化：一是直接辐射效应，即通过吸收和散射太阳辐射及地面和云层长波辐射影响地球辐射和能量平衡；二是作为云滴中的云凝结核(CNC) 改变云的光学特性和生命周期，这种变化同时影响地气系统的短波和长波辐射，成为气溶胶的间接辐射效应；三是气溶胶可以改变大气化学过程，抵消人类排放温室气体导致气温变暖的效应。虽然不确定，但数量上还是相当大的。这会间接或直接影响到城市大气的状况。3）风场对城市污染的影响一个城市风速风向的大小及分布对于城市污染物的扩散具有十分重要的影响。在大气边界层内，大气污染物的输送、扩散和稀释在很大程度上决定于风场形态及变化特征。别是静风时非常不利于大气污染物的扩散，使得大量污染物在市区堆积，导致市区环境空气质量恶化。因此城市风向风速对大气质量的影响非常重要。4）大气稳定度与混合层厚度对空气污染的影响大气稳定度是影响空气污染的气象因素之一，它代表了大气垂直扩散能力的强弱。不稳定类天气有利于大气污染物垂直扩散，而大气层结稳定则不利于低层污染物的扩散，对城区空气质量产生不利影响。最大混合层厚度是反映日间边界层大气特征的重要气象参数，也是空气污染潜势预报必须考虑的重要因素。2.危害：城市人口膨胀带来了一系列的社会经济和生态环境问题，城市自然环境受到人类强烈干扰、改变和破坏。城市生态平衡失调，人与生态环境的矛盾日益尖锐。城市生态环境的超载开发，受影响最明显污染最严重的是大气，因而引起了一系列的城市环境气象问题。 （1）城市大气污染问题：由于城市人口集中，工业集中，车辆尾气、工厂等大量排放有害气体，致使大气污染严重。（2）城市热岛问题。由于城市绿地减少，楼房的高度密度增加，硬化面积无限扩大，使得夜间城区最低气温比郊区农村最低气温高35C，形成了晚上由农村或近郊区向市中心吹的城市风，导致污染空气在城区集聚，严重影响了市民身体健康。另外，由于城市气温高，城市春天来的比较早，而秋天结束的比较迟，使城区的无霜期延长。但这些适宜于植物生长的因素，常会由于温度升高，湿度降低而丧失作用。在夏季，由于辐射和反射的热作用，供水量少，无风会使得树木感到“过热”，因此常引起树叶变焦，树皮灼伤。辐射和反射等作用又造成边界层大气的结构被破坏，加重了空气污染。3）城市降水问题。由于街道和路面的封闭，自然降水几乎全排入下水道，使城市绿化植物得不到充足的水分，水平衡经常处于负值。由于城市高温，降水利用率低，植物蒸腾量变小，使城市相对湿度比农村地区低，形成了城市“干岛”。 （4）日照问题。空气污染极大地降低了辐射强度；城市建筑又因其大小、方向和宽窄的不同而改变了太阳光辐射状况，即使在同一街道两侧也会出现很大差异。比如，一条东西向的街道，北侧接受的太阳光远多于南侧。植物与建筑物之间距离太近，常多荫蔽效果，由于接受到光量不同，树木被迫朝离开建筑物的方向不对称生长，导致树木的偏冠现象。（5）城市雷暴、大雾频发问题。近几年来，我国大城市雷暴、雾发生的频率比常年偏多。3.预报：1 、 空气污染预报分类（1）、 按空间尺度分类可分为：区域空气污染预报；城市尺度空气污染预报；特定污染源预报。（2）、按时间尺度分类可分为：短期空气质量预报；中期空气质量预报；长期空气质量预报。2、空气污染预报的主要方法 按预报模式性能的不同，可分为潜势预报、统计模式和数值模式预报三类。按照污染预报的要素不同，可分为污染潜势预报和空气污染浓度预报。统计方法和数值模式方法都属于浓度预报，如果采用数值预报模式和统计预报模式两种方法相结合，则有利于预报结果的对比和验证。此外，尚有一种模拟和预测方法，即流体力学物理模拟，原则上讲，它也可以用来预报污染物浓度时空分布。大气污染潜势预报 大气污染潜势预报可以看成是以气象上的天气形势预报为基础的“二次预报”，其预报的准确程度与天气形势预报的准确程度和预报精度有着直接关系，一般预报中提到的潜势预报准确率都是把天气形势预报准确率当做100来考虑的。 潜势预报采用的基本方法是从已发生的各污染事件着手，归纳总结出发生污染事件时，所特有的气象条件、天气形势及气象指标。目前的潜势预报所采用的方法与早期的天气形势预报有相似之处，都是以天气因子的某一临界值作为预报依据。大气污染潜势预报 大气污染潜势预报可以看成是以气象上的天气形势预报为基础的“二次预报”，其预报的准确程度与天气形势预报的准确程度和预报精度有着直接关系，一般预报中提到的潜势预报准确率都是把天气形势预报准确率当做100来考虑的。 潜势预报采用的基本方法是从已发生的各污染事件着手，归纳总结出发生污染事件时，所特有的气象条件、天气形势及气象指标。目前的潜势预报所采用的方法与早期的天气形势预报有相似之处，都是以天气因子的某一临界值作为预报依据。城市预报中，最重要的是预报与人体健康等有关的污染物状况，近年来提出一些预报指数：如：紫外线指数： 舒适度指数：感冒指数 中暑指数、穿衣指数4.防治：决定一个城市空气质量由两个方面：一是污染源的排放及分布状况，二是大气对污染物的扩散能力。污染源的分布状况在一定的时间范围、地理环境和经济条件下是相对稳定的。而大气对污染物扩散能力则变化很大。当气象条件发生变化时，同一污染源所造成污染物的浓度可相差几十倍乃至几百倍，大气的稀释扩散能力在几小时内也可改变数十倍。因此研究城市环境气象条件对城市空气污染物的影响，充分利用气象条件指导生产，对改善城市环境空气质量有重要意义。