華北地區(qū)大氣中鹵代阻燃劑類污染物研究

以多溴聯(lián)苯醚為代表的鹵代阻燃劑污染是一個重要的環(huán)境問題，電子垃圾拆解場是典型的高污染地區(qū)。而近年來一些研究表明在除電子垃圾拆解場之外的地區(qū)也存在較嚴(yán)重的多溴聯(lián)苯醚包括其低溴代組分污染，這些污染可能來源于我國對這一類物質(zhì)的生產(chǎn)和使用- - 盡管目前尚無資料表明中國工業(yè)化生產(chǎn)過含低溴代聯(lián)苯醚的產(chǎn)品。為研究我國環(huán)境中鹵代阻燃劑的來源以及大氣輸送等行為，本研究擬以大氣為主要觀測介質(zhì)，以典型的阻燃劑高污染地區(qū)（天津某電子垃圾拆解場和山東阻燃劑生產(chǎn)基地）為研究點，通過分析大氣中鹵代阻燃劑的濃度水平和組成特征，建立大氣中污染物來源的解析方法；對華北地區(qū)進行大范圍的采樣觀測，分析污染的地區(qū)分布，結(jié)合來源解析、擴散和輸送模型等方法研究不同污染源對該地區(qū)大氣污染的貢獻。該研究將加深對環(huán)境中鹵代阻燃劑類污染物尤其是其來源的認(rèn)識，并為制定相應(yīng)的控制措施和政策提供科學(xué)依據(jù)

大氣污染物是指由于人類活動或自然過程排入大氣的并對環(huán)境或人產(chǎn)生有害影響的那些物質(zhì)。大氣污染物按其存在狀態(tài)可分為兩大類：一種是氣溶膠狀態(tài)污染物，另一種是氣體狀態(tài)污染物；若按形成過程分類則可分為一次污染物和二次污染物。一次污染物是指直接從污染源排放的污染物質(zhì)，二次污染物則是由一次污染物經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)或光化學(xué)反應(yīng)形成的與一次污染物的物理化學(xué)性質(zhì)完全不同的新的污染物，其毒性比一次污染物強。

大氣污染物 既包括粉塵、煙、霧等小顆粒狀的污染物，也包括二氧化碳、一氧化碳等氣態(tài)污染物。

大氣污染污染物來源

凡是能使空氣質(zhì)量變差的物質(zhì)都是大氣污染物。大氣污染物已知的約有100多種。

有自然因素（如森林火災(zāi)、火山爆發(fā)等）和人為因素（如工業(yè)廢氣、生活燃煤、汽車尾氣等）兩種，并且以后者為主要因素，尤其是工業(yè)生產(chǎn)和交通運輸所造成的。主要過程由污染源排放、大氣傳播、人與物受害這三個環(huán)節(jié)所構(gòu)成。

（一）大氣污染的天然源

1. 火山噴發(fā)：排放出H₂S、CO₂、CO、HF、SO₂及火山灰等顆粒物

2. 森林火災(zāi)：排放出CO、CO₂、SO₂、NO₂、HC等

3. 自然塵：風(fēng)沙、土壤塵等

4. 森林植物釋放：主要為萜烯類碳氫化合物。

5. 海浪飛沫顆粒物：主要為硫酸鹽與亞硫酸鹽

在有些情況下，天然源比人為源更重要，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，全球氮排放的93%和硫氧化物排放中的60%來自于自然源。

（二）人為污染源

通常所說的大氣污染源是指由人類活動向大氣輸送污染物的發(fā)生源。大氣的人為污染源可以概括為以下四方面：

1. 燃料燃燒：燃料（煤、石油、天然氣等）的燃燒過程是向大氣輸送污染物的重要發(fā)生源。煤炭的主要成分是碳，并含氫、氧、氮、硫及金屬化合物。燃料燃燒時除產(chǎn)生大量煙塵外，在燃燒過程中還會形成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、有機化合物及煙塵等物質(zhì)。

2. 工業(yè)生產(chǎn)過程的排放：如石化企業(yè)排放硫化氫、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物；有色金屬冶煉工業(yè)排放的二氧化硫、氮氧化物及含重金屬元素的煙塵；磷肥廠排放的氟化物；酸堿鹽化工業(yè)排出的二氧化硫、氮氧化物、氯化氫及各種酸性氣體；鋼鐵工業(yè)在煉鐵、煉鋼、煉焦過程中排出粉塵、硫氧化物、氰化物、一氧化碳、硫化氫、酚、苯類、烴類等。其污染物組成與工業(yè)企業(yè)性質(zhì)密切相關(guān)。

3. 交通運輸過程的排放：汽車、船舶、飛機等排放的尾氣是造成大氣污染的主要來源。內(nèi)燃機燃燒排放的廢氣中含有一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物、含氧有機化合物、硫氧化物和鉛的化合物等物質(zhì)。

4. 農(nóng)業(yè)活動排放：田間施用農(nóng)藥時，一部分農(nóng)藥會以粉塵等顆粒物形式飄散到大氣中，殘留在作物體上或粘附在作物表面的仍可揮發(fā)到大氣中。進入大氣的農(nóng)藥可以被懸浮的顆粒物吸收，并隨氣流向各地輸送，造成大氣農(nóng)藥污染。此外還有秸稈焚燒等。

中國已制訂《中華人民共和國環(huán)境保護法》，并制訂國家和地區(qū)的“廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)”，以減輕大氣污染，保護人民健康。

大氣污染主要的大氣污染物

1.氣溶膠狀態(tài)污染物

主要有粉塵、煙液滴、霧、降塵、飄塵、懸浮物等。氣溶膠系指固體粒子、液體粒子或他們在氣體介質(zhì)中的懸浮體。直徑約為從0.002-100微米大小的液滴或固態(tài)粒子。大氣氣溶膠中各種粒子按其粒徑大小又可以分為

（1）總懸浮顆粒物（TSP）：懸浮在空氣中，空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑在100微米以下的顆粒物，為大氣質(zhì)量評價中一個通用的重要污染指標(biāo)。

（2）飄塵：能在大氣中長期漂浮的懸浮物質(zhì)，其粒徑通常小于10微米。

（3）降塵：用降塵罐采集到的大氣顆粒物，其粒徑一般大于30微米。單位面積降塵可作為評價大氣污染程度的指標(biāo)之一。

（4）可吸入粒子（IP、PM₁₀）：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）建議將IP定義為粒徑10微米以下的粒子。

（5）PM_2.5（particulate matter）：直徑小于或等于2.5微米的顆粒物。

2.氣體狀態(tài)污染物

主要有以二氧化硫為主的硫氧化合物，以二氧化氮為主的氮氧化合物，以一氧化碳為主的碳氧化合物以及碳、氫結(jié)合的碳氫化合物。大氣中不僅含無機污染物，而且含有機污染物。

（1）硫氧化合物：主要指二氧化硫和三氧化硫。二氧化硫是無色、有刺激性氣味的氣體，其本身毒性不大，動物連續(xù)接觸30ppm的SO₂無明顯的生理學(xué)影響。但是在大氣中，尤其是在污染大氣中SO₂易被氧化成SO₃，在于水分子結(jié)合形成硫酸分子，經(jīng)過均相或非均相成核作用，形成硫酸氣溶膠，并同時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成硫酸鹽。硫酸和硫酸鹽可以形成硫酸煙霧和酸雨，造成較大危害。

大氣中的SO₂主要源于含硫燃料的燃燒過程，及硫化礦物石的焙燒、冶煉過程。火力發(fā)電廠、有色金屬冶煉廠、硫酸廠、煉油廠和所有燒煤或油的工業(yè)鍋爐、爐灶等都排放SO₂煙氣。

（2）氮的氧化物：種類很多，是NO、NO₂、N₂O、NO₃、N₂O₄、N₂O₅等氮氧化物的總稱。造成大氣污染的氮氧化物主要是指NO和NO_2。大氣中氮氧化物的人為源主要來自于燃料燃燒過程，其中2/3來自于汽車等流動源的排放。NO_x可以分為以下兩種：

a.燃料型NO_x：燃料中含有的氮的氧化物在燃燒過程中氧化生成NO_x

b.溫度型NO_x：燃燒是空氣中的N2在高溫（>2100℃）下氧化生成NO_x

其天然源主要為生物源，如生物體腐爛。

大氣中的NO_x最終轉(zhuǎn)化為硝酸（HNO₃），和硝酸鹽微粒，經(jīng)濕沉降和干沉降從大氣中去除。

（3）碳的氧化物

a.一氧化碳（CO）

人為源：主要在燃料不完全燃燒時產(chǎn)生，80%由汽車排出，此外還有森林火災(zāi)、農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒。

天然源：甲烷轉(zhuǎn)化、海水中CO揮發(fā)、植物排放物轉(zhuǎn)化、植物葉綠素的光解。

CO全球性人為源和天然源排放量估算如下

b.二氧化碳：無毒氣體，因引發(fā)全球性環(huán)境演變成為大氣污染問題中的關(guān)注點。

（4）碳氫化合物（HC）：又稱烴類，是形成光化學(xué)煙霧的前體物，通常是指C₁-C₈可揮發(fā)的所有碳氫化合物。分為甲烷和非甲烷烴兩類，甲烷是在光化學(xué)反應(yīng)中呈惰性的無害烴，非甲烷烴（NMHC）主要有萜烯類化合物（由植物排放，占總量65%）.非甲烷烴的人為源主要包括：汽油燃燒（典型成分為CH₄,C₂H_4，C₃H₆和C₄碳氫化合物）、焚燒、溶劑蒸發(fā)、石油蒸發(fā)和運輸損耗、廢物提煉。

（5）含鹵素化合物：大氣中以氣態(tài)形式存在的含鹵素化合物大致分為以下三類：鹵代烴，氟化物，其他含氯化合物。鹵代烴主要人為源如三氯甲烷（CHCl3）、氯乙烷（CH3CCl2）、四氯化碳（CCl4）等是重要化學(xué)溶劑，也是有機合成工業(yè)的重要原料和中間體，在生產(chǎn)使用中因揮發(fā)進入大氣。大氣中主要含氯無機物如氯氣和氯化氫來自于化工廠、塑料廠、自來水廠、鹽酸制造廠、廢水焚燒等。氟化物包括氟化氫（HF）、氟化硅（SiF₄）、氟（F₂）等，其污染源主要是使用螢石、冰晶石、磷礦石和氟化氫的企業(yè)，如煉鋁廠、煉鋼廠、玻璃廠、磷肥廠、火箭燃料廠等。

并且隨著人類不斷開發(fā)新的物質(zhì)，大氣污染物的種類和數(shù)量也在不斷變化。就連南極和北極的動物也受到了大氣污染的影響！