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本文作者：鐘玲盧振蘭作者單位：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院

1引言

能源是一種關(guān)乎人類生存、社會進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、文明建設(shè)不可缺少的重要資源，能源的發(fā)展走過了木柴、煤炭、油氣、核能、太陽能、生物質(zhì)能等各個時期，工業(yè)社會的每一次技術(shù)進(jìn)步都離不開新型能源的研究與發(fā)展，目前世界各國的能源供應(yīng)主要以化石燃料為主，化石燃料燃燒在帶來動力的同時，也帶來了環(huán)境污染問題［1，2］。本文通過對能源結(jié)構(gòu)變化與特征大氣污染物的研究，表明我國城市大氣污染類型已從單一型污染轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌闲臀廴?，意在提高公眾對大氣污染物的認(rèn)識，為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)大氣環(huán)境提供依據(jù)。

2城市能源結(jié)構(gòu)變化

2．1能源的發(fā)展

能源的發(fā)展經(jīng)歷了一段漫長的歷史時期，最早使用的能源是木柴，但伴隨著世界范圍內(nèi)森林面積銳減，木材的過度消耗，煤作為一種可燃的燃料代替了木柴，這一轉(zhuǎn)變時期經(jīng)歷了150余年。從18世紀(jì)后期至19世紀(jì)中期，英國暴發(fā)了第一次工業(yè)革命，煤作為蒸汽機的燃料，從此替代了木柴成為當(dāng)時社會的主要能源燃料。但是內(nèi)燃機的研發(fā)，使石油替代了煤，成為了新興的燃料。直至20世紀(jì)40年代，木柴、煤、石油已成為世界的主要能源。然而隨著當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，至20世紀(jì)后期，天然氣、核能、水能、生物質(zhì)能等新型能源也逐步加入到能源行列中。如今，能源的種類繁多，其結(jié)構(gòu)也發(fā)生了改變，公眾逐漸把關(guān)注的焦點轉(zhuǎn)化到資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系，因此如何快速平穩(wěn)的發(fā)展經(jīng)濟(jì)，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境已成為現(xiàn)今社會優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性因素。

2．2世界各國能源結(jié)構(gòu)

目前，世界各國的能源主要以固體、液體、氣體能源為主，從2007年聯(lián)合國《能源統(tǒng)計年鑒》的能源平衡表中數(shù)據(jù)可知，中國、美國、俄羅斯是能源生產(chǎn)與消費的大國，三者的能源生產(chǎn)與消費量之和超過了世界能源生產(chǎn)與消費總量的40%。而俄羅斯、中國、美國的國土面積均排在世界前列，說明國土面積越大，蘊含豐富天然能源的概率也越大。并且從能源平衡表可知，多數(shù)國家的能源生產(chǎn)比重低于能源消費比重，進(jìn)口能源仍然是世界各國能源消費的重要形式。

2．3我國城市能源結(jié)構(gòu)

我國是能源大國，但人口基數(shù)大，導(dǎo)致人均能源消費量相對較低，并且能源結(jié)構(gòu)單一，主要依賴煤能源，能源地域發(fā)展也不均衡［3］。通過對2010年《中國統(tǒng)計年鑒》中能源生產(chǎn)總量與消費總量構(gòu)成數(shù)據(jù)的分析，可知中國近10年的能源生產(chǎn)與消費比重情況，從2000～2009年，煤是我國能源生產(chǎn)與消費總量最高的能源，生產(chǎn)與消費比重總體上升，年生產(chǎn)比重均高于消費比重;原油是我國生產(chǎn)與消費量占第2位的能源，它的生產(chǎn)與消費比重總體遞減，年生產(chǎn)比重均低于消費比重;天然氣在我國能源生產(chǎn)與消費量中最低，它的生產(chǎn)與消費比重總體呈上升趨勢，年生產(chǎn)比重均高于消費比重;水、核、風(fēng)能在我國能源生產(chǎn)與消費量中列第3位，它的生產(chǎn)與消費比重總體呈上升趨勢，年生產(chǎn)比重均高于消費比重。

3大氣特征污染物

3．1二氧化硫

硫氧化物主要分為SO2與SO3，其中主要是指SO2。SO2是一種無色，有刺激性氣味的氣體，主要有自然和人為兩種來源，最重要的自然來源是火山噴發(fā)，還有森林火災(zāi)、生物腐爛、有機生物體的代謝過程，SO2的人為來源主要來自化石燃料的燃燒過程，以及冶煉、硫化物礦石的燃燒等過程，涉及行業(yè)主要有火力發(fā)電廠、有色金屬冶煉廠、煉油廠、硫酸廠、工業(yè)爐窯等;眾所周知，SO2在大氣環(huán)境中容易被氧化形成SO3，再與水分子結(jié)合生成硫酸分子，最后成為硫酸氣溶膠，SO2被稱為嚴(yán)重的大氣污染物，原因就在于其導(dǎo)致硫酸煙霧與酸雨的形成［4～6］。SO2對眼睛、呼吸系統(tǒng)及某些情況下對皮膚有刺激作用，會加重呼吸道問題，長期工作于高SO2環(huán)境的人會產(chǎn)生哮喘、慢性支氣管炎、肺氣腫等疾病，造成這一影響的主要原因是SO2與水混合會形成硫酸這種對生物有強烈刺激的物質(zhì)［7］。

3．2氮氧化物

氮氧化物的種類很多，可分為多種氧化物形式，分別為NO、NO2、N2O、NO3、N2O4、N2O5等，其中主要的大氣污染物是指NO和NO2。NO是一種無色氣體，毒性不大，但在大氣環(huán)境中易被氧化成NO2，NO2是一種紅棕色、有刺激性臭味，毒性大，并且在一定條件下，NO2會與大氣中的其它氣體相互作用，形成光化學(xué)煙霧，對人體與環(huán)境造成巨大危害;氮氧化物的主要來源是化石燃料的燃燒，主要為汽車尾氣的排放，此外還有工業(yè)爐窯、家用火爐的燃燒等［4～6］。氮氧化物會與空氣中的水分、氨以及其它化合物反應(yīng)，生成含硝酸的細(xì)微顆粒物，這些物質(zhì)會對肺組織產(chǎn)生強烈的刺激和腐蝕作用，引起肺水腫;此外，亞硝酸鹽進(jìn)入血液后還可引起血管擴張、血壓下降，并與血紅蛋白作用生成高鐵血紅蛋白，引起組織缺氧和中樞神經(jīng)麻痹;在天氣炎熱和陽光充足的條件下，氮氧化物與揮發(fā)性有機物發(fā)生反應(yīng)，在近地面形成光化學(xué)煙霧［7］。

3．3碳氧化物

碳氧化物主要指CO和CO2，CO是大氣污染物，而CO2是大氣環(huán)境的正常組成部分，但它對環(huán)境卻造成了極大的影響。CO是一種無色無味，沒有刺激性，有毒性且不溶于水的氣體，人體吸入CO后，CO會與血液中的血紅蛋白結(jié)合，血液中的血紅蛋白作用是向人體器官和組織輸送氧氣，而CO與氧氣的親合力是人體血紅蛋白的210倍，所以一旦人體吸入CO后，一氧化碳會快速與血紅蛋白結(jié)合，生成碳氧血紅蛋白，降低了血液輸送氧氣的功能，從而使人體的器官和組織供氧量不足，導(dǎo)致心臟疾病和各呼吸系統(tǒng)疾病，嚴(yán)重時還會危及生命;CO2是一種無色無味無毒的氣體，當(dāng)其在大氣環(huán)境中的濃度過高時，氧氣比例下降，同樣會造成缺氧癥狀［4～7］。CO與CO2的產(chǎn)生主要由于化石燃料的燃燒和汽車的尾氣排放，且CO在空氣中極易被氧化成CO2，CO2能與大氣中的其它吸熱性氣體共同作用，阻止地球表面熱量的擴散，產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”，造成全球變暖、海平面上升、物種變化、土地沙漠化等一系列危害。

3．4顆粒物

根據(jù)我國最新修訂的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095－2012)中的術(shù)語和定義的解釋，總懸浮顆粒物(TSP)是指環(huán)境空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于100μm的顆粒物;可吸入顆粒物(PM10)是指環(huán)境空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于10μm的顆粒物;細(xì)顆粒物(PM2．5)是指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2．5μm的顆粒物［8］。PM10對人體的主要影響是對呼吸系統(tǒng)的危害，它會導(dǎo)致肺部纖維化，引發(fā)各種呼吸系統(tǒng)疾病，人體長時間吸入PM10，會提高癌變的發(fā)生率;而PM2．5由于顆粒物粒徑小，很容易通過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入肺部，改變肺部結(jié)構(gòu)與功能，危害人體呼吸系統(tǒng)與心血管系統(tǒng)，長時期在產(chǎn)生細(xì)顆粒物的環(huán)境中工作、學(xué)習(xí)與生活，同樣會增加人體器官癌變的發(fā)生［9～10］。

4大氣特征污染物的變化趨勢

目前，影響我國各區(qū)域的大氣污染物主要以SO2、NO2、PM10為主，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，NO2、PM10的排放量所占比重逐漸加大，而根據(jù)環(huán)境保護(hù)部的公告《2011年上半年環(huán)境保護(hù)重點城市環(huán)境空氣質(zhì)量狀況》顯示，與2010年上半年相比，2011年上半年，全國113個環(huán)境保護(hù)重點城市空氣中NO2平均濃度上升5．7%。目前氮氧化物已成為新增的大氣污染物總量控制約束性指標(biāo)，二氧化氮濃度不降反升意味著，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市大氣污染已經(jīng)由過去的煤煙型污染轉(zhuǎn)變成煤煙和機動車尾氣復(fù)合型污染，其中機動車尾氣污染已經(jīng)成為城市空氣主要污染源之一。

5結(jié)語

“十一五”期間我國氣體污染物總量控制指標(biāo)二氧化硫的排放量已得到明顯的控制，“十二五”期間，我國的污染物總量控制指標(biāo)將新增氨氮和氮氧化物兩項指標(biāo)。針對大氣環(huán)境質(zhì)量中二氧化硫的總量控制，“十二五”伊始，我國新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095－2012)進(jìn)一步完善了大氣環(huán)境中二氧化硫的濃度限值和相關(guān)監(jiān)測方法，以促進(jìn)電力行業(yè)脫硫設(shè)施的穩(wěn)定運行、非電力行業(yè)的脫硫設(shè)施建設(shè)與結(jié)構(gòu)調(diào)整等相關(guān)工作的開展。對于氮氧化物的總量控制，新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095－2012)將加強對氮氧化物的排放控制，確保氮氧化物污染防治工作的順利開展。