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【关键词】 ,大气污染物;支气管肺泡灌洗液;细胞因子
摘要: 目的 研究大气污染物对大鼠肺炎性细胞因子的影响,探讨大气污染对呼吸系统炎性损伤的机制。方法 48只Wistar大鼠,体重200~240g,随机分为实验组(1d组、7d组和30d组)和对照组。实验组分别进行可吸入颗粒物(PM10)染尘,SO2、NO2和CO染毒。PM10染尘采用气管注入法,灌注1ml含15mg PM10生理盐水混悬液;染毒采用静态吸入SO2、NO2、CO空气混合气,浓度分别为15,12,400mg/m3,每天吸入2h,分别吸入1,7及30d;对照组大鼠气管注入1ml生理盐水并吸入正常空气。分别于染毒后1,7,30d进行支气管肺泡灌洗,观察灌洗液中白细胞总数及其分类;采用ELISA法测定支气管肺泡灌洗液(BALF)中炎性细胞因子水平。结果 实验组大鼠BALF中,白细胞总数、中性粒细胞百分比明显升高,与对照组比较差异有统计学意义(P<005或P<001)。1d组大鼠BALF中,肿瘤坏死因子α(TNFα)、白细胞介素6(IL6)、白细胞介素8(IL8)及白细胞介素10(IL10)水平均明显高于对照组(P<005),各炎性细胞因子间有较好的相关性。结论 大气污染物可引起大鼠肺促炎细胞因子与抗炎细胞因子表达失衡,造成肺组织的炎性损伤。
关键词: 大气污染物;支气管肺泡灌洗液;细胞因子
Effects of air pollutants on pulmonary inflammatory cytokines in rats
Abstract: Objective To study the effects of air pollutants on pulmonary inflammatory cytokines in rats,and to explore the mechanism of air pollution on inflammatory injury of respiratory system.Methods Fourty-eight Wistar rats (200~240g) were randomly divided into treated groups (1d,7d,and 30d groups) and control group.The tested rats were respectively exposed to PM10 of 15mg in 1ml saline by intratracheal instillation,and then were exposed to mixed gases of SO2,NO2,and CO (15,12,and 400mg/m3 respectively) by static inhalation 2h per day for 1d,7d and 30d respectively.One ml saline was instilled and general air was inhaled by rats of the control group.Results The counts of white blood cell (WBC) and the percentages of neutrophil (Neu) in treated groups were significantly higher than those in the control group (P<005 or P<001).The levels of TNFα,IL6,IL8,and IL10 in rats of oneday group were significantly higher than those in the control group (P<005).There were positive relationships among cytokines.Conclusion Air pollutants can induce the imbalance on the expression of proand antiinflammatory cytokines and result in inflammatory injury of respiratory system.
Key words: air pollutants;bronchoalveolar lavage fluids (BALF);cytokines
大气污染直接作用的靶器官是呼吸系统,长期反复接触会使人体免疫力低下,引起气管炎、支气管哮喘等慢性疾病。目前有关大气污染对机体呼吸系统炎性损伤机制尚未完全明确。本文通过制备大气污染的动物模型,从大气污染对大鼠呼吸道微生态、氧化损伤及病理学改变等方面进行了研究〔1-4〕。本文通过测定大鼠支气管肺泡灌洗液(BALF)中肿瘤坏死因子α(TNFα)、白细胞介素6(IL6)、白细胞介素8(IL8)及白细胞介素4(IL4)、白细胞介素10(IL10)的水平,进一步探讨大气污染对大鼠呼吸系统炎性损伤的作用机制。结果报告如下。
1 材料与方法
11 材料
111 可吸入颗粒物(PM10)制备 (1)样品采集:冬季采暖季节,选择煤烟、交通及生活污染区为采样点,用日本产低流量(20~30L/min)粉尘采样器和称重的55mm玻璃纤维滤膜,每天连续采样24h,连续采集30d;滤膜干燥后称重计算采尘量,含尘滤膜在-20℃下保存。(2)PM10悬浮液制备:将各采样点滤膜同时用一定量的生理盐水超声震荡洗脱20min,吸去滤膜水分,干燥后称重,计算生理盐水中粉尘量,定容后使其粉尘浓度为15g/L。
112 标准混合气制备 高于染毒浓度12倍的SO2、NO2、CO的空气标准混合气由具有国家标准物质资质认证的大连特种气体产业公司提供。染毒时将标准混合气减压,以流量计控制流速,稀释12倍后分别放入染毒柜内。
113 实验动物及分组 48只健康Wistar大鼠,体重200~240g,雌雄各半(中国医科大学实验动物中心)。随机分为3个实验组(1,7,30d组)和对照组,每组12只。
12 方法
121 染尘及染毒 (1)染尘:乙醚麻醉下气管注入染尘,实验组大鼠注入1ml含15mg PM10的生理盐水混悬液,对照组大鼠注入1ml生理盐水。(2)染毒:采用体积为60L染毒柜,每柜放入2只大鼠。实验组大鼠静态吸入浓度分别为15,12,400mg/m3的SO2、NO2、CO的空气混合气。每天吸入2h,各组分别吸入1,7及30d;对照组吸入正常空气。PM10、SO2、NO2及CO浓度均相当于国家《环境空气质量标准》(GB30951996)二级日标准的100倍。
122 采集大鼠样品 于染毒结束后次日处死大鼠,对照组大鼠分3批处死。乙醚麻醉下腹主动脉取血,分离血清;用37℃生理盐水进行支气管肺泡灌洗(BAL),每次2ml,洗3次,合并BALF,3000r/min离心10min。血清及BALF上清液置于-80℃低温冰箱保存。
123 检测指标及方法 BALF沉淀中白细胞(WBC)总数及分类[巨噬细胞(AM)、淋巴细胞(Lym)、中性粒细胞(Neu)],采用常规计数及瑞氏染色法。BALF中TNFα、IL6、IL8、IL4及IL10水平采用双抗夹心ELISA法测定(美国R&D公司及晶美公司);用CLINIBIO128型酶标仪(奥地利公司)测量吸光度(A)值。
13 统计分析 应用SPSS100软件拟合最佳的曲线回归方程,求出样品中各细胞因子浓度,进行单因素方差分析及相关分析。
2 结果
21 白细胞总数及分类(表1) 实验组大鼠BALF中WBC数及中性粒细胞百分比升高,与对照组比较差异均有统计学意义,尤以1d组明显(P<001);7及30d组WBC数及中性粒细胞百分比下降,与1d组比较差异有统计学意义(P<001)。
表1 BALF中白细胞总数及分类(略)
注:与对照组比较,a P<005,b P<001;与1d组比较,c P<005,d P<001
22 促炎细胞因子水平(表2) 染毒1d组大鼠BALF中IL6、IL8及TNFα水平显著高于对照组;7及30d组水平下降,与1d组比较差异均有统计学意义。各因子中IL6表达水平最高,其次为TNFα。
表2 BALF中促炎细胞因子水平的比较(略)
注:与对照组比较,a P<005,b P<001;与1d组比较,c P<005,d P<001
23 抗炎细胞因子水平(表3) 实验组大鼠BALF中IL10水平显著高于对照组,尤以1d组明显;7及30d组水平有所下降,与对照组及1d组比较,差异有统计学意义,且IL10表达水平高于IL4。
表3 BALF中抗炎细胞因子水平的比较(略)
注:与对照组比较,a P<005,b P<001;与1d组比较,d P<001
24 炎性损伤指标的相关分析 简单相关分析结果显示,10对炎性损伤指标均呈不同程度的正相关,相关系数(r)为0397~0785,均P<005;偏相关分析结果显示,只有简单相关程度较高的前5对指标呈中等程度正相关(r=04552~06460)。
3 讨论
炎性细胞因子(Inflammatory cytokines,ICKs)是由各种免疫细胞和组织细胞分泌,具有调节炎性细胞功能及行为、影响炎性反应及转归的细胞活性物质,根据其对炎症反应的不同影响,可分为促炎因子和抗炎因子2类〔5〕。本文结果显示,实验组大鼠BALF中白细胞总数和中性粒细胞百分比均高于对照组,尤以1d组明显,提示大气污染物已引起大鼠呼吸系统明显的炎症反应。7及30d组白细胞总数和中性粒细胞百分比有所回落,但与对照组和1d组比较差异均有统计学意义,表明炎症正处于消退期,其结果反映了炎症生理过程的变化,与刘春涛等〔6〕报道的一致。本研究结果显示,1d组大鼠BALF中IL6、IL8、TNFα水平明显高于对照组,并且偏相关分析结果显示,TNFα与IL6(r=06217)及IL8与IL6(r=04552)分别呈中等程度正相关。说明在炎症早期IL6、IL8及TNFα之间存在着密切的联系。TNFα可能启动了IL6、IL8等细胞因子群,使其合成、分泌增多,诱导多形核白细胞(PMN)在肺组织聚集、粘附、并释放IL6和IL8等炎性介质〔7〕;而IL6可激活中性粒细胞、延迟吞噬细胞对衰老和丧失功能的中性粒细胞的吞噬,从而加剧了炎症介质的产生;IL8可诱导PMN趋化至炎症部位,脱颗粒,产生超氧离子,造成肺组织损伤〔8〕。本研究结果显示,IL4变化不明显,与对照组比较差异均无统计学意义,提示促炎细胞因子(TNFα和IL6)和抗炎细胞因子(IL4和IL10)的变化趋势不平行,处于一种失衡状态,这种局部失衡状态的炎症反应可能是造成组织炎性损伤的一个重要原因。本研究结果表明,大气混合污染物可诱导大鼠肺组织IL6、IL8、TNFα、IL4及IL10的释放,导致肺组织的炎性损伤。促炎因子中以IL6和TNFα表达水平较高,且与抗炎因子IL4及IL10呈较好的相关性;抗炎因子IL10表达水平高于IL4,因此,TNFα、IL6和IL10可作为大气污染所致肺早期炎症的敏感指标。
摘要:二十一世纪的钟声已经敲响,回首二十世纪,我国经济获得了长足的发展,生产力水平大大提高。但是,传统模式下的生产力的提高在驱动经济增长和为企业带来的利润的同时,却使我们的地球家园变得千疮百孔,不堪重负。1987年,世界环境与发展委员会了长篇报告《我们共同的未来》。该报告首次提出了“可持续发展”的定义,即“既满足当代人的需要,又不对后代满足其需要的能力够成危害的发展”。
关键词:石家庄市 大气污染 原因分析 政府行为对策
一、概述
二十一世纪的钟声已经敲响,回首二十世纪,我国经济获得了长足的发展,生产力水平大大提高。但是,传统模式下的生产力的提高在驱动经济增长和为企业带来的利润的同时,却使我们的地球家园变得千疮百孔,不堪重负。
1987年,世界环境与发展委员会了长篇报告《我们共同的未来》。该报告首次提出了“可持续发展”的定义,即“既满足当代人的需要,又不对后代满足其需要的能力够成危害的发展”。这个定义鲜明的表达了两个基本观点:
人类要发展,尤其是贫困地区的发展;
发展要有限度,他不应危及后代人的发展。
石家庄市我国华北地区新型的一座现代化工业城市,是河北省政治、经济、文化、科技中心。总面积15848平方千米,总人口845万。其交通发达,京广、石太、石德铁路和京深、石港、石太高速公路交汇于此。近年来,石家庄市工业迅猛发展,人民生活水平显著提高。但是,经济的快速增长带来了严重的环境问题。 是他一跃成为全国著名的环境污染大市。而其中,尤以大气污染最为突出:尤其是在风力达到一定程度后,尘土满天飞舞,纵横肆虐,有些区域垃圾泛滥成灾。
二、 石家庄大气污染现状及原因分析
1.1 石家庄大气污染现状
近年来,随着城市工业的发展,大气污染日益严重,空气质量进一步恶化。河北省环境监测总站4月11日队本周空气质量检测表明,石家庄的首要污染物可吸入颗粒物(PM10)。由于它们直径很小,且夹杂着细菌,可以被人体吸入体内,引起疾病。同时,由于它们很轻,不宜沉降,总是漂浮在空中,阳光照射在这些微尘上,被吸收或散射,致使天空显得灰蒙蒙的,能见度明显下降。扬尘污染也比较严重,特别是雨后就更显得直观,汽车挡风玻璃上全是泥水,就连眼镜片上也满是泥水。由于少数地区垃圾处理不善,成堆的垃圾在地面上腐烂,随风一锤,一股恶臭扑鼻而来,让人倍觉恶心。工厂排出的废水、废气,也使大气污染受到不同程度的影响,给市民的工作和生活带来严重的不便。
1.2 石家庄大气污染原因分析
1.2.1 地形和气候因素是影响石家庄市大气质量的基本原因
石家庄位于河北省中南部,西依太行山脉,东、南、北均为辽阔的华北大平原。而与此同时,石家庄属温带大陆性季风气候,四季分明,具有冬季寒冷少雪,春季干旱多风,夏季炎热多雨,秋季晴朗凉爽等特征。这些特定的地理和气候因素,是石家庄的大气污染面临严峻的挑战。由于东南风的作用,石家庄上空的可吸入颗粒物和其他污染物质随风西移,当遇太行山脉的阻挡后,又转向东移,返回原地。而与此类似,当刮西北风的时候,由于太行山脉这一巨大的屏障,使西北风被拦截在山西境内,一些污染物质也无法被刮走,而只能继续停留在石家庄的上空。
1.2.2 城市建设是影响石家庄大气质量的重要原因
石家庄气体状态大气污染源调查表
根据对主要大气污染的分类统计分析,其主要来源可概括为三大方面:(1)燃料燃烧(2)工业生产过程(3)交通运输等。根据统计资料,以上三方面产生的大气污染所占的比例分别为70%、20%和10%。在直接燃料的燃烧中,燃烧排放的大气污染物数量约占燃料燃烧排放总量的96%,其中燃煤排放的烟尘、SO2、NOX和CO的数量占燃料燃烧排放比例分别为99%、93%、81%和97%。各种工业生产过程中产生的大气污染排放量虽仅占大气污染总排放量的1/5左右,但由于排放点比较集中。浓度较高,所以对工矿区或局部的大气污染较为严重。机动车等流动源在交通比较繁忙的街道,如裕华路、中山路等,可能造成CO、NOX和HC的严重污染。
(一)燃料燃烧。在石家庄,天然气在居民的生活中还没有普及,煤仍然是人们的首选燃料。而在燃煤市场上,高硫煤仍占主导地位。由于经济条件的限制,人们不可能放弃廉价的高硫煤而去购买环保型的低硫煤。这就造成SO2的大量排放。同时,由于石家庄地处华北,冬季寒冷,需要供暖,而一些单位为了省钱,实行自给自足的供暖制度,这就增加了煤的燃烧量,使大气背上了沉重的包袱。
(二)工业生产过程。近些年来,石家庄纺织工业发展迅速,是我国棉纺织工业基地之一,化学工业也是重点发展部门,有规模较大的华北制药厂和石家庄化肥厂,煤炭工业亦占有重要地位。这些性质的工矿企业即使石家庄的重点发展部门,也是污染最为严重的企业。而且这些工矿企业大多数集中在市区,如具有相当规模的华北制药厂和石家庄化肥厂等。此外,还有一些粉末冶金厂、印染厂也是石家庄大气污染的主力军。
(三)交通运输。近些年来,石家庄经济发展迅速,交通运输也随之发展。特别是近年来,私人轿车的数量急遽增多。但是,交通运输的发展带来了严重的环境问题。汽车的尾气中含有大量的CO,对人体的危害极大,特别是一些柴油大货车和冒烟车辆,排放的尾气中夹杂着大量的可吸入颗粒物,是导致疾病的重要因素。据中国科学院王玮博士介绍,一辆柴油车排放的尾气中,夹杂的可吸入颗粒物,几乎是100辆汽油差夹带的总和,是更严重的污染源。而石家庄却允许柴油车进城,促使空气中可吸入颗粒物的浓度急剧上升。
(四)市政建设。石家庄的马路普遍存在道路斜坡问题,即马路两侧的人行板道明显高于路面而且与路面垂直,呈“凹”字型。致使马路上的灰尘不能吹走,而且越积越多,这也是因发扬陈天气的直接原因。据资料统计,城区扬尘中的可吸入颗粒物占总量的40%左右,人们却对裸露地面,建筑工地,拆迁工地以及砂石料场造成的扬尘姑息迁就,始终未能采取有效的措施从根本加以治理。此外,工业废水中的化学成分也极容易发生化学反应,产生对人体有害的气体。
(五)工业布局。石家庄的一些工矿企业大多数集中在城区的东北部,还有一些分布在市区的不同区域。这些工矿企业的分散性是整个城区的大气污染受到不同程度的影响。
(六)绿化。石家庄作为一个新兴的工业城市,绿化还没有跟上工业发展的步伐。只有政府、一些企事业单位,机关团体内部绿化已基本达标,而整个城区的绿化却远远达不到要求。南二环只是近两年来才栽了几批树,其他地方也还是光秃秃的。
1.2.3 市场失灵。所谓市场失灵是指市场存在不完整性(例如:垄断实力的存在,生产要素缺乏流动性,巨大外部型的存在,缺乏知识和信息等)导致市场经济作用被削弱的现象。也就是使市场经济不能实现其理论上的好处的情况。从可持续发展的角度说,外部性是市场失灵的重要因素。外部性是指个人或一个经济单位所承受的收益和成本是另外的个人和经济单位行为的直接结果,而没有得到任何补偿的情况。如一个化肥厂对大气造成污染但老百姓去被迫承受大气污染所造成的损害。由此可见,市场失灵也导致了大气污染。
1.2.4 政府政策失灵。政府并不是万能的,政府决策失灵同样会产生环境问题。例如:河北省政府打算把石家庄建设成为闻名全国“药都”,而制药厂是污染极为严重的企业,这个政策导向势必会对石家庄的大气污染造成不良的影响。
1.2.5 全民对环境的认识不够
目前,人们对环境保护存在很多认识上的误区。如对环境问题的潜伏性、长期性、紧迫性和艰难性认识不足,对政府的环境保护政策不理解,由于市民认识上的不足和思想上的不重视,导致他们行为上的不够积极,不够配合。如在石市东南部的尖岭村,本身道路坑洼不平,尘土飞扬,再加上村民自身素质不高,垃圾随处可见。特别是每逢集市过后,更是满地狼藉,叫村民和过路人苦不堪言。
三 政府行为对策
在生态破坏和环境污染日益严重的今天,“经济发展靠市场,环境保护靠政府”的说法已被广为接受。环境资源配置的失灵,要求政府加大环境保护行政监督力度,采取有效的行政、经济、法律、教育等手段,发挥其在解决环境问题上的重要作用。入世后,我们的环境管理方式将会受到冲击,因此,必须更新观念,提高认识,适应新的形势和环境。
1、完善政府机构职能,使宏观与微观有机结合。可持续发展战略的实施要求几乎所以政策领域的变革,改变过去各个部门封闭的、分割地制定和实施经济、社会、环境政策的做法,把环境保护与其他政策的制定和执行结合起来,这样做既有利于环境本身,又可以提高其他政策的效能,这就要求石家庄市政府建立环境管理体系,其绩效分布如顶图:
政府要依照此体系,完善机构设置。实行环境质量行政领导负责制,明确各部门职责,对政府及职能部门和企事业单位的工作人员违反环保法规的各项具体行为进行界定。对违反环保法律、法规或贯彻不力导致辖区环境质量下降的部门、机关给予相应处分,使领导的“乌纱帽”和其所负责的区域环保是否达标挂上钩。此外,还要给环保部门下放实权,权责明确,才能贯彻有力。
2、搞好监督调查工作,统一布局,分类管理。治理环境污染,必须坚持预防为主、防治结合的原则,实现全面规划,合理布局。
2.1 政府环保部门应切实做好环境的监测调查工作。近日河北省环境监测中心站针对日益严重的室内环境污染监督检疫站。今后,对于类似的机构要进一步完善,以加强对空气污染原的监控;实施城市空气质量周报或日报预报,使社会有关各方及时了解可能出现的空气污染情况。使一些污染物排放较大的单位和对空气污染物敏感的人群能预做准备。采取必要的应对措施,并可为环境管理决策提供及时、准确全面的环境质量信息。同时,政府可以投资兴建以监控、信息、检测等三大系统为核心的环境指挥中心,配备机动车尾气遥感监测车,加强环境监理标准化建设。
2.2 立足现有规律、规章和制度,制定和完善地方性法规,加强环境执法监督。为使环境保护工作根深蒂固的开展起来,建立适应可持续发展和市场经济的有利于环境保护的环境法律体系是必不可少的。政府可制定一系列相应政策法规完善这一体系(注意既要有综合性法规,又要对各方面进行明确规定,而且要随着科技的发展不断修改。)在此基础上实行环境执法监督,以国家环境政策、法律、法规和标准为依据,围绕国家环保工作重心,结合石家庄环保工作重点,运用国家法律赋予的权利和石家庄市政府授予的行政管理权限,以石家庄市环保局为主体,在有关部门的配合下对一切与环境保护有关的经济行为进行有效的监督动。
3、针对石家庄市大气污染的几个主要方面原因采取相应防治措施,强化管理。
3.1 政府应利用经济手段来治理工矿企业。企业是各种污染物的主要产生者和排放者,这就要求企业在追求经济利益的同时,采取切实措施以削减排污量,实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。使企业改变观念,拚弃环境保护部经济的成见,树立起重视环境更益于经济的观念。宣传和执行“污染者付费、利用这补偿、开发者保护、破坏者恢复”的原则。对破坏环境和随意排放污染物或超过国家规定标准的单位,按照污染种类,数量和程度进行罚款或征收排污费;对排放污染物损坏群众健康或造成财产损失的排污单位,责令向受害者赔偿损失;对利用废弃物生产的产品给以减免税收或其他经济上的优惠;实行开发利用自然资源予以征税收费等制度。
3.2 制定严格的标准,控制扬尘和废气污染。关闭不合格的砂石料场,对于建筑工地拆迁工地要求工程承包商在工地周围加高护屏,并在四周的临时交通道路上铺盖沥青;对一些非回镇土要随时运出市区。要求运货车加盖遮篷,以免建筑材料散落街头。各公司要采用现代化的电子过滤塔等先进设备来净化含油脂灰及有害的二氧化硫的废气。化工厂应利用管道将生产过剩中产生的废煤气及其他含有臭味的气体,经过管道输送到煤站燃烧,变成无害的碳酸气体和水蒸气,然后经过高大的烟囱排向高空。制药厂应建立有害气体的回收循环装置,利用回收利用可制成石膏。对工厂和服务性行业制定和执行新的氮氧化合物和挥发性有机化合物排放量标准和燃料的质量鉴定标准。除此之外,政府应加快无燃煤区的建设,将石家庄市中心区(和平路、体育大街、槐南路和仓安路;维明街围和区域)基本建成无燃煤区,并逐步将整个市区建成无燃煤区。同时,政府应下令,对一些具备集中供热条件的单位,必须集中供热。
3.3 利用行政手段削减机动车污染。政府应执行严格的地方规章制度,禁止销售未达国家尾气排放标准的汽车,淘汰尾气超标车;安装电喷和三元催化装置;加快机动车燃料改造,
使用天然及电力等清洁能源;同时,可以开设电车等无污染车辆。对一些新增公共汽车要购置以天然气为燃料的清洁型车型,建设天然气加油站。禁止拖拉机、机动三轮车及非市区牌号的摩托车进入市区。
3.4 政府应严格规划解决石家庄的道路斜坡问题。一方面,在新建道路工程中,尽量避免道路斜坡问题。同时,对一些已形成道路斜坡问题的主干道,政府可以责令有关部门用花坛取代栅栏,并在道路两侧种上树,以达到防止尘沙和净化空气的双重功效。另一方面,可以增设洒水车的数量,用洒水车把一些处理过的污水洒在马路上,一日几次。
3.5 调整工业布局实现工业布局园区化。政府要加大力度,逐步改变不合理的工业布局,在城区实施“优二兴三”的产业政策,把工业重心移向开发区,发展工业园区,严格执行产业发展导向政策和“三同时”规定。限制一些敏感区域兴办有污染的工业项目,对一些重污染企业要实行搬迁、停产、转产或限期整改等政策。扩大石市经济技术开发区和高新技术产业开发区的规模。
4. 对城市交通和公共设施警醒合理的规划管理。
4.1 政府要加大投入。
4.1.1 增加对公共设施的投入。政府可对一些公共设施增加资金投入,如在一些公园、广场兴建喷泉、消防水池等。在适当的地点开设无车区和商业步行街,以减少汽车的流动量。
4.1.2 政府应增加资金投入来治理城市垃圾。政府可以投资在一个小区设置几个垃圾投放点,每天定时投放垃圾,同时政府可以投资开发垃圾产业。当然,出路垃圾也必须坚持以预防为主,防治结合的方针,不能走先污染后治理的路子,政府可以让企业在生产时就考虑到为减少垃圾创造条件,如减少包装,或改一次性包装为重复使用的包装。对一些自然无法分解的垃圾,可以进行焚烧,但一定要严格限制焚烧厂的粉尘和废气排放,烟囱要价高,而且要安装废气过滤装置,把排入大气的有毒物质减少到最低限度。
4.2 加强城市绿化工作,建立城市立体绿化体系。在石家庄范围内大规模植树种草,在搞好垂直绿化的基础上,实行立体绿化。随着工业的发展和人民生活方式的变迁,使内绿化已显得十分重要因为许多新建住宅和办公楼都有很多污染物质,其中有些会释放有害气体或尘粒污染空气,它们包括许多种燃料、木材、建材、办公设备、家具、地毯及化工清洗剂等。另外,植物、宠物或房间空调系统也会带有细菌,这些细菌会破坏室内的空气质量。立体绿化就是事室内、地面、楼顶、墙体形成一个立体的绿化网,以阻止细菌霉菌的生长。此外,化学制品应受到限制,如油漆燃料及杀虫剂等。
5. 广泛利用宣传、教育等手段提高公民的素质和环保意识。环境保护关系到全民族的生存和发展,保护环境实质就是保护生产力。各地区各部门都要进一步提高对环境保护工作重要性的认识,进一步加强环境保护宣传教育,广泛普及和宣传环境科学知识和法律知识,切实增强市民的环保意识和法制观念,提高其保护环境的自觉性。(1)各地区各部门必须把环境保护法律知识作为干部职工培训的重要内容,提高各级领导干部和人民群众遵守环境保护法律法规的自觉性。各级政府应把环保业绩作为考核政府官员政绩的主要指标,让各级政府把环保提上日程。(2)大中小学要积极开展环境教育。(3)建立公众才与机制,发挥社会团体的作用,鼓励公众参与环境保护工作,检举和揭发各种违反环境保护法律法规的行为。(4)报纸广播电视等新闻媒介应当及时报道和表彰环境保护工作中的先进典型,公开揭发和批评污染、破坏生态环境的违法行为。对严重污染破坏生态环境的单位的个人予以曝光,发挥新闻舆论的监督作用。(5)各级政府可以在居民小区设置宣传栏,宣传环保方面的法律法规,充分调动群众的自觉性。
6.大力发展环保科技,推动环保产业的发展。
6.1 积极发展科技兴环保企业。我国已经加入WTO,国内所有企业都要面临经济全球化的挑战和考验,那种仅凭人力资源、劳动力价格低廉去打开国际市场的办法是缺乏远见的,以民众的低收入额为代价的竞争,其出发点就不对,其可持续性等更值得怀疑。大量增强企业的科技内涵才是做根本的出路。面对环保领域企业数量小多、规模小的特性,大力发展科技型环保企业更是当务之急。政府应加强对环保企业科技化的支持和政策引导。(1)在财政税收政策上向企业的科技开发行为倾斜,如果通过相应的监督监察机制确证企业投资与技术开发,那么这种投资的税收可以减免;如果经过相应的论证,企业投资与某项技术研究可以促进整个地区整个行业的技术进步,那么可以取得政府的优惠贷款甚至贴息贷款。(2)在环境领域,面向环保企业设立技术研发课题,并有配套的资金保障。(3)选择有规模、有丰富实践经验、具有技术研究基础的环保企业作为重点扶持对象,有的放矢发挥最佳作用。
6.2 鼓励支持环境保护和治理污染方面的科技研究和科技发明并力求将研究成果转化为实际成果。
6.3 加强同其他地区和国家的联系与合作。 引进国外投资,弥补资金短缺的现状;积极开展与其他地区和国家间的技术交流与合作,研究与应用新形式的环保理念与技术;聘请国内外知名环境专家参与我市环境整治开发治理工作规划的制定等等。
摘要:本文简要叙述了人类工业化带来的气态污染物如硝酸尾气、黄磷尾气等中NOx、SOx、P、As、PH3、CO等对人类健康、生态环境的危害及防治措施,结合作者单位在吸附分离领域已经开展的一些实验研究,探讨了吸附分离技术在治理气体污染物中应用的前景及可行性。
关键词:气体吸附分离技术 大气污染防治
1 前言
随着人类工业化程度的不断提高,人类向自己赖以生成的环境中排放的有害物质在不断地增多,“保卫地球、保护我们生成的环境”不再仅仅是一句危言耸听的口号,而是关系到我们子孙后代能否生存的刻不容缓的大事。人类需要发展但更需要保护环境,如何保护好我们的环境是我们广大科技工作者共同关心的问题。目前,工业生产给环境带来的主要污染物为工业废气、工业废水、废渣(即工业“三废”),其中工厂每天向大气中排放大量的各种各样的工业废气对人类的健康威胁极大,尽可能将污染物排放量降低到最低限度是非常必要的。
对生态环境影响较大和人类健康威胁较大且绝对排放量较大的废气主要包括:
(1)含NOx、SO2、P、As、PH3、CO、HF、C2HCl3、C2H3Cl3等污染物的有毒气体;
(2)其它气体,开展关于减少这类有害废气的研究是非常有必要的,本文结合著者在这一领域已经开展的研究,讨论了用现代吸附分离技术净化这类气体的意义及工业开发的可行性。
2 吸附分离技术治理废气技术基础及过程
(1)气体吸附分离技术基础
气体吸附分离技术是近年发展较快的一项新技术, 按照再生方式的差异常分为变压吸附法和变温吸附法两类:(1)变压吸附(英文名称Pressure Swing Adsorption,简称为PSA)法提纯或分离单元是根据恒定温度下混合气体中不同组份在吸附剂上吸附容量或吸附速率的差异以及不同压力下组分在吸附剂上的吸附容量的差异而实现的,由于采用了压力涨落的循环操作,强吸附组份在低分压下脱附,吸附剂得以再生;吸附剂的使用寿命一般为十年以上,所以PSA过程基本是无原料消耗过程;(2)变温吸附法(英文名称 Temperature Swing Adsorption,简称为TSA)或变温变压吸附法(简称为PTSA)是根据待分离组份在不同温度下的吸附容量差异实现分离,由于采用温度涨落的循环操作,低温下的被吸附的强吸附组份在高温下得以脱附,吸附剂得以再生,冷却后可再次于低温下吸附强吸附组份。确定是否采用吸附法分离的主要依据为待分离组分之间的吸附等温线,图1为待分离组分A(污染物)、B(非污染物)的在温度为t1或t2的吸附等温线所示:
对于污染排放物A如果与非污染组份B吸附容量差别较大,则可考虑PSA技术(当然,有时动态吸附容量也是确定分离的一个依据,但在污染治理中很少涉及);对于常温(t1)下强吸附组份A不能良好解吸的分离,可考虑采用TSA或PTSA技术。
吸附分离技术采用的吸附剂通常为活性炭、硅胶、氧化铝等常规吸附剂或在吸附剂上附载不同贵金属的专用吸附剂,或者是开发不同孔径、不同微孔容积的专用吸附剂。
(2)吸附工艺过程循环的实现
PSA、TSA或PTSA 过程的连续运行通常是通过多个吸附器依靠阀门切换实现的,当某些塔在吸附时,其它的吸附器则处于再生等步骤;吸附饱和后的吸附剂需要再生时,其它已再生好的吸附器开始进入吸附步骤,如此实现循环操作。下图为西南化工研究院实验开发成功的TSA净化并回收硝酸尾气中NOx的流程示意图。
3 工业废气来源及治理研究
随着工业化程度的不断提高,人为产生的空气污染物所占空气总污染物的比例在不断增加、对人类自身健康的危害在不断增大。目前,排放空气污染物最多的工业部门有:石油与化学工业、冶金工业、电力工业、建筑材料工业等等,下面就工业排放的主要有害气体污染物NOx、SO2、P、CO、卤代烃、挥发性有机物(简称为VOC)等的吸附分离治理前景和可行性简要分析如下:
(1)硝酸生产尾气、烟道气、石灰窑气等各种工业废气中的NOx
硝酸生产过程中要排放大量的硝酸尾气,其中含有NOx。NOx不仅对人类、生物有剧毒,而且导致光化学烟雾的生成,其危害极大。我国现有硝酸生产工厂50多家,硝酸尾气中NOx的浓度一般为500~5000 ppm,每年排入大气的NOx(以NO2计)约为6万吨。如果能回收这些NOx,不仅控制了对环境的污染,同时可以增产硝酸,降低生产成本。
目前西南化工研究院已开展了硝酸尾气的吸附法回收治理工业性试验研究工作,实验证明了这种方法有相当的优越性。研究表明,净化气中NOx浓度可控制在低于0.02%,对应尾气中NOx浓度从0.04%到0.8%,回收气中NOx浓度变化范围可从0.8%至5%,可以返回系统生产硝酸。
对石灰窑气等废气中氮氧化物的脱除技术,西南化工研究设计院已开发成功,并申报国家专利。对烟道气中氮氧化物的脱除,根据烟道气组成采用TSA法与其他化学技术处理法可有效控制氮氧化物的排放量。
(2)黄磷尾气净化和从黄磷尾气中提纯一氧化碳
我国每年生产黄磷40万吨,生产过程中每生产一吨黄磷会产生2500Nm3尾气,每年产生的尾气量达10亿Nm3,其主要成份为一氧化碳(约85%~90%),CO是一种易燃易爆有毒的气体,尾气中含有的P、S、As、F等及其化合物的有毒组分未经处理排放到大气中也将严重污染环境;同时CO又是一种重要的碳一化工原料,尾气中含有的P、S、As等易使催化剂中毒,所以有效处理黄磷尾气具有非常重要的意义。近年来,国内外在净化黄磷尾气和开发黄磷尾气领域已开展了较多工作,其中西南化工研究院开展了尾气处理的动态吸附研究实验,取得了可循环操作的TSA净化流程,并结合自己的CO提纯专有技术,已转让一套采用吸附法从黄磷尾气净化并提纯CO的工业装置。
(3)二氧化硫的控制
硫氧化物主要是二氧化硫,它是大气中数量最大、分布最广、影响最严重的环境污染物之一,目前控制的主要方法有:高烟囱稀释法、采用低硫燃料、排放废气脱硫等,近年在采用干法(吸附剂吸附法)、湿法脱硫技术领域开展了较多研究,工业化应用已很成熟。 吸附法脱除废气中的SO2又分为物理吸附法和化学吸附法,物理吸附时被选择性吸收的SO2可通过升温或降压解吸出来,化学吸附时吸附剂同时起催化作用,被吸附的SO2被废气中的氧氧化成SO3,后者在与水生成硫酸。目前,国内关于采用吸附法净化SO2的报道多为实验研究报告。
(4)含三氯乙烯、三氯乙烷等卤代烃的排放废气净化
含卤代烃的废气净化目前较为成熟的技术是溶剂吸收或吸附法处理,如:(1)彩色显象管生产线清洗阴罩时挥发的三氯乙烷气体刺激人体粘膜,长期接触能使运动神经系统受损,无论从环境保护还是降低生产成本来看都必须回收利用。航天总公司四院四十二所成功开发了应用活性炭纤维回收三氯乙烷,避免了环境污染,使用效果良好。(2)在工业上应用很广的三氯乙烯,是对人体和环境都有较大危害的有毒污染物,含三氯乙烯工业废气排放前必须脱除其中超标含量的TCE,应用吸附法可有效控制排放尾气中三氯乙烯含量并回收其中的三氯乙烯,西南化工研究院在这方面开展了较多实验研究,并取得了良好的实验效果。
(5)含高沸点有机物的尾气净化
目前,采用吸附法净化、回收排放尾气中的有机组份的工业应用是比较成功的,采用的通常流程为TSA或PTSA流程,既可有效脱除有机污染物又可回收有用组份。根据大量实验研究,西南化工研究院在已开发的多套PSA装置的预处理装置中,成功地采用TSA、PTSA技术很好地解决含高沸点有机物的尾气净化,如苯、萘等的脱除。
(6)排放气中一氧化碳的脱除
CO是一种易燃易爆有毒的气体,未经处理排放到大气中将严重污染环境,所以严格控制排放气中CO含量是非常有意义。目前,国内北京大学开发的13X分子筛载体的Cu(I)吸附剂、南京化工大学开发的稀土复合铜(I)吸附剂都是很好的CO吸附剂。实验表明,采用PSA或TSA技术脱除CO是一种有效的手段, 排放气中的CO可控制在1ppm以内。
(7)含氟排放废气的净化
含氟(主要为HF和SiF4)废气数量虽然不如硫氧化物和氮氧化物大,但其毒性较大,对人体的危害比SO2大20倍,因此工业生产排放气必须控制含氟化合物的排放量。目前,HF回收通常生产冰晶石,尽管从理论上可采用吸附法结合其他化学法处理含氟废气,但目前国内应用PTSA回收含氟排放废气的工业装置尚未见报道。
(8)从富含甲烷气源中浓缩、回收甲烷
矿井瓦斯是在采煤过程中产生的,瓦斯气中含有25~45%的甲烷及其它一些组份,其热值仅2500kcal/m3左右,难以利用,通常排入大气,以致污染环境。我国每年约有30亿m3瓦斯放空。因此有效利用矿井瓦斯已成为一个热门课题。西南化工研究设计院开始采用PSA技术从矿井瓦斯中浓缩甲烷的实验研究,可以把甲烷浓度从20%提高到50~95%,浓缩后的富甲烷气热值明显提高,可以作为优质燃料和化工原料。
(9)工业二氧化碳排放的控制
近年来,由于CO2排放量增加(每年以二氧化碳形式放入大气中的碳约为50亿吨),大气中二氧化碳已从工业污染时代的270ppm上升到近500ppm,大量二氧化碳在大气中的积聚引发全球的温室效应已经引起了人类的重视。从含CO2浓度较高的排放废气中回收CO2既解决了环境问题,又回收了有用组份,减少了资源浪费。从富含二氧化碳的工业废气中回收二氧化碳这些工业废气主要有:石灰窑气(含二氧化碳28%~38%)、制氨和制氢装置副产气(含二氧化碳28%~99%)、烟道废气(含二氧化碳10%~18%)及脱碳再生气等。通过提纯,产品二氧化碳的纯度可达99.5~99.99%,指标均可达到或超过二氧化碳食品添加剂国家标准(GB1917-80)。
(10)PSA富氧处理城市垃圾废气
随着城市化建设规模的不断扩大,城市每天产生的垃圾量激剧增加,目前主要采用空气燃烧的方式人类的生活垃圾,每天通过燃烧垃圾产生的大量含VOC有毒废气给环境造成极大的污染;如采用PSA技术从空气富集氧气(氧纯度可达到93%)替代空气处理城市垃圾,则大大降低了有毒废气的排放量。
结束语
随着对吸附分离研究机理的不断深入,结合其他化工处理技术,吸附分离技术必将在环境保护领域发挥越来越重要作用。
1大气环境监测存在的问题
1.1大气环境监测机制不健全
虽然我国一直在强调可持续发展,但仍有一些地方在处理区域经济发展和环境问题时,一味的强调经济发展而忽视环境保护。而导致这一问题的原因是错误理念的指导,该理念以消耗资源和大气环境为代价换取经济发展。这种狭隘的发展理念带来的后果可想而知———重大环境污染事件频发。为此,地方政府应该摈弃这种狭隘的发展理念,树立可持续发展理念,找到经济发展和大气环境监测保护的平衡点,满足当代人需求的同时不损害子孙后代的利益。
1.2大气环境监测因子和数据不全面
AQI是空气质量指数的简称,它是用来检测空气质量的重要指标。在我国大中城市的AQI只是一个平均值,并不能实时反映污染情况,从而使得大气状况监测存在偏差。这也是为什么当气象条件发生变化时,短时间内AQI指数和大众感受会存在出入。为了改善数据滞后和偏差的现状,大中城市应逐步改进监测采样,引进云计算网络,进行全天候不间断采样监测,实现监测的半自动化和数据预报。
2大气环境监测技术的改进
2.1云计算平台的空气质量监测预警系统
在空气质量监测预警系统方面,可以借鉴国外的先进经验。现在是信息时代,在进行空气质量监测预警系统构建时引进云计算平台无疑是符合时展要求的。这种空气质量监测预警系统有两个显著的优势:一方面大额资金筹集问题得到了解决;另一方面测量准确度的问题得到了解决。之所以具备以上两点优势是因为该系统通过科学运算对发展趋势进行了预测,及时准确地对当前大气环境现状做出反映,保障了污染源的控制和科学环境规划。该系统通过对大数据的挖掘和分析,在改善城市天气、交通、产业结构等经济发展方面发挥了重大作用。在这一系统中,其系统框架如图1所示。
2.2预警监测系统的构建及流程空气质量
云监控平台的构建需准备好颗粒物监测设备、因子采集设备和视频摄像终端设备。具体的流程是首先利用GPRS无线传输对通过实时数据采集和终端摄像得来的原始数据进行传输,接着云计算服务器接收和处理数据,然后利用云平台强大的功能软件对数据进行存储和计算。这样一来,我们就能对每个点的污染状况有一个了解,利用Web服务器对视频进行处理,对数据进行分析并予以公布。在这一过程中,要特别注意网页和移动媒体终端的作用,因为它们能够及时得到各个监测点的空气质量和监控视频,减轻了相关部门的工作负担。同时,由于云计算网络具有开放性,使得空气质量云监测预警平台能向环保执法部门发送实时消息和影音资料成为可能,从而为大气环境破坏提供了有效证据。
3大气环境监测对策
之所以对大气污染进行监测是为了及时掌握大气污染程度,从而在此基础上对大气进行治理。这就要求我们要注意利用计算机和网络平台进行技术改进,力求做到多点监测,实时分析,确保所得到的空气质量数据的准确性。与此同时,大气环境监测不能仅仅停留在空气状况的分析,更重要的是做好预警工作,从源头上对大气进行治理。
3.1加大大气环境监管力度
扬尘作为城市大气污染的主力军,对其进行综合治理显得尤为重要。为此,务必要加大对企业料场和建筑扬尘污染治理工作力度,做好区域内企业和建筑工地扬尘政治管理工作。与此同时,随着机动车使用量的增加,机动车尾气的防治工作也应提到日程上来。相关部门要加强机动车管理力度,务必要严格规范排放标准,以国四作为排放标准,从源头对污染排放进行控制。烟囱排放的废气作为农村大气污染首要污染源,它的治理工作也不容忽视。为此,要加大对以天然气为代表的清洁能源的推广力度,力争实现农村无小烟囱的目标。至于工业方面的大气污染监管则需做到严格监控水泥、水电、石化等子产业的废气和颗粒物的排放,优化工业结构,对于不达标的企业予以警告、惩处,务必使企业树立可持续发展的理念,推动企业采用新技术来改善排放现状,实现废物循环利用、建筑节能等要求。
3.2引进先进的大气监测方法
大气环境监测离不开有效的监测方法,文章主要介绍两种监测方法。一种是利用电化学免疫传感器进行监测。该监测方法凭借其高度的灵敏性,能快速的对物质做出监测,符合现场监测的要求。较之常见的免疫分析仪器,它能以最低的资金投入实现仪器化。另一种是以无线传感器网络的环境监测系统为基础的在线监测方法。该方法的运作流程是首先通过传感器来测量与监测所需的参数,接着借助网络媒介传至控制中心,从而完成监测的任务。监测任务的完成需借助公共有线电话网、移动电话网等辅助设备。该方法广泛应用于危险区域及大范围监测区域,然而我们应该注意到它的局限性,成本大且数据采集的精确性较小。在具体运用时,工作人员应该充分考虑到它的局限性,做好大气环境监测工作。
3.3加大环保理念宣传力度
一方面,要重视对政府工作人员环保理念的宣传工作。让他们树立可持续发展的发展理念,建立保护环境的相关制度和规范,不可雷声大、雨点小,不可使制度和现实脱节,对破坏环境的行为进行严肃处理。采取内部激励政策,从全方位角度出发。采取多样化的监督机制,实行自我、相互监督,且接受人民群众的监督。更重要的是在处理区域经济发展和环境保护问题时,切忌只顾经济发展而忽视环境保护,正确处理二者之间的关系,实现经济的可持续发展,使环境和经济协调发展。务必明确全心全意为人民服务是政府的宗旨,在可持续发展理念额指导下做好大气环境监测、治理工作是这一宗旨生动的体现。另一方面,要做好对民众进行环保理念的宣传工作。让他们树立环保意识,不再“事不关己高高挂起”。通过不间断的环保意识的渗透,民众会慢慢意识到自己的行为与环境息息相关,不再做有损环境的事,从而实现了环保教育的目标。综上这些宣传理念的落实是大气环境监测工作顺利开展的重要保障。
4结束语
综上所述,地球作为我们赖以生存的家园,正在遭受着大气污染的袭击。忘了多久没有看见晴朗的天空、明亮的夜空。每天我们都在浑浊的大气环境下小心翼翼地生活着。雾霾,一个现今的热点词汇,很多年前并不知它为何物。以上种种足以说明我们的生存环境由于大气污染而变得越发恶劣。并不是危言耸听,长此以往,地球将不堪重负。为此,环保部门应该做好大气污染的监测工作,加大大气环境监管力度、引进先进的大气监测办法、加大环保理念宣传力度。民众应将环保理念落实到日常生活中,共同致力于建设绿色美好家园。
作者:陈志强 单位:博罗县环境保护监测站
1大气污染的特征分析
治理大气污染不仅需要有完善的污染处理措施,还要有相应的污染预防措施,才能有效的进行污染治理。但由于大气污染范围广、污染物多、大气污染中污染源控制较困难,治理和预防的措施不完善以及治理的力度不够导致了大气污染治理过程的困难。
2大气污染的形成原因
2.1人们的环境保护意识单薄
大自然是我们赖以生存的唯一环境,而大自然中很多资源的破坏都是一种不可逆的过程,要想恢复之前的大气质量要比从一开始就采取预防措施进行防护付出的代价要多得多。但如今这种观念并没有被大多数的部门或人们所接受,大多数人所考虑的只是短期的经济效益,而不从可持续发展战略上制定具体的措施。因此在大多数情况下城市的建设以及工业的发展都是以牺牲环境为代价来谋取更多的利益,而人们在生活过程中也对大气造成了污染,包括汽车尾气的排放以及烟花爆竹的燃放。
2.2我国经济发展的限制我国经济正在飞速的发展,经济发展有较大程度上依赖于工业的发展,而工业污染仍然是现在大气污染的重要组成部分。这种传统的粗放型经济发展方式现在已逐渐的不能适应经济发展的需求,因此我们要寻求改变,但经济发展方式的改变过程势必是一个漫长的过程,在此过程中仍然会对大气的污染造成严重影响何况仍有较多的城市以及企业并没有意识到这个问题。
2.3大气污染处理措施的不完善
我国环保部门对大气污染的治理计划及措施不完善,相应的规章制度也不完善,这就导致了治理工作难以发挥应有的功效。环保部门对于大气污染治理的执行力度不够,对一些污染严重的企业不能及时的进行严厉的治理,导致了较多的污染严重企业不能有效的执行相关环境保护的政策。环保部门对环境的监测以及及时的抽查治理工作不完善,不能有效的将大气污染扼杀在摇篮之中。此外,我国对大气污染治理的投入不足,这就导致了工业发展过程中对废物废气的处理设施不到位,无法顺利开展清洁生产。
3大气污染的处理措施
3.1完善环境保护相关法律政策
我国环境保护方面的相关法律法规落后于环境治理的需求,应当根据我国的《空气质量标准》和《大气污染防治法》以及我国的基本国情针对各种问题出台合适的法律法规并监督实施。要改变对大气污染治理的传统观点,我国的各项环境标准要向世界接轨,各项标准要力争具有全面化、科学化的特点。
3.2提高居民的环保意识
影响城市中环境的因素有很多,其中居民生产生活中的废气排放是很重要的因素,因此要加强居民的环境保护意识,让他们意识到城市就是他们自己的家,保护环境就是保护自己生存的家园。环保部门要组织相关的宣传教育、知识普及以及学习培训,进而提高居民的环保意识,提高居民的自律意识,改善自己的生活环境。
3.3加大环境保护投入资金
大气污染的预防治理过程决不能仅仅依靠个人的意识以及企业的相关措施,需要国家左豪整体的防治计划并严格实施,加大废物废气处理设施的配套。同时,加大资金投入积极改变经济发展模式,适当改善经济组织架构,对落后的企业、设备等要坚决进行淘汰,积极发展可持续发展性产业并积极寻求清洁环保能源,减少对大气的破坏。优化市政建设,加强城市基础建设管理,减少汽尾气排放并积极建设并绿化城市,严格控制大气污染物的排放,逐步改善大气环境。
3.4环保部门做好大气监测控制工作
对于大气污染的治理工作任重而道远,我们不能只是在污染发生后再寻求治理措施,而要积极的寻求防止措施。环保部门加强对大气中各项只是的监测,发现问题后及时进行防治与治理,将会最大程度上减少大气污染并最大程度上降低治理所付出的代价。
4结束语
根据以上大气污染的特征、原因及治理措施的分析可以看到,大气污染不仅影响了我国城市的发展,还对居民的生活造成了严重的影响。因此,我们要加大大气污染的治理投入与力度,积极改变经济发展方式,不断寻求新能源,加强城市的绿化工作,我们才能有效的治理大气污染,提高空气质量。
作者:周媛邢德山谷建功单位:国电科学技术研究院
本文作者:白海梅作者单位:吉林省白城市洮北区环保局监测站
近年来我国经济增长速度平稳,由于有了一定的基础,因此净增长迅速。在这样的经济背景之下,我国城市化进程向前飞速推进,然而环境问题,确实城市化过程中一个不容忽视的重点。
1我国城市大气污染构成因素
所谓大气污染,就是指人类生产、生活活动或自然界向大气排出各种污染物,其含量超过环境承载能力,使大气质量发生恶化,使人们的工作、生活、健康、设备财产以及生态环境等遭受恶劣影响和破坏的现象。城市作为我国经济命脉中的核心节点,聚集了大量的人口并展开了众多经济行为,而这些经济行为和人口,直接对城市环境产生了不可逆转的危害。从污染成分角度看,空气中的颗粒物,以及硫化物和碳化物是目前我国城市大气环境中普遍存在的主要污染成分。我国超过一半城市的颗粒污染物浓度超过二级标准,对于硫化物的排放状况而言,虽然随着最近几年相应法律法规的出台,使得目前对于硫化物的排放已经开始呈现出逐年减少的态势,但是由于多年来对于经济发展速度的追求以及对环境关注程度的低下,因此在大气环境中积累的氧化硫总量仍然不可忽视。最后,碳化物作为化石类燃料消耗的直接排放物,作为温室效应的主要疑犯之一,其排放总量同样不能忽视。碳排放量的增加,一方面是工业发展的后果,另一方面则是随着经济的发展而陡然增多的汽车导致。
从目前我国城市发展的状况看,由于每个城市都采取了不同的发展路线,因此在大气污染方面也各有不同,但还是可以归纳出一些普遍存在的污染源,只有明确了污染源,才能进一步采取有效措施。
1.1工业发展
经济的发展,在很大程度上借由工业的发展而带动,对于我国工业的发展状况而言,是逐渐从城市成长起来,并且在壮大的过程中向城市边缘迁移。最开始的工矿企业,通常都在不同程度上受到了政府的支持,并且在当时我国城市发展尚不很发达的前提之下,大多都建在了城市中心位置。这些早期的工矿企业,给城市污染带来了直接的影响,是我国城市早期发展导致大气环境问题的主要污染源。随着城市化进程的深入,工业开始向城市边缘以及农村迁移,这种行为虽然在一定程度上缓解了城市污染,但是对于更大范围内的环境仍然有着很大压力,而这种压力即便处于绿色科技的影响之下也难以消除。
1.2车辆激增
车辆是城市大气环境污染的另一个主要诱因。对于我国而言,车辆的占有率远不如发达国家,而随着经济发展,车辆的占有率毕竟呈现出显著上升趋势,而车辆排放的废物目前已经成为了城市大气污染的一个主要因素。目前我国对于车辆上路的管制已经给予了足够的重视,但是仍然在一定程度上存在问题。
1.3燃烧释放
化石性燃料的燃烧,直接回给大气带来污染,从颗粒污染物一直到硫化物和碳化物,都会有一定量的排放。对于化石燃料的然绕,主要指城市生活使用的相应煤炭和石油产品,其中包括饮食需要的燃烧活动以及取暖需要的燃烧活动两个方面。
2改善城市环境问题对策
通过上文中针对于城市大气污染主要影响因素的讨论,可以大概确定出普遍存在于我国城市环境中的主要大气污染源头。在进行治理的时候,可以针对上述问题采取相应举措。具体而言,可以采取的着手点有如下几个方面。
2.1规范工业以及交通发展
工业的发展,不仅仅对于大气环境会产生威胁,对于水体、土壤等都会产生威胁。针对工业的这种危险特征,首先要规范工业发展的整体状态。对于目前已经出台的众多环境保护条例,必须落实到位,在落实的过程中实现多层面的互相监督,确保奖惩制度的有效性。对于车辆的陡然增加,鉴于其是经济发展的必然结果,不宜采取强制措施,但是应当深入考察车辆对于环境的影响状况。对于排放不达标的车辆,应当采取必要的惩罚措施,除了一些进行调节的经济手段以外,相应的强制性限制措施也是必须的。
2.2大力发展绿色科技
目前各个行业的绿色科技都有着不同程度的发展,绿色环保科技作为对环境的一种重要拯救手段,必须受到行业和相关部门的重视以及支持。在对目前环境问题进行充分认识的基础上,有针对性的进行相应的技术研发。具体工作中,可以在政府的支持性框架作用下,推动科技研发的资金环境形成,确保技术研发的自发性以及健康发展。此外,还应当拓展视野,从技术经济的角度出发对绿色科技进行新的审视。在对其进行支持发展的基础上,也将相应的绿色技术视为一件产品,将其推向国际市场,切实产生经济效益,形成资金的良心循环。
2.3加强城市绿化
城市环境不断恶化的另一个原因就是过度的城市化导致植被大面积破坏,热岛效应以及其他环境问题也会随之出现。有鉴于此,应当在对环境污染问题进行控制的基础上,尽最大可能恢复植被,平衡城市生态环境。树木和植被不但对于城市美观至关重要,对于空气的净化作用也不能忽视。在开展城市绿化的过程中,应当首先注意植被功能的选取,而非美观。虽然城市植被在很大程度上服务于城市景观,但是就目前环境的严峻形势来看,其功能性同样意义重大。
3结论
城市是一个复杂的环境构成,工业和为数众多的居民都存在于这个相对局促的空间内,因此环境问题就更需要重视。在实际的工作中,只有各个方面的通力合作与共同重视,才有可能对环境治理产生良好的效果。
摘要:近几年来,随着工业的发展和人口密度的增大以及机动车数量的增多,给我们的生活环境造成了很恶劣的影响。自然生态资源也遭到了前所未有的破坏,随之而来的是各种问题,其中,最重要的便是大气污染问题,文章对环保生物技术治理大气污染进行了思考。
关键词:环保生物技术;大气污染;思考
在保护环境的过程中,使用环保生物技术能够改变废弃物原本的分子结构,从而降低了垃圾废物对于环境的污染,同时还可以进行废物再利用,节约了能源,由此可以看出,使用生物技术治理环境问题,是十分有必要的。
一、我国的大气污染治理现状
我国从20世界70年代开始,就一直面临着十分严峻的环境污染问题,先后两次修订了大气污染防治法律,也相继建立了很多污染源的排放制度,初步完成了我国空气质量的检测以及酸雨度的检测。排污的许可证制度和大气污染排放量的控制等方面也得到了相应的完善,但是,时代在发展和进步,新时期必然有新要求,雾霾的出现给广大的人民群众带来了很多的困扰,解决雾霾问题,又成了新工作中的重中之重,经济建设和大气污染之间的矛盾越来越明显,大气污染的治理也面临着重重困难,并且,大气污染的环境监督系统还有待于进一步的完善。虽然我国已经初步建立了大气污染管理制度体系,但是很多地区的环境污染问题依然是十分严重的,污染防治政策还有待于完善,投资渠道的组成也比较单一,技术水平相对落后,总体来说,大气污染的治理程度不是十分理想。
二、环保生物技术的优势和前景
(一)技术优势
它的优势主要在于能够阻止和预防生态环境的恶化,在人类的日常生生活中,利用环保生物技术在获取自己需要的自然资源的同时,也能为日然资源提供了一个自行恢复的空间,是实现日然资源可持续发展的必要基础,而且,也在很大程度上提高了自然资源的利用效率,与其它的化学及物理治理技术相比,环保生物技术具有很明显的优势特点。首先,环保生物技术是利用微生物作为环境污染治理的核心内容,和以往的物理治理方法不同,微生物的生命活动效率要高于传统的化学和物理反应,它能够快速的处理污染物的分子结构,同时处理产物和副产物,转变为对人体没有危害的二氧化氮、甲烷、水分、二氧化碳等物质,同物化处理方式相比,环保生物技术在处理污染的效率方面和安全性上具有很突出的优势,能够科学有效的处理垃圾污染物,实现变废为宝,治理污染的效率更加高,同时价格低廉,成本较低。环保生物技术基于催化酶反应,酶是一种具有高活性的蛋白质,能够在常压常温下快速进行翠花反应,同传统的物理化学反应相比,它反应的条件更加的温和,在常温下就能发生高效率的反应工作,从而降低了环境污染治理的成本,节约了能源,也在一定的程度上节省了投资规模。
(二)环保生物技术发展前景
利用环保生物技术,进行环境污染的治理,能够更加稳定的获取处理产物,不会再造成二次污染和毒害,如果将环保生物技术进行工业化的应用,就能很好的解决污染的多次转移的问题,提高了环境污染物的再利用价值,有利于进一步加强生态恢复能力和环境的自净能力。环保生物技术记性环境污染治理,处理污染物的效率高,处理成本低,需要的能耗又比较小,降低了应用和推广的门槛,特别是在初级的环境大气污染中,被应用的十分广泛,世界各地都在进行探索和研究,环保生物技术自身也在不断的发展和完善当中,很多新的处理工艺和技术的不断被发掘,例如:好氧技术结合气体污染治理技术、厌氧技术、自动化生物处理系统。无公害的生产工艺等,都将进一步对大气污染进行有效的治理,也降低了治理的技术难度,从而发挥着越来越积极的作用。
三、环保生物技术在大气污染中的应用
(一)生物过滤技术
环保生物技术利用微生物进行废气的处理,在适当的条件下,运用固体载体对气体进行吸收,微生物的作用在于可以分解废气,发挥强大的除臭功能。为了保证其过滤的效果,在废弃的过滤过程中,一定要满足它的生命活动有机的营养物质和所需的条件,因此,在进行废气分解的过程中,要及时的补充有机成分,同时,为微生物的生存提供良好的、有力的环境,从而保证微生物的活性,促进其生长和繁殖。现阶段,微生物在进行废气分解过程中,要控制好环境温度、含氧量以及湿度等。在过滤废气的填料阶段,要选择固体的承载介质,为各种各样的微生物提供有力的生长空间,填料时,需要较大的面积,保证能够容纳下更多的微生物同时又减少占地空间,结构要均匀,不能有异味,要具有超强的吸水性,方便填料时的营养搭配和保养。
(二)生物膜治理技术
生物膜处理技术,在液体和气体扩散中把废气中的污染物质进行转换,转变气体为液体。在处理过程中,也使得污染物的化学成分发生改变,把液体污染物转移到填料的表面,表面的生物膜又开始进行污染物的氧化过程,在消耗污染物的过程中,也获取了自身所需要的营养物质,一些污染物用于微生物的污染代谢,另外的一些转变成其他的处理工艺。
(三)生物检测技术的强化
环保生物技术发展的十分迅速,它的功能和用途也就越来越广泛和全面,不仅能够对废气进行处理,还能对大气污染进行检测,提供了更便捷、更全面、更灵敏的检测服务,能够对污染源进行分析,进而更进一步探索大气污染的物质转化规律。环境污染借助神物监测系统,实现了环境污染的连续性监测,能够很好的预测和判断环境污染的程度,更好地协助大气污染治理人员开展治理工作。
(四)结合其他的新技术
跨领域的技术合作优势越发明显,环保生物科技与其他新技术的结合,对环保生物技术的发展和创新起到了很关键的作用,能够更加有效的提高环境治理技术的智能化和自动化程度,减少了人力物力的投入,对于生物数学模拟的研究,也是一项很重要的突破,通过光、电、声等技术的结合,可以更好的处理有毒有害污染物,从而更加有效的落实大气污染工作。
三、总结
社会的发展,给自然生态环境带来了很严重的影响,大气污染日益严重,影响着人们的日常生活,因此,治理大气污染迫在眉睫。环保生物科技的运用,很好的解决了这一难题,很大程度上缓解了大气污染,对环境的改善起到了关键性的作用。
作者:张勇 单位:天津港第四港埠有限公司
摘要:城市交通是能源消耗和温室气体排放的重要领域,是我国节能减排工作的着力点。虽然我国已出台多项政策法规控制城市交通大气污染,但城市大气污染状况仍然严峻。考察了我国城市交通大气污染现状;从政府环境责任、大气污染立法、经济激励机制及城市交通结构等方面深入分析了导致我国城市交通大气污染严重的制度性原因;建议重点从以下四个方面解决城市交通大气污染难题:强化政府在城市交通大气污染防治中的环境责任,完善大气污染防治立法,建立健全排污权交易等节能减排的经济激励机制以及打造城市绿色出行系统。
关键词:城市交通;大气污染防治法;节能减排;排污权交易
1导言
当前,气候变化已经成为国际社会普遍关注的问题,各国都在积极探索有效的节能减排途径。交通运输是国民经济和社会发展的基础性行业,交通部门在全球能源消费和温室气体排放中扮演着极其重要的角色。据国际能源机构的统计,交通能源消费占全球能源消费总量的19%,并占全球与能源相关二氧化碳排放量的23%。按照目前的趋势,2030年交通能源消费和二氧化碳排放量将增长近50%,到2050年将超过80%[1]。随着我国城市化进程的不断加速以及小汽车保有量的不断攀升,城市交通所引发的大气污染日益严重。党的十八届三中全会明确指出,建设生态文明,必须建立系统完整的生态文明制度体系,用制度保护生态环境。通过合理的制度安排引导城市交通节能减排之路,是我国进一步推进可持续发展战略、发展生态文明的必然要求。面对当前城市交通大气污染的严峻形势,深入探究其背后的体制机制障碍,提出相应的制度完善建议势在必行。
2我国城市交通大气污染现状考察
近年来,我国政府采取了很多积极措施以减少污染物排放给大气环境带来的破坏,但应当指出,我国的大气环境状况并没有得到根本性的改善。2014年《中国环境状况公报》显示,2014年,京津冀区域13个地级及以上城市PM2.5年均浓度为93微克/立方米,同比下降12.3%,仅张家口市达标,其他12个城市均超标;PM10年均浓度为158微克/立方米,同比下降12.7%,13个城市均超标;SO2年均浓度为52微克/立方米,同比下降24.6%,有4个城市超标[2]。交通运输行业的特点决定了其发展必然伴随着高污染和高能耗,城市环境问题的恶化与城市交通尾气污染之间密不可分,特别是机动车使用过程中产生的废气、噪音与扬尘已成为城市大气污染的主要来源之一。世界卫生组织的统计显示,全球空气污染最严重的20个城市中,中国占16个;机动车排放的污染物在城市大气污染中所占比例已高达60%。2013年,我国74个重点城市的空气质量平均超标天数比例超过50%,而道路交通污染正是城市空气污染的一大来源,如北京2012年机动车排放的CO、NOx、HC、PM2.5分别占污染总量的86%、58%、38%和31%,机动车排放已然成为影响北京空气质量的最重要因素[3]。城市交通对大气污染物排放的巨大贡献在我国机动车保有量逐年攀升的背景下表现得尤为突出。环保部《2013年中国机动车污染防治年报》显示,2012年,全国机动车排放污染物4612.1万吨,比2011年增加0.1%,其中氮氧化物(NOX)640.0万吨,碳氢化合物(HC)438.2万吨,一氧化碳(CO)3471.7万吨,颗粒物(PM)62.2万吨;我国已连续四年世界机动车产销量排名第一,机动车污染已经成为造成灰霾、光化学烟雾污染的重要原因,构成了我国空气污染的重要来源,机动车污染防治的紧迫性日益凸显[4]。综上,作为大气污染主要来源的城市交通,已然成为我国大气污染防治工作和节能减排战略的攻坚地带。
3现行城市交通大气污染制度的问题诊断
3.1政府环境责任制度不健全
作为生态环境保护的宏观责任主体,政府在大气污染防治各项规则的制定和执行过程中肩负重要职责。政府环境责任制度是否健全不仅考验政府在环境保护领域提供的公共服务水平,更关系到公众健康和安全,关系到生态文明建设和可持续发展战略的推进。在各项政策法规不断出台的背景下,我国城市交通大气污染的形势仍然严峻,造成这一局面的原因是多方面的,但其中一个重要原因就是缺少完善的政府环境管理责任制度。国家有关环境保护的各项政策法规的切实贯彻和落实需要以完备的政府环境责任机制为依托。缺少对政府环境责任的清晰认定,欠缺完善的责任追究机制、制度保障和刚性约束机制,容易导致制度的空间传导机制不畅,使制度的约束作用遭到抑制和弱化[5]。修订后的《环境保护法》虽然对政府环境责任较此前有了更为明确的规定,但政府环境责任虚化的问题仍然未能得到解决,如总则中的第六条、第八条分别规定了地方各级人民政府“应当对本行政区域的环境质量负责”“各级人民政府应当加大保护和改善环境、防治污染和其他公害的财政投入”,但对于政府如未履行上述职责时应当承担的环境责任仍然缺乏具体的实质性规定,难以对政府形成有效的责任监督。此外,环境保护因素未能在政府的宏观决策中得到应有的重视,这一问题最突出的体现就是长期以来我国环境影响评价制度对宏观政策层面的环境影响评价未能给予足够的重视。建设项目和规划对环境的影响多为是直接和局部性的,但是国家的重大经济、技术和产业政策以及重大立法则会对环境则具有间接的和全局性的影响,一旦宏观决策失误,将会对环境造成更为深远的影响,其危害结果在短时期内更难于处理,所以对宏观层面的政策、立法开展环境影响评价具有更重要的战略意义。现行《环境影响评价法》规定的环评对象主要限于建设项目和规划,没有将政策(包括立法)纳入环评范围。政府在制定汽车产业及城市交通的相关政策时,没有充分考虑政策实施可能对大气生态环境产生的影响,容易造成政策本身与环境保护及节能减排目标的错位,从而影响了政府决策的科学性和有效性。
3.2城市交通大气污染的相关立法存在缺陷
我国目前尚无有关交通大气污染防治的专门立法,城市交通大气污染防治的相关立法散见于三个层级的法律法规,涉及法律、行政法规、部门规章及规范性文件:第一层级是由《中华人民共和国环境保护法》(以下简称《环保法》)和《中华人民共和国大气污染防治法》(以下简称《大气污染防治法》)构成的有关环境污染防治的综合性环境保护立法和有关交通工具使用过程中的环境污染防治立法;第二层级是规范排污费征收使用规则的行政法规;第三层级是与城市大气污染防治相关的部门规章和规范性文件(图1)。《环保法》是我国环境保护的基本法,该法从环境监管、保护和改善环境、防止污染和其他公害以及法律责任等方面对我国环境保护做出基础性的规定。由于城市交通领域最突出的环境问题是大气污染,因此《大气污染防治法》成为交通领域环境污染防治的主要法律。新修订的《大气污染防治法》第五条和第二十一条分别规定了大气污染防治监督管理主管部门的职能分工以及重点大气污染物排放总量控制制度,增加了对大气污染行为“按日计罚”的规定,并设专节规定了机动车船等污染防治,为我国交通大气污染防治工作提供了法律依据。2003年颁布的《排污费征收使用管理条例》《排污费征收标准管理办法》是指导大气领域排污费征收使用的重要规则。此外,国家环境保护部作为我国环境保护的行政主管机关,针对机动车污染治理制定和颁布了多项部门规章及规范性文件,这些规章及规范性文件在一定时期内对城市交通大气污染的控制发挥了一定作用。总体上看,我国当前城市交通大气污染相关立法存在的问题主要表现在以下两个方面:一方面,立法层级偏低,对大气污染物排放防治缺少权威性和可操作性的规定。从立法层级来看,我国目前并没有治理交通大气污染排放的专门法,相关规定散见于三个层级的立法中,这些立法的整体层级偏低,不能为大气污染控制提供有力的法律支撑,也无法为各地方根据本地区情况制定地方性法规提供有效指引。从立法内容来看,在法律一级,《环保法》作为环境保护领域的综合性立法,其内容多为基础性和原则性规定,很难对每一具体领域的污染防治进行细化规定,而本应承担起这一使命的《大气污染防治法》也未能发挥应有的作用。修订后的《大气污染防治法》虽然对机动车船的大气污染防治措施进行了更为具体的规定,但在内容上侧重从技术角度规范机动车船的检验、检测以及召回问题,对于低碳出行、控制燃油机动车保有量等问题的规定仍停留在口号倡导层面,缺少可操作性的约束机制,不利于环保执法活动的开展。另外,修订后的《大气污染防治法》虽然规定国家将推行重点大气污染物排污权交易,但由于缺少配套的实施细则,难以发挥对排污权交易实践的指导作用。另一方面,大气污染物总量控制制度所针对的污染物类型单一。《大气污染防治法》中规定的污染物总量控制制度重点是针SO2进行总量控制,目的在于有效控制酸雨,从该法所处的立法背景来看,这样的规定是符合当时大气环境治理的需要的。然而,我国当前空气污染已经开始从“煤烟型”转向“复合型”,传统的SO2和总悬浮颗粒物(TSP)等一次污染物的增长趋势在一定程度上已经得到控制,而对于二次生成的臭氧及大气颗粒物的控制逐渐成为重点,尤其是大气颗粒物污染非常严重,并呈现出多污染源叠加的复合型污染特征;其中机动车尾气中的颗粒物占大气颗粒物的5%~20%,随着机动车保有量持续猛增,这一比例仍将不断增加[6]。同时,机动车尾气中的氮氧化物也是大气的主要污染源之一。因此,现有大气污染物总量控制制度针对的污染物类型具有明显的单一性缺陷,难以将城市交通活动中(特别是机动车)产生的污染物类型涵盖其内。
3.3缺少有效的经济激励政策工具
环境保护领域的经济激励机制主要指一系列旨在调节行为主体的经济利益关系,引导企业和公众选择有利于资源节约和环境友好的生产行为和消费方式的政策工具,其实体内容表现为各种具体的制度安排。随着国家对生态环境保护问题日益重视,各类经济激励工具被运用到环境治理领域,总体上看,经济激励类环境政策工具与环境治理绩效之间呈现高度的正相关,此类政策工具的引入确实对生态环境的改良和优化发挥了积极的推动作用[7]。但是,在城市交通大气污染领域,相关经济激励机制或者没有建立起来,或者没有充分发挥作用,未能有效地引导经济主体做出符合低碳经济理念的生产和消费行为,主要表现在以下三个方面。第一,对机动车废气排放缺少明确的排污费征收标准。虽然《排污费征收使用管理条例》确立了对机动车等移动污染源征收排污费的制度,但是在2003年颁布的《排污费征收标准管理办法》第三条却规定“对向大气排放污染物的,按照排放污染物的种类、数量计征废气排污费。对机动车、飞机、船舶等流动污染源暂不征收废气排污费”。这就导致对机动车这类大气污染的重要来源没有具体的排污费征收标准可以遵循,排污收费这一重要的经济激励政策工具由于立法之间未能有效衔接,而在交通排污领域出现了法律适用上的空白。第二,车辆购置税、使用税的计税标准未能充分体现节能减排要求。我国目前与机动车相关的税费主要集中在机动车的生产以及进出口环节,而对于机动车消费环节征收的税费种类较少,主要是车辆购置税和使用税。这些税种不仅征收金额较小,而且在计税标准的设计上没有体现出节能减排的环保要求。例如,我国目前购置税实行从价定率的办法计算应纳税额,虽然新能源汽车对环境的影响更小,但由于其价格比传统燃油汽车高,导致其购置税也相对较高,从长远来看不利于节能和新能源汽车的发展。此外,这种单纯的从价定率的计税办法没有体现能耗和二氧化碳排放量问题,因而无法限制汽车能源使用所带来的负外部性[8]。第三,排污权交易市场未能有效建立,严重抑制了排污权交易制度作用的发挥。排污权交易是在实行污染物排放总量控制制度的前提下产生的,具体表现为为了实现特定区域的环境治理目标,由政府以颁发许可证的形式授予排污者环境容量使用权,由于存在污染治理成本的差异,排污者之间就出现了转让富余的环境容量使用权进行的行为[9]。自20世纪80年代中期以来,我国已先后在几十个大中型城市建立排污权交易试点,虽然在有些试点取得了一定效果,但由于没有建立起全国性的排污权交易市场,总体上排污权交易政策的实施效果并不理想。当前,我国排污权交易仍主要集中在单一试点区域之内,然而考虑到大气污染的动态性特征,单一试点内部的排污权交易只能改善局部地区的排污情况,无法有效降低更大地域范围内的污染物排放总量,使得环境容量作为商品资源的价值仅仅体现在试点区域,没有体现出环境好的区域对其他区域外部辐射效应[10]。
3.4城市交通出行结构未充分体现绿色低碳导向
20世纪80、90年代,我国城市交通方式以步行、自行车和公共交通为主,进入21世纪后,随着城市化进程速度明显加快,加之城市机动化水平的飞速提高,城市机动车保有量持续增长,逐步形成现在以机动车为主要交通工具的交通出行方式。我国城市公交出行在整个交通出行结构中所占比例与国外城市相比仍存在相当大的差距。以上海市为例,上海居民公共交通(地铁和公共汽车)比例接近30%,而巴黎为61.5%,东京则达到79.6%。据测算,公交出行比例每提高1%,城市交通用能下降1%。目前,我国城市公交系统的发展虽已提速,但仍赶不上城市交通的需求发展速度[11]。作为主要慢速交通方式工具的自行车,虽然在当前交通出行模式下仍占据一定比例,但是自行车交通的优点和潜力非但未能充分凸显,反而在实践中带来了更多的交通拥堵问题,而造成这一现象的原因主要是规范自行车交通合理发展的政策严重缺位[12]。“绿色交通”的概念是1994年由加拿大学者ChrisBradshaw首先提出的,这一交通理念致力于发展多元化的交通体系,以减少交通拥挤、降低大气污染、节省交通运输成本、促进社会可持续、公平发展为主要目标[13]。可见,从内容上看,绿色交通实际上是低碳经济理念在交通出行领域的体现。发展绿色交通作为低碳经济的一部分,与城市的低碳发展规划关系十分密切。作为一项系统工程,发展城市绿色交通需要在城市、区域和国家的整体发展规划中加以考量,而不能仅仅依靠交通运输部门的自身努力[14]。从我国当前城市交通规划现状来看,目前我国仅仅是把绿色交通视为交通领域的重点发展目标之一,但仍缺少具体的引领城市低碳出行、绿色出行的配套措施,绿色交通理念尚未在城市交通规划布局中得到体现。
4城市交通大气污染困境突围的制度设计
4.1强化政府在大气污染防治领域的环境责任
强化政府在大气污染防治领域的环境责任,首先要建立地方政府负责人问责机制。建议在《大气污染防治法》中进一步明确对地方政府领导干部、主管责任人和直接责任人在生态环境保护方面的违法、失职行为的问责要求,将大气环境状况和节能减排目标的完成情况纳入地方政府年度考核中,设计具体的量化指标体系、责任内容、实施方案,对不合格者严格实行问责制,力图转变传统环境保护立法中重视对企业环境污染行为的管制、忽视对政府环境监管责任的监督的立法导向。另外,应积极推定《环境影响评价法》的修订工作,引入政策环境评价制度。相对于项目环评和规划环评,政策环评具有更高层面的意义。美国作为首先创立环境影响评价制度的国家,其评价对象十分广泛,不仅包括具体的建设项目和规划,也包括立法提案、政府法律草案等宏观政策活动。新《环保法》第十四条明确规定,国务院有关部门和省、自治区、直辖市人民政府组织制定经济、技术政策,应当充分考虑对环境的影响,听取有关方面和专家的意见。这一规定在一定程度上赋予了政策环境评价的法律地位,同时也为《环境影响评价法》修改中补充政策环评的规定提供了上位法依据。在我国推行可持续发展战略的大背景下,有必要将可能对环境产生重大影响的各类政策和立法纳入环境影响评价的对象范围内。
4.2加强控制城市交通大气污染的立法建设
一方面,细化《大气污染防治法》有关城市交通污染物排放的控制要求。建议《大气污染防治法》重点在以下领域加以调整:明确在城市交通规划中的交通污染排放物的控制目标,以及对包括机动车在内的各类污染源的大气污染物排放标准、大气污染防治规划以及大气污染防治行动计划的制定要求,并规定进行费用效益分析和公众健康影响评估[15];制订具体的燃油机动车保有量控制要求;扩大污染物排放总量控制制度涉及的污染物类型,将碳氧化物、颗粒物以及氮氧化物等机动车尾气排放产生的重要污染物纳入其中。另一方面,建议国务院出台《城市交通污染管理条例》,为交通领域包括大气污染在内的治污执法提供有力的法律依据。前已述及,我国现有规制城市交通污染的立法并不健全,建议国务院在有关上位法的基础上,针对城市交通污染问题,出台专门的《城市交通污染管理条例》,对城市交通带来的各类污染、特别是大气污染的防治加以细化规定。在条例中,应当明确将“发展低碳交通、促进节能减排”作为各级政府制定城市交通规划的指导思想;强调将城市交通规划纳入城市节能减排总体规划;要求对与城市交通发展有关的政策及立法开展环境影响评价;将城市交通节能减排指标纳入政府环境绩效考核体系,并建立相应的问责机制和奖惩制度。
4.3健全节能减排的税费政策及经济激励机制
经济激励政策工具将环境管理行为直接与“成本–效益”相连,利用市场机制,通过价格、税费、财政等经济激励手段,在市场机制的作用下形成对经济主体的利益驱动。当前,我国应着重从以下几个方面完善城市交通大气污染的经济激励机制。首先,明确规定对机动车废气排放的排污费征收标准。建议在《排污费征收管理办法》中明确规定对机动车等城市交通流动污染源的废气排放征收排污费,并制定具体的排污费计征标准。其次,改革车辆购置税、使用税的计税标准。建议对车辆购置税、使用税改为按照能耗和碳氧化物排放量征税,使新能源汽车在汽车市场上形成价格优势,通过经济刺激手段引导企业和公众向低碳化的绿色生产和公众消费方式转化。最后,进一步健全排污权交易市场。碳排放交易制度的良性运转需要以完善的市场机制的作为前提和支撑。政府应当出台立法,重点对碳排放权的初始分配制度、碳排放权在二级市场的价格形成规则、政府对碳排放交易活动的监督管理职责以及碳排放交易信息的交流平台等问题加以规定,从而对碳排放权的合法流转提供法律保障。
4.4积极打造城市绿色出行系统
“城市绿色出行”是指可代替小汽车出行,能够有效缓解城市交通拥堵、降低交通大气污染,并且能够为不同社会阶层群体所接受的出行方式[16]。城市绿色出行系统是缓解城市交通压力、促进节能减排、改善大气环境的重要途径之一。在城市绿色出行系统的构筑过程中,中央和地方各级政府应当扮演组织者、引导者的角色,加大对公众有关绿色出行的宣传教育力度,使公众充分感受到绿色出行对于自身生活质量的提高以及环境保护的重要意义,引导公众形成绿色出行理念。具体而言,我国应重点从以下三个方面积极打造城市绿色出行系统。首先,立足我国现实国情,优化自行车及步行交通。构建合理、高效的自行车通行管理体制,以进一步发挥自行车交通的节能减排潜力。同时,大力倡导步行方式,合理规划城市步行街道系统。其次,构建高效、便捷的公共交通网络。政府应当倡导优先发展城市公共交通,并将这一理念融入城市整体规划和发展战略的制定中,对符合节能减排要求的新型公共交通工具的生产、消费提供更大力度的政策和资金扶持;逐步优化城市公共交通的补偿机制和财政补贴政策;努力提高公共交通服务人员的业务素质,提升公共交通的运营效率和水平。最后,加大对新能源汽车产业的扶持力度。政府应进一步加大对新能源汽车制造领域的研发资金投入,积极打造由政府牵头、研究机构和企业共同参与研发的产学研平台,出台有利于新能源汽车生产、销售和维修的鼓励政策,大力推进各类电动汽车充电站、天然气加气站的配套设施建设,为新能源汽车的广泛推广创造条件[17]。
5结语
城市交通是大气污染治理的重点区域。建立低碳型的城市交通模式是低碳经济发展模式在交通运输领域的延伸,是我国实施可持续发展战略、履行国际减排义务的客观要求,也是交通运输业未来发展的必然趋势。本文重点分析了影响城市交通大气污染治理的制度性因素,从强化政府环境责任、加强大气污染防治立法、建立有效的节能减排经济激励机制、打造城市绿色出行系统等方面提出破解城市交通大气污染困境的对策建议,以期对城市交通大气污染的防治工作提供有益参考。
作者:刘秋妹 单位:天津商业大学
一、教学进度控制的原则
(1)动态控制原则:即目标控制的中间控制原则,在每次的上课之前都要仔细的校对教学进度表,比较实际的教学进度和计划的教学进度是否一致,如果滞后的话,要找到滞后的原因和调整的办法。如果在保证教学效果的前提下,进度提前,则可以将科学技术发展的最新成果纳入课程内容,给学生呈现科学前沿的东西,让学生随时掌握有关专业科学研究的最新动态和发展趋势,激发他们的创新意识。
(2)系统原则:现代管理理论认为:组织是一个开放的技术系统,各个系统之间项目联系紧密,具体到实际中要求教学必须循序、系统、连贯地进行。比如燃料燃烧与大气污染、大气污染扩散和颗粒污染物控制技术3章之间,既有理论知识的讲解,又有实际工程中的应用,属于本书中相对联系比较紧密的章节,在各章的讲述中要前后连贯、由浅入深、由理论到实际的应用要系统的进行讲解,要注意各章节之间的相互联系,而不能各章之间自成体系。同时在教学进度中要注意各章节之间学时的合理分配。
(3)封闭循环原则:现代管理学认为,任何管理对象都是一个特定系统,系统内部各要素都是首尾相连、环环相扣的,要保证内部各要素、各环节之间的畅通,就必须在各要素之间必须形成连续的封闭回路。在对学校任何一项工作或工作组织系统的管理中,管理手段必须互相补充、互相制约,形成一个连续的封闭的回路,才能实行有效的管理。封闭原则是管理反馈原理的一种表现形式。在教学过程中实行封闭原则可以从下面两方面着手:①依据教学目标对教学效果进行评估,努力减少教学过程中偏离教学目标的倾向,对存在的问题采取措施,进行封闭,使教学结果沿着预计的方向发展。在这一过程中,要对影响教学效果的教学方式进行改革,使其降至最低点;②在对教学进行系统的分析中寻找可以反馈控制的主导线加以封闭。例如:学生对知识的掌握程度不佳,封闭的办法是自我反省。老师要找出教学过程中重点没强调、难点没详细讲解的地方;同时学生要检查老师要求的课前预习和课后复习是否都做到了,老师讲的知识点是否都熟练掌握了。在各个不同的进度周期内,使用封闭原则确保达到既定的教学效果。
(4)信息原则:即建立课程信息门户,课程信息门户是基于互联网技术为教学工作增值的重要的管理工具,是当前在教学工作领域中信息化的重要标志。课程信息门户是在对课程全学期过程中的教学过程的所有参与各方产生的信息和知识进行集中管理的基础上,为课程参与各方在互联网平台上提供一个获取个性化课程信息的单一入口,从而为教学的各参与方提供一个高效率的信息交流和共同讨论的环境。在实际的应用中,我们摸索着建立了为大气污染控制工程的信息处理而专门建立的课程专用门户网站。
(5)弹性原则:为了及时适应各种可能发生的变化,教学进度必须要有很强的适应性和灵活性,有效的实行动态控制,弹性进度分为整体弹性和局部弹性。弹性原则指的是在时间分配图上留有空缺。适当的空缺是非常必要的,只有这样才能富有弹性地实施进度计划,并不断地调整好自己的课程进度。这主要是因为工科教学过程中和实际中的案例结合比较紧密,一些大气污染造成的社会突发问题的分析都可能会导致教学学时的局部弹性的调整。有时候视每届学生掌握程度的不同使用整体弹性的办法增加或者减少某些章节内容的授课时间。但课时安排的弹性的区间不能超出整体课程进度所允许的时间。
(6)网络计划技术原则:网络计划方法是在20世纪60年代在著名数学家华罗庚教授的倡导下开始在国民经济各部门试点应用的技术管理方法,经过1/2个世纪的实践应用,网络计划技术管理原则被广泛的应用于工业、农业、国防等部门,但目前在教学中的应用还很少。网络计划技术的优化是在满足现有教学大纲和培养计划的条件下,按教学目标,在学期初编制出本学期的教学进度的网络时标图,寻求较好的授课方案,在学期中对课程中教学进度偏离网络时标图时,及时调整制定出可供实施的网络计划的过程,优化的教学目标,通过网络计划优化,可以做到用最小学时消耗取得最大的教学效果。
当今新培养计划下制定的大纲对进度控制的要求越来越高,课程能否按学时完成常常关系到学期的正常教学工作是否完成,教课学时也就常常成为衡量学生是否修完给定课程的重要指标,但另一方面,为了扩充学生的学术视野,扩大学生的知识面,有些学时又必须做必要的调整,通过对课时的合理调整来寻求最佳的必要课时时间,因此必须建立科学的课程进度的监控体系。单一原则有时候可以解决教学进度过程中的问题,但教学进度的问题是动态的、复杂的进度体系,多个原则的联合应用是处理教学进度过程中常见问题的方法。
二、课程的进度控制措施
(1)落实课程大纲给定的进度计划。落实于组织好课程进度计划主要工作有:编制每月的进度计划、进行教学任务的提前告知,每章节开始之前都要告诉学生大概的学时,让学生做好必要的课前预习,每次结课都要告诉学生下次课的授课内容,以便于学生合理安排课后的复习和课前的预习,每次对学生的作业都要进行认真的批改和简单的讲评,以保证教学进度实施的同时,保证既定的教学质量。做好日常的进度记录,做好教学进度的控制统计表格。
(2)构建三级教学计划进度控制制度。进行三级计划进度控制制度建设时,全部的相关人员,如主管教学的负责人、教研室主任、课程负责人、任课教师等等,都要进行明确的进度控制制度的构建,设置课程负责人为专职的计划员,对整个课程进度的控制做好提前的预测和安排。
(3)做好课程进度控制的编制工作。在进行课程进度控制计划的编制工作时候,首先要根据每章节的实际情况,列出完成课时的所有学时。然后从最耗学时最难讲解的章节进行进一步的细化,把每一个具体内容分配到具体的课时里面,最后收集并进行学时估计值的输入,从而明确各个章节的具体课时安排。
三、小结
课程的学时和进度之间的联系非常紧密。每个给定教学任务课时的安排与进度的快慢、提前或滞后有直接的关系。一般来说,累计课时安排是与课程进度成正比。但是单纯地观察课时安排的多少并不能对进度控制趋势、进度状态做出完全准确有效的估计。进度超前、滞后或者课时的添加、节余都会影响教学效果。因此要真正有效地控制课时安排,必须控制课程进度。几年来,通过运用进度控制的方法指导大气污染工程教学,学生评教结果显示,学生的课程满意程度由原来的96.1%提高的98.8%。我们会在往后的工作中逐步完善进度控制的一些方法和措施,以期为学生的能力的培养做出更大的努力。
作者:高辉 许春莺 单位:洛阳理工学院环境工程与化学系 阳师范学院化学化工学院
1大气污染对于环境的影响
温室效应已经成为全世界关注的焦点,其形成原因与大气污染的影响有着直接的关系,大气污染物是引起温室效应最主要的原因之一。温室效应给全球的环境造成了巨大的震动,北极冰川正在迅速的消融,引起海平面的上升,许多国家都面临着国土被淹没的威胁。温室效应还引起了诸如“厄尔尼诺现象”等环境现象,虽然没有直接对环境造成破坏,但是其具有潜在的危害,对人类的生存造成了巨大威胁。除此之外,酸雨、臭氧层空洞以及雾霾等环境现象也都是由于大气污染所导致的。酸雨会对植被造成破坏,使绿色植物死亡。臭氧层空洞减弱了对太阳紫外线的阻挡,人类接受到强紫外线的直接照射,会对皮肤造成伤害,严重者会导致皮肤癌。而近年来日益严重的雾霾问题,空气中有害的粉尘颗粒以及PM2.5会对人体的呼吸道造成伤害。这都是由于大气污染所造成的直接或间接的影响,大气污染的治理迫在眉睫,需要得到全民的重视,共同投入到大气污染方式的环保大军当中[1]。
2大气污染日益严重的主要原因
2.1工业污染物排放
环境污染的主要来源大部分都是工业污染物的排放。工业生产,尤其是化工领域,容易产生污染物。工业废气的排放直接导致了空气的污染,工业燃煤会产生大量的二氧化碳。由于长期以来工业企业都主抓生产,以盈利作为发展目标,对于环境保护的意识不足,对于污染物都是直接进行排放,缺乏一定的环保措施。长此以往,就造成了环境的污染。大量的工业废气未经过处理就直接排放到空气当中,形成了严重的大气污染[2]。
2.2能源的燃烧
冬季取暖要燃烧煤,煤炭的集中性的燃烧会产生大量的二氧化碳,而二氧化碳正是引起温室效应的主要原因。另外,当前的燃煤质量存在缺陷,燃烧时除了会产生二氧化碳之外,还会产生一氧化碳以及硫化物等污染性气体,这些气体都是直接排放到空气当中,另外,机动车的燃油会产生尾气,尾气当中也存在着大量的有害气体和粉尘颗粒,同样会对环境造成污染。
3大气污染的防治技术
面对严峻的环境形势,必须采取有效的措施予以应对。大气污染的防治要从多方面入手,采取针对性的措施。包括改善能源结构,控制机动车尾气加强工业的污染物排放管理,制定相关法律法规,对任意进行污染物排放的行为进行严惩。加强生态建设,有效的改善环境,这些都是大气污染治理的有效办法。但是为了使这些办法行之有效,就要从防控大气污染的化学技术入手,来加强大气污染的治理。
3.1烟气脱硫
烟气脱硫主要针对于能源的燃烧。烟气脱硫根据脱硫剂的区别主要分为干法、湿法和半干法三种。干法脱硫主要应用活性炭、活性氧化锰作为脱硫剂,利用催化氧化、催化还原的方式来进行脱硫;湿法脱硫则是应用双碱法、氨法等方法将当中的硫化物气体除去;半干法兼用干法脱硫与湿法脱硫的技术特点,将湿态的脱硫剂在干态环境下进行脱硫,是效率较高的一种烟气脱硫办法,并得到了广泛的应用[3]。
3.2机动车尾气处理技术
由于机动车尾气所产生的污染是当前对严重的污染源之一,对于机动车尾气的净化就变得尤为重要。机动车尾气处理技术办法有很多,但是应用最广泛的有效净化办法是对尾气当中NOx、CO以及HC进行催化氧化消除。机动车尾气当中HC以及CO的产生,主要原因是燃油组分的影响。燃油燃烧,形成的烟气仍然有未完全燃烧的组分,这是导致污染物产生的主要原因。在尾气排放系统当中安装高效催化转化器,并向尾气当中输送O2。在催化剂作用下,对HC以及CO气体进行氧化,生成水和CO2,该办法能够有效消除尾气当中有害的气体[4]。当前,在防治大气污染化工技术开始着力于脱硫脱硝一体化的研究。脱硫脱硝一体化技术已经成为新的研究方向,实现在脱硫的同时,并能够对氮氧化合物进行消除。
4结语
大气污染的有效防止,能够有效的改善严峻的环境形势,缓解环境危机。深刻认识到大气污染对于环境的危害,并有效掌握大气污染的产生原因。强化环保意识,从个人做起,从身边小事做起,对环境保护工作出一份力。以防治大气污染化工技术研究为依托,对工业污染气体和生活污染气体进行全面治理。改善生态环境,共建美好家园,使未来的环境朝着更好的方向发展,这是每一位公民应尽的责任和义务。
作者:古仪方 黄韬 单位:长安大学
一、我国大气污染现状
(一)我国大气质量现状
最新的2014年的环境状况公报显示,161个按新标准进行监测的地级及以上城市中,145个城市空气质量不同程度超标,占90.1%。从各污染物指标看,SO2年均浓度为35微克/立方米,同比下14.6%;NO2年均浓度38微克/立方米,总体持平;PM10年均浓度105微克/立方米,同比下降3.7%;PM2.5年均浓度62微克/立方米。①从达标城市比例看,SO2年均浓度达标城市比例为88.2%,同比上升3.1%;NO2年均浓度达标率为62.7%,同比上升5.6%;PM10年均浓度达标率为21.7%,同比上升2.4%;PM2.5年均浓度达标率为11.2%由此可见,我国环境空气质量有所好转,但环境污染严峻的现状仍未根本改变。②我国城市大气污染还具有总悬浮颗粒物(TSP)和可吸入颗粒物含量高、煤烟型污染占主要地位、北方比南方严重、冬季严重于夏季、产煤区重于非产煤区、部分城市污染转型等特点。③
(二)我国大气污染控制现状
我国大气污染控制工作在不同时期经历了很大发展。1973年开始,我国开展了以工业点源治理为主的大气污染防治工作;上世纪80年代国家正式颁布《中华人民共和国大气污染防治法》,我国将大气污染防治从点源治理进入了综合防治阶段;上个世纪90年代至2000年,我国大气污染防治工作开始从浓度控制向总量控制转变,从城市环境综合整治向区域污染控制转变;进入21世纪,大气污染控制全面进入了主要大气污染物排放总量控制的新时期。
二、行政法视角下大气污染防治之立法层面
(一)大气污染防治法的修改及其背景
1987年我国第一部《大气污染防治法》颁布,之后1995以及2000年两次修改,在整个的大气污染防治法的施行过程中,其对整个期间的大气污染的防治尤其是煤烟型大气污染的治理起到了卓著的作用,但是随着经济的不断发展,我国大气污染的种类也日益增加,我国的大气污染已经由煤烟型转变为复杂型,为了对雾霾的有效治理,改善人们的生活环境空气质量,2015年8月新的大气污染防治法应运而生。
(二)大气污染防治法修改的几大方面
1.明确提出了大气污染防治的目标———改善大气环境质量,保障公民健康,推进生态文明建设,促进经济社会可持续发展,该法通篇围绕大气质量改善目标这个主线展开的,明确提及“大气环境质量”达36次之多,接近全部条文的1/3,体现了环境质量要与老百姓切身感受相符的立法思路,为大气污染防治工作全面转向以质量改善为核心提供了法律保障。2.提出联防联控,避免各自为战,各行业各区域共同控制。根据大气污染防治法第五章的最新规定,大气污染重点区域内的相关的省、直辖市、自治区的人民政府共同协商配合,定期召开联系会议共同进行规划,落实大气污染防治的目标责任,由国务院环保部门以及其他相关部门监督督促。设立了重点区域大气污染联合防治专章,规定了由国家建立重点区域大气污染联防联控机制,统筹协调区域内大气污染防治工作,对大气污染防治工作实施统一规划、统一标准,明确协同控制目标。3.明确责任主体,强化对政府的职责要求,取消了公安、交通、铁道、雨夜管理部门的职责要求。新的大气污染防治法进一步明确了政府的职责要求,从中央来说,国务院环保部门对地方政府部门的环保部门起到指导、监督的作用,未达标城市政府应当编制限期达标规划、上级环保部门对未完成任务的下级政府负责人实行约谈和区域限批等一系列制度措施;从地方来说,地方政府实行区域负责制,地方政府对辖区大气环境质量负责。4.新增防治标准和限期达标规划,加强标准控制。新法专门对大气污染的防治标准以及限期达标计划进行了规定,详细的规定了标准的制定、公布、修订的条件及要求,另外明确了限期达标规划的执行、公示、备案、修订的要求,使得大气污染防治的标准落到实处和细节,使得大气污染的防治有法可依,有标准可依。5.坚持源头控制治理雾霾。明确了污染的类型及源头,确立了具体的控污方向及措施。另外,新增了大量的篇幅和章节重点强调对工业污染、机动车船、扬尘以及农业和其他污染的防治,确立了具体的标准和措施,进一步加强了大气污染防治的监督管理。6.加大处罚力度及责任强度。新发规定了大量的具体的有针对性和操作性的措施,并有相应的处罚责任,细化了相关处罚措施,明确了各种行为的处罚单位,确立了责任主体,实行处罚上不封顶的政策,使得大气污染的防治真正的具有操作性和可实施性。7.充分体现了行政公开与公众参与。秉承了新《环保法》强化信息公开和公众参与的立法思路,新的大气污染防治法更加强调了群众对于企业关于大气污染防治责任的监督检举,新法中涉及到信息公开就达11处之多,使得大气污染防治为民、利民,真正使得大气污染防治的目标———改善大气环境质量,保障公民健康,推进生态文明建设,促进经济社会可持续发展得以有力实现。总体来说,新大气污染防治法强化了政府责任,理顺了防治思路,实行精细管理,多污染物协同控制,提高了违法成本,督促了企业责任承担,使得完善法律衔接,上下达成统一。
三、行政法视角下大气污染防治之实践层面
(一)欧美国家大气污染防治机制的构建
欧洲国家曾是工业革命之重镇,也因此引发了严重的大气污染,但是经过长期的努力,欧洲的大气污染治理已经取得显著成效。欧洲的大气污染治理过程主要可分为立法保障、制定战略和计划、分阶段治理这三个具体步骤。④1.立法保障大气污染治理1956年英国颁布了世界上首部空气污染防治法《清洁空气法》,在立法上严格限定了以烟煤为主的污染物排放。美国于1963年和1967年先后通过了《清洁空气法》和《空气质量法》,并于1971年颁布《国家环境空气质量标准》,对6种污染物进行管制。法国于2010年颁布空气质量法令,对PM2.5和PM10值浓度上限进行限定2.大气污染防治的战略和计划英国于1997年开始实施《国家空气质量战略》,逐步形成了英国空气质量政策的基本战略框架。法国于2011年出台“颗粒减排计划”,旨在减少可吸入颗粒物对公众健康的影响和对环境的污染。2013年又出台“空气质量紧急计划”,又增加了一系列的紧急措施。3.分阶段、跨区域的大气污染治理措施大气污染治理具有长期性和跨区域的特点,英国政府的国家空气质量战略经历了烟煤治理、机动车尾气治理以及PM2.5检测这三个阶段。美国南加州于1977年成立了南海岸空气质量管理局(SCAQMD),统一负责南加州地区的空气污染治理。欧洲多个国家在1979年签署了长距离跨国界空气污染条约(LRTAP)。2001年,欧盟通过了国家排放限额指令,限定了各成员国在2010年几种重要空气污染物排放的限额。至今,欧美国家已经形成了包括总量控制、许可证管理、环境标准体系、环境监测、煤炭总量控制、预警及应急管理等制度的完善的大气污染防治体制。⑤国外大气污染治理的成功经验,概括起来莫过于“政府下定决心,寻找科学方法”。只有保障充足的政府投入,广泛吸纳社会资源,调动各方面积极因素,从中国的实际出发,寻找科学办法才能解决具体问题。
(二)兰州大气污染治理模式
兰州曾是全球十大大气污染最严重的城市之一,近几年,兰州市通过不断探索和努力,摘掉了大气污染的“黑帽子”,创造了兰州大气污染治理新模式。国家环保部将“兰州模式”作为治污经验在全国推广供其他城市借鉴。在2013年的全国环保局长会议上,兰州市长袁占亭介绍了“兰州模式”治理经验。主要可概括为以下十个方面:(1)省市联动,建立区域统筹、群防群治的工作格局;(2)规划先行,科学治污;(3)减煤为主,全面治理;(4)工业减排,疏堵结合;(5)五位一体,除尘抑尘;(6)限车控车,发展多样化公共交通;(7)鼓励全民参与;(8)铁腕治霾,督查问效;(9)立法先行,依法治污;(10)生态增容,治本之策。⑥大气污染治理是一个长期的、复杂的过程,在这个过程中需要政府积极承担责任,坚持立法先行,做到治污工作有法可依,以强硬的态度厉行政策措施;贯彻铁腕治霾,切实执行我国的《环境保护法》和《大气污染防治法》等法律法规,完成建设节约资源型、环境友好型社会的必须要完成的阶段性目标。
四、行政法视角下我国大气污染防治制度的建议与完善
(一)坚持立法先行
大气污染防治必须要坚持立法先行,逐步完善大气污染防治制度建构与法律体系,发挥立法主导作用,为大气污染治理提供制度基础和法律保障。在依法治国战略的指导下,贯彻实行新修订的《环境保护法》以及《大气污染防治法》,加强地方立法,实事求是,从实际出发,制定地方大气污染防治实施条例和实施细则以解决区域和地方的大气污染的具体问题。
(二)完善大气污染公益诉讼制度
我国民事诉讼法第五十五条规定:“对污染环境、侵害众多消费者合法权益等损害社会公共利益的行为,法律规定的机关和有关组织可以向人民法院提出诉讼”,同时新修订的《中华人民共和国环境保护法》的第五十八条也对环境公益诉讼做出了具体规定,符合条件的社会组织对环境污染、破坏生态以及损害社会公共利益的行为可以向人民法院提起诉讼。由此可见,大气污染公益诉讼制度的确立是必然趋势,在立法中应当完善大气污染公益诉讼制度,加强大气污染监督,拓宽受害者的救济渠道。
(三)铁腕治理,厉行执法
我国近年大气污染治理成功的案例很少,其中最典型的的成功案例莫过于“兰州模式”。究其根本,在于能够贯彻执行国家政策方针及具体的法律制度。近年来的努力使得我国在大气污染防治方面取得了较多的的制度以及理论成果,而大气污染防治成功的关键就是各个地区从具体问题出发,严格落实法律法律以及各项制度,治理工程的领导人、带头人必须坚定决心,以人为本,联系群众,以谨慎的态度厉行各项措施。
作者:吴月月 董亚男 查戎 单位:东南大学
1试验方法
1.1采样时间与地点
2012年3月—2013年2月连续1a监测青岛市大气中的VOCs,采样地点位于崂山区金家岭。该点临近崂山区主干道,周围主要是高、中层建筑,属于商业和居民混合区,东北侧距离约800m有山体环绕,西侧约150m是1个小型加油站。
1.2监测仪器
利用在线气相色谱仪观测大气中VOCs,仪器为法国CHROMATE-SUD公司提供的AirmoVOC分析系统,包括A11000型AirmoVOCC2-C6和A21022型AirmoVOCC6-C122台分析仪,由2组采样系统和2组分离色谱柱系统组成。其中C2-C6分析仪用于监测含碳个数在2~6之间的低沸点组分;C6-C12分析仪用于监测含碳个数在6~12之间的高沸点组分。检测器均采用火焰离子化检测器(FID),能确保分析的高灵敏度和高选择性。仪器校准采取内部校准与外部校准相结合的原则,内部校准物质为正丁烷(体积分数60×10-9)、正己烷(体积分数20.5×10-9)、苯(体积分数32.5×10-9),系统每天自动启动1次内部校准程序。外部校准采用56种VOCs的标准气体,每种物质的体积分数在110×10-9~120×10-9之间,至少每月校准1次。
2结果与讨论
2.1VOCs浓度水平及组成
对青岛市大气中50种VOCs组分进行定量分析,其中包括烷烃29种、烯烃7种、芳香烃14种。观测期间,该市大气总VOCs体积分数(小时值)变化范围为0.5×10-9~230.4×10-9,全年均值为9.2×10-9,其中烷烃所占比例最高,为66.7%,芳香烃和烯烃所占比例为21.0%和12.3%。表1为青岛市VOCs部分优势物种的体积分数与国内外城市的比较结果。由表1可见,青岛市大气中的VOCs浓度较其他城市低,其中丙烷、正丁烷、异丁烷、异戊烷、丙烯、甲苯等组分的浓度均低于其他城市,而苯的浓度高于北京、中国香港、里尔。顺-2-丁烯、反-2-丁烯和异戊二烯的浓度水平与其他城市相当,乙苯的浓度水平与北京、达拉斯近似。
2.2VOCs不同组分的变化特征
2.2.1季节变化特征
图1为不同季节VOCs各组分比较。由图1可见,总VOCs浓度夏、秋季高于春、冬季,与天津市规律相似[1],与宁波市[4]相反。各月VOCs浓度水平相差较大,9月最高,4、5月最低。夏、秋季植物生长茂盛,释放出大量萜烯类化合物,是大气中VOCs的重要天然源。人为源方面,夏、秋季气温高,低沸点的VOCs挥发加剧,增加了来自加油站、汽车油箱直接挥发的有机物[14]。此外,夏、秋季正值青岛旅游高峰,《2012年青岛市统计公报》表明,当年共接待游客5717.5万人次,若按45座的旅游巴士计算,则至少有127万辆机动车出入该市,尾气排放大幅升高,户外烧烤兴起也有较大贡献。烷烃在各季节占总VOCs的比例均为最高,其次为芳香烃和烯烃,3者比例范围分别为56.8%~71.2%、16.4%~31.9%和10.1%~15.0%。烷烃和烯烃在夏、秋季的浓度明显高于春、冬季,可能与夏、秋季溶剂挥发加剧、机动车尾气排放增多、植被释放增多等因素有关;芳香烃秋、冬季浓度较春、夏季高,可能受工业源、机动车源的综合影响。
2.2.2日变化特征
图2(a)(b)(c)(d)为夏季与冬季不同VOCs组分的日变化趋势。由图2可见,烷烃、烯烃在夏季与冬季的日变化均呈现“两峰一谷”特征,与交通早、晚高峰对应。早晨7:00前后出现峰值,之后随着大气边界层抬升和太阳辐射加强,污染物被稀释且部分经光化学反应被转化,浓度迅速降低,至14:00前后降到最低值,傍晚随着大气边界层降低和交通晚高峰到来,浓度又迅速升高并在18:00前后达到峰值。与北京市的研究结论[3,14]类似,烷烃、烯烃的日变化规律与交通早、晚高峰有明显对应关系,主要与机动车尾气排放增加有关。芳香烃的日变化规律与烷烃、烯烃不同,夏季日变化趋势较平缓,且白天高夜间低,可能受化工企业排放和溶剂挥发等影响;冬季日变化在上午和夜间有较明显的峰值,除人为源排放外,气象条件也是重要影响因素,夜间大气边界层降低,污染物聚集,易形成浓度峰值。
2.2.3周末效应
由于不同时期交通活动、工业生产存在差异,大气污染物在工作日(周一—周五)和非工作日(周六—周日)通常表现出不同污染特征。选取2012年8月—9月间的6个星期对VOCs各组分、氮氧化物进行周末效应分析,见图3。可以看出,总VOCs在工作日的平均浓度高于非工作日17.2%,其中烷烃、烯烃、芳香烃在工作日的平均浓度分别高于非工作日11.9%、30.7%、17.4%,各组分均表现出不同程度的周末效应,可能与工作日机动车源、工业源等活动增加有关。氮氧化物在工作日的平均浓度较非工作日高60.0%,表现出显著的周末效应,由于氮氧化物主要来源于机动车尾气,进一步证实了机动车源对工作日的重要贡献。
2.3VOCs物种间的相关性及来源分析
将大气寿命近似的VOCs物种作相关性分析,由于相同的物理混合、光化学去除过程会引起相同的浓度变化,则两者在大气中的浓度比值等于其在排放源中的比例,由此可以大致判断其主要来源[8]。表2为青岛市VOCs优势物种相关性分析。由表2可知,反-2-丁烯与顺-2-丁烯的相关性较高,且比值为1.23,与北京隧道实验的结果[15]接近,可推断这2种烯烃主要来自机动车尾气。苯、甲苯、乙苯相关系数在0.6~0.9之间,说明其排放源类似。甲苯/苯的比值(T/B值)可用来评价机动车尾气对苯系物的贡献,一般认为T/B值接近2.0表示机动车尾气贡献显著[3],T/B值偏离2.0越远说明受机动车影响越小,而受溶剂挥发、工业源等影响越大。研究表明中国香港机动车贡献显著(T/B值为2.27)[16],而珠三角工业区则主要受工业源影响(T/B值为4.8)[17]。青岛市T/B值为0.56,远小于2.0,说明溶剂挥发、工业源影响较大。烷烃物种与苯系物的相关性较低、污染来源不同,一般认为烷烃来自机动车排放、汽油挥发或燃料泄漏等过程。表2中丙烷和正丁烷、异丁烷的相关系数均在0.60以上,且与乙烯(燃烧过程产物)、异戊烷(汽油主要组分)相关性较低,由于丙烷是液化石油气(LPG)主要成分[15],可判定这3个物种主要来自以LPG为燃料的车辆排放。
2.4化学反应活性
臭氧为二次污染物,是复杂光化学反应的产物,并且受气象因素的影响。通常用OH自由基消耗速率(LOH)估算初始过氧自由基(RO2)的生成速率,该反应是臭氧形成过程的决定步骤[18],因此可通过LOH值大致比较不同组分对臭氧生成的贡献。研究得出,夏、冬季青岛市VOCs组分中烯烃浓度虽然只占10.1%~15.0%,但其臭氧生成贡献最高,占总VOCs的68.1%~77.7%;烷烃虽占VOCs总浓度的大部分比例,但由于其化学反应活性较低,夏季的臭氧生成贡献为15.1%,冬季仅为11.6%;芳香烃对臭氧生成贡献在夏季为7.2%,冬季增加至20.3%。青岛市大气VOCs组分中烯烃的臭氧生成贡献远高于烷烃和芳香烃,这与广州地区的研究结果相似[6],而上海和深圳地区则主要以芳香烃最高[5,8]。分析夏、冬季臭氧生成贡献较高的VOCs物种可得,夏季前5位贡献较高的物种(按照LOH从大到小排列)依次为反-2-丁烯(0.50s-1)、顺-2-丁烯(0.44s-1)、1,3-丁二烯(0.38s-1)、异戊二烯(0.38s-1)、异丁烯(0.30s-1),均为烯烃化合物,且LOH值均在0.30s-1以上;冬季前5位贡献较高的物种依次为1,3-丁二烯(0.52s-1)、异戊二烯(0.41s-1)、顺-2-丁烯(0.23s-1)、乙烯(0.15s-1)、乙苯(0.15s-1),除1,3-丁二烯、异戊二烯的LOH值超出0.30s-1外,其余物种LOH值均较低。
3结论
(1)青岛市大气中VOCs浓度处于较低水平,烷烃占比最高,60%以上,其次为芳香烃和烯烃。(2)夏、秋季VOCs的浓度高于春、冬季,1a中9月浓度最高,4、5月最低;VOCs日变化呈“两峰一谷”的变化规律,主要与交通早晚高峰对应。(3)VOCs各组分均表现出周末效应,说明机动车源和工业源的重要影响,对优势物种的相关性分析进一步证明两者是主要来源。(4)青岛市大气中的VOCs对臭氧生成有重要贡献,且烯烃的臭氧生成贡献远高于烷烃和芳香烃,由于VOCs来源于机动车尾气、溶剂挥发、化学工业等,因此控制这些排放源将有效削减臭氧生成的前体物,降低臭氧浓度,改善市区环境空气质量。
作者:薛莲 王静 冯静 刘世朋 单位:青岛市环境监测中心站 青岛市城阳区环境监测站
本文作者:崔 锡 训 单位:鞍山市污水处理管理中心
引言
实施总量分配的最终目的是为了更科学、更合理的进行污染物总量控制以确保环境质量的持续改善,大气污染物总量分配是指在某一定划定的控制区域内,为了达到一定的环境质量目标,采用一定的方法对该区域内大气污染物的排放实行总量控制限制,并将其分配到污染源的一种控制区域大气环境质量的方法。本文采用了质量目标总量控制进行SO2和烟(粉)尘的总量分配,克服了以往管理目标总量控制存在的无法使总量分配与环境质量结合、分配上存在很大的随意性和主观性等问题。质量目标总量分配的优点在于充分考虑了区域内各功能区的大气环境质量限值、气象条件、大气环境容量和自然界的扩散净化能力,同时考虑了每一个污染源对空气质量的影响等因素,在对污染源进行优化控制的基础上确定出每个污染源应分配的污染物量,从而使未超标地区能够有计划的充分利用环境容量,对于已超标地区的污染源提出了合理的削减方法,使区域环境质量满足人类的生存发展的要求,以达到区域可持续发展的目的。
1分配方法及原理
1.1采用的模型本文采用的多源模式法主要是将ADMS-城市大气扩散模型和TCA大气总量控制计算软件联合使用来进行总量分配的方法。
1.1.1ADMS-城市大气扩散模型ADMS-城市模型是大气扩散模型系统(ADMS)系列中的最复杂的一个系统。它运行于PC之上,模拟城市区域来自工业,民用和道路交通的污染源产生的污染物在大气中的扩散。在研究中使用了经过验证的ADMS-城市模型、按照不同的污染源分类方式模拟现状和各组污染源产生的污染物浓度。
1.1.2TCA大气总量控制软件TCA大气总量控制计算软件是由宁波环科院开发并经国家环保总局鉴定通过的总量控制分配软件。在研究中,为了体现“浓度贡献大,削减量大”的原则,我们采用浓度贡献加权法用于总量最优化削减分配的计算。1.2基础资料1.2.1确定总量控制区域研究区域分为鞍山建成区和鞍山市区2个层次:鞍山市建成区即鞍山市的铁东区、铁西区、立山区,总面积为133.2km2,这是我们研究的主要区域;鞍山市区即在建成区的基础上并涵盖了周边部分千山区的面积,这部分区的污染源相对集中。研究区域共378km2。
1.2.2选择浓度控制点浓度控制点的选择直接决定总量分配的结果,从而影响削减计算的结果。因而选择合适的控点是很重要的。一般来说,控点的选择原则是:a)最大浓度点;b)保护目标或关心点;c)监测点和常规监测点;d)便于模型验证和建立扩散模型。根据上述原则,本次研究采用的是鞍山市区的5个空气自动监测点,分别是:深沟寺子站、中心站子站、太平子站、铁西子站、开发区子站。
1.2.3控制区网格化为满足编制排放清单和ADMS-城市大气扩散模型计算的需要,将鞍山市区网格化,建立了网格坐标系,并且转化为经纬度。根据模型计算需要,以东经122°21′53″,北纬41°4′0″处为原点坐标,将鞍山城市控制区划分为1000m×1000m的网格,用于污染物的统计和污染源坐标的定位。
1.2.4空气污染源排放清单编制污染源排放清单是进行环境空气相关研究的基础,它提供了本地总量控制区域内污染源的排放状况。另外,还需要研究区域内的气象参数和控制点位的监测资料等内容。
2多源模式法分配结果
多源模式法进行总量分配的主要过程是:选取5个例行监测点作为控制点,用ADMS-城市大气扩模型对我市市区各个污染源逐一进行模拟,计算其对市区的浓度贡献,并计算出各个污染源浓度的浓度传递系数,然后将上述参数代入TCA大气总量控制软件,计算出分配后的各个污染源的允许排放量,汇总后即可得到市区污染源的允许排放量。
2.1SO2和烟(粉)尘允许排放总量利用多源模式方法,对鞍山市区污染源的SO2和烟(粉)尘的允许排放量进行了计算和汇总,见表1。由表看出,在实现污染物年均值达标的情况下,市区SO2允许排放总量为57925t/年,与现状排放量相比需要削减21168t/年,总体削减比例为26.76%;烟(粉)尘允许排放总量为77434t/年,与现状排放量相比需要削减36674t/年,总体削减比例为32.14%。从各功能区来看,SO2和烟(粉)尘均需削减。对SO2而言,三类区的削减比例略高于二类区;对烟(粉)尘而言,三类区的削减比例高于二类区近31个百分点。
2.2不同类型污染源分配结果不同类型源的分配主要按照锅炉、炉窑、工艺和无组织四大类进行分配。茶炉大灶和平房面源由于规模较小且变化较大未进行分配,但其浓度贡献在进行分配时已考虑。
2.2.1SO2总量分配结果根据多源模式法计算的不同类型污染源SO2总量分配结果见表2。其中无组织排放源不包括茶炉大灶和平房面源。上表列出了二类区、三类区中锅炉、炉窑、工艺和无组织四大类污染源的总量分配和削减情况。二类区中,削减量最大的是锅炉,削减量为4425t/年,削减比例为24.61%。锅炉主要集中在热电新材、二热电以及热力总公司和鞍钢房产物业公司等企业。三类区中,削减量最大的是窑炉,削减量为9933t/年,削减比例为30.79%;其次是锅炉,削减量为4040t/年。锅炉主要集中在鞍钢发电厂,炉窑主要集中在鞍钢烧结厂等企业。综合二类区和三类区来看,窑炉是首要削减的污染源,共需削减SO212377t/年,削减比例为30.07%;其次是锅炉共需削减SO28465t/年,削减比例为23.08%。
2.2.2烟(粉)尘总量分配结果根据多源模式法计算的不同类型污染源烟(粉)尘总量分配结果见表3。其中无组织排放源不包括茶炉大灶和平房面源。二类区中,削减量最大的是锅炉,削减量为1172t/年,削减比例为7.50%。锅炉主要集中在热电新材、二热电以及热力总公司和鞍钢房产物业公司等企业。三类区中,削减量最大的是无组织排放源,削减量33148t/年,削减比例为80%;其次是炉窑,削减量为520t/年。无组织主要集中在炼铁厂,炉窑主要集中在鞍钢炼铁和化工总厂等企业。综合二类区和三类区来看,无组织排放是首要削减的污染源,共需削减烟(粉)尘33148t/年,削减比例为80%;其次是锅炉共需削减烟(粉)尘1548t/年,削减比例为5.59%;窑炉和工艺排放源分别需削减757t/年、1222t/年。
3削减前后市区及各子站达标情况
在多源模式法分配SO2和烟(粉)尘允许总量过程中,用ADMS-城市模型模拟了市区及各子站污染情况,见表4。总量分配削减后市区SO2和PM10浓度分别为58.76μg/m3和99.74μg/m3,均达到国家环境空气质量二级标准,浓度削减率分别为24.37%和14.52%。各子站中,铁西子站污染最重,仍然超过二级标准。
4结语
多源模式法是在满足环境质量目标值的约束条件下,根据污染源对地面环境质量浓度的贡献率进行分配,它在计算过程中充分考虑了气象、地形地理、环境质量影响和污染排放现状等因素,给出了各污染源之间相对公平的允许排放量和削减量,表明各污染源对于城市空气污染达到环境目标值应该负担的削减责任,削减的往往是对大气环境污染严重的低架源和面源,甚至不允许它们存在(即削减率100%),而对排放量大高架源的削减率较小。由于该方法的削减量相对较小而又能实现环境质量达标,是目前鞍山市进行污染物总量控制和发放污染源排污许可证等环境管理的主要依据,这个结果由环保主管部门掌握和实施。但在实际工作中,有时候需要结合A-P值法的结果使用,如对于采用多源模式法中由于远离市区而削减量为0的污染源可参考A-P值法进行总量控制和分配。