1952年12月5日至9日,是英国工业发展史上极不光彩的一页。在这4天里,灰色的浓雾就像一块硕大的帷幕从天而降,盖在城市的上空。工厂和家庭里排出的一条条“黑龙”,由于浓雾的笼罩,只能在下面翻滚积累。浓雾和烟雾形成的云海久久不散,成千上万的市民感到胸闷、喉痛,出现呕吐、呼吸困难,进而发烧。一时医院拥挤不堪,4天内竟有近4 000人死亡。在烟雾后期,又有8 000人病死,其中老人和儿童居多。
谁是杀人的凶手?事情发生后舆论哗然,英国当局被迫进行调查。由于组织措施不力,始终弄不清楚主要原因是什么,以至于烟雾事件愈演愈烈,在1956、1957和1962年又连续发生了几起。直到1963年才算弄清了“雾都惨案”的起因。原来是大气中的烟尘和二氧化硫等污染物“协作行凶”。
大气是围绕在地球周围的一层淡蓝色的气体,是地球上的生命物质生存的保证。正是由于有了这层大气,人类和各种生物才能进行呼吸。洁净的空气对于生命来说是非常可贵的,生命的代谢一刻都离不开新鲜的空气。据生命科学家估计,人可以一个月不吃饭,5天不喝水,而断绝空气可能不到5分钟就会死亡。
在距地面12千米以内的空气层,占据了大气层总重的95%,此层空气上冷下热,产生了活跃的对流,大气污染主要发生在这个层面。
在地球形成的早期,大气是清洁的。然而,由于人类的活动,特别是现代工业的发展,向大气中排放的废弃物质越来越多。据卫星和其他监测装置的监测结果,人类的工业活动正在改变着大气的化学组分。若使大气恢复原状需要几个世纪的时间。
举世闻名的产业革命开始后,煤作为新的能源一跃成为工业的“基本口粮”,就连瓦特也没有想到,由他发明的蒸汽机在使人类社会生产力发生飞跃的同时,也将人类带入了一个烟尘世界。一座座烟囱如同伸向天空的“黑笔”,烟囱喷出条条“黑龙”般的烟雾,夹杂着燃烧过程中生成的二氧化碳、二氧化硫和烟尘一起涌向了大气层,抹黑了洁净的蓝天。有人计算过,每烧掉一吨煤,大气中就会增加9—50千克烟尘,10千克的二氧化硫,3—9千克的二氧化碳以及其他有毒物质。而人通过呼吸把这些有毒物质吸入体内。
幸好正常人体的呼吸道具有抵抗外界有害的细微物质的屏障作用,称为“人体自卫防线”。
一般来说,直径大于5毫米的烟尘微粒,不易进入肺泡,易被鼻腔、鼻毛、声门和支气管黏膜阻留。黏膜上皮的纤毛能成簇有力地往喉部方向摆动,使吸附有烟尘的黏液逐步被推向呼吸道,排出体外。直径小于5毫米的烟尘粒子虽能到达肺泡,但一部分能随呼气排出,另一部分则被吞噬细胞吞噬,通过肺泡上皮的呼吸性支气管黏膜表面的一层液体由于传送出去。
由于以上几道“人体自卫防线”的作用,正常人的肺泡中只存在少量的不至于引起机体疾病的细菌。
但是当大气中含有低浓度的飘尘和二氧化硫时,由于长时间的持续作用,就会减弱和破坏呼吸道的屏障作用,引起慢性萎缩性鼻咽炎、慢性支气管炎、肺炎和肺气肿等慢性疾病。
在大气污染加重时,如果出现无风或微风,有雾和气温逆增等不利于污染物扩散的情况,污染物就会不断地蓄积起来,形成有毒烟雾,笼罩在城市上空,持续数日不散,从而造成急性中毒死亡事件。位于盆地和四面环山的地区更容易出现这种危害,近百年来,有据可查的就有20多起,其中危害最重的就是前面提及的“伦敦烟雾事件”。伦敦地处盆地,而当时的气象条件也正处无风、有雾和气温逆增的情况下,不利于污染物的扩散,使之越聚越多,在60—90米的低空形成了一个厚厚的烟雾层。当时检测出大气中的飘尘量比平时高5倍,二氧化硫含量比平时高3.5倍,因此,在死亡者中,以支气管炎死亡率最高,其次是肺炎、肺结核和心肺疾患。
煤在人类文明史上立下了汗马功劳,直到现在煤炭还是工业生产、家庭生活的主要能源之一。火车、轮船、冶炼、发电大部分用煤,做饭、取暖也要用煤,煤在全世界能耗结构中所占比例为30%。可见煤已成为大气污染的罪魁祸首,遏制大气污染应首先驯服“黑色的烟龙”。
为了消除烟雾的帮凶——硫化物的隐患,世界各国科学工作者先后研制了各种脱硫装置,采用的方法大致有回收法和抛弃法两大类。
在回收方法中主要有石灰石法、石灰双碱法、喷雾干燥法、氯化镁法和柠檬酸盐法等十几种脱硫工艺。上述工艺脱硫的主要原理是:用石灰石、石灰乳等脱硫剂与吸收塔中的二氧化硫发生化学反应生成硫酸钙等废物,硫酸钙再浓缩干燥投入废料厂,用于填土或制成建筑材料。其工艺的脱硫效果达到90%以上。
20世纪70年代开始发展的电子射线脱硫脱硝方法也颇受人们的欢迎。该法是在装置中加入微量的氨与烟气混合,然后以速度不足光速1%的电子束照射,可以使烟气中90%以上的二氧化硫、氮氧化物立即氧化,并同氨反应生成化学肥料——硫酸铵和硝酸铵。既除去了烟气中的硫,又获得了硫的副产品。
近年来美国研发的两种脱硫方法引起人们的广泛关注。一种是石灰石多级喷射燃烧技术;另一种是全干式喷射技术,即向烟气中喷入粉状碱性物质作为脱硫剂,再用布袋除尘器搜集。上述两种方法不仅可脱硫,还可减少氢化物的排放,成本低、易于推广。但由于回收法脱硫工艺复杂,投资费用又比较大,许多国家采用经济代价较小的抛弃法。
抛弃法最早由前苏联科学家提出,即用两个装有缆绳的气囊轮流把工业废气送入高空,当气囊达到指定高空时,以缆绳压迫气囊把工业废气排入高层大气,使之在紫外线的作用下发生分解。
我国内蒙古和江苏等地,为了消除烟雾事件中的“元凶”——烟尘,从燃烧方式着想,研制了上燃型煤和生产锅炉,火焰由上往下延伸燃烧,使煤在着火以前有个干馏预热过程,使燃烧更加充分,避免了大量炭黑析出。除此之外,武汉、鞍山、吉林等市在20世纪80年代相继研究出“静电抑制尘源技术”、“静电凝聚技术”、“电旋风除尘技术”、“水雾静电复合除尘技术”。这些除尘技术的采用在消除烟尘污染方面起到了很大的作用。一些经济发达国家为了控制烟尘对环境的污染,制定了严格的排放标准,使烟尘的排放量达到最低限度。如今人们在一些发达国家已看不到“浓烟滚滚”的景象,就连被称为“雾都”的伦敦市,经过多年的治理、改造,昔日迷蒙的烟雾都不见了。清新怡人的树木花草,洁净的空气取代了昔日漫天飞舞的尘埃,视域不及千米的雾日已由过去的每年50天减少到每年仅5天。
愿伦敦市民珍惜这一失而复得的景色,愿发展中国家不要重蹈“雾都”的覆辙。
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