华北地区大气中卤代阻燃剂类污染物研究

以多溴联苯醚为代表的卤代阻燃剂污染是一个重要的环境问题，电子垃圾拆解场是典型的高污染地区。而近年来一些研究表明在除电子垃圾拆解场之外的地区也存在较严重的多溴联苯醚包括其低溴代组分污染，这些污染可能来源于我国对这一类物质的生产和使用- - 尽管目前尚无资料表明中国工业化生产过含低溴代联苯醚的产品。为研究我国环境中卤代阻燃剂的来源以及大气输送等行为，本研究拟以大气为主要观测介质，以典型的阻燃剂高污染地区（天津某电子垃圾拆解场和山东阻燃剂生产基地）为研究点，通过分析大气中卤代阻燃剂的浓度水平和组成特征，建立大气中污染物来源的解析方法；对华北地区进行大范围的采样观测，分析污染的地区分布，结合来源解析、扩散和输送模型等方法研究不同污染源对该地区大气污染的贡献。该研究将加深对环境中卤代阻燃剂类污染物尤其是其来源的认识，并为制定相应的控制措施和政策提供科学依据

大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对环境或人产生有害影响的那些物质。大气污染物按其存在状态可分为两大类：一种是气溶胶状态污染物，另一种是气体状态污染物；若按形成过程分类则可分为一次污染物和二次污染物。一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质，二次污染物则是由一次污染物经过化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理化学性质完全不同的新的污染物，其毒性比一次污染物强。

大气污染物 既包括粉尘、烟、雾等小颗粒状的污染物，也包括二氧化碳、一氧化碳等气态污染物。

大气污染污染物来源

凡是能使空气质量变差的物质都是大气污染物。大气污染物已知的约有100多种。

有自然因素（如森林火灾、火山爆发等）和人为因素（如工业废气、生活燃煤、汽车尾气等）两种，并且以后者为主要因素，尤其是工业生产和交通运输所造成的。主要过程由污染源排放、大气传播、人与物受害这三个环节所构成。

（一）大气污染的天然源

1. 火山喷发：排放出H₂S、CO₂、CO、HF、SO₂及火山灰等颗粒物

2. 森林火灾：排放出CO、CO₂、SO₂、NO₂、HC等

3. 自然尘：风沙、土壤尘等

4. 森林植物释放：主要为萜烯类碳氢化合物。

5. 海浪飞沫颗粒物：主要为硫酸盐与亚硫酸盐

在有些情况下，天然源比人为源更重要，据相关统计，全球氮排放的93%和硫氧化物排放中的60%来自于自然源。

（二）人为污染源

通常所说的大气污染源是指由人类活动向大气输送污染物的发生源。大气的人为污染源可以概括为以下四方面：

1. 燃料燃烧：燃料（煤、石油、天然气等）的燃烧过程是向大气输送污染物的重要发生源。煤炭的主要成分是碳，并含氢、氧、氮、硫及金属化合物。燃料燃烧时除产生大量烟尘外，在燃烧过程中还会形成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、有机化合物及烟尘等物质。

2. 工业生产过程的排放：如石化企业排放硫化氢、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物；有色金属冶炼工业排放的二氧化硫、氮氧化物及含重金属元素的烟尘；磷肥厂排放的氟化物；酸碱盐化工业排出的二氧化硫、氮氧化物、氯化氢及各种酸性气体；钢铁工业在炼铁、炼钢、炼焦过程中排出粉尘、硫氧化物、氰化物、一氧化碳、硫化氢、酚、苯类、烃类等。其污染物组成与工业企业性质密切相关。

3. 交通运输过程的排放：汽车、船舶、飞机等排放的尾气是造成大气污染的主要来源。内燃机燃烧排放的废气中含有一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、含氧有机化合物、硫氧化物和铅的化合物等物质。

4. 农业活动排放：田间施用农药时，一部分农药会以粉尘等颗粒物形式飘散到大气中，残留在作物体上或粘附在作物表面的仍可挥发到大气中。进入大气的农药可以被悬浮的颗粒物吸收，并随气流向各地输送，造成大气农药污染。此外还有秸秆焚烧等。

中国已制订《中华人民共和国环境保护法》，并制订国家和地区的“废气排放标准”，以减轻大气污染，保护人民健康。

大气污染主要的大气污染物

1.气溶胶状态污染物

主要有粉尘、烟液滴、雾、降尘、飘尘、悬浮物等。气溶胶系指固体粒子、液体粒子或他们在气体介质中的悬浮体。直径约为从0.002-100微米大小的液滴或固态粒子。大气气溶胶中各种粒子按其粒径大小又可以分为

（1）总悬浮颗粒物（TSP）：悬浮在空气中，空气动力学当量直径在100微米以下的颗粒物，为大气质量评价中一个通用的重要污染指标。

（2）飘尘：能在大气中长期漂浮的悬浮物质，其粒径通常小于10微米。

（3）降尘：用降尘罐采集到的大气颗粒物，其粒径一般大于30微米。单位面积降尘可作为评价大气污染程度的指标之一。

（4）可吸入粒子（IP、PM₁₀）：国际标准化组织（ISO）建议将IP定义为粒径10微米以下的粒子。

（5）PM_2.5（particulate matter）：直径小于或等于2.5微米的颗粒物。

2.气体状态污染物

主要有以二氧化硫为主的硫氧化合物，以二氧化氮为主的氮氧化合物，以一氧化碳为主的碳氧化合物以及碳、氢结合的碳氢化合物。大气中不仅含无机污染物，而且含有机污染物。

（1）硫氧化合物：主要指二氧化硫和三氧化硫。二氧化硫是无色、有刺激性气味的气体，其本身毒性不大，动物连续接触30ppm的SO₂无明显的生理学影响。但是在大气中，尤其是在污染大气中SO₂易被氧化成SO₃，在于水分子结合形成硫酸分子，经过均相或非均相成核作用，形成硫酸气溶胶，并同时发生化学反应形成硫酸盐。硫酸和硫酸盐可以形成硫酸烟雾和酸雨，造成较大危害。

大气中的SO₂主要源于含硫燃料的燃烧过程，及硫化矿物石的焙烧、冶炼过程。火力发电厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂、炼油厂和所有烧煤或油的工业锅炉、炉灶等都排放SO₂烟气。

（2）氮的氧化物：种类很多，是NO、NO₂、N₂O、NO₃、N₂O₄、N₂O₅等氮氧化物的总称。造成大气污染的氮氧化物主要是指NO和NO_2。大气中氮氧化物的人为源主要来自于燃料燃烧过程，其中2/3来自于汽车等流动源的排放。NO_x可以分为以下两种：

a.燃料型NO_x：燃料中含有的氮的氧化物在燃烧过程中氧化生成NO_x

b.温度型NO_x：燃烧是空气中的N2在高温（>2100℃）下氧化生成NO_x

其天然源主要为生物源，如生物体腐烂。

大气中的NO_x最终转化为硝酸（HNO₃），和硝酸盐微粒，经湿沉降和干沉降从大气中去除。

（3）碳的氧化物

a.一氧化碳（CO）

人为源：主要在燃料不完全燃烧时产生，80%由汽车排出，此外还有森林火灾、农业废弃物焚烧。

天然源：甲烷转化、海水中CO挥发、植物排放物转化、植物叶绿素的光解。

CO全球性人为源和天然源排放量估算如下

b.二氧化碳：无毒气体，因引发全球性环境演变成为大气污染问题中的关注点。

（4）碳氢化合物（HC）：又称烃类，是形成光化学烟雾的前体物，通常是指C₁-C₈可挥发的所有碳氢化合物。分为甲烷和非甲烷烃两类，甲烷是在光化学反应中呈惰性的无害烃，非甲烷烃（NMHC）主要有萜烯类化合物（由植物排放，占总量65%）.非甲烷烃的人为源主要包括：汽油燃烧（典型成分为CH₄,C₂H_4，C₃H₆和C₄碳氢化合物）、焚烧、溶剂蒸发、石油蒸发和运输损耗、废物提炼。

（5）含卤素化合物：大气中以气态形式存在的含卤素化合物大致分为以下三类：卤代烃，氟化物，其他含氯化合物。卤代烃主要人为源如三氯甲烷（CHCl3）、氯乙烷（CH3CCl2）、四氯化碳（CCl4）等是重要化学溶剂，也是有机合成工业的重要原料和中间体，在生产使用中因挥发进入大气。大气中主要含氯无机物如氯气和氯化氢来自于化工厂、塑料厂、自来水厂、盐酸制造厂、废水焚烧等。氟化物包括氟化氢（HF）、氟化硅（SiF₄）、氟（F₂）等，其污染源主要是使用萤石、冰晶石、磷矿石和氟化氢的企业，如炼铝厂、炼钢厂、玻璃厂、磷肥厂、火箭燃料厂等。

并且随着人类不断开发新的物质，大气污染物的种类和数量也在不断变化。就连南极和北极的动物也受到了大气污染的影响！