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化工园区大气环境特征及其对健康的影响 * 李丹1， 2戴玄吏2董黎静2蔡焕兴1， 2 1． 常州大学环境与安全工程学院， 江苏 常州 213164; 2． 常州市环境监测中心， 江苏 常州 213001 摘要 区域大气环境质量恶化是目前我国经济发展中新出现的重要问题之一。随着经济的快速发展， 城市工业企业数 量在急剧增加， 规模也在不断扩大， 其对区域环境空气质量的影响也越来越大。同时园区的大气环境污染也给周围居 民带来了健康问题， 致使各种疾病的发病率增高。综述了目前区域性大气污染的研究状况和成果及其与健康影响之 间的关系。 关键词 化工园区; 大气环境; 健康影响 DOI 10. 13205/j． hjgc． 201401021 ATMOSPHEＲIC ENVIＲONMENT CHAＲACTEＲISTICS IN A CHEMICAL INDUSTＲIAL PAＲK AND ITS HEALTH IMPACT Li Dan1， 2Dai Xuanli2Dong Lijing2Cai Huanxing1， 2 1． School of Environment and Safety Engineering， Changzhou University， Changzhou 213164， China; 2． Changzhou Environment Monitoring Center， Changzhou 213001， China AbstractThe quality of regional atmospheric environment is one of the main problems emerged during the economic development of China． With the rapid economic growth，urban industrial enterprises quantity is in a sharp increase，and the scale is gradually expanding． However，the impact of regional air environment becomes more and more serious． Now the harmfulness of the environmental pollution increasingly highlighted，which brings industrial park surrounding residents with many health problems，with the rise of many kinds of disease incidences． Therefore，the current researching status and achievements on regional atmospheric pollution，and relationship between the pollution and health effects are discussed and summarized． Keywordschemical industry park;atmospheric environment;health effect * 江苏省环保科研课题项目 201127 。 收稿日期 2013 －01 －21 大气污染是我国的主要环境问题之一， 各种人为 源的排放， 煤炭、 石油、 天然气和生物燃料燃烧所产生 的污染物排放对区域和地区的大气环境质量有重要 的影响。尤其是随着工业化进程的加快， 各个城市地 区建立了工业园区， 然而部分工业园区忽视环境保 护， 不注重污染减排和生态环境建设致使一些工业园 区成为了 “污染重灾区” 。这些工业园区的大气污染 使得附近居民和园区工人遭受了不可忽视的健康问 题， 如呼吸系统、 心血管等疾病。大气环境是人类赖 以生存的基本环境要素之一， 对大气污染的研究是环 境研究中必不可少的环节， 本文总结了目前国内外化 工园区大气环境污染及其与健康关联性的研究状况， 从而帮助改善区域环境空气质量， 促进区域经济和环 境协调发展。 1国内外区域大气污染研究现状 1. 1国外区域大气污染研究现状 关于大气污染的区域性问题， 国际上开展过较多 的综合性研究项目， 例如南加州空气质量研究 SCAQS［1 ］、 美国南部地区氧化物研究 SOS［2 ］、 San Joaquin 峡谷空气质量研究 SJVAQS［3 ］、 太平洋传输及 化学演变实验 Trace- P［4 ］以及海湾区域大气化学实验 BＲACE［5 ］等。20 世纪开始， 石油工业一跃成为主要 的能量来源之一， 虽然石油工业给全球经济做出了巨 大的贡献， 但同时也造成了环境的负面影响， 由此带 来的二次污染也不可估量。西班牙东北部城市塔拉 48 环境工程 Environmental Engineering 戈纳是南欧最大石化产地之一， Maria 等 ［6 ］对塔拉戈 纳空气中 VOCs、 NO、 NO2等污染物进行了评估和分 析， 研究发现大气中可检测到 VOCs 和 NO2等光化学 反应前体物， 根据所得数据说明对工厂附近的污染较 严重区域进行持续的监测是必要的。石油工业的快 速发展也使得墨西哥的大气受到了污染， Elizabeth 等 ［7 ］对墨西哥高度工业化区域沙拉曼卡市大气中的 VOCs、 NO2、 SO2等污染物的含量及来源进行了分析 评估， 由于使用清洁燃料等控制措施， 沙拉曼卡市的 SO2污染已经大大减少， 而大气中 VOCs 含量仍然较 多， 因此受工厂排放影响严重区域也需要进行空气质 量情况的监查。 挥发性有机物和 NO2是光化学反应的前体物， O3易与其发生一系列反应最终生成光化学烟雾的有 毒产物危害人体健康。二次污染物在大气中的含量 较难测定， VOCs 和 NO2作为光化学反应的关键物质 应当受到人们的重视。Jeffrey 等 ［8 ］对多伦多市 2000 年到 2007 年间大气中 NO2、 O3和 VOCs 含量的数据 进行详细地研究分析并讨论了三者之间的关系。 1. 2国内区域大气污染研究现状 区域大气环境质量问题是我国经济发展中出现 的重要问题， 许多学者都开始对此进行关注。目前我 国的能源结构仍然以煤为主， 大同市因煤炭资源丰富 而成为举世闻名的“煤都” 。李巍等 ［9 ］对大同市 SO 2 污染现状、 污染成因和变化规律等进行了分析， 结果 表明， 大同市 SO2污染十分严重， 中小工厂和居民密 集混杂区 SO2年均浓度超过国家 3 级标准， 呈明显周 期性变化。虽然形成此现象原因之一是大同市特殊 的地理位置和气象条件， 但主要还是因为大同市二氧 化硫排放量的逐年增加。石家庄市同样为燃煤城市， 燃煤量占能源总耗的 90， 因此大气 SO2污染严重。 李光军等 ［10 ］通过对区域内不同类型排放源进行计 算， 建立了较为全面和详细的二氧化硫污染源排放清 单， 揭示了其时空分布特征及成因。 长江三角洲是我国经济发展的主力军， 由此造成 的污染也最为严重。董卓瑶等 ［11 ］用数值模拟手段对 南京地区近年来关于恶臭污染较为集中地区进行了 探索性研究。黄成等 ［12 ］通过对长江三角洲地区人为 源大气污染物排放特征研究发现上海、 苏州、 无锡、 宁 波等城市的大气污染物排放相对较高， 根据已有的研 究可以预见， 在特定的气象条件下， 长三角区域各城 市之间的相互影响将十分突出， 各个城市的大气污染 问题将很难仅仅依靠自身的努力而得到根本解决。 我国台湾地区针对固定源 VOCs 制定了排放估 算方法体系［13 ］， 北京、 上海也以污染普查等形式对 VOCs 污染排放情况进行了彻底地摸查， 获取了较为 详细的清单数据 ［14- 15 ］。Ying 等［16 ］详尽分析了我国大 气中 VOCs 的组分， 结果显示烷烃、 烯烃和芳香烃在 多种来源的 VOC 中含量最高。王思源等 ［17 ］研究了 北京市大气 VOCs 的垂直分布特征， 并识别了当地排 放与周边地区的输送作用对大气 VOCs 的相对贡献。 北京市大气中 VOCs 浓度随着高度的增加有显著降 低的趋势， 混合层内大气 VOCs 受局地源排放主导， 此外北京市外围地区排放的污染物也可被输送至北 京。随着经济的快速发展， 1994 年到 2008 年北京的 汽车保有量从原有的 82 万辆增加到了 350 万辆， 大 气中 VOCs 和 NOx 的含量也随之增加。Yang 等 ［18 ］ 在2008 年8 月期间测量了北京大气中 SO2、 NOx、 NOy 等污染物的浓度， 发现在奥运会期间污染物的排放量 受到了严格的控制， 但是 O3的含量仍然较高。Wei 等 ［19 ］呈列了 2005 年我国人为排放的 NMVOC 清单， 数据显示， 38 的 NMVOC 由挥发产生， 30 来自于 燃料燃烧， 28由交通运输排放。 2典型化工区域研究现状 随着我国工业区数目的迅速增加， 工业区整体环 境和生态问题开始突显。工业区内企业密集度大， 污 染排放集中， 易导致工业区环境质量恶化。其中大气 污染已是某些工业区比较严重的环境问题之一， 严重 制约工业区的良性发展。工业园区一般以能源、 原材 料工业为主， 位于内蒙古西南部的东胜区是我国新兴 能源重化工基地， 东胜区的快速发展带来了一系列的 环境问题， 对东胜区污染状况分析显示东胜区大气污 染为煤烟型污染， 主要污染物为 SO2和 PM10来源于 工业和民用燃烧的排放 ［20 ］。蒋守芳等［21 ］分析了某 港口工业区大气质量监测情况， 分析显示相对工业区 建设初期， 钢材矿石码头污染区及整个工业区的 SO2、 NO2、 TSP 的污染分指数和综合指数升高， 表明 随着该工业区的不断发展， 工业建设和生产规模的扩 大， 工业区的污染物亦升高， 大气质量状况稍下降。 广东省潮州市是著名的轻工业生产基地， 对其四个主 要工业区大气中二氧化硫和二氧化氮的含量及时间 分布进行了研究， 结果显示， 各工业区大气均已受到 不同程度的污染 ［22 ］。刘景锋等［23 ］采用气相色谱 － 质谱联用方法对油品仓储区大气中的非甲烷总烃进 58 大 气 污 染 防 治 Air Pollution Control 行分类定量测定， 研究表明石油品仓储区内总体 NMHC 浓度水平较低， 但烷烃和烯烃有较高的排放浓 度， 芳香烃的排放量较少。仓储因不同区域之间的 NMHC 浓度有明显差异。由于受到当地的气象条件 和作业时间的影响， NMHC 浓度也呈现出不同的日变 化规律。 机械炼焦厂和土焦炉的焦化生产过程中释放大 量污染物， 对其成分分析显示土法炼焦过程释放了大 量的 VOCs， 生产过程中 TVOC 高达 1782. 2μg/m3 ， 机 械炼焦厂外环境中 VOCs 水平也比较高。炼焦废气 中产生的高浓度苯系物等有害气体将对周边居民的 健康构成严重威胁 ［24 ］。姚芝茂等［25 ］研究小型燃油 锅炉的大气污染物排放特征时发现， 有 90 以上的 测试锅炉 SO2排放量达到国家最高允许排放限值， 84的 NOx 排放量达到国家排放限值。广州市缺乏 全面系统的区域 VOCs 污染现状研究， 尤其是工业 VOCs 排放特征的基础信息还很不完善。赵建国 等 ［26 ］对广州工业相关的 VOCs 排放量进行了估算， 排放特征进行了分析。王宇楠等 ［27 ］根据 “源头追踪” 思路研究了漆包线制作过程中 VOCs 从原料输入到 产品输出各环节的排放特征， 发现制作过程中有 16. 5的 VOCs 逸散到空气中， 主要成分是乙苯、 苯 酚、 二甲苯等。 3大气污染与健康关联性研究现状 人通过新陈代谢不断与周围环境进行物质交换， 它的生存和延续依赖于周围的环境。居住区空气环 境作为人赖以生存的一个重要的基础环境， 其质量对 人体健康尤为重要。然而由于城市化进程的加快和 大量新型建材的采用等原因， 如今人生存的居住区空 气环境中存在着许多种低浓度污染物， 这些空气污染 物多因子、 低浓度、 多途经、 长时间地作用于人体， 以 不同的方式影响着人体的调节系统， 改变了人与环境 已形成的协调机制， 对人体组织、 人的生理心理产生 影响。 许多证据显示空气污染与急诊或者呼吸、 哮喘等 疾病入院率之间存在一定的关系， 欧洲时序性分析显 示大气污染是呼吸系统疾病发生的重要决定因素， 呼 吸疾病就诊总数和当天大气中 NO2、 CO 含量有明显 的关联， 其中 NO2更易导致儿童急性哮喘和呼吸道 感染 ［28 ］。David 等［29 ］在研究加拿大空气和健康关系 时也发现每日 CO 和 NO2的平均浓度与心脏病急症 的人数有着很大的关联性。世界卫生组织称在哈萨 克斯坦每年由于空气污染直接导致 10 万人死亡， 研 究哈萨克斯坦 Ｒudnyi Altay 工业园区空气污染对人 类健康的影响时发现排放量增长与恶性疾病量增多 之间有着必然的联系 ［30 ］。苗艳青［31 ］利用山西省临 汾市的空气污染资料和月空气污染指数和呼吸系统 疾病发病门诊量， 估计了临汾市空气污染对呼吸系统 疾病门诊量的边际贡献率。结果表明， 空气污染指数 对临汾市呼吸系统疾病发病率具有显著的影响， 临汾 市空气污染对人体健康影响存在明显的负效应， 而且 这种负效应已经成为疾病发病率的主 要 原 因。 Sabotit 等 ［32 ］也对 100 个来自英国不同地区的不抽烟 成年人暴露于 15 种 VOCs 和 16 种 PAHs 的身体状况 进行了研究。 儿童相对于成年人来说更易受到空气污染的影 响 ［33 ］， 胡伟等［34 ］分析了空气污染程度与儿童及其父 母呼吸系统健康的关系， 发现空气污染对儿童父母的 呼吸系统患病率有轻度至中度的影响， 而儿童有 11 种患病率随空气污染程度加重而呈上升趋势， 污染最 重组的患病率是污染较轻组的 1. 71 倍 ～3. 95 倍， 污 染最重组的比数比是污染较轻组的 3. 313 倍 ～6. 942 倍。刘美娟等 ［35 ］研究鞍山市大气污染对儿童呼吸系 统健康的影响时观察到儿童呼吸道刺激症状的发生 率随着室外空气污染程度的加重而升高， 交通污染对 儿童呼吸系统的影响较大， 表明室外空气污染是儿童 呼吸系统健康的影响因素。Fernando 等 ［36 ］对阿根廷 某市常年居住在石化厂附近的孩子的健康状况进行 调查， 发现住石化厂附近的孩子与其他孩子相比更易 得哮喘病且发病率较高， 更易出现呼吸系统症状， 肺 功能较差。 城市园林植物对大气污染的吸附及其健康效 益已受到研究者的广泛关注， 王蕾等［37］研究发现 北京 市 园 林 植 物 年 吸 收 PM1030415563kg， SO2 3057173kg， 则减少死亡人数达 390 人， 减少呼吸系统 入院人数 357. 5 人。 4小结 总体来看， 我国城市化工园区的大气环境质量不 容乐观， 多数工厂污染排放量超标。同时因大气污染 的防治不利给人们的生活健康造成了不可估量的损 失， 环境的恶化引起越来越多人的呼吸系统、 心脑血 管等疾病甚至癌变。因此开展大型工业区特别是典 型化工园区的大气特征， 污染物的时空分布情况， 以 及大气环境与健康关联性的研究， 对于改善区域环境 68 环境工程 Environmental Engineering 空气质量， 促进区域经济和环境协调发展有着重要 意义。 参考文献 ［1］Lawson D Ｒ，Fujita E M，Homes J Ｒ． The Southern California air quality studya protoytype for collaborative research［ C］∥Ｒanzier A J， Solomon P A．Eds． Proceedings of the Ｒegional Photochemical Measurement and Modeling Studies，PA． 1995 1043- 1063． ［2］Chmeides W L，Cowling E B． The state of the southern oxidants studypolicy- relevant findings in ozone pollution reaserch 1988 － 1994［M］． Ｒaleigh，NCSouthern Oxidants Study，College of Gorest 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