二氧化硫是重要的大氣污染物之一。生活上或工業(yè)上燃燒燃料以及冶煉含硫礦石等過程中均產(chǎn)生二氧化硫廢氣污染大氣,在城市、工礦區(qū)或居民集中的地區(qū),普遍存在空氣二氧化硫的污染。除二氧化硫本身是有害氣體以外,二氧化硫污染往往伴隨有其他有害物質(zhì)的污染??諝庵卸趸蛩缴叱3酥局諝猸h(huán)境質(zhì)量的惡化,故常用測定空氣二氧化硫的水平作為評價空氣環(huán)境質(zhì)量的重要指標。二氧化硫是一種無色、具有刺激性的氣體,對人體健康的影響,主要是刺激眼和鼻腔等粘膜,損害呼吸器官,引起急性和慢性危害。早在三十年代初,世界上發(fā)生的多起大氣污染急性中毒事件,都和大量二氧化硫污染有關(guān)。
污染來源
大氣中的二氧化硫主要來自煤、石油、天然氣等含硫燃料的燃燒,含硫礦石的冶煉以及采用含硫原料的工藝過程所排放的廢氣等。一般煤含硫量為0.3~5.0%,石油含硫量在1%以下,但亦有高達5%者,燃燒時硫絕大部分形成二氧化硫,只有3%形成三氧化硫。通常每公斤硫約可產(chǎn)生2kg二氧化硫和0.03kg三氧化硫。
由于煤和石油是主要能源,所以燃燒產(chǎn)生的二氧化硫約占大氣中二氧化硫的70%。工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生二氧化硫主要有各種有色金屬的冶煉、石油精制、硫酸制造、硫黃精制、造紙、硫化橡膠等,其中以有色金屬冶煉和硫酸制造最為重要。我國居民區(qū)小爐灶所排放的二氧化硫是大氣中二氧化硫的重要來源。此外,火山爆發(fā)、土壤和沼澤地中硫化氫氣體的氧化等,也可產(chǎn)生少量二氧化硫。
危害和機理
二氧化硫是一種刺激性氣體,屬中等毒物質(zhì),它對人體健康的影響主要是刺激眼和鼻腔等粘膜,它與水分結(jié)合形成亞硫酸,有腐蝕性。由于二氧化硫易溶于水,吸入極易被鼻腔和上呼吸道粘膜吸收,而不易進入肺部。但如果空氣中含有各種微粒,則其可以吸附于微粒表面而進入呼吸道深部。當大氣中含有亞鐵和錳等金屬離子,則起催化作用,促進二氧化硫氧化成硫酸,其毒性較二氧化硫大10倍。二氧化硫被上呼吸道吸收后,約有40~90%進入血液分布全身(在氣管、肺、肺門淋巴結(jié)和食道中含量最高,其次為肝、腎、脾等器官),經(jīng)過代謝,最后以硫酸鹽形式隨尿排出。空氣中二氧化硫濃度為0.1~0.3ppm時,大多數(shù)人可由味覺感知,3ppm時可聞臭味,5ppm時引起呼吸道阻力增高,10~15ppm時呼吸道纖毛運動和粘液分泌功能受到抑制,20ppm時,鼻和上呼吸道受到明顯刺激作用,100ppm時,支氣管及肺組織受損,400~500 ppm時,可危及生命(1ppm相當于2.8mg/m2)。
吸入高濃度二氧化硫氣體時,可引起急性支氣管炎、肺水腫,其癥狀為咳嗽、胸悶、胸痛、呼吸困難。極高濃度時可因反射性聲門痙攣、聲門水腫引起窒息死亡?;加蟹喂δ懿蝗昂粑h(huán)系統(tǒng)疾病的病人、老年人和兒童,對二氧化硫氣體特別敏感。
吸入低濃度二氧化硫氣體時(二氧化硫為0.75ppm,硫酸霧為0.35ppm時),其一方面刺激上呼吸道通過神經(jīng)感受器或化學感受器(釋放組織胺)引起支氣管平滑肌反射性收縮,使呼吸道阻力增加,呼吸功能減弱。另一方面刺激粘膜表面使粘液分泌增加、粘液變稠、纖毛運動受阻甚至消失,導致呼吸道抵抗力減弱,誘發(fā)各種炎癥如慢性鼻咽炎、慢性支氣管炎、支氣管性哮喘、肺氣腫等。據(jù)流行病學調(diào)查證明:大氣中二氧化硫的平均濃度超過0.28mg/m3時,城市居民中慢性支氣管炎患病率顯著上升。
此外,低濃度二氧化硫?qū)Υ竽X皮質(zhì)機能亦有影響:0.9mg/m3二氧化硫可使腦電波阻斷,光敏感度增加,暗適應受到抑制。1.5mg/m3二氧化硫可使視時值上升。動物實驗還證明大氣中二氧化硫可加強苯并(a)芘的致癌作用。還能和血中維生素B結(jié)合,使體內(nèi)維生素C平衡失調(diào),從而影響新陳代謝等。
二氧化硫和煙塵同時污染大氣時,兩者可產(chǎn)生聯(lián)合作用(見“煙塵污染”)。
通過大量的調(diào)查研究,認為二氧化硫和煙塵的24小時平均濃度分別為250μg/m3時,呼吸道病人病情可惡化;為500μg/m3時,中年以上或慢性病患者人群中可出現(xiàn)超額死亡。二氧化硫和煙塵的年平均濃度分別為100μg/m3時,居民呼吸道疾病癥狀加重,兒童呼吸道疾病發(fā)病率增加。
二氧化硫?qū)Ω鞣N動物如牛、羊、狗、豬等均可引起疾病或致死。對植物能破壞其葉綠素,使組織脫水壞死,癥狀為葉脈或葉面出現(xiàn)白色“煙斑”,通常長期接觸0.03ppm的二氧化硫即可造成損害;0.3~0.5ppm的濃度,數(shù)小時能使樹木變黃。對其它物體如建筑物、橋梁等,有腐蝕作用。
為了減少二氧化硫污染,盡可能選用低硫燃料,對排放二氧化硫的工廠和鍋爐要進行消煙除塵,煙氣脫硫及回收處理。對生活爐灶,盡可能采用區(qū)域供熱或煤氣化。對新建和擴建城鎮(zhèn),要求將排放二氧化硫的工廠設(shè)置在居住區(qū)最小頻率風向上風側(cè)。要加強城市綠化,大量種植可吸收二氧化硫的樹種凈化空氣。嚴格執(zhí)行排放標準和大氣質(zhì)量標準的規(guī)定。