[摘 要]水資源短缺與水環(huán)境污染是當(dāng)今世界面臨的兩個(gè)重要水問題，水環(huán)境污染又進(jìn)一步加劇了水資源短缺的現(xiàn)狀。在進(jìn)行水環(huán)境污染的研究中人們往往忽視大氣中的污染物粒子沉降對(duì)地表水的影響。本文介紹了空氣中組成霧霾的每種氣溶膠粒子主要成份和來源，氣溶膠粒子進(jìn)入地表水體后的存在形式、對(duì)地表水水質(zhì)的影響和對(duì)人體的危害。
[關(guān)鍵詞]霧霾 氣溶膠粒子 干沉降 濕沉降 危害
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，環(huán)境問題越來越突出，一方面表現(xiàn)在人們對(duì)水資源的需求不斷增加，出現(xiàn)了地表水資源利用的用水矛盾。另一方面是近幾年全國大范圍暴發(fā)霧霾，大氣中的氣溶膠顆粒物越來越多，霧霾天氣已成為一種常見環(huán)境災(zāi)害污染事件。這兩個(gè)問題實(shí)質(zhì)上存在緊密聯(lián)系：霧霾中的各種氣溶膠粒子可以通過干濕沉降進(jìn)入地表水體影響地表水水質(zhì)，甚至污染地表水，使符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的地表水減少，從而導(dǎo)致各用水部門可利用的水資源短缺，進(jìn)一步加深了我國地表水資源利用中存在的矛盾。因此，研究霧霾與地表水體的作用機(jī)理、對(duì)地表水水質(zhì)的影響以及被污染的地表水對(duì)人體的危害具有極其重要的意義和價(jià)值。
1. 霧霾的定義、成因及其主要成分
霧和霾是自然界兩種天氣現(xiàn)象。根據(jù)氣象學(xué)上的定義，霾是大量極細(xì)微的干氣溶膠粒子均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10Km的空氣普遍混濁的現(xiàn)象。當(dāng)空氣中水汽較多時(shí)，某些吸水性強(qiáng)的干氣溶膠粒子會(huì)吸水、長大，并最終活化成云霧的凝結(jié)核，產(chǎn)生更多、更小的云霧滴，使能見度進(jìn)一步降低，低于1Km時(shí)被定義為霧[1]。大氣中的氣溶膠粒子是形成霧霾的主要原因。在近二三十年中，隨著人類活動(dòng)的加劇，氣溶膠粒子的來源逐漸從自然產(chǎn)生轉(zhuǎn)變?yōu)槿藶榕欧?。人為排放的大氣氣溶膠粒子包括：礦物氣溶膠粒子、硫酸鹽氣溶膠粒子、硝酸鹽氣溶膠粒子、銨鹽氣溶膠粒子等。
2.氣溶膠粒子對(duì)地表水水質(zhì)的影響及危害
2.1 礦物氣溶膠粒子對(duì)地表水水質(zhì)的影響及危害
大氣中的礦物氣溶膠粒子可以經(jīng)擴(kuò)散、慣性碰撞或重力作用，以干沉降的形式直接落入地表水體中。也可以伴隨著降雨、降雪，以濕沉降(雨除和沖刷)的形式降落于地表水體之中。對(duì)地表水水質(zhì)有影響的礦物元素包括鋇、錳、鎘、鋅、鎳、砷、鉻、汞、銅、鈷、鈹、鉬、硒等。其中影響較大的有鎘、鉻、錳、砷、汞礦物氣溶膠粒子。鎘來源于有色金屬的冶煉、煅燒，礦石的燒結(jié)，廢鋼鐵的熔煉，塑料制品的焚化等。飲用含過量鎘的水會(huì)損害多個(gè)臟器功能，造成急性中毒;鉻來源于鐵鉻合金生產(chǎn)、不銹鋼生產(chǎn)、皮革加工、電鍍、垃圾焚燒等。當(dāng)人體內(nèi)+3鉻元素濃度過低時(shí)有可能誘發(fā)濕疹，過高時(shí)則可能影響人體內(nèi)脂肪及葡萄糖的正常代謝。一般認(rèn)為+6鉻元素的毒性比+3鉻元素的毒性大100倍。美國環(huán)保署將+6鉻元素視為高毒害物質(zhì)[2];錳來源于冶金、采礦、鑄造、金屬焊接和切割等。進(jìn)入人體后引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)方面的疾病，如記憶力減退、乏力、手指震顫等;砷主要來源于工業(yè)廢氣排放，對(duì)人的腸胃、心血管、神經(jīng)系統(tǒng)等部位產(chǎn)生毒害，也是一種致癌物質(zhì);汞來源于燃煤、有色金屬冶煉和水泥制造行業(yè)。該礦物氣溶膠粒子沉降入地表水中，未被處理被人飲用后，汞離子可與人體中酶的琉基結(jié)合而抑制其活性，使細(xì)胞膜改變其通透性，破壞細(xì)胞的離子平衡，抑制營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)人細(xì)胞，引起細(xì)胞壞死，進(jìn)而加速神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)及腎臟等損害，導(dǎo)致人的死亡[3]。
2.2 硫酸鹽氣溶膠粒子對(duì)地表水水質(zhì)的影響及危害
化石燃料燃燒產(chǎn)生的SO2與一些氧化劑，如氫氧基、臭氧等反應(yīng)生成SO3，SO3又與大氣中的水蒸氣快速反應(yīng)生成H2SO4，而H2SO4的蒸汽壓很低，很容易通過氣粒轉(zhuǎn)化過程形成細(xì)粒子硫酸鹽氣溶膠。
大氣中的硫酸鹽氣溶膠粒子通過干、濕沉降進(jìn)入地表水體中，影響地表水水質(zhì)。水體中的硫酸鹽超標(biāo)的危害分為兩種;一是對(duì)人體的危害，在大量攝入硫酸鹽后出現(xiàn)腹瀉、脫水和胃腸道紊亂等癥狀。二是對(duì)環(huán)境的危害，包括：硫酸鹽的還原產(chǎn)物S2-會(huì)與水體中存在的汞形成硫和汞的絡(luò)合物，從而加速一種具有較強(qiáng)神經(jīng)毒性的污染物質(zhì)――甲基汞的生成;在水體底部沉積層硫酸鹽還原過程活躍情況下，硫酸鹽的還原產(chǎn)物S2-會(huì)和大部分金屬離子結(jié)合生成金屬硫化物沉淀，造成水生植物必要的微量金屬元素缺失;水體下層空間的硫酸鹽還原產(chǎn)物硫化氫具有很強(qiáng)的毒性，會(huì)導(dǎo)致魚蝦等水生動(dòng)物滅絕，使水體喪失原有的生態(tài)功能。此外，還可造成水體酸化的環(huán)境問題。
2.3 硝酸鹽氣溶膠粒子和銨鹽氣溶膠粒子對(duì)地表水水質(zhì)的影響及危害
隨著農(nóng)業(yè)活動(dòng)和工業(yè)活動(dòng)的加強(qiáng)，人類向大氣中排放了大量的NOX等氮的氧化物，這些氮的氧化物經(jīng)氧化變?yōu)镹O2，在白天，NO2與OH生成HNO3[4]。大氣中有活性的HNO3趨向于與NH3等顆粒物反應(yīng)。
HNO3+NH3NH4NO3
此反應(yīng)是可逆反應(yīng)，是大氣中硝酸鹽氣溶膠粒子和銨鹽氣溶膠粒子的主要生成方式，平衡常數(shù)受相對(duì)濕度和溫度的影響。微小的顆粒態(tài)硝酸鹽粒子和銨鹽氣溶膠粒子通過干沉降和濕沉降(如酸雨)進(jìn)入地表水體產(chǎn)生氮污染。水體中的氮主要以氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮三種形式存在，氨氮可以通過硝化作用被氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，從而增加水中亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的含量。高濃度的亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮會(huì)引起變性血色素癥，降低紅血球的載氧能力，引起人體嚴(yán)重缺氧而導(dǎo)致死亡。亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮在自然條件下有可能轉(zhuǎn)化為亞硝胺，這是一種強(qiáng)致癌、致變和致畸物質(zhì)，可增高肝癌、食管癌、胃癌的發(fā)病率，對(duì)人體心血管系統(tǒng)也有害，還會(huì)干擾機(jī)體對(duì)的利用，導(dǎo)致缺乏癥。當(dāng)人體攝取過量硝酸鹽后，在微生物作用下可被還原成亞硝酸鹽引起高鐵血紅蛋白癥，易使消化器官致癌及嬰兒青紫癥等[5]。
3.結(jié)語
隨著霧霾問題的日益突出，許多專家學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了深入的研究，但其研究的要點(diǎn)主要集中在霧霾對(duì)于大氣能見度的影響以及空氣中的霧霾顆粒通過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體后對(duì)人體的危害。以往在對(duì)地表水污染的研究中，只注重工業(yè)廢水和生活污水的排放對(duì)于地表水水質(zhì)的影響，忽視了大氣中的霧霾顆粒通過干濕沉降進(jìn)入地表水體而產(chǎn)生的污染。
參考文獻(xiàn)
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[2]Unceta N，Seby F，Malherbe J，et al.Chromium speciation in solid matrices and regulation：A review[J].Anal BioanalChem，2010，397：1097-1111
[3]曾昭華.長江中下游地區(qū)地下水中汞元素的背景特征及其形成的影響因素[J].江蘇環(huán)境科技，1998，3：12-15
[4]陳永忠，肖化云.大氣氣溶膠的種類及其對(duì)人類的影響分析[J].江西科學(xué)，2009，27(6)：912-915
[5]硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的危害性及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[Z].2011
作者簡介：
1.廖如婷，女，漢族，新疆哈密人，鄭州大學(xué)水文與水資源工程2012級(jí)本科生;
2.劉廣山，男，漢族，河南駐馬店人，鄭州大學(xué)水文與水資源工程2012級(jí)本科生。
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