城市大气中甲醛来源解析及污染特征

一、引言

城市大气污染问题一直是人们关注的焦点，其中甲醛作为一种常见的污染物，对人体健康和环境质量有着重要影响。甲醛是一种无色有刺激性气体，其化学公式为 HCHO 或 CHO，由氢原子、碳原子和氧原子构成。当温度超过 19℃时，温度越高，室内空气中的甲醛挥发得越快，研究表明室内温度每升高 1℃，甲醛的挥发速度就会增加 0.4 倍，这使得在夏季或冬季供暖时，新房更容易出现甲醛超标情况。了解城市大气中甲醛的来源和污染特征，对于有效控制和治理甲醛污染具有重要意义。

二、城市大气中甲醛的浓度水平及变化特征

地区差异

不同城市的大气甲醛浓度存在一定差异。例如，北京城区和常州城区站点的甲醛浓度水平有所不同，北京城区的甲醛浓度为 5.16 ppbv，常州城区则为 6.30 ppbv。这种差异可能与城市的产业结构、交通状况、能源消耗等因素有关。像工业发达、交通拥堵的城市，可能会排放更多的甲醛相关污染物，从而导致大气中甲醛浓度相对较高。

季节变化

从季节变化来看，以北京城区为例，暖季甲醛的浓度（6.06 ppbv）显著高于冷季（4.11 ppbv）。这主要是因为在暖季，温度较高，甲醛的挥发速度加快，而且光化学反应更为活跃，有利于甲醛的生成。同时，暖季人们可能更多地开启空调等设备，室内外空气流通相对减少，也会使得甲醛在局部区域积累。

日变化规律

不同季节和地区的甲醛浓度日变化规律也有所不同。北京城区和常州城区暖季甲醛的浓度日变化规律与 O₃ 等二次生成物类似，在午后出现峰值。这是因为午后阳光强烈，温度较高，有利于光化学反应的进行，从而促进了甲醛的二次生成。而北京市冷季甲醛的浓度高值出现在晚上和清晨，说明一次排放的影响较为突出。在晚上和清晨，交通流量相对较大，工业生产活动也可能在持续进行，这些一次排放源会直接向大气中释放甲醛。

三、城市大气中甲醛的来源解析

一次排放源

1. 工业废气排放：一些工业生产过程中会产生并排放甲醛。例如，在化工、木材加工、纺织等行业，甲醛常作为原料或中间产物使用。化工生产中，如生产脲醛树脂、酚醛树脂等粘合剂时，会有甲醛排放；木材加工行业使用以甲醛为主要成分的脲醛树脂作为人造板材的粘合剂，在生产过程中会释放甲醛；纺织行业在织物整理过程中使用含甲醛的助剂，也会导致甲醛排放到大气中。

2. 汽车尾气排放：汽车发动机在燃烧过程中会产生甲醛等污染物。随着城市汽车保有量的不断增加，汽车尾气排放已成为城市大气中甲醛的重要来源之一。尤其是在交通拥堵的路段，汽车频繁启停，燃烧不充分，会排放更多的甲醛。

3. 燃料及烟叶的不完全燃烧：在日常生活中，家庭使用的煤炭、天然气等燃料在不完全燃烧时会产生甲醛。此外，室内吸烟也是甲醛的一个来源，每支烟烟气中含甲醛 20 - 88μg，并且吸烟产生的甲醛还具有致癌的协同作用。

二次生成源

1. 光化学反应：大气中的一些前体物在阳光照射下发生光化学反应，会生成甲醛。例如，烷氧自由基（RO）与氧气（O₂）的反应是北京城区和常州城区大气甲醛的主要生成途径。这些前体物可能来自于工业排放、汽车尾气等一次排放源，在大气中经过一系列复杂的化学反应，最终生成甲醛。

2. 二次气溶胶转化：大气中的气溶胶粒子可以吸附一些气态污染物，并在一定条件下发生化学反应，转化为甲醛等污染物。例如，一些含碳的气溶胶粒子在特定的气象条件下，可能会参与甲醛的生成过程。

背景气团输送**：除了本地的排放和生成，背景气团的输送也会对城市大气中甲醛的浓度产生影响。当大气环流将含有甲醛的气团输送到城市时，会使城市大气中的甲醛浓度升高。例如，周边地区的工业污染气团在气象条件适宜的情况下，可能会被输送到城市，从而增加城市大气中甲醛的含量。

四、城市大气中甲醛的污染特征分析

与其他污染物的相关性

甲醛与其他大气污染物之间存在一定的相关性。例如，甲醛与 O₃ 等二次生成物在暖季的浓度日变化规律相似，这表明它们可能具有相似的生成机制，都与光化学反应密切相关。同时，甲醛与氮氧化物、挥发性有机物等污染物也可能相互作用，共同影响大气环境质量。

空间分布特征

城市大气中甲醛的空间分布也具有一定特征。一般来说，城市中心、工业区、交通干线附近等区域的甲醛浓度相对较高。这是因为这些区域的工业活动、交通流量较大，一次排放源较多。而在城市的郊区、公园等绿化较好的区域，甲醛浓度相对较低，这可能与植物的净化作用以及空气流通较好有关。

对人体健康和环境的危害

甲醛对人体健康具有多方面的危害。它具有刺激性和致敏性，当室内空气中的甲醛浓度达到 0.08 - 0.09MG/M³ 时，儿童可能会发生轻微气喘；当浓度达到 0.1MG/M³ 时，有些人就会闻到异味，身体有不适感；当浓度达到 0.5MG/M³ 时，可刺激眼睛，引起流泪。长期暴露在高浓度甲醛环境中，还可能导致癌症、畸形等严重健康问题。此外，甲醛还会对大气环境质量产生影响，它参与光化学反应，会促进臭氧等二次污染物的生成，进一步加剧大气污染。

五、城市大气甲醛污染的影响因素

气象条件

气象条件对城市大气中甲醛的浓度和分布有着重要影响。温度、光照、湿度、风速等气象因素都会影响甲醛的挥发、扩散和化学反应。例如，高温有利于甲醛的挥发，光照充足时有利于光化学反应的进行，从而促进甲醛的生成；而风速较大时，有利于甲醛的扩散，降低局部区域的甲醛浓度。

人类活动

人类活动是城市大气中甲醛污染的主要来源。城市的工业生产、交通运输、建筑装修等活动都会直接或间接地排放甲醛。随着城市化进程的加快和经济的发展，人类活动对大气环境的影响越来越大，甲醛污染问题也日益突出。例如，大规模的建筑装修活动会使用大量的含甲醛建筑材料，导致室内外甲醛浓度升高。

地理环境

地理环境也会影响城市大气中甲醛的污染特征。城市的地形、地貌、植被覆盖等因素都会影响空气的流通和污染物的扩散。例如，山谷地形不利于空气的扩散，容易导致污染物在局部区域积累；而植被覆盖较好的区域可以吸收部分甲醛等污染物，起到一定的净化作用。

六、城市大气甲醛污染的防治措施

源头控制

1. 工业减排：加强对工业企业的监管，要求其采用清洁生产技术，减少甲醛等污染物的排放。例如，推广使用低甲醛含量的粘合剂、涂料等原材料，改进生产工艺，提高废气处理效率。

2. 交通管控：优化城市交通结构，鼓励公共交通、绿色出行，减少汽车尾气排放。同时，加强对汽车尾气的检测和治理，提高汽车尾气排放标准，推广新能源汽车的使用。

3. 建筑装修管理：加强对建筑装修材料的质量监管，严格控制装修材料中的甲醛含量。推广使用环保型装修材料，提高公众的环保意识，引导消费者选择低甲醛的装修产品。

大气环境监测与预警

建立完善的大气环境监测网络，实时监测城市大气中甲醛等污染物的浓度变化。通过数据分析和模型预测，及时发布甲醛污染预警信息，为公众提供健康防护建议，同时也为政府部门采取治理措施提供科学依据。

生态修复与净化

加强城市绿化建设，增加植被覆盖面积。植物可以吸收部分甲醛等污染物，起到净化空气的作用。同时，研究和开发新型的空气净化技术和设备，如空气净化器、光催化氧化装置等，提高室内外空气的净化效率。

总之，城市大气中甲醛污染问题是一个复杂的环境问题，需要我们全面了解其来源和污染特征，采取有效的防治措施，以保护人类健康和改善大气环境质量。