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为空气做大扫除 Engineering Cleaner Air

(2014-02-26 19:34:26)
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杂谈

清理自己的房间可能是一个“大工程”。而清理空气比清理房间还要难得多。往下读,看看科技如何为每个人产出更洁净的空气。

强制性“扫除”

“每年我们都能减少数百万吨的污染物,但同时仍然能保持良好的经济收益。”美国联邦环保局(EPA)的罗伯·布伦纳(Rob Brenner)说。从20世纪70年代开始,《清洁空气

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法》等一些法令开始限制大气和其他共有资源的污染。抱怨现有清洁技术有缺点或花费太高都无济于事,法律是“强制推动技术的使用的”。换句话说,人们要么找到遵守法律的途径,要么就得关门大吉。否则,法庭会让他们每天交纳2.5万美元的罚金,同时还会强加其他的惩罚措施。

法律也不是万年不变的。《清洁空气法》最初定位在六种“标准污染物”上:铅、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、悬浮微粒以及地面臭氧。20世纪90年代的一些重大环境变化使得该法令进一步扩大了管制范围。除此之外,EPA还在继续监测环境数据,并将制定出更严格的排放标准。

技术更新

清洁方法也至关重要。新建的工厂必须普遍使用最有效的技术,来控制“标准污染物”的排放量。对于那些老旧的工厂,它们即便不能使用最好的技术,也需要采用“合理有效的”技术来控制污染物排放量。对于汞、二英和其他有毒气体,法律则对新旧工厂一视同仁,要求“最大限度”地控制。

在以上所有的情况中,对技术的选择取决于要排放的特定污染物和工业生产类型。“你需要使用正确的工具,来应对未来可预见的问题。”布伦纳说道。当然,随着技术的进步,关于“合理”、“最好”或者“最大限度”的定义也在变化。结果就导致法律的要求有时候看上去像移动的标靶。到目前为止,科学家和工程师已经成功找到了很多创造性的方法,来控制空气污染。

减少污染物排放

一种污染控制方法是使用替代燃料或原料。以前的很多油漆和黏合剂里都含有一些挥发性的有机化合物(VOC),这些物质在太阳光下会发生化学反应,生成地面臭氧。现在,许多新型产品的原料都是一些化学性质更稳定且不易挥发的物质。

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一些电气行业已经找到了在熔炉中使用低硫煤的方法,尽管这些方法并不总能奏效,但是这样能产生更少的二氧化硫。更少的污染首先意味着需要清洁的气体更少。

替代燃料的使用也降低了大气中氟氯化碳(CFCs)的含量。“几乎在它们刚刚被禁止之后,许多行业就开发出了可商用的替代燃料,这些燃料适用于大部分的工业生产。”美国乔治敦大学法学院的里奇·拉扎勒斯(Rich Lazarus)注意到,“因为法律禁令的出台,臭氧层的破坏速度已经慢下来了。”(大气中的臭氧层保护地球免受强烈的紫外线辐射)

提高燃料利用率是另一种控制污染的策略。更完全、更彻底的燃烧能降低VOC的排放量。在更低或者更平稳的温度下燃烧,能降低氮氧化物的排放量。更高效的生产过程一般会使用更少的燃料,这也能减轻污染。

处理微粒

从烟囱里涌出来的烟灰都是一些大的悬浮颗粒。为了捕获直径在10微米以下的微粒,许多工厂都装备了袋滤室。“让工业废气从一端通过袋滤室,更清洁的空气就从另一端出来了。”来自美国俄亥俄州环保局空气污染控制部的比尔·斯皮尔斯(Bill Spires)解释道。另一种装备是静电除尘器。“先给微尘充上电,然后将它们吸附到收尘板上去。”斯皮尔斯说。

现在我们更关心细颗粒物(PM2.5)的问题,因为它们可以进入人们的肺部。在美国各州都努力达到现行排放标准的同时,美国联邦环境保护局在计划设定更低的排放标准。新的污染控制技术将不得不面对这个不断移动的目标。

洗涤器等技术

洗涤器能将二氧化硫从排放气体中清除掉。在那些仍然使用高硫燃料的工厂中,洗涤器尤其重要。在洗涤器中,工业废气会通过一种石灰岩,其间发生的化学反应会“留住”二氧化硫,就像咀嚼钙片把胃酸消耗掉那样。该化学反应产生的惰性物质可以被重新利用、变成产品的一部分,或者被扔掉。

选择性催化还原法也是利用化学方法来控制污染的。它能将氮氧化物分解为空气的主要成分:氮气分子(N2)和氧气分子(O2)。

碳吸附和碳注射法也能阻止化学物质污染空气。就像捕蝇纸能抓住昆虫那样,活性炭的表面可以吸附化学物质。同时,科学家也在运用新技术来寻找控制汞、二英和其他污染物的方法。

不远的未来

以上只是介绍了一部分污染控制技术。为了适应现存的法律,科学家会继续寻找更新更好的方法,来防止或捕获污染物。同时,随着科学家对不同化学物质及其影响的了解越来越多,控制要求可能也会变得更加严格,这就需要更有创造性的技术。

“遏制温室气体的排放以减缓全球气候的变化,将会成为另一个挑战。”布伦纳补充道。提高能源效率是一个办法。还有一种“碳封存”技术,或许能捕获二氧化碳,阻止它逃逸到大气中。

和以往不同的是,在今天,空气污染控制每年可以挽救成千上万的生命,并防止数十万的病例。从社会总体来说,控制空气污染已经取得了巨大的成就。

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然而还有许多工作需要我们做。随着技术不断进步,空气会越来越清新,我们也能更轻松地呼吸。

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