蓝天白云下的臭氧污染

Fenglin rain

2017.08.11

  明明是蓝天白云,可打开手机上关于空气质量的APP软件,却提示有臭氧污染。

  很多市民都有这样的困惑,为何一进入夏季,臭氧超标就屡见不鲜?到底什么是臭氧污染?它有哪些危害?我们又该如何行动减少这一污染?本期环保专刊,我们就说说臭氧污染这一话题。

  什么是臭氧污染

  臭氧是一种蓝色、有刺激性的气体,跟大家熟知的氧气是“亲兄弟”。

  由于臭氧具有强氧化性,近地面的臭氧是一种有害气体,甚至会成为“健康杀手”。较低浓度的臭氧具有很好的杀菌效果,已经广泛应用在很多领域。但如果空气中的臭氧浓度过高,很容易引起上呼吸道的炎症病变,出现咳嗽、头疼等症状,还会对皮肤、眼睛、鼻黏膜产生刺激。

  北京大学环境科学与工程学院教授张远航在其文章中提到,臭氧具有强氧化性,可使织物、纸张等发脆,使橡胶老化而降低强度。臭氧能与生物体系中的不饱和脂肪 酸、酶中的巯基、氨基及其他重要的蛋白质发生反应,短暂暴露在高浓度臭氧中,会引起咳嗽、喉部干燥、胸痛、粘膜分泌增加、疲乏、恶心等症状。

  臭氧污染从哪里来

  有专家解释,臭氧污染不是污染源直接排放产生的,而是排放到空气中的氮氧化物、挥发性有机物(VOCs),在空气中进行复杂的光化学反应产生的。

  ●氮氧化物主要来自——机动车、发电厂、燃煤锅炉和水泥炉窑等

  ●挥发性有机物主要来自——机动车、石化工业排放和有机溶剂的挥发等

  其实,臭氧污染并不是最近才出现的新问题。

  中科院大气所的有关专家介绍,与秋冬季节大气污染以细颗粒物PM2.5为主不同,夏季空气污染的元凶多为臭氧。

  臭氧浓度变化与气象条件联系紧密,在气温高、晴热少云、太阳辐射较强时,臭氧浓度升高较快,成为夏季频繁出现的超标污染物或首要污染物。

  高浓度臭氧形成有哪些条件

  气象条件

  气象因素对臭氧的生产具有重要作用。辐射强度大、温度高、湿度低、大气扩散条件差、存在逆温现象等均对臭氧生成有利。

  前体物

  臭氧的前体物包括VOCs和氮氧化物(NOx)、CH4和CO等。VOCs和NOx为其中最重要的两种。

  反应时间

  时间也是决定大气中臭氧浓度的重要因子,NOx和VOCs的浓度及产生臭氧的反应过程均与时间有关。

  季节变化

  臭氧的生成也受季节限制。夏季阳光充足,更易形成光化学烟雾。我国城市光化学烟雾主要发生在夏、秋季的中午前后。

  城市建筑结构

  当前我国大中城市大部分道路狭窄,而且道路旁高大建筑物耸立,建筑物群的中心容易发展为特殊的空气环流,不利于污染物的扩散和稀释,导致光化学污染物积累。

  城市周边地区高楼林立,降低了城市环境风速,从而城市环境中的一次污染物和二次污染物的稀释扩散减弱,易造成整个城市大气中O3等光化学污染物的积累。

  我们应该如何应对

  臭氧污染看不见、摸不着,但专家们认为,臭氧几乎能与任何生物组织反应,对人体存在危害。

  专家表示,臭氧的形成机理十分复杂,控制难度大。目前对臭氧污染问题,我国已经采取了三方面行动:

  A 部署PM2.5和臭氧的协同控制

  B 出台VOCs的治理政策标准

  C 大幅度削减氮氧化物排放

  专家同时指出,我国近几年臭氧污染显现,说明当前氮氧化物和VOCs控制力度不匹配,氮氧化物减排虽然取得了积极进展,但VOCs目前还没有得到有效控制,仍亟待加强。

  下一步,针对这些问题,我国将对工业源、移动源、生活源等多类污染源综合施策,在改善PM2.5的同时遏制臭氧污染。监测数据显示,臭氧污染一般在凌晨较低,上午开始攀升,到中午达到较高水平,并持续至傍晚,夜间浓度逐渐降低。

  不同于PM2.5的预防,佩戴口罩对臭氧预防无效。专家建议,公众尤其是儿童、老人等体弱和敏感人群,在午后两三点臭氧污染最严重的时候尽量避免户外活动。室外臭氧浓度高时,应减少室内通风换气次数。

  环保部门建议,在生活中选择冰箱、空调、摩丝、空气清新剂、灭火剂、喷雾杀虫剂、漂白剂等消费品时要关注成分说明。买空调冰箱时,一定要看上面的环保标志; 处理废旧家电,一定别忘了除去制冷剂;汽车空调不制冷,要去具有制冷剂回收设备的维修点修理。此外,减少机动车使用、减少燃煤是大的方向。

  近地面臭氧的削减,是个十分复杂的过程,因为大气化学反应具有非线性作用,有时候VOCs降低了,臭氧反而上去了,所以目前在全球来讲,降低臭氧浓度是比削减PM2.5更困难的问题。

  臭氧在天然大气中浓度较低

  大气中超过91%的03集中在l0-50km高的平流层中

  l0-50km

  剩下不到10%分布在从地球表面延伸至l0-18km高度的对流层中

  10-18km

  0-10km

  O3

  臭氧是一种二次污染物,在对流层,天然源和人为源排放的氮氧化物和挥发性有机物(VOCs)在太阳光照射下发生光化学反应即会生成臭氧。除此之外,还受其他污染物(如CO、CH4)、温度、太阳辐射、风速和气象等的影响。

  有害的臭氧一般认为是人为产物,汽车废气和工业排放物会释放出一系列氮氧化物和挥发性有机化合物(VOCs),这些都是燃烧汽油和煤的副产物。在春末、夏季和初秋阳光灿烂的高温天气条件下,氮氧化物和VOCs与氧发生化学反应,形成臭氧。

  臭氧污染发达国家解决了吗

  大气环境专家表示,一次污染物氮氧化物和挥发性有机物在阳光下经光化学反应生成臭氧的同时,也生成了其他氧化性物质和二次颗粒物(细粒子和超细粒子),其混合物被称为光化学烟雾。臭氧是光化学烟雾的代表性物质,其氧化性极强。

  上世纪50年代,美国发生过著名的洛杉矶光化学烟雾事件,臭氧就是元凶之一。正是由于臭氧的 危害日益明显,国际上对于臭氧的安全标准越来越严格。我国2012年修订的《环境空气质量标准》也增加了关于臭氧的控制标准,这个标准甚至高于美国和加拿 大等发达国家。欧美通过多年努力,比较好地解决了PM2.5的污染问题,但是还存在比较普遍的臭氧超标现象。

  究其原因,就是挥发性有机污染物控制得还不够好。而挥发性有机污染物来源非常复杂,从涂料、燃油,到生活中常用的发胶、香水,凡是使用溶剂的地方,都会产生这种污染物。

  臭氧和臭氧层有何区别

  众所周知,聚集在距地面10-50千米的臭氧层,是保护地球的卫士。

  那么,臭氧和臭氧层有何区别?

  首 先,我们要厘清一个概念,高空平流层的臭氧和近地面对流层的臭氧是不一样的。专家解释,从成因看,在平流层,紫外线辐射打断了氧分子(O2)两个氧原子之 间的化学键,剩下的一个氧原子(O)和另一个氧分子(O2)结合,便形成了臭氧(O3);而近地面的臭氧,则是人类活动产生的污染物经过一系列复杂的光化 学反应而产生的二次污染。工厂、机动车等的高温燃烧会产生氮氧化物和VOCs,后两者在强烈太阳光的照射下又产生臭氧污染。

  高 空臭氧总量计约33亿吨,但在整个大气层中所占比重极小——如果将之平铺在地表,厚度不过3毫米——只有一粒绿豆的高度。但就这薄薄的一层臭氧,却吸收了 大部分对生命有破坏作用的太阳紫外线,对地球生命形成了天然的保护作用。有专家表示,可以毫不夸张地说,地球上的一切生命就像离不开水和氧气一样离不开大 气臭氧层,大气臭氧是地球上一切生灵的保护伞。如果平流层臭氧的含量减少,地面的紫外辐射强度就会增加,导致皮肤癌发病率增高,伤害眼睛,抑制农业作物等 的生长,影响生态平衡和水体自净能力等。

  而低空臭氧是一种比PM2.5更加难以治理的污染物,一旦超标,对环境以及人体健康的危害也很大。

  近地面臭氧浓度超标问题日益凸显。近两年来,在京津冀、长三角、珠三角地区,每到春夏,臭氧往往成为夏季污染“第一元凶”。

     摘自:中国大气网