陕西省科学技术协会科普专栏 臭氧 蓝天白云下的“隐形杀手”
人们对于空气污染的注意力多集中于PM2.5，但随着季节的变化，空气首要污染物会有所变化。到了夏季，明明看到的是晴空万里，蓝蓝的天、白白的云，但有可能你看到的是“假蓝天”，实际上空气是污染的，这就是被称为“隐形杀手”的臭氧污染。长安大学环境与工程学院教授邓顺熙、陕西省环境监测中心站总工程师吴卫东在日前举办的臭氧污染科普主题专家沙龙上，告诉大家夏季臭氧污染的形成机理、控制对策以及防护措施，让大家进一步认知臭氧污染。
什么是臭氧
臭氧（03）是氧气（O2）的同素异形体，在常温下，是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。它是由大气中的氧分子受太阳辐射分解成氧原子（O）后，与周围的氧分子结合而形成的，含有3个氧原子。
大气中的O3约90%集中在15-30km的平流层。对流层的O3约占10%左右。平流O3层吸收太阳紫外射线，不仅阻止了短波长紫外线到达地面，而且改变了透入对流层阳光辐射的谱分布。而近地面O3是空气污染物。平流层臭氧的存在对于地球的生命物质至关重要，它阻止了高能量的紫外辐射到达地面，从而起到保护人类与环境的重要作用，是“地球保护伞”。对流层臭氧，特别是近地面层臭氧对地球生态系统和对人类及生物圈都是有害的，也是“健康杀手”。
臭氧具有季节性高发的特点，主要集中在夏季。这也是为什么进入5月以来，明明蓝天白云的日子多了起来，但是监测数据却与公众的感受有所差别。欺骗我们眼睛的，正是臭氧。近地面臭氧污染有明显的日变化特征，持续时间与光照同步，不会维持很长的高浓度臭氧时间，一般不超过8-10小时，臭氧污染很难形成区域性污染，通常都是城市尺度局部的污染。其扩散也同PM10和PM2.5等污染物一样，臭氧也会随着风力传输、扩散、稀释。
对流层臭氧的危害
臭氧的强氧化性对于生物组织的破坏作用是很明显的，植物的叶片、人的呼吸道都会因此受到损伤。臭氧是一种强氧化剂，当臭氧被吸入呼吸道后，强烈刺激人的呼吸道，造成咽喉肿痛、胸闷咳嗽、引发支气管炎和肺气肿；臭氧会造成人的神经中毒、头晕头痛、视力下降、记忆力衰退；臭氧会对人体皮肤中的维生素E起到破坏作用，致使人的皮肤起皱、出现黑斑；臭氧还会破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老，致使孕妇生畸形儿；而复印机墨粉发热产生的臭氧及有机废气更是一种强致癌物质，它会引发各类癌症和心血管疾病。
对植物的危害，影响植物的生长及产量。同时，臭氧可以对植物的光合作用及呼吸作用、叶片膜保护系统、气孔反应和新陈代谢等产生影响，使植物的叶片出现“雀斑”等情况，加速叶片的老化。对材料也是有危害的，臭氧污染对建筑材料、衣物及其他物质材料等有损坏作用，如加速橡胶和塑料老化，使纺织品褪色等。
近地面的臭氧污染来源
近地面臭氧是典型的二次污染物，是由空气中的氮氧化物（NOx）和挥发性有机化合物（VOCs）等前体物，在阳光中紫外线的照射下，发生光化学反应生成的。形成臭氧的8大类挥发性有机化合物是烷烃、烯烃类、芳香烃类、醛类、酮类、醇类、酯类、卤烃类。近地面臭氧的污染物的来源非常广泛，主要是人类活动的排放，也有自然排放源。在城市区域，人为因素影响较大，如石油、化工、医药、农药等化工类，汽车制造、机械设备制造、家具制造等工业，以及包装、印刷等行业的排放。日常生活都会排放各种VOCs，如燃料、涂料、化妆品、消毒剂的使用等。
夏季臭氧为何容易超标
臭氧污染带有明显的季节性特点，一般5-9月浓度比较高。盛夏季节，空气扩散条件比较好，加上降雨较多，是一年中PM2.5浓度相对较低的季节，人们常常可以看到蓝天白云的晴好天气。但是，夏天强烈的太阳辐射和较高的温度，易造成光化学烟雾和二次臭氧生成，因为持续高温和强日照天气有利于氮氧化物和挥发性有机物发生大气光化学反应，从而生成地面臭氧和乙酰硝酸酯等强氧化剂。因此，在夏季，臭氧会随着气温的上升而增多。
臭氧污染不会影响能见度
臭氧污染几乎不会对能见度产生影响，明明看见蓝天白云，但臭氧已经超标了。长安大学环境与工程学院教授邓顺熙说，如果对臭氧的前体物排放放手不管，任臭氧“肆无忌惮”，就会形成光化学污染，天空会形成浅蓝色烟雾，污染严重了天空也会变成灰色。
对流层臭氧是“光化学烟雾”的标志性污染物。汽车、工厂等污染源排入大气的HCs和NOx等污染物，在阳光（紫外光）作用下发生光化学反应生成二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物（其中有气体污染物，也有颗粒物）所形成的烟雾即为光化学烟雾。
光化学烟雾污染源条件是以石油为原料的工厂和机动车等污染源排放的NOx和HC是光化学反应形成的前提。地理条件：NO2必须在290-400nm波长辐射作用下才可能光分解。一般太阳天顶角（θ）越小，太阳辐射就越强。θ>60°时，入射角较大，光线通过大气层时路程加长，致使小于400nm波长的光很难到达地面，所以不易发生光化学烟雾。夏季在北半球太阳入射角比冬天小，发生光化学烟雾的可能性较冬季大。
臭氧污染也是需要防护的
臭氧污染治理，难在哪儿？成分。氮氧化物与可挥发性有机物在强光照射下发生二次光化学反应，导致臭氧污染。而挥发性有机物是由3000种以上化学物组成的混合体，不同化学物的浓度水平相差3个数量级以上。此外，它们的化学活泼性也相差甚远，因此大气中的挥发性有机物处于快速变化之中。
臭氧的比重约为空气的1.66倍，常聚集在下层空间，故儿童是直接受害者。市民在阳光强烈时应减少去户外的次数，尤其是儿童、老人等体弱人群，在午后两小时内应减少户外活动，实在是需要外出的也得做好保护工作。
由于臭氧不是一次污染物，它是由氮氧化物（NOX）和挥发性有机物（VOCs）等前体物在大气中通过一系列光化学反应形成的二次污染物，所以降低臭氧浓度需要降低它的前体物质浓度，而不是它本身。如对高排放的大型货车继续限行，杜绝臭氧前体物高排放企业入驻。由于大气污染物的流动性和扩散性，单一区域地降低臭氧浓度难度较大，应加强与周边区域的联防联治。
臭氧污染的防治对策和建议
如何应对臭氧污染？陕西省环境监测中心站总工程师吴卫东表示，开展陕西城市VOCs试点监测。建设城市VOCs监测网，搞清楚VOCs污染现状；编制涉VOCs企业排放清单。推进石化行业VOCs污染治理。针对大型石化企业的有组织排放、无组织排放及厂界VOCs开展监测，并积极推进“泄漏检测与修复”技术改造，全面控制大型石化企业VOCs排放。优先选用挥发性有机物含量低或非挥发性有机物的涂料或溶剂；加快污染治理设施和废气收集系统建设；加快加油站、储油库、油罐车等二次和三次油气回收实施进度，并通过加强检查和监管力度，提高设施使用率。针对汽车等移动源，加快全省黄标车及高排放、超服务年限非道路移动机械设备的淘汰速度；加大对重型车辆和机械设备的尾气排放监督和执法力度；积极推广新能源汽车；鼓励绿色出行。加快燃煤电厂、钢铁、水泥、有色等重点工业行业脱硝工程建设进度；加快钢铁、水泥等产能落后及产能过剩企业的淘汰和转型工作。本报记者王嘉
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