一起認識臭氧污染的前世今生

時間：2018-09-07 11:26

來源：天津環(huán)保

作者：畢曉輝

近年來，我國環(huán)境空氣中臭氧污染凸顯，特別在夏季，臭氧在許多城市屢次成為首要大氣污染物，是制約環(huán)境空氣質(zhì)量改善的重要污染物。這個夏天，我們天津也遭受了較為嚴重的臭氧污染。那么臭氧污染到底是如何產(chǎn)生的?又該如何科學防治呢?

臭氧污染的概念

在平流層中，存在著天然的低濃度臭氧(約10ppm)，阻擋了高能量的紫外輻射到達地面，吸收了90%以上對人類和生物有害的太陽短波輻射，可以保護地球表面生物免受有害紫外線的照射，是地球生命物質(zhì)的保護傘。我們常說的臭氧污染，是指對流層中出現(xiàn)的臭氧，大部分是人為污染物,屬于二次污染物，在溫度等條件適宜的情況下，空氣中的NOx(主要包括NO、NO2等)和VOCs(包括烴類、鹵代烴、芳香烴和多環(huán)芳香烴等)在紫外線的照射下經(jīng)過一系列光化學反應形成刺激性強的淡藍色或棕色煙霧,也即光化學煙霧，其主要成分就是臭氧，還包括一些醛類以及各種過氧乙酰硝酸酯(peroxyacetyl nitrates , PANS)，其中O3占90%以上。

典型大氣光化學

煙霧形成機理

臭氧污染的來源

天然來源的O3主要來自平流層的下傳，包括平流層進入對流層的部分以及自然產(chǎn)生的NOx(土壤和閃電)與生物排放的VOCs(甲烷、菇烯類化合物)反應所生成的部分。這部分來源對環(huán)境空氣中O3的影響往往十分有限，主要還是來自人為活動。

人為來源的O3是由燃煤、機動車尾氣以及石油化工等污染源人為排放的氮氧化合物(NOx)和揮發(fā)性有機物(VOCs)等污染物發(fā)生光化學反應產(chǎn)生的。臭氧是強氧化劑，在潔凈大氣中，NO遇臭氧就轉(zhuǎn)化為NO2，不會造成臭氧累積，而當空氣中存在大量具有化學活性的VOCs等污染物時，因其氧化性更強，會優(yōu)先與NO反應，阻礙臭氧的分解，使臭氧在空氣中大量積累，因此造成臭氧污染。可見，臭氧污染的防控需要依靠在科學支撐下的多污染物協(xié)同控制，如果單純控制某一種前體物，反而可能會導致臭氧污染的加重。

臭氧污染的形成與氣象條件，特別是太陽輻射有密切關系，這就是為何臭氧濃度高值往往出現(xiàn)在夏季的午后，而隨著我國大氣顆粒物污染防治的深入，環(huán)境空氣顆粒物濃度逐年降低，大氣能見度不斷好轉(zhuǎn)，太陽輻射強度增強，這就給臭氧污染的生成提供了較好的光照條件，也增加了臭氧污染防治的難度。

從區(qū)域傳輸上看，由于臭氧污染屬于二次污染，由多種前體物通過復雜的大氣化學過程轉(zhuǎn)化而來，這個過程需要一定的時間，這就是為何有些清潔地區(qū)，特別是植被覆蓋較好(活性VOCs濃度較高)地區(qū)，本身沒有明顯大氣污染排放，但由于上風向大氣前體物和反應中間體的輸送，反而會有較高的臭氧污染，比如杭州的西湖景區(qū)、青島的嶗山等，都發(fā)現(xiàn)了比臨近市區(qū)還高的臭氧污染。

臭氧污染的防治

臭氧污染的防治是世界性難題，歐美等發(fā)達國家至今也未實現(xiàn)臭氧污染的根治，我國大氣污染源類種類繁多，臭氧污染成因更加復雜，防治難度更大，必須依靠科學技術的支撐，科學施策，才能實現(xiàn)臭氧污染的有效控制。那么，研究臭氧污染來源與成因的主要科學方法有哪些呢?當前，針對臭氧污染成因的主要方法是基于觀測的成因分析，同時輔以空氣質(zhì)量模式的數(shù)值模擬，而這種模擬需基于高分辨率的污染源清單、氣象場資料和本地化的化學反應機制。所以，臭氧污染的來源與成因研究是一項復雜而系統(tǒng)的工作，需要較長的時間和較大的投入，不可一蹴而就。

根據(jù)我國目前有限的臭氧污染成因定性分析結(jié)果，部分城市屬于VOCs控制型，即要實現(xiàn)臭氧的有效控制，就要優(yōu)先控制VOCs污染;部分城市屬于NOx控制型，這些城市則需要加大NOx控制力度。京津冀及周邊各省市近期先后公布的藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年作戰(zhàn)計劃中針對VOCs和NOx污染均制定了詳細的防治對策，這些措施勢必對當?shù)爻粞跷廴痉乐萎a(chǎn)生積極作用，而要實現(xiàn)臭氧污染的長期改善向好，仍亟需開展深入系統(tǒng)的科學研究予以支撐。

編輯：李丹

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