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新疆生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會
臭氧污染的背后有多復(fù)雜？
2020-07-07 / ：83
植物源排放、平流層輸送、二次轉(zhuǎn)化、四季均可生成
臭氧在這個夏天，成為繼PM2.5之后社會討論熱度最高的名詞，收獲了“在天成佛，在地成魔”這一形象的雙面比喻。平流層臭氧為地球罩上了一層保護傘，人們?yōu)槟蠘O臭氧層空洞的奔走呼吁言猶在耳，而對流層臭氧卻成為人類健康的“隱形殺手”，讓人避之唯恐不及。
那么，我們真的清楚臭氧污染和其背后的生成轉(zhuǎn)化機制嗎？我國的臭氧污染應(yīng)對目前處于什么水平？這些問題在北京地球村環(huán)境教育中心近日主辦的大氣治理研討會上引起了專家學(xué)者的熱烈討論，請看報道。
“7月上半月，全國大部分地區(qū)擴散條件總體一般，空氣質(zhì)量以良至輕度污染為主，首要污染物以臭氧為主?！贝笫顚⒅?，在中國環(huán)境監(jiān)測總站的全國空氣質(zhì)量預(yù)報會商中，臭氧毫無意外成為空氣污染的“主角”。
但在生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的重點區(qū)域2019-2020年秋冬季環(huán)境空氣質(zhì)量目標(biāo)完成情況中，有另一個值得注意的數(shù)據(jù)：在本不應(yīng)是臭氧高發(fā)期的秋冬季，337個地級及以上城市臭氧濃度上升了2.8%。
機理研究：“越研究就越發(fā)現(xiàn)我們知道的只是冰山一角”
“秋冬季同樣出現(xiàn)臭氧濃度高值是一個新問題，也是我們最近正在研究的重點?！北本┐髮W(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院研究員陸克定深耕大氣自由基化學(xué)領(lǐng)域多年：“臭氧的生成機理簡單來說就是NOx和VOCs在氣溫上升、光照增強的條件下發(fā)生快速光化學(xué)反應(yīng)。美國鹽湖城地區(qū)的產(chǎn)油盆地臭氧濃度在冬季能高達幾百微克/立方米，這說明臭氧生成過程中，溫度控制的是其轉(zhuǎn)化速率，而不是決定條件，陽光照射產(chǎn)生的大氣自由基所提供的大氣氧化性才是臭氧生成的核心驅(qū)動力?！?/span>
“中國氣象局?jǐn)?shù)據(jù)表明，2019年至2020年冬季，全國平均氣溫為-2.25攝氏度，山東、江蘇、安徽、浙江、廣東和上海6省（市）更是經(jīng)歷了史上最暖冬季，這說明氣候變化、全球變暖也在一定程度上加劇了臭氧的生成?！蹦茉椿饡h(huán)境管理項目主任劉欣說。
“臭氧污染機理的明晰是一個漸進的過程，一開始我們知道NO對臭氧有滴定作用，弄清了人為源排放，隨后又逐漸認(rèn)識到植物源也能排放大量VOCs（能夠起到防衛(wèi)、傳粉、交流等作用，森林是排放主體）。而NO對臭氧的滴定作用導(dǎo)致過去有些安裝在臨街樓頂?shù)谋O(jiān)測點位出現(xiàn)臭氧濃度‘洼地’，形象來說，就是機動車排放的NO將臭氧‘吃掉’了。”
這是否意味著機動車排放的NOx對城市臭氧污染治理是件好事呢？“這么想就錯了，大氣是自由流動的，機動車能夠同時排放VOCs和NOx兩種前體物，并且其排放的NOx不只是固定在點位附近，而是擴散到近地面的各個角落。只要遇到VOCs，就能累積產(chǎn)生臭氧，某些臨街點位的臭氧濃度下降了，整體濃度卻在不斷反應(yīng)增加，所以城市機動車減排十分有必要。”陸克定說：“這背后的二次反應(yīng)轉(zhuǎn)化紛繁復(fù)雜，越研究就越發(fā)現(xiàn)我們知道的只是冰山一角，目前秋冬季臭氧還有很多未知來源，大氣污染防治從來沒有像今天這樣需要更堅實的科技支撐?！?/span>
協(xié)同減排：大氣污染的復(fù)合型污染特征的必然要求
科學(xué)減少NOx和VOCs排放來實現(xiàn)臭氧和PM2.5污染協(xié)同治理是目前各領(lǐng)域的共識，最有代表性的例子就是疫情期間重污染天氣的形成。
劉欣說：“社會經(jīng)濟活動極低的背景使NOx排放大幅降低，削弱了其滴定作用，導(dǎo)致臭氧快速累積。高濃度臭氧又增強了大氣環(huán)境的氧化性，加劇大氣中的其他光化學(xué)反應(yīng)，如SO2，NOx、NH3和VOCs轉(zhuǎn)化為硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和二次有機氣溶膠等二次細(xì)顆粒物（PM2.5）等。”
他進一步解釋道，現(xiàn)在的大氣污染具有明顯的復(fù)合型特征，臭氧和二次PM2.5同根同源，一體兩面，根本原因是多種污染物的高強度排放。
對于單個企業(yè)，其各種排放首先要確保達到排放標(biāo)準(zhǔn)要求，其次要根據(jù)所在地環(huán)境空氣質(zhì)量水平，針對控制特征污染物的要求開展強化減排。如一個地區(qū)PM2.5超標(biāo)，則企業(yè)一次顆粒物和各種可轉(zhuǎn)化為二次顆粒物的SO2、NOx、VOCs等都應(yīng)加大減排力度。如臭氧超標(biāo)，則應(yīng)加大NOx、VOCs減排力度，并根據(jù)臭氧生成的敏感性分析（NOx控制區(qū)還是VOCs控制區(qū)）進一步加大某種污染物減排力度。
對一個地區(qū)來說，如NOx和VOCs減排力度與臭氧生成貢獻比例不一致，則有可能會促進一些化學(xué)反應(yīng)，造成NO2和顆粒物濃度改善但臭氧反彈的情況出現(xiàn)。
扎實應(yīng)對：“我對我國的臭氧治理前景很有信心”
臭氧污染在部分地區(qū)已經(jīng)從夏季攻堅任務(wù)升級為全年攻堅難題。中國工程院院士、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授賀克斌認(rèn)為，全世界面對3個共同的復(fù)合污染難題，即酸雨、PM2.5和臭氧，我們已經(jīng)基本解決了酸雨的問題，正在努力解決PM2.5的問題，并且取得了明顯進展，臭氧的挑戰(zhàn)正在逐漸凸顯。
“‘十三五’時期針對NOx有總量減排要求，但VOCs沒有。《大氣污染防治行動計劃》、藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)中均未提及臭氧污染協(xié)同控制的目標(biāo)、路徑和措施，因此，‘十四五’在大氣環(huán)境目標(biāo)的設(shè)定上要更強調(diào)這兩個方面?！辟R克斌告訴記者。這也與生態(tài)環(huán)境部大氣司司長劉炳江明確的“在‘十四五’規(guī)劃中針對臭氧的兩項前體物設(shè)計減排目標(biāo)”方向相一致。
“還有一個值得注意的現(xiàn)象?！标懣硕ㄑa充道：“對流層臭氧除了人為源、植物源之外，還有一個天然來源，那就是平流層臭氧在一些下沉氣流的驅(qū)動下向地表輸送，進而造成臭氧濃度超標(biāo)現(xiàn)象。這可以標(biāo)記為災(zāi)害性天氣，卻不好從某地當(dāng)日臭氧濃度的‘總賬’中扣除，因為區(qū)域輸送與植物源相類似，我們應(yīng)當(dāng)對自身提出更高要求去抵消這種不利影響。”
“實際上，我國目前臭氧污染的基礎(chǔ)研究水平在世界上居于引領(lǐng)地位?！标懣硕ㄏ蛴浾咧v述了他的親身經(jīng)歷：“全球?qū)α鲗映粞踉u估委員會10位關(guān)鍵性指導(dǎo)委員中，中國占兩席；近年來，韓國首爾臭氧濃度日趨惡化，他們的環(huán)保工作人員專程到北京向我們請教治理思路。疫情期間，意大利米蘭環(huán)保局也寫郵件給我，請教我們在北京開展二次污染防控方面的經(jīng)驗，并發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)請求給予指導(dǎo)。
“這樣的例子還有很多。背后的原因是我們在臭氧研究領(lǐng)域有近50年的研究積累，有系統(tǒng)的頂層設(shè)計和充足科研投入，各級政府又特別重視關(guān)注，使得我們同時具有最前沿的研究成果和最落地的解決方案，所以我對我國的臭氧治理前景非常有信心?！标懣硕ㄐχf。
普通人如何參與到臭氧治理過程中？
劉欣：市民可從自身做起，對于生活源主動減排：減少機動車上路行駛，更多采用公交出行；實施夜間加油，減少日間陽光強烈時油氣揮發(fā)，選擇油氣回收設(shè)施正常、沒有汽油味道的加油站；家裝采用水性涂料，減少溶劑型涂料使用。農(nóng)村居民不再使用散煤和木柴等固體燃料取暖、做飯，降低燃燒過程中的NOx和VOCs排放。
陸克定：對于政府來說，要尊重科學(xué)規(guī)律，持續(xù)強化公信力。對于市民來說，首先要理解和支持政府的決策，其次是要樹立可持續(xù)發(fā)展和綠色生活的意識，不要輕視生活中的小事?，F(xiàn)在正在推行的垃圾分類表面上看和臭氧沒有關(guān)系，但是做好垃圾分類能夠讓更多資源進入可循環(huán)利用的軌道，間接減少工廠生產(chǎn)新產(chǎn)品所產(chǎn)生的排放，為臭氧污染防治提供有力支持。
來源：中國環(huán)境報
