響晴薄日臭氧為何成了首要污染物？它們的來源你可能想象不到

北京今天高溫炙烤，臭氧成為首要污染物。夏季晴空萬里，為何還會有臭氧污染？這些臭氧都是從哪里來的呢？有些途徑你可能想象不到。

文/記者 韓繼波 編輯/劉昭

新媒體編輯/陳炫之

采訪專家：

聶磊（北京市環(huán)境保護科學(xué)研究院大氣環(huán)境與污染防治研究所所長）

午后，晴空萬里，站在北京第一高樓中國尊上西望，可以清晰看到京西的香山。

這么藍的天、這樣好的能見度，會有空氣污染嗎？有！這個空氣污染就是臭氧，而且還經(jīng)常是夏季的首要污染物。

▲北京空氣質(zhì)量APP上，7月24日15時北京市首要污染物臭氧的實時數(shù)據(jù)。（圖片來源：北京空氣質(zhì)量APP截圖）

公眾可以理解，冬季天公不作美，擴散條件差，空氣中出現(xiàn)霧霾等大氣污染物。為什么晴空萬里的夏日午后會有臭氧污染呢？這些污染從哪來的呢？

10千米以下臭氧是污染物

臭氧是天然大氣的重要痕量成分（與大氣中的主要成分氮氣、氧氣相比含量很低），大部分集中在10千米-35千米的平流層，是"地球保護傘"，可以保護地球上的生物免遭紫外線的輻射傷害。

臭氧在平流層起到了保護人類與環(huán)境的重要作用，可以說它是"在天為佛"；但是它也有"在地為魔"的另一面，其在10千米以下的對流層濃度增加，就會變身為空氣中的主要污染物和人類的"健康殺手"。雖然至今對于高濃度臭氧暴露的長期效應(yīng)還不是很清楚，但已經(jīng)知道臭氧會對眼睛和呼吸道有刺激作用，對肺功能也有影響。

（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

那近地面對流層的臭氧是哪里來的呢？是平流層的臭氧"下凡"到人間的嗎？

北京市環(huán)境保護科學(xué)研究院大氣環(huán)境與污染防治研究所所長聶磊介紹，平流層臭氧自上而下輸入到對流層，只是對流層臭氧多個來源之一，而且平流層的輸入只有在一定的大氣條件下才能發(fā)生。近地面的人類排放的氮氧化物和可揮發(fā)性有機物（以下簡稱"VOCs"），在陽光的作用下，發(fā)生復(fù)雜光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的臭氧才是對流層臭氧的主要來源。

（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

國際公認的研究結(jié)果顯示，天然源、人為源排放的氮氧化物和VOCs,作為光化學(xué)前體物在太陽光照射下，會發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧（O3）、過氧乙酸硝酸酯（PAN）、醛類（RCHO）、過氧化氫（H2O2）等光化學(xué)氧化劑，其中臭氧占比最高，占光化學(xué)氧化劑的90%以上，所以光化學(xué)污染又被稱為臭氧污染。

（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

形象點來說,人為源、天然源排放到大氣中的氮氧化物和VOCs這些臭氧的光化學(xué)反應(yīng)前體物，是臭氧的"父母"，臭氧相當于"孩子"。在夏季強烈的太陽光照射下，氮氧化物和VOCs會進行復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)，并生成臭氧。這就是造成碧空如洗的夏日午后、臭氧濃度大概率超標的原因。

控制臭氧，須控制其"父母"

那么如何治理臭氧污染呢？專家給出的路徑是有效、協(xié)同管控氮氧化物和VOCs這些臭氧前體物的排放，從而有效遏制臭氧的生成。

繼續(xù)追根溯源，氮氧化物的主要來源是什么呢？它們主要來自機動車和發(fā)電廠、燃煤鍋爐等燃燒源的排放。在治理大氣污染領(lǐng)域具有強溢出效應(yīng)的北京，主要通過提升電力、天然氣等清潔能源的使用率，降低煤炭、重油等高污染能源的使用量，以達到持續(xù)改善空氣質(zhì)量的目的。

同時北京還持續(xù)在全國率先升級機動車排放、燃油標準，也就是讓北京600多萬輛機動車"喝"上清潔的汽柴油，排出更少的氮氧化物等污染物。

記者了解到，目前北京市VOCs的主要來源中，工業(yè)源、城市面源、移動源和居民生活源皆占有一定的比重，工業(yè)源排放的揮發(fā)性有機物主要來自煉油石化、包裝印刷、工業(yè)涂裝、家具制造、化學(xué)品制造、半導(dǎo)體及電子制造等行業(yè)；城市面源主要包括汽修、干洗、餐飲、垃圾填埋場、瀝青道路鋪設(shè)、道路市政設(shè)施防腐等三產(chǎn)服務(wù)業(yè)或城市運行配套的市政活動的排放。

同時，來自居民生活源的VOCs也是需要關(guān)注的。比如，家庭裝修使用的油漆、膠粘劑中就含有VOCs，家里使用的清新劑、殺蟲劑也含有VOCs。

找到了"病灶"，如何才能根治呢？北京市早在2008年的時候，就啟動了VOCs污染的治理。并且根據(jù)本地區(qū)情況制定了"工業(yè)入手、調(diào)整清退、先大后小"的治理路徑，具體措施包括調(diào)整退出涉及VOCs排放的落后企業(yè)和落后工序；深度治理汽車制造、工業(yè)涂裝、印刷等重點行業(yè)；全面整治餐飲業(yè)油煙；推進生產(chǎn)、流通環(huán)節(jié)使用低揮發(fā)性有機物含量產(chǎn)品等。

北京市生態(tài)環(huán)境局發(fā)布的數(shù)據(jù)表明，2019年北京市人為源VOCs排放量較2015年累計下降48.8%。清華大學(xué)提交聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的相關(guān)評估報告證明，北京是京津冀及周邊區(qū)域中實現(xiàn)VOCs排放量剛性降低的城市，為全國其他城市開展VOCs治理提供了示范。

植物釋放VOCs對臭氧污染有影響？

雖然在治理人為源臭氧的領(lǐng)域取得一些成效，但是，治理臭氧污染的腳步還不能停歇。

目前，學(xué)術(shù)界已達成的共識認為，在全球范圍內(nèi)，天然源釋放的VOCs的貢獻率是超過人為源的，其中最主要的天然源是植物源。

為什么植物會釋放VOCs呢？研究顯示，植物釋放VOCs常被認為是一種防衛(wèi)機制。植物排放的VOCs對有害病原體，比如昆蟲、食草動物，是具有威懾作用的，且還有利于植物的傷口愈合。植物釋放的某些揮發(fā)性很強的VOCs能吸引動物或昆蟲幫助傳粉，或者吸引食草動物的天敵，從而達到防御效果。

（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

研究顯示，森林是植物釋放VOCs的主體，其排放的VOCs量要大于草地等其他植被類型。在眾多樹種中，楊樹、槐樹、柳樹、松樹、桉樹、櫟樹、楓香樹、杉木和竹等都是植物VOCs的排放大戶。桉樹、楊樹等闊葉樹種主要排放名為異戊二烯（C5H8）的物質(zhì)，而松樹、側(cè)柏等針葉樹種主要排放的物質(zhì)名為單萜烯（C10H16）。

（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

總理基金項目"大氣重污染成因與治理攻關(guān)"主要參與人、北京林業(yè)大學(xué)倫小秀教授表示：國內(nèi)外的研究結(jié)果顯示，植物排放的VOCs（以異戊二烯和單萜烯類為主）活性很高，可以與氮氧化物發(fā)生大氣光化學(xué)反應(yīng)，所以，從這個角度說，植物排放的VOCs在一定條件下，也是大氣臭氧污染的前體物之一。

在城市區(qū)域，植物源VOCs的排放量比人為源VOCs總排放量低。但是植物源VOCs主要集中在夏季排放，夏季的VOCs排放中植物源排放占比要高于其它季節(jié)，而夏季光照充足，是臭氧高發(fā)期。

因此，針對夏季臭氧濃度超標的現(xiàn)狀，現(xiàn)階段的減排工作除了聚焦在人為源VOCs的管控上，還要充分重視植物源揮發(fā)性有機物的影響。聶磊表示，在城市小微綠地、小微濕地、城市森林公園等工程建設(shè)過程中，充分發(fā)揮植物吸收大氣污染物、釋放負氧離子等有益成分的功能，篩選并種植"低排放、高吸附（吸收）"的植物物種。

哪里可以查到臭氧濃度信息？

北京市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心隸屬于北京市生態(tài)環(huán)境局，主要負責北京市的包括臭氧在內(nèi)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作。

北京市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心每天實時發(fā)布臭氧濃度，并通過數(shù)據(jù)來分析臭氧的年變化、季節(jié)變化、月變化、日變化以及其空間分布等。

為了保障大氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)的“真準全”，工程師們會定期對監(jiān)測儀器進行例行維護和質(zhì)保質(zhì)控。

前端運維工程師每周到站點現(xiàn)場進行巡檢，保證站點設(shè)備運行穩(wěn)定。定期清掃或更換儀器采樣頭、采樣管路及除塵膜，以便使氣態(tài)采樣更加高效，減少顆粒物對于監(jiān)測儀器的影響。同時還利用高頻次的零、跨校準，采樣流量審核校準、精密度審核以及多點線性審核等質(zhì)控手段，保證臭氧分析儀運行正常，數(shù)據(jù)準確。

質(zhì)保工程師每季度對臭氧監(jiān)測工作標準進行量值傳遞和校準，采用溯源至更權(quán)威標準（中國計量院或中國國環(huán)境監(jiān)測總站）的方式來進行臭氧的量值溯源工作，再逐級傳遞至臭氧分析儀，以保證臭氧監(jiān)測的規(guī)范準確。

市民們可以通過北京市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心官網(wǎng)、微信公眾號（北京市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心）、微博（北京環(huán)境監(jiān)測）和APP（北京空氣質(zhì)量）關(guān)注臭氧濃度。

出品：科普中央廚房

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