千人计划网站
  设为首页 | 加入收藏 QQ群: 微信公共账号
注册 | 登录 | 中文|English
千人计划网广州  浙江  广西 欢迎广大海内外高层次人才踊跃申报千人计划、国内各地人才计划
您所在的位置:

臭氧:拥有双重“面孔”的人类伙伴

来源:经济日报 作者:杜芳 2017-10-27 14:29:25
内容摘要: 臭氧本身具有强烈吸收有害紫外线的功能,地球外围的臭氧层是保护地球生物的天然屏障。然而,进入现代社会以来,人为导致的近地面层臭氧聚集却会产生污染。

臭氧的形成机理十分复杂,包括发达国家在内,臭氧污染仍是还没有完全解决的大气污染问题。图为太阳闪耀在美国田纳西州诺克斯维尔的上空,当地饱受臭氧污染影响。

臭氧层的保护作用图。

臭氧形成和破坏机理图。

  在气象界,如果说“雾霾君”是人人痛恨的“头号公敌”,那么“蓝天君”便是人人欢迎的“人气之王”。殊不知,蓝天下也暗藏着威胁人们身体健康的“隐形破坏者”——臭氧污染。与臭氧层被破坏一样,近地面的臭氧污染与人类活动息息相关,对此,全球减排保护行动持续发力。我国政府也明确指出,作为负责任的发展中大国,30年来,在《蒙特利尔议定书》框架下,中国累计淘汰消耗臭氧层物质占发展中国家淘汰量的一半以上

  臭氧本身具有强烈吸收有害紫外线的功能,地球外围的臭氧层是保护地球生物的天然屏障。然而,进入现代社会以来,人为导致的近地面层臭氧聚集却会产生污染。这究竟是怎么回事?为揭开“臭氧”的神秘面纱,《经济日报》记者日前走进中国气象局进行了采访。

  “无形破坏者”如何诞生

  臭氧污染实际是一种光化学污染,是由氮氧化物和挥发性有机物在高温强光照的天气背景下产生的污染物,属于二次污染

  近年来,臭氧污染渐渐为人们所关注。就在今年5月中下旬,看起来晴好的天气下,空气质量却不容乐观:北京、天津、河北中南部部分城市空气质量达到中度污染,短时可至重度污染,其首要污染物为臭氧。

  因为常常与“好天气”做伴,这个污染者常常隐藏至深。对此,中国气象科学研究院大气成分研究所副所长徐晓斌表示,不要以为天气好就没有污染,事实上,就是因为天气太好,才容易形成臭氧污染的有利气象条件。

  “臭氧污染实际上是一种光化学污染,它不是直接排放出来的,而是由氮氧化物和挥发性有机物在高温强光照的天气背景下产生的污染物。夏季气温上升,天气晴朗,紫外线强烈,臭氧污染进入高发季节。华北地区每年5月到10月左右容易出现臭氧污染。”徐晓斌说。据了解,今年5月中下旬的污染过程,就是因为相关地区受低压系统控制,且气温不断攀升,污染物扩散条件不利,加之光照加强、温度升高等气象因素,为臭氧生成提供了更为便利的条件。

  与雾霾一样,臭氧也是近地面层的主要大气污染物。根据我国空气质量监测标准,臭氧1小时平均浓度超过200微克/立方米,即为超标;当某日臭氧浓度的最大8小时滑动平均值超过160微克/立方米时,则确定当日出现臭氧污染。

  不同的是,雾霾来自直接颗粒物排放,并与其他气态物转化为气溶胶,既有一次污染也有二次污染;而臭氧污染是光化学反应产物,属于二次污染。汽车、工厂、餐饮油烟等污染源排入大气的挥发性有机污染物和氮氧化物等一次污染物,在强烈的阳光紫外线照射下,吸收太阳光的能量,使原有化学链遭到破坏,发生光化学反应,生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯等二次污染物。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被称为光化学烟雾。臭氧是光化学烟雾的主要成分。

  不要小觑臭氧污染的破坏力。徐晓斌表示,高浓度持续性的臭氧污染可能导致流泪、眼睛疼、头痛等症状出现,更严重的会影响到呼吸道、心血管系统,尤其对于心脏本身不好的人群,具有比较严重的影响。“长期积累高浓度的臭氧,会严重影响人体整个心血管健康,人们应该对臭氧污染重视起来。”徐晓斌说。

  此外,臭氧污染对生态系统也会起到破坏作用。“臭氧是一种强氧化剂,其在植物表面,通过气孔扩散入理,会导致植物叶片枯黄,影响光合作用,不仅表观上造成影响,还会影响农作物产量和品质。”徐晓斌介绍说,此外,如果一个区域经常出现高浓度臭氧,在强氧化剂作用下,有些材料会提前老化、报废,带来经济损失。

  臭氧污染不容乐观

  臭氧本身有着“两张面孔”,集中在地表及对流层的臭氧才具有破坏力,这与气象条件和人类工业活动产生的污染物密切相关

  事实上,臭氧并不等同于污染,它有“两张面孔”。特殊环境、特殊区域的“臭氧”不但不是破坏者,还是保护伞。比如雷雨之后,空气会变得清新,甚至能闻到青草的味道,这是因为少部分氧气在遭雷击后转变为臭氧,而臭氧具有很强的消毒及灭菌功能。而位于平流层内的臭氧层集中了全球大气90%的臭氧,这里的臭氧对人类是有利的。它们吸收掉了太阳放射出的大量对人类、动物及植物有害的紫外线辐射,成为地球的重要屏障。

  臭氧中的“坏分子”主要集中在人们生活的地表及对流层,这里尽管只存在地球表面臭氧量的10%,却对人体健康、农作物甚至气候变化带来显著负面影响。

  臭氧“坏分子”出现的时间也有一定的规律,一般在晴朗少云的春末及夏秋季节。专家介绍,气象条件与臭氧污染的产生关系密切,有助于臭氧污染形成的气象条件主要有高温、强辐射(少云)、低湿和少风。夏季具备高温强辐射的条件,因此更容易出现臭氧污染。不过有降水产生时,地表辐射将弱得多,不利于臭氧产生。因此,在温度更高但降水较多的7月至8月,臭氧污染情况较5月至6月要轻一些。

  这也足以解释为何同为天气污染,雾霾与臭氧污染很少“撞车”。徐晓斌告诉记者,在臭氧污染多发的夏季,一方面大气污染扩散气象条件较好,另一方面夏季混合层高度比秋冬季要高,不利于气溶胶颗粒在低层过多积累。因此,夏季较少见到雾霾,它们更容易发生在秋冬季,那时燃煤排放颗粒物增加,逆温容易形成,混合层空间被挤压,PM2.5浓度上升更快。

  虽然不及雾霾污染那么“显眼”,但是臭氧污染近年来呈加剧趋势。来自环保部门的数据显示,2015年,我国74个重点城市臭氧年均浓度继续上升,上升比例为3.4%;达标城市比例继续下降,下降比例为5.4%。在京津冀地区,臭氧成为首要污染物的天数已超过PM10,仅次于PM2.5;在长三角地区,臭氧成为唯一不降反升的污染物。

  专家分析,2016年上半年,全国地面臭氧平均浓度为89.8微克/立方米,比2013年同期升高12.1%,比2015年同期升高8.2%。相对高值区域分布在东北地区中南部、华北、黄淮、江淮、江汉、西北地区东部。相对于2013年同期,中东部大部分地区明显升高,其中河北中部、河南中部、甘肃中部升幅超过25微克/立方米。

  科学有效治理污染

  要避免臭氧污染,既要“老天帮忙”,还需人为治理。通过控制形成臭氧的“帮凶”,即氮氧化物和挥发性有机物,人类就能为减少臭氧污染贡献力量

  臭氧污染的形成有两名“帮凶”:一种是氮氧化物,其本身也是一种污染物;另一种就是烯烃、芳香烃等挥发性有机物。这两种物质主要来源于汽车尾气、火力发电厂、油品挥发等。

  可汽车污染、油品挥发等早就存在,为何臭氧污染总是集中爆发?“天气条件是最直接的导火索。”徐晓斌说。高温、强辐射会加速光化学反应,导致大量臭氧出现;稳定的大气层结、小风也会导致臭氧在局地累积。

  因此,要想避免遭受臭氧污染,一方面需要“天帮忙”,一方面则需要人为治理。

  从“天时”而言,降雨利于清除臭氧等污染物,因而我国臭氧污染日出现规律与雨带移动位置有关——雨带移走,臭氧浓度就会上升。4月份开始,华北南部、黄淮、江淮等地臭氧浓度超标日数开始增加;5月份随着华南雨季开始,辐射减弱,珠三角的臭氧超标日数减少,但是华北南部、黄淮等地臭氧浓度超标日数呈增加趋势;6月至7月,江淮、江南地区梅雨季节,臭氧超标日数减少,但在华北地区呈增加趋势。掌握这些规律对于预防臭氧污染具有积极意义。

  从“人事”来讲,“人类不能呼风唤雨,但可以控制形成臭氧的‘帮凶’,即氮氧化物和挥发性有机物,这些物质大部分来自人类排放。如果每个人能身体力行,努力减排,就能为减少臭氧污染贡献力量。”徐晓斌说。

  事实上,对于臭氧污染问题,我国已经部署了PM2.5和臭氧协同控制,出台了相关治理政策标准,大幅度削减氮氧化物等措施。但臭氧的形成机理十分复杂,控制难度大。目前包括发达国家在内,臭氧污染仍是还没有完全解决的大气污染问题。环保部相关负责人表示,下一步,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;同时,要加强科学研究,研究臭氧的生成机理以及重点地区氮氧化物和挥发性有机物的最佳协同减排比例,更加科学、有效地指导臭氧污染防控工作。

  在臭氧污染问题无法短期内解决的当下,人们该如何预防这位“无形破坏者”带来的伤害呢?徐晓斌表示,“太阳出来后,臭氧浓度逐渐上升,在14时至16时达到最高。从傍晚到第二天太阳升起之前,浓度快速下降,一般不会像雾霾那样在大气稳定的情况下逐日累积。因此,根据臭氧日变化明显的特点,最简单有效的措施就是:尽量避免在晴热的午间和午后时段到室外活动”。

声明:凡本网注明“来源:XXX”的文/图等稿件,本网转载出于传递更多信息及方便产业探讨之目的,并不意味着本站、中组部海外高层次人才引进工作专项办公室赞同其观点或证实其内容的真实性,文章内容仅供参考。
重点推荐
千人计划
党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央明确提出“聚天下英才而用之”的...   详细>>
独家策划
千人计划
千人计划网在中组部海外高层次人才引进工作专项办公室的指导下已运作四年,在这四年中...  详细>>