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为什么夏季更易出现臭氧污染

为什么夏季更易出现臭氧污染
近来,“臭氧污染”这个词成为人们关注的热词。原
来,空气质量监测数据显示,入夏以来,臭氧成为影响北京
空气质量的首要污染物,而且,越是晴朗的天气,臭氧污染
可能会越严重。
蓝天曾经是空气质量良好的代名词,蓝天的天数也是监
测空气质量的指标之一。然而,当北京人在为越来越晴朗的
天空高兴的时候,空气质量监测数据却显示,入夏以来,臭
氧成为影响北京空气质量的首要污染物。原来,天气晴朗并
不意味着空气质量一定很好,在晴朗、阳光强烈的天气下,
臭氧污染可能会很严重。
查看去年发布的数据发现,在2015年5~8月间,北京
市的首要污染物也是臭氧。其实,臭氧超标情况不仅发生在
北京,全国各地多个城市在夏秋季节也都存在不同程度的臭
氧污染现象,京津冀、长三角、珠三角以及山东、河南等地
是我国臭氧污染比较严重的地区。看来,臭氧已经在不知不
觉中出现在我们的大气环境中,并将影响我们的健康和生活。
其实,人们对于“臭氧”这个词并不陌生,例如,臭氧
层出现了空洞,我们应该减少温室气体的排放,保护臭氧层;
还有臭氧是上个世纪著名的洛杉矶光化学烟雾的罪魁之一。
又是要保护,又说是罪魁,那么臭氧到底是好还是不好呢?
让我们来看看臭氧的功过是非吧!
什么是臭氧、臭氧层和臭氧污染
臭氧与我们须臾离不开的氧气是同素异形体,都是由氧
原子组成的,化学式为O3。它是一种有刺激性臭味的淡蓝色
气体,化学性质不定,具有强烈的氧化作用。
大部分(约90%)的臭氧存在于距地面10~50公里的
平流层,就是我们通常所说的臭氧层,可以阻挡来自太阳的
宇宙射线,有效地减少到达地球表面的紫外线辐射的量,起
到保护人类与环境的重要作用。臭氧层被变薄或者被破坏,
大量的宇宙射线和紫外线达到地面,将危害人类和地球生物
的健康,甚至生存。研究表明,臭氧层的臭氧减少1%,全
球因白内障而造成的失明将增加10000~15000人。
其余10%左右的臭氧分布在近地面的对流层,我们称为
臭氧污染。活跃的、具有强氧化性的臭氧进入人体后,可以
诱导产生大量的自由基,通过氧化损伤,对人体健康和农作
物生长产生危害,从而影响人类的健康和生活。
臭氧污染对健康有什么危害
臭氧具有强烈的刺激性,当存在臭氧污染时,人们首先
会出现眼睛痒、流泪等眼刺激症状。此外,臭氧可以通过呼
吸道进入人体,引起或加重呼吸系统疾病。在臭氧浓度达到
50ppb时,就会出现鼻黏膜和咽喉黏膜的刺激症状,随着浓
度的上升,还会出现嗓子痛、咳嗽、头痛、胸闷等一系列症
状。在较高的臭氧浓度下,肺功能会受到明显的影响,甚至
会导致肺气肿、意识障碍和死亡。臭氧还能破坏人体免疫功
能,加速人体的衰老,破坏人体皮肤的维生素E,使皮肤出
现皱褶和黑斑,还可能导致出生缺陷。
臭氧还会影响植物和农作物的生长,致使植物叶片坏死、
脱落、生长受抑制,造成农作物减产。研究表明,当臭氧浓
度达到50ppb时,全国冬小麦可减产413.2万吨,大豆减产
88.5万吨。此外,臭氧还会造成材料褪色、照片褪光、轮胎
老化等,影响我们的生活。
为什么夏季更容易出现臭氧污染
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)在强烈阳光的照射
下,通过十分复杂的光化学反应生成的。
人类活动
人类活动是臭氧污染的主要来源,交通尾气的排放是最
重要的来源。石油化工及相关行业的活动,包括油气的使用、
加油站的挥发泄漏、以油气为燃料的火力发电等都可以造成
臭氧污染。
不论是汽车尾气还是石油化工及相关行业均可以排放
大量的NOx和VOCs等;燃煤产生的废气也含有大量的Nox
和CO,这些都是生成臭氧的前体物质。在环境空气质量较差
时,大气中PM2.5等颗粒污染物及其吸附的重金属等,可以
引发或加快光化学链式反应,加重臭氧污染。
自然来源
生物源性的挥发性有机物(BVOCx)和NOx通过光化学
反应过程也可以生成臭氧,是天然臭氧的重要来源。
气候条件
在一定大气条件或特殊地形地势下,平流层的臭氧也可
以输送到对流层,导致局部地区臭氧浓度升高。
由于臭氧的生成是光化学反应的过程,需要强烈的光照,
因此,臭氧污染多发生在天气晴朗、日照充足、气温高而干
燥的夏秋季节。氧浓度在晴天最大,多云天次之,阴雨天最
小。一般在受高压系统影响的天气时易发生臭氧污染,因为
此时天气晴朗少云,紫外辐射较强,空气相对湿度较低,气
温较高,易于生成抽油;同时,在高压控制的天气下,风速
较小,不利于臭氧的扩散稀释。
臭氧污染和PM2.5有什么不同
通常,我们抬头看看天就可以大致判断是否有PM2.5污
染,污染严重不严重。而臭氧则不同,其污染具有很强的隐
蔽性,在蓝天白云下、“空气清新”时,可能存在臭氧浓度
超标问题。
此外,PM2.5严重污染多发生在冬季,在夏秋季节污染
相对较轻,因为冬季气温较低、风速较小、日照时间短、气
压高,在这种情况下,大气层结较稳定,不利于污染物的扩
散,使局部地区污染物不断累积,浓度升高;并且我国北方
冬季为采暖期,煤炭等燃料使用量增加,大气污染物尤其是
颗粒物排放量增加,使PM2.5在冬季污染严重。而臭氧污染
则相反,表现为夏秋季节污染严重而冬季减轻,因为臭氧主
要是通过光化学反应形成的,而夏季光照时间普遍比冬季长,
辐射强度也比冬季大。
室内会有臭氧污染吗
除了室外源性的污染,室内也有很多臭氧污染源,如电
离式空气净化器、负离子发生器等电器,以及干式复印机和
激光打印机等办公设备,此外还包括臭氧消毒机和变压器等。
这些电器设备通常是利用臭氧的杀菌或氧化作用,具有臭氧
发生器,或者是在使用过程中可以产生臭氧。
臭氧消毒机是人们利用臭氧的杀菌作用制造的,在开机
使用时会产生高浓度的臭氧,但在关机大约半小时,臭氧即
可降至安全范围,因此建议在使用臭氧消毒机时,所有人员
离开室内,消毒完毕关机至少半小时以后再回房间。
复印机工作时会释放出大量的紫外线,紫外线可以使空
气中的氧分解形成臭氧。因此,在办公室应尽量离复印机远
点儿;使用复印机时,应保持良好的通风,最好安装排风设
备。
面对臭氧污染,我们如何防护
对于人为的室外源性臭氧污染,最好的防护就是控制臭
氧前驱体的排放。具体包括:
控制机动车尾气排放:减少和控制机动车尾气排放是避
免光化学烟雾、保证空气质量的最直接措施。例如,改进尾
气净化装置,通过技术革新改变尾气成分,减少前体污染物
排放;严格控制汽车尾气排放标准,逐步减少污染物排放;
落实机动车检查维护制度,加快淘汰落后报废车辆;改善交
通运行状况,提高车辆运行速度;提倡并自觉践行绿色环保
出行,广泛推广清洁节能车辆,大力发展城市公交系统等。
控制固定污染源废气排放:固定污染源废气排放是臭氧
前驱体的重要来源。以下措施可以减少固定污染源废气排放:
推广排气筒烟气脱硝技术,加大燃料脱氮投入防控NOx排放;
对加油站的汽油进行回收管制,强制安装油气回收设施,减
少油气挥发。
联防联控降低臭氧污染:臭氧区域污染特征明显,只有
通过区域大气污染联防联控措施,严抓共管,共同削减各类
废气污染物,才能避免污染物迁移、叠加而导致严重区域性
污染。
对于个人而言,应主动规避室外臭氧污染,在高温和强
光照的时间尽量待在室内,夏季尽量减少在早晨开窗换气,
不要选择在中午进行户外活动。对于室内源性臭氧污染,主
要是科学合理使用电器设备,尽量远离室内污染源,安装排
风设施,保持室内良好通风,降低室内臭氧浓度。如果在室
内使用臭氧消毒机,要确保消毒时没有人在现场,消毒完要
确保室内臭氧浓度降到安全之后再进入室内。
张金良,中国环境科学研究院研究员, 环境流行病学
专家。中华预防医学环境卫生分会主任委员、中国环境学会
环境风险专业委员会副主任委员和国家环境与健康专家咨
询委员会委员。主要研究方向为环境污染与人体健康效应及
风险评估,研究领域包括室内外空气污染与人体健康、气候
变化与人体健康和儿童环境健康等。

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