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臭氧污染的背后有多复杂?

       臭氧在这个夏天,成为继PM2.5之后社会讨论热度最高的名词,收获了“在天成佛,在地成魔”这一形象的双面比喻。平流层臭氧为地球罩上了一层保护伞,人们为南极臭氧层空洞的奔走呼吁言犹在耳,而对流层臭氧却成为人类健康的“隐形杀手”,让人避之唯恐不及。



  那么,我们真的清楚臭氧污染和其背后的生成转化机制吗?我国的臭氧污染应对目前处于什么水平?这些问题在北京地球村环境教育中心近日主办的大气治理研讨会上引起了专家学者的热烈讨论,请看报道。



  “7月上半月,全国大部分地区扩散条件总体一般,空气质量以良至轻度污染为主,首要污染物以臭氧为主。”大暑将至,在中国环境监测总站的全国空气质量预报会商中,臭氧毫无意外成为空气污染的“主角”。



  但在生态环境部发布的重点区域2019-2020年秋冬季环境空气质量目标完成情况中,有另一个值得注意的数据:在本不应是臭氧高发期的秋冬季,337个地级及以上城市臭氧浓度上升了2.8%。



  机理研究:“越研究就越发现我们知道的只是冰山一角”



  “秋冬季同样出现臭氧浓度高值是一个新问题,也是我们最近正在研究的重点。”北京大学环境科学与工程学院研究员陆克定深耕大气自由基化学领域多年:“臭氧的生成机理简单来说就是NOx和VOCs在气温上升、光照增强的条件下发生快速光化学反应。美国盐湖城地区的产油盆地臭氧浓度在冬季能高达几百微克/立方米,这说明臭氧生成过程中,温度控制的是其转化速率,而不是决定条件,阳光照射产生的大气自由基所提供的大气氧化性才是臭氧生成的核心驱动力。”



  “中国气象局数据表明,2019年至2020年冬季,全国平均气温为-2.25摄氏度,山东、江苏、安徽、浙江、广东和上海6省(市)更是经历了史上最暖冬季,这说明气候变化、全球变暖也在一定程度上加剧了臭氧的生成。”能源基金会环境管理项目主任刘欣说。



  “臭氧污染机理的明晰是一个渐进的过程,一开始我们知道NO对臭氧有滴定作用,弄清了人为源排放,随后又逐渐认识到植物源也能排放大量VOCs(能够起到防卫、传粉、交流等作用,森林是排放主体)。而NO对臭氧的滴定作用导致过去有些安装在临街楼顶的监测点位出现臭氧浓度‘洼地’,形象来说,就是机动车排放的NO将臭氧‘吃掉’了。”



  这是否意味着机动车排放的NOx对城市臭氧污染治理是件好事呢?“这么想就错了,大气是自由流动的,机动车能够同时排放VOCs和NOx两种前体物,并且其排放的NOx不只是固定在点位附近,而是扩散到近地面的各个角落。只要遇到VOCs,就能累积产生臭氧,某些临街点位的臭氧浓度下降了,整体浓度却在不断反应增加,所以城市机动车减排十分有必要。”陆克定说:“这背后的二次反应转化纷繁复杂,越研究就越发现我们知道的只是冰山一角,目前秋冬季臭氧还有很多未知来源,大气污染防治从来没有像今天这样需要更坚实的科技支撑。”



  协同减排:大气污染的复合型污染特征的必然要求



  科学减少NOx和VOCs排放来实现臭氧和PM2.5污染协同治理是目前各领域的共识,最有代表性的例子就是疫情期间重污染天气的形成。



  刘欣说:“社会经济活动极低的背景使NOx排放大幅降低,削弱了其滴定作用,导致臭氧快速累积。高浓度臭氧又增强了大气环境的氧化性,加剧大气中的其他光化学反应,如SO2,NOx、NH3和VOCs转化为硫酸盐、硝酸盐、铵盐和二次有机气溶胶等二次细颗粒物(PM2.5)等。”



  他进一步解释道,现在的大气污染具有明显的复合型特征,臭氧和二次PM2.5同根同源,一体两面,根本原因是多种污染物的高强度排放。



  对于单个企业,其各种排放首先要确保达到排放标准要求,其次要根据所在地环境空气质量水平,针对控制特征污染物的要求开展强化减排。如一个地区PM2.5超标,则企业一次颗粒物和各种可转化为二次颗粒物的SO2、NOx、VOCs等都应加大减排力度。如臭氧超标,则应加大NOx、VOCs减排力度,并根据臭氧生成的敏感性分析(NOx控制区还是VOCs控制区)进一步加大某种污染物减排力度。



  对一个地区来说,如NOx和VOCs减排力度与臭氧生成贡献比例不一致,则有可能会促进一些化学反应,造成NO2和颗粒物浓度改善但臭氧反弹的情况出现。



  扎实应对:“我对我国的臭氧治理前景很有信心”



  臭氧污染在部分地区已经从夏季攻坚任务升级为全年攻坚难题。中国工程院院士、清华大学环境学院教授贺克斌认为,全世界面对3个共同的复合污染难题,即酸雨、PM2.5和臭氧,我们已经基本解决了酸雨的问题,正在努力解决PM2.5的问题,并且取得了明显进展,臭氧的挑战正在逐渐凸显。



  “‘十三五’时期针对NOx有总量减排要求,但VOCs没有。《大气污染防治行动计划》、蓝天保卫战中均未提及臭氧污染协同控制的目标、路径和措施,因此,‘十四五’在大气环境目标的设定上要更强调这两个方面。”贺克斌告诉记者。这也与生态环境部大气司司长刘炳江明确的“在‘十四五’规划中针对臭氧的两项前体物设计减排目标”方向相一致。



  “还有一个值得注意的现象。”陆克定补充道:“对流层臭氧除了人为源、植物源之外,还有一个天然来源,那就是平流层臭氧在一些下沉气流的驱动下向地表输送,进而造成臭氧浓度超标现象。这可以标记为灾害性天气,却不好从某地当日臭氧浓度的‘总账’中扣除,因为区域输送与植物源相类似,我们应当对自身提出更高要求去抵消这种不利影响。”



  “实际上,我国目前臭氧污染的基础研究水平在世界上居于引领地位。”陆克定向记者讲述了他的亲身经历:“全球对流层臭氧评估委员会10位关键性指导委员中,中国占两席;近年来,韩国首尔臭氧浓度日趋恶化,他们的环保工作人员专程到北京向我们请教治理思路。疫情期间,意大利米兰环保局也写邮件给我,请教我们在北京开展二次污染防控方面的经验,并发送监测数据请求给予指导。



  “这样的例子还有很多。背后的原因是我们在臭氧研究领域有近50年的研究积累,有系统的顶层设计和充足科研投入,各级政府又特别重视关注,使得我们同时具有最前沿的研究成果和最落地的解决方案,所以我对我国的臭氧治理前景非常有信心。”陆克定笑着说。



  普通人如何参与到臭氧治理过程中?



  刘欣:市民可从自身做起,对于生活源主动减排:减少机动车上路行驶,更多采用公交出行;实施夜间加油,减少日间阳光强烈时油气挥发,选择油气回收设施正常、没有汽油味道的加油站;家装采用水性涂料,减少溶剂型涂料使用。农村居民不再使用散煤和木柴等固体燃料取暖、做饭,降低燃烧过程中的NOx和VOCs排放。



  陆克定:对于政府来说,要尊重科学规律,持续强化公信力。对于市民来说,首先要理解和支持政府的决策,其次是要树立可持续发展和绿色生活的意识,不要轻视生活中的小事。现在正在推行的垃圾分类表面上看和臭氧没有关系,但是做好垃圾分类能够让更多资源进入可循环利用的轨道,间接减少工厂生产新产品所产生的排放,为臭氧污染防治提供有力支持。










内容来源:中国环境报

文章链接:https://www.cenews.com.cn/news/202007/t20200707_948923.html











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