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蓝天下的污染:臭氧来袭 PM2.5后臭氧治理提上日程

2020年08月05日 05:08来源:质量新闻网手机版

《中国新闻周刊》记者/彭丹妮

发于2020.7.13总第955期《中国新闻周刊》

上海市环境监测中心大气监测室主任段玉森记得,2019年5月23日那天,上海市出现了全年唯一的一天重度污染天气,污染物不是人们耳熟能详的雾霾或者叫PM2.5,而是一种令人心怀好感的物质??臭氧(O3)。那一天,上海市的臭氧浓度达到了266微克/立方米,而国家达标浓度为160微克/立方米。

在距离地球表面20~50千米高度的平流层,包围着平均厚约3厘米的薄薄一层臭氧,它能吸收太阳光中的大部分紫外线,使地球上的生物免受伤害。但在近地面,臭氧却是一种污染物,尽管它的伤害不足与PM2.5相提并论,但每年在全世界造成100多万人死亡,以及数百亿美元的农作物损失。

北京夏季午后的湛蓝天空,往往被人们认为是这个饱受雾霾之苦的城市一年之中空气最好的时候。但此时往往是一天之中臭氧污染浓度最高的时候。在一年之中,臭氧浓度一般从5月份开始增长,到8月达到最高点,进入秋季后逐步降低。在上海,段玉森也注意到了臭氧加重的一些迹象:在以前极少出现臭氧超标的3月和11月,这两年都开始出现了臭氧污染。

今年是“蓝天保卫战三年行动计划”收官之年,当中国的PM2.5治理在多年努力后开始取得明显改善时,臭氧正在成为新的环保难题。5月15日,国家生态环境部大气环境司司长刘炳江在新闻发布会上表示,与去年相比,2020年大气污染治理的最大变化,就是要应对臭氧浓度上升问题。

一种不分穷富的污染物

中国的臭氧污染问题的浮现,是一个缓慢而逐渐积累的过程。一方面,PM2.5的下降使得臭氧问题凸现出来??全国地级及以上城市环境空气PM2.5年均浓度持续下降,2016至2020年间累计下降了21.7%;另一方面,从全国开始监测臭氧浓度以来,中国臭氧污染一直在稳步而持续地上升。事实上,在六种被监测的空气污染物中,臭氧是唯一一个不降反升的污染物,且浓度达标城市数量也在缓慢下降。

今年6月2日,国家生态环境部发布了《2019中国生态环境状况公报》。《公报》显示,2019年,全国337个城市中有30%的城市臭氧超标,仅次于PM2.5,其中京津冀和长三角区域臭氧污染尤为突出。

清华大学环境学院教授、中国工程院院士郝吉明团队2020年6月在工程院院刊《工程》上发表的一篇综述文章则指出:2013~2017年间,全国74个主要城市臭氧平均浓度上升了20%。另据《南华早报》报道,尽管控制其他主要污染物的努力已经显现出了好的转变,香港的臭氧污染自2013年到2018年间增长了20%,创下了二十年来的高峰。

生态环境部生态环境监测司司长柏仇勇在6月2日的发布会上指出,与全球气候变暖、人为污染排放、及区域大范围传输等因素有关,全球臭氧背景浓度呈增长趋势,平均每年上升1微克左右,这与中国的情况较为一致。温度升高有利于臭氧的形成。在实际监测中,段玉森看到,上海近几年的臭氧峰值是在2017年,那一年温度特别高,2018、2019两年因夏季台风较多,臭氧超标天数又相对减少。

极端高温天气、气候变暖等原因带来的臭氧污染加剧是一个全球性、普遍性状况。《2019全球空气状况报告》就显示,与PM2.5在不同经济社会发达国家出现分化不同,不管是发达国家抑或是发展中国家,各国的臭氧浓度都持续保持在较高水平。即便在治理臭氧起步较早、花了大力气的美国和日本,近几年也是有微弱的上扬。

生态环境部环境规划院大气所所长雷宇告诉《中国新闻周刊》,欧洲因为纬度较高,气温和辐射相对较低,总体上臭氧浓度要低一些,中国与同纬度的美国具有更强的可比性。统计数据显示,1980年至今,美国的臭氧浓度在波动中缓慢下降, 2019年臭氧日最大8小时平均浓度约为130微克/立方米,比1980年下降了35%。

国际非营利性机构亚洲清洁空气中心中国项目经理万薇负责臭氧项目,她说,中国2019年的平均臭氧浓度,接近美国十多年前即2005~2010年的平均值。

根据复旦大学公卫学院教授陈仁杰等人于2017年末发表的文章,全国平均来看,臭氧浓度每提升10微克/立方米,尽管只是短期暴露,心血管疾病、高血压、冠心病、中风所致日均死亡率就会分别提升0.24%、0.27%、0.60%、0.24%以及0.29%。

国际非营利性组织健康影响研究所等机构2019年4月份发布的《2019全球空气状况报告》对室内空气污染、PM2.5与臭氧三种污染物带来的疾病负担进行了估算:从全球来看,在空气污染物引发的死亡中,8%与PM2.5有关,1%与臭氧有关。1%依然是一个不小的绝对值。2017年,臭氧导致约47.2万人死亡,其中大多数发生在中国(38%)和印度(31%)。

陈仁杰告诉《中国新闻周刊》,目前比较主流的结论是,臭氧对人的呼吸道有害,比如引起呼吸道炎症、肺功能下降,对心血管的损害目前看法不一致。与颗粒物不一样,臭氧是一个很活跃的气体,很容易跟物体表面反应并消失,在室内很快地与墙体、桌面、家具、地板这些物品反应,因此室内臭氧浓度比较低。高臭氧污染的天气,待在室内是防控臭氧最有效的办法,目前尚无严谨的科学证据表明戴口罩和使用空气净化器可有效防护臭氧带来的健康危害。

臭氧还会阻碍植物光合作用的能力,进而对生态系统和农作物造成损失。一项由英国约克大学等机构研究人员2016年底发表的文献发现,2000年,世界上将近一半的代表性生态系统暴露在构成生态风险的在臭氧水平之中,并预测到2050年这一风险将增加。

复杂的生成机制

香港科技大学资深大气科学家刘启汉说,“臭氧是个极大的问题。但我们对构成它的组分以及如何控制它们的了解,却显得那么不足。”极端天气增多、城市加速工业化进程背景下,复杂的大气化学反应加剧了臭氧控制的挑战。

大部分臭氧是由人为排放的“NOx(氮氧化物)”和“VOCs(挥发性有机物)”,在高温光照条件下产生化学反应形成。NOx主要来自机动车、发电厂、燃煤锅炉和水泥炉窑等排放,VOCs与NOx有相同的来源,此外还存在于油漆、印刷油墨、粘合剂、密封剂等来源广泛的有机溶剂中,植物排放约占大气中VOCs的30%。

PM2.5的前体物也包括NOx、VOCs、SO2,与臭氧组分有很多重叠,然而意外的是,中国对PM2.5卓有成效的控制却并未给臭氧带来“一箭双雕”的效果。这是因为,PM2.5与其前体物的关系,是线性的,而臭氧并不遵循这个规律。

研究大气化学的科学家用一条叫EKMA的曲线专门描述臭氧浓度与其两种前体污染物之间的非线性关系。对此,雷宇解释说,光化学污染是一个比较复杂的过程,在特定范围内,如果NOx和VOCs的减排比例把控不好的话,臭氧浓度反而会往上涨。

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