民生智库 | 四项措施应对臭氧重污染天气

2020-09-24 08:54:50 中国民生智库

自2013年《大气污染防治行动计划》推进以来，我国大部分地区的大气污染状况得到了明显的改善提升。以北京市为例，2013年，北京市全年重污染天数共58天，占全年的15.9%，平均每周有一天重污染。到2019年，北京市全年重污染天数已下降至4天。虽然大气中大部分污染物浓度都呈降低趋势，但臭氧的含量一直居高不下。臭氧已经成为近年来较为突出的空气污染物之一，且已成为北京地区的首要污染物。建议从两方面进行防治，采取四项有效措施应对臭氧重污染天气。

一、什么是臭氧？

臭氧是氧气的一种同素异形体，化学式是O3，是大气中天然存在的一种氧化性痕量气体。在大气中只有大约1亿分之一，臭氧浓度从地球近地面大气到平流层，存在明显的垂直分布，不同高度的臭氧对地球生态系统的作用也不相同。在距离地面10-35km处存在一个高浓度的臭氧层，其臭氧含量占地球大气臭氧总量的90%以上，臭氧层阻止了太阳短波紫外辐射进入近地面大气，保护了人类和地球生态系统。但是在对流层中，天然臭氧浓度一般较低，通常在100μg/m3以下。

二、臭氧的来源和光化学烟雾

臭氧的来源主要分两种，一种是自然来源，一种是人为产生。人为产生臭氧主要是由低空的挥发性有机物（VOCS）、氮氧化物(NOX)及其它一些物质在一定气象条件（如强日光、低风速和低湿度等）中，且在紫外线照射下发生复杂的光化学反应而生成的，除生成大量臭氧以外，还会产生过氧乙酰胺硝酸酯、含氧有机物（醛类、酮类和有机酸）以及PM2.5等化学物质，这些生成物会对环境造成二次污染。这种由反应物和产物形成的高氧化性混合气团，就叫光化学烟雾，其中臭氧是大气光化学氧化剂的主要成分，占总氧化剂浓度的85%以上。因此臭氧常常作为光化学烟雾的代表性污染物，并作为光化学烟雾防治的主要目标污染物。

光化学烟雾污染的成因非常复杂，科学家常用“缓慢燃烧的火焰”来形容大气光化学反应体系，并且确认导致光化学烟雾形成的前体物（污染源直接排放的污染物）是氮氧化物和挥发性有机物，其主要来源就是机动车尾气的排放[1]。

三、臭氧的危害

臭氧具有强氧化性，近地面臭氧浓度不断升高，对身体健康和生态系统危害巨大。

1、臭氧对人体的危害

臭氧的强氧化性导致其具有腐蚀性，环境空气中较高的臭氧含量对人们的日常生活与生命健康造成一定危害，具体而言包括对鼻黏膜和呼吸道造成破坏，使哮喘、支气管炎等呼吸道疾病的发病率与罹患率增加，甚至可能对肺部功能造成一定损伤；对眼睛与皮肤造成损害，破坏人体皮肤中的维生素E，出现黑斑；对人体中枢神经造成影响，使人体记忆力减退，出现头晕恶心症状；甚至能够使人体免疫系统能力降低，诱发染色体病变，加速人体衰老或提升畸形儿产生概率[2]。

2、臭氧对环境的影响

臭氧污染对农作物及植物也有非常明显的影响。大量实验研究表明：当O3浓度升高时会导致小麦产量减产[3]，很多绿色植物叶片合成叶绿素的作用也会降低，叶片发黄，影响光合作用的效率[4]；生态系统的地下部分也会受到臭氧污染的影响，而且是一个不断积累的过程，受最直接影响到的是植物对水分和养分的吸收以及生态系统的物质循环，土壤中的碳、氮循环系统受到的影响尤其重要，由此造成对植物的伤害而影响土壤的肥力。

3、臭氧对材料的影响

作为一种强氧化性气体，臭氧能够较快地与含有不饱和碳碳键的有机化合物反应，包括橡胶、苯乙烯、萜类、倍半裕烯以及不饱和脂肪酸及其脂类。这些有机化合物普遍存在于室内的建筑材料(如乳胶涂料等表面涂层)，居家用品(如软木器具、地毯等)，以及橡胶、丝、棉花、醋酸纤维素、尼龙和聚醋的制成品中[5]。因此，含有这些材料的物品就极易被臭氧破坏，从而造成染料褪色、照片图像层脱色、轮胎老化等现象的出现。

四、臭氧的防治

臭氧污染是治理大气污染面临的另一挑战，控制挥发性有机物（VOCS）和氮氧化物(NOX)排放是解决臭氧污染问题的关键所在。

1、VOCS的污染防治

VOCs含量的控制是降低臭氧污染危害的重要因素之一，从本质上而言，其可以被划归为光反应的一种有机化合物。VOCs是形成O3和PM2.5的重要反应物之一，控制、削减VOCs排放量是O3治理的关键所在。

VOCs来源广泛，包括天然源和人为源，其中人为源包括工业源、交通源、农业源和生活源。工业源VOCs涉及各个行业，因此VOCs污染防治要有针对性。在对其进行防治的过程中把着重点放到石化、印刷等污染比较严重的行业中，对相关行业推行更加精细化的管理形式，最大程度地降低VOCs的产生量。对于石化运输等企业而言，应重视整个装卸以及储存过程的污染控制，运输时最大程度的选择密封容器，降低泄露的可能性。加强对工艺废气的综合治理，对生产时所产生的含有污染物的尾气进行再处理、再利用。推广使用低（无）VOCs含量、低反应活性的原辅材料和产品，优化生产工艺。全面推进集装箱、汽车、木质家具、船舶等制造行业工业涂装VOCs排放控制。只有控制VOCs的整体排放量才能从根本上减少低空中的臭氧含量，从而实现大气污染治理的目的。

2、氮氧化物（NOX）的污染防治

NOx排放来源主要为工业生产用的各种锅炉、窑炉排放及交通源排放。对于各类锅炉、窑炉，必须安装低氮燃烧器或建设高效脱硝装置，进一步减少NOx排放量。

五、臭氧重污染天气应对措施

关闭门窗。澄清几个臭氧防护的错误办法：单纯的口罩、PP喷溶、玻璃纤维、光触媒、活性炭、金属网这些都无法过滤臭氧。最有效的方法应是：关闭门窗，杜绝污染进入。

减少户外活动。根据臭氧污染的特点（臭氧污染严重时段为每天13:00―17:00光照强度较大的时间段），建议人们减少户外活动，出行时多乘用公共交通，尽可能的把绿色出行的理念确切落实到生活的每一次出行中。

改善城市布局。相关部门应对整个城市的工业空间布局进行改善，对于污染比较严重的企业可以采取强制性手段提升自身工艺水平，从根本上控制污染物的增加量。

完善预警机制。对现有的大气污染预警机制进行完善，各个地区根据当地状况制定合适的应急方案，确保一旦污染事件发生相关部门可以及时启动预案，推进整个污染治理工作有效运行。