近地面层的 ““隐形杀手”——臭氧污

张金平

近地面层的 ““隐形杀手”
——臭氧污

张金平

近日，国际环保组织亚洲清洁空气中心发布《大气中国2016：中国大气污染防治进程》报告称，根据政府公开数据分析，除PM2.5外，公众难以觉察的臭氧污染，正呈加剧趋势，并日益影响人们的生活。

与“张牙舞爪”的雾霾相比，臭氧要“低调”得多，悄悄地“隐藏”在万里晴空中,却成为近几年夏天列入监控指标以来众多城市的大气环境污染元凶。

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%。在长三角地区，臭氧成为唯一不降反升的污染物。其中在6月所有超标天数中，以臭氧为首要污染物的天数最多，超过了以PM2.5为首要污染物的天数。

2016年上半年，京津冀地区地面臭氧平均浓度为100.4微克/立方米，比2013年同期升高18.8%，比2015年同期升高8.9%；长三角地区平均浓度为93.2微克/立方米，比2013年同期升高3.2%，比2015年同期升高6.5%。

什么是臭氧污染

臭氧，与维持全人类生命的氧气就差一个字，在分子结构上就多一个氧原子，却是石墨和钻石的区别。这两组区别如天上地下一般的东西都是同素异形体，也就是由同样的单一化学元素构成，但性质却不相同的单质。

因为比氧气多了一个氧原子，所以臭氧的氧化性比氧气更强。什么叫氧化性？切开的苹果放一会儿切面就变成褐色了,因为被空气里的氧气氧化了；姑娘们的嫩脸一天天变老了,就是她身体氧化的结果。臭氧的氧化性比氧气强，到底强到什么程度？自来水、游泳池里的氯气味都闻到过吧？那是消毒用的，要换成臭氧消毒，气味比氯气还猛点。所以家庭用的消毒柜上层都是靠臭氧来消毒的。

臭氧在常温常压下为淡蓝色气体，微量时有清新味，浓度高时味道呛鼻。在常温常压状态下，臭氧稳定性较差，可自行分解为氧气。

事实上，简单将“臭氧”与“污染”画等号并不科学。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；地球上绝大多数臭氧处于距地面25千米左右的平流层，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。

不过，如果近地面的臭氧浓度过高，则会对人类及生态环境造成危害。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；某一日臭氧的最大8小时滑动平均值超过160微克/立方米时，当日即为臭氧污染。

臭氧比PM2.5更可怕

走在车水马龙的大街上，我们有时会觉得空气带着浅棕色，还伴随着辛辣刺激的味道，这就是通常所说的光化学烟雾，臭氧则是这里面最主要的成分之一。

臭氧作为一种强氧化剂，几乎能与任何生物组织反应，对呼吸道的破坏性很强。根据加拿大职业健康与安全中心的介绍，臭氧会刺激和损害鼻黏膜和呼吸道，这种刺激，轻则引发胸闷咳嗽、咽喉肿痛，重则引发哮喘，导致上呼吸道疾病恶化，还可能导致肺功能减弱、肺气肿和肺组织损伤,而且这些损伤往往是不可修复的。因此,对患有气喘病、肺气肿和慢性支气管炎的人来说，只要暴露在低浓度的臭氧中,都可能对他们产生明显的危害。

同样，臭氧也会刺激眼睛，使视觉敏感度和视力降低。它会破坏皮肤中的维生素E,让皮肤长皱纹、黑斑；当臭氧浓度在200微克/立方米以上时，会损害中枢神经系统，让人头痛、胸痛、思维能力下降。

此外,臭氧会阻碍血液输氧功能，造成组织缺氧，使甲状腺功能受损、骨骼钙化。美国斯克利普斯应用科学研究所教授保罗·温特沃斯曾经做过研究，发现臭氧会破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体畸变，损害某些酶的活性和产生溶血反应。

值得一提的是，臭氧会将空气中的二氧化硫、氮氧化物等气态污染物转化成硫酸盐、硝酸盐等细颗粒物，这恰恰是PM2.5的组成成分。

此外，近地面臭氧浓度超标导致的光化学烟雾会引发酸雨，危害动植物生存、生长；土壤如果吸收大量臭氧，会抑制植物生长，给农业生产带来重大损失。

最危险的人群：孕妇和儿童

由于臭氧的危害日益明显，国际上对于臭氧的安全标准越来越严格。欧盟规定的臭氧日最大8小时平均值，已于2010年下降到了120微克/立方米，而且一年中平均值超过这个标准的天数不能多于25天。我国2012年新修改的《环境空气质量标准》也增加了关于臭氧的控制标准:日最大8小时平均值为一级100微克/立方米，二级160微克/立方米。

不过，给全部人笼统地指定一个安全值是不可能的。“个人体质、运动频率、待在室外时长，空气中的其他污染物，都会影响臭氧的危害程度，这正是让研究部门头疼的地方。”美国加州大学公共健康学院教授杰瑞·马丁解释：“越来越多的研究证明，即使臭氧浓度比较低，如果人体长时间暴露（6～8小时）的话,产生的危害同样严重。而且，臭氧还会与其他污染物联合作业，比如，臭氧会加强PM（可吸入颗粒物）对人体的危害,而PM也会加强臭氧的危害性。”不过，孕妇和儿童是最危险的人群。

由于臭氧的比重约为空气的1.66倍，常常聚集在下层空间，所以个头小的儿童是最直接的受害者。美国南加州的科学家曾经对3 535名10～16岁的孩子做过5年的追踪调查，发现在臭氧浓度高的地区(年平均浓度介于112～138微克/立方米)，经常进行三四种运动的孩子，哮喘发病率比不做运动的孩子高出一倍。特别是出生时体重较轻的孩子或是早产儿，受臭氧影响的概率更大。

如果孕妇在怀孕期间接触臭氧，生出的宝宝可能会先天睑裂狭小(也叫先天性小眼症,一般是怀孕三个月时胎儿眼球发育不理想所致)。

另一项名为AHSMOG的研究则是针对成年人的。这项始于1977年的研究，对3 091名27～87岁的成年非吸烟的美国人进行了长达15年的追踪，结果显示，经常暴露于臭氧环境下的男性，肺部出现了损害的症状,另外，肺癌的发病率和死亡率也与长期暴露在臭氧下有密切关系。

反应机理比PM2.5更复杂

与对能见度产生影响的PM2.5不同，臭氧几乎不对能见度产生影响，其反应机理更加复杂，治理难度更大，也成为我国必须认真面对的新问题。

作为光化学反应的一个中间产物，臭氧最早引起公众注意，源于被称为世界八大公害事件的“洛杉矶烟雾”事件。经过几十年治理，洛杉矶空气污染情况大有好转，但每年仍有臭氧超标情况发生，可见其治理难度之大。

对于公众而言，臭氧污染很难被察觉。由于近地面臭氧的生成过程非常复杂，尽管国内外不少学者攻关臭氧污染问题，但目前其反应机理仍然显得有点难以捉摸。

如果控制好排放源，治理PM2.5就比较容易出成效，但臭氧反应机理比PM2.5更复杂。臭氧的产生，是气象过程和光化学过程耦合的结果。此外，气溶胶与臭氧的耦合也逐步为人们所认识和重视。比如说，气溶胶通过吸收和散射太阳光可以减弱对流层的紫外线辐射，在气溶胶表面也可以通过复杂异相反应消除臭氧的前体物氮氧化物。目前很多对臭氧反应机理的研究主要使用烟雾箱进行反应模拟，但与真实大气状况有偏差，其研究依然是世界难题。