生态环境监测臭氧污染特征与治理对策思考

李铭裕

（广东省揭阳生态环境监测站，广东 揭阳市 522000）

1 臭氧污染的相关概念

1.1 臭氧的概念

臭氧由三个氧原子组成，分子结构比较活泼，处于比较稳定的状态的臭氧会散发出一种类似于鱼腥味的异味，由于其性质活泼，因此非常容易与其它物质发生反应；由于臭氧气体容易分解，很长一段时间都没有被人类发现，直到1840年，德国科学家在进行放电实验时，才发现臭氧的存在，这也标志着人类的生产生活活动已经造成臭氧的生成了[1]。

1.2 臭氧的性质及危害

从物理性质上看，臭氧在常温下为气态，呈浅蓝色，难溶于水，不溶于液氧，但可溶于液氮及碱液，密度略重于空气，由于性质活泼，因此在常温下就可以分解，臭氧与液态物质混合时速度较快，与气态物质混合时则速度较慢，半衰期在十五分钟以上。因为上述的这些原因，臭氧能够较长时间的沉积在地表附近。从化学性质上看，臭氧比氧气多一个原子，化学性质更加活泼，因此具有明显的强氧化性，存在于生活环境中的臭氧因为其强氧化性损伤人们的眼睛和黏膜。

1.3 臭氧污染的概念

生活环境中的臭氧的主要来源是化石燃料的燃烧，虽然化石燃料的燃烧本身不产生臭氧，但是废气中的氮氧化合物、碳氧化合物、挥发性化合物，在紫外线的照射下与空气中的氧气发生化学反应，会生成臭氧。由于臭氧的密度略大于空气，自然分解速度较慢，且不容易被水体吸附，因此可以较长时间的在地表附近沉积，最终形成严重的空气污染。

2 臭氧污染的来源

2.1 自然来源

自然界中的一些气象或生物活动会形成臭氧。首先，大气层中的“臭氧层”，由于高度原因很少直接影响地表，但研究发现在波长小于240 nm 紫外线的辐射条件下，臭氧层中的臭氧会分解，产生的氧原子与下方的氧分子重新结合产生臭氧。以此类推，不断向下传输到人们的生活空间。其次，自然界中生物的遗体如果大量堆积，在腐烂过程中产生氮氧化物，并在阳光照射下会形成臭氧，造成臭氧污染。最后，雷暴天气会电解大气中的氧气形成臭氧，如果没有雨水冲刷就会形成污染。

2.2 光化学烟雾

光化学烟雾指的是燃烧化石燃料的废气，在强烈的阳光照射和烟雾的催化下形成毒性更强、对人体损伤更大的废气的过程，如表1，绝大多数的臭氧污染都是光化学烟雾形成的[2]。光化学烟雾形成臭氧主要有三种途径，首先是燃煤废气，如果燃煤时煤矿石没有进行过严格的脱氮、脱硝处理，其燃烧产物中就会存在大量的一氧化碳、一氧化氮等废气，而在燃煤烟雾的作用下，这种反应还会遭到催化；其次，在石油化工产业的生产当中，分解冶炼石油、油气挥发也会增加空气中的氮氧化物、挥发性有机物含量增加，进而在光化学烟雾作用下形成臭氧；最后，城市当中的机动车燃烧化石燃料形成的废气，也会参与光化学烟雾的形成，由于当下城市机动车保有量不断增加，显著的增加了臭氧污染。

表1 光化学烟雾

2.3 电气来源

人类最早发现臭氧时，就是在空气的电解实验和火花放电实验中电解氧气得到的，而随着生活中电气设备的不断增加，“电解空气”形成臭氧污染的可能性也大大的增加了。电气设备形成臭氧污染的途径主要有三种，首先，一些高压输电设备、变电配电设备附近会形成臭氧，电流的电压越高、功率越大，越有可能将空气中的氧气电解成臭氧，特别是变电站，这一设施中电流的走向复杂，与空气的接触面大，更容易形成臭氧；其次，一些办公设备也会造成臭氧污染，以激光打印机为例，激光打印机在工作中需要产生高压静电并通过静电来吸附碳粉，高压静电的存在则会将周围空气中的氧气电解，形成臭氧，虽然这些臭氧量较少，但由于存在于办公环境当中，对人体的损害仍比较严重。

3 臭氧污染的危害

3.1 对人体的危害

臭氧的强氧化性，会对人体造成显著的伤害。首先，臭氧会破坏人们的呼吸系统，在吸入臭氧时，强烈的异味会刺激人们的鼻黏膜，造成鼻部不适，上呼吸道被腐蚀，会造成咽喉肿痛，诱发炎症，被破坏的呼吸道黏膜抵抗力降低，更有可能受到感染，臭氧还会腐蚀肺部，严重时甚至会诱发哮喘。其次，眼睛在接触臭氧时会受到刺激，造成眼部流泪不适，严重时会损害眼内黏膜，造成视力下降，皮肤在接触臭氧时则会造成皮肤中的维生素E被氧化，导致皮肤长黑斑，出皱纹。最后，臭氧如果进入人体的循环系统，还会给人体带来更大的损伤，比如，臭氧会损伤人们的甲状腺，造成骨骼钙化，浓度超过每立方米200微克的臭氧还会损伤人们的中枢神经系统，造成人们的思维、表达能力下降，进入循环系统的臭氧还会造成血液携带氧气的能力下降，造成组织缺氧[3]。

3.2 对农作物的损害

农作物接触到大气当中的臭氧时，叶片会受到腐蚀，长出“斑点”，当臭氧进入叶片内部之后，直接损伤叶绿体，叶片的颜色会发黄，造成农作物无法进行正常的光合作用，最终枯萎死亡。臭氧进入土壤，与土壤当中的水分混合，其腐蚀性还会大大的增加，造成农作物的根部受损，渐渐地失去吸收水分和营养的能力，最终因为缺乏养分而死亡。臭氧还会使农作物体内一些酶的合成速度降低，最终导致农作物生长速度变慢、衰老速度变快，发育不良。

3.3 其它损害

臭氧的腐蚀性特别强，只有化学性质稳定的铂、金等才能抵抗臭氧的侵蚀，即使是银，在经受臭氧的腐蚀之后也有可能产生过氧化银，而生活中常用的灰色金属设备就更容易受到腐蚀，比如钢铁制作的管道被锈蚀使用寿命变短，鼠标线路会因为臭氧的侵蚀而生锈。对于有机材料来说，臭氧会造成尼龙、棉花、聚酯等纤维制品的染料褪色，纸张会因为臭氧的作用发黄变脆，照片的图像层脱落，轮胎、垫圈等橡胶制品也会因为臭氧的腐蚀失去弹性。

4 臭氧污染的特征

4.1 区域性特征

从臭氧污染的空间分布来看，臭氧污染的出现具有较强的区域性。容易产生臭氧污染的区域主要有以下三种，首先是重化工工业区，特别是煤矿开采、石油冶炼、火力发电等区域，这些区域往往大量使用化石燃料，容易造成氮氧化物、碳氧化物、可挥发性有机物以及催化光化学烟雾反应的固体颗粒物；其次，大型城市环境也容易产生臭氧污染，大型城市汽车保有量较多，出行中消耗的化石燃料也比较大，造成臭氧污染的废气排放量也就较多；最后，大型的变电设施附近也会因为电解作用造成臭氧的区域性污染[4]。

4.2 季节性特征

从臭氧污染的发生时间来看，臭氧污染的出现时间也具有较强的季节性。一般情况下，各地的臭氧污染主要发生在夏季，这一时间段环境气温高，紫外线强烈，从客观条件上看有助于臭氧的形成。有时，臭氧污染的区域性特征会与季节性特征交叉作用。以广东为例，近几年臭氧污染主要集中在春季与秋季。春季末温度开始上升，日照强度加强，降雨量与风力较小，有利于臭氧生成而不利于污染物扩散。秋季中弱冷空气影响日趋频繁，冷空气到来前温度升高，天气静稳，易导致臭氧污染。夏季日照强度大，温度高，但降雨多，风力大，边界层高，扩散条件较好，臭氧浓度相对较低。

4.3 难治理特征

臭氧污染还具有难以治理的特征。气体污染的扩散性强，难以收集，不能像水污染或固体污染那样将污染物收集起来统一处理，只能通过源头治理降低污染。然而臭氧污染来源的多样性造成了治理困难。以京津冀地区为例，这里存在大量的中小型工业企业，分散的生产造成难以管理，而简单的关停处理又会影响经济，短期难以施策，只能推动长期治理。

5 臭氧污染治理中存在的问题

5.1 生成机制复杂

臭氧为二次污染物，治理臭氧污染需要控制前体物排放。臭氧污染前体物主要为氮氧化物和挥发性有机物。而挥发性有机物来源众多，工业源、农业源、生活源、移动源、自然源等。同时臭氧与前体物呈非线性关系，不同区域臭氧污染特征不同，有些区域为氮氧化物敏感区，有些区域为挥发性有机物敏感区，需要对区域臭氧污染原理进行深入分析，制定相应的减排治理措施。

5.2 环保法规执行不够精准

根据国际社会的环境治理经验，要想推动环境治理，最重要的工具是环境保护的法律法规，虽然当下我国制定了一系列环保法规，但是这些法律法规执行困难。首先，环保法规与我国的实际情况结合不足，缺少针对性，比如，在我国的许多地区，造成臭氧污染的主力并不是机动车而是燃煤，而相关的环保法规却效仿一些发达国家，重点针对机动车污染，造成了环保治理没有对症下药，治理效果有限[5]。

5.3 监测技术水平不高

当下的空气质量监测体系仍存在建设不充分等问题。首先，在我国的臭氧污染监测技术体系当中，对于“可挥发性有机物污染”的监测技术还比较落后，难以识别出种类繁多的有机物污染，造成了监测技术的空白。其次，我国的环境监测体系缺少投资，技术进步较慢，仍停留在“政策指导一步，一线前进一步”的挤牙膏阶段，难以跟上技术进步浪潮和污染形式的变化。最后，我国的环境监测技术条件不平衡，经济发达的地区监测条件好，经济落后的地区监测条件弱，不同的地区监测标准不统一的现象比较明显。

5.4 治理机制不完善

从环境保护的治理策略上看，我国的环境治理机制比较简单，存在“运动式”治理的问题，难以根除环境污染。以燃煤污染治理为例，我国大量存在的小型火电厂、小型煤化工厂、小型钢厂，这些单位生产分散，难以统一管理；加之技术落后，缺少生产转型的动力。一旦造成严重的空气污染，有关部门往往将这些企业关停了事，然而这些企业又是一些地区的经济主力，关停会造成更大的经济损失，最后有关部门只能暂停治理，恢复生产，直到再次出现严重污染时再“重启”治理。这种运动式治理不但不能根除污染，还耗费了各方大量精力。

5.5 臭氧污染有扩大趋势

当前，我国的臭氧污染有继续扩大的趋势。虽然对于工业生产和农村地区的治理已经初显成效，但是城市环境的臭氧污染并未得到改善。一方面，机动车废气增加了臭氧污染源，另一方面，机动车的增多造成了热岛效应，导致大气污染物更加难以扩散。

6 臭氧污染的治理策略

6.1 完善污染源调查 促进法规精准化

当前，我国的大气污染治理法规缺少针对性，针对这种现象，有关部门应当完善污染源调查，促进法规的精准化。首先，有关部门要列举空气污染物清单，了解哪些污染物会造成臭氧污染；其次，有关部门要对自身管辖区域内的污染源进行调查，确认石化工厂、交通运输等污染源当中，哪些是造成臭氧污染的主力，各自又具有什么样的特点；最后，在进行了这两方面调查的基础上，对环境保护的法律法规进行精准化修改，制定合理的污染物排放量统计方法；制定有效的约束激励机制，对明显的污染物排放进行收费。

6.2 加大投资力度 促进技术进步

当下，我国的臭氧污染监测技术分布不平衡，针对这一问题，可以通过两种策略解决。首先，有关部门可以加大污染监测的投资力度，借助市场的力量促进技术进步。加大投资力度可以将社会的力量引入环境治理当中，在扩大环境治理队伍的同时，还可以借助市场竞争的机制促进技术进步[6]。其次，在全国范围内加强技术交流活动，促进先进的理念和监测治理技术在全国范围内推广。

6.3 改善环境治理机制 树立“大环保”观

环境保护与居民生活息息相关，如果为了治理臭氧污染关闭发电站、煤化工厂，有可能让当地的经济停滞。为了应对这种问题，有关部门要树立“大环保”观念，将环保工作与民生工作结合起来。一方面，在进行污染源调查时，要关注污染源和当地经济之间的关系，不能简单地认为“污染源关闭就好”；另一方面，要用带动社会生产生活整体进步的方式改变污染现状，比如，针对分散生产的小火电、小煤化问题，除了关闭原有的污染企业，还要促进资源集中，形成新的、更集中、更先进的大型企业。

6.4 综合治理机动车污染

在臭氧污染的治理工作中，有关部门应当综合治理机动车造成的臭氧污染。首先，为了争取居民的配合，有关部门要加大宣传力度，让更多人认识到臭氧污染的危害；其次，在城市建设方面，要开辟更多的公共交通线路，方便居民用公共交通出行；最后，在机动车的管理上，除了机动车“限号”出行以外，还要注意加强清洁油品的监管力度，鼓励新能源汽车和尾气催化净化等环保技术的推广使用。

7 结语

综上所述，臭氧污染治理的重点是污染源和民生关系，有关部门应当树立“大环保”观，用综合治理的方式解决污染问题。