保护臭氧层就是保护地球生命

文｜《小康》·中国小康网记者 袁帅

危字当头 近十年以来，我国区域大气臭氧浓度缓慢上升。京津冀、长三角、珠三角和汾渭平原四大城市群臭氧升幅明显高于全国平均水平。图源/hellorf

每年的9月16日是国际臭氧层保护日。联合国环境规划署发布的2022年世界臭氧日的主题为：“蒙特利尔议定书35周年：全球合作以保护地球上的生命”，旨在深刻认识《蒙特利尔议定书》对气候变化的更广泛影响，以及协作行动的必要性，建立伙伴关系并发展全球合作，以应对气候挑战，并为子孙后代保护地球上的生命。联合国环境规划署臭氧秘书处表示，臭氧消耗、臭氧层空洞仍然是目前全人类面临的最大威胁之一，人们持续保护臭氧层的行动将继续保护人类和地球上的所有生命，而在臭氧保护方面的全球性合作将为保护地球上的生命、营造更美好的未来生存环境争取到更佳时机。

气候惩罚风险加剧

世界气象组织（WMO）发布的《2022年空气质量和气候公报》显示，污染和气候变化之间的相互作用将对数亿人施加额外的“气候惩罚”。“气候惩罚”具体指的是气候变化对地面臭氧产生的放大效应，它将对人们呼吸的空气产生负面影响。预计受气候变化影响最大的地区主要是亚洲。气候变化可能加剧地表臭氧污染事件，对数亿人的健康造成不利影响。

对此，世界气象组织秘书长佩特里·塔拉斯分析称，“随着全球变暖，即使在低排放的情况下，野火和相关的空气污染预计也会增加。除了对人类健康的影响外，空气污染物从大气沉降到地球表面，还将影响生态系统。”他预测，热浪的频率、强度和持续时间会进一步增加，这可能会导致空气质量更差，“在今年欧洲和中国的热浪中就可以看到这一点。稳定的高压大气条件、阳光和低风速都促成了高污染水平。”

值得注意的是，空气质量和气候是相互关联的，导致空气质量退化的化学物质通常与温室气体共同排放。因此，其中一个发生变化必然会引起另一个的变化。空气质量反过来又通过大气沉降影响生态系统健康，氮、硫和臭氧的沉积会对清洁水、生物多样性和碳储存等自然生态系统产生负面影响，并会影响农业系统的作物产量。

政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告(AR6)显示，到本世纪末，在高排放情景下，发生类似2019年在澳大利亚、2020年至2021年在美国西部观测到的灾难性野火事件的概率可能增加40%～60%，在低排放情景下可能增加30%～50%。如果温室气体排放居高不下，到21世纪下半叶，全球气温将比工业化前上升3℃。那么，在污染严重的地区，尤其是亚洲，地面臭氧水平预计将会上升。大部分臭氧的增加是由于化石燃料燃烧排放的增加，但大约五分之一的增加是由于气候变化，最有可能的实现路径是通过增加热浪来实现，它放大了空气污染事件的影响。因此，由于气候变化而变得越来越普遍的热浪很可能会继续导致空气质量的恶化。

在《基加利修正案》下，各国已承诺逐步减少氢氟碳化合物的排放和使用，此举预计可以避免到本世纪末全球温度升高0.4°C。这一议定书及其修正案正在帮助世界推行气候友好和节能的冷却技术。现在，臭氧层正在愈合，借助它，人类可以更好地抵御太阳的紫外线辐射。

不可否认的是，多年来，全球范围内的臭氧保护行动保护了数百万人免受皮肤癌和白内障危害，使重要的生态系统得以生存繁荣，并保护了地球上的生命。它还减缓了气候变化：如果消耗臭氧的化学品未被禁止，本世纪末全球气温将额外上升2.5°C，那将是一场灾难。全球碳中和排放情景也将限制未来极端臭氧空气污染事件的发生。

探路PM2.5与臭氧协同控制

臭氧素有“在天是佛，在地是魔”的风评。臭氧在近地面浓度较高时，会对人体健康和生态环境产生有害影响。汽车尾气和工厂废气是造成臭氧污染的主要原因之一。另外，臭氧污染隐藏的比PM2.5更深，即使在晴朗的蓝天下，也可能存在着臭氧浓度超标的问题。

如何保护臭氧层成为人们日益关注的问题。

臭氧普遍存在于从地面到50千米的大气中。90%左右的臭氧集中在距地面15～50千米的平流层，可以有效阻挡太阳的紫外辐射，起到保护人类和地球生态环境的作用。还有10%左右的臭氧存在于近地面10千米以下的对流层，在这里，臭氧浓度的增加，会对人体健康和生态环境产生不利影响。

中国科学院大气物理研究所研究员、博士生导师王跃思表示，近十年以来，我国区域大气臭氧浓度缓慢上升。京津冀、长三角、珠三角和汾渭平原四大城市群臭氧升幅明显高于全国平均水平。从全球角度来看，热带产生的臭氧可能会增加北半球对流层大气臭氧含量。“高浓度臭氧通过破坏植物组织降低其光合速率，削弱固碳作用，造成植被固碳量下降。”

王跃思指出，从发展趋势分析，我国未来紫外辐射总体将呈现缓慢增长趋势，这将进一步增加臭氧生成的潜势力，客观上加大了臭氧防治的难度。在控制路径上，要进行区域性产业结构和能源结构调整，城市交通结构方面要推动电动车的应用，区域交通结构方面要倡导公转铁、公转水，用地结构方面要避免过度城市化，在城市和城市之间留有足量生态缓冲区间。因此，京津冀、长三角、珠三角和汾渭平原四大城市群需要进一步大幅减排氮氧化物，才能降低大气氧化能力，控制近地面臭氧污染加剧，同时也不能放松治理挥发性有机物。

此外，臭氧治理还应控制甲醛等排放。北京大学环境科学与工程学院教授陆克定表示，臭氧并非直接排放产生，而是由进入到大气中的氮氧化物和挥发性有机物通过复杂的光化学反应产生的。因此，臭氧控制更加依赖对反应过程的精准认知和后续的精细化调控。

对于城区而言，虽然总体处于挥发性有机物控制区，但是也存在一定的时空变化。比如，通常每一天的上午处于挥发性有机物控制区，即臭氧产生主要受控于挥发性有机物；而下午是氮氧化物控制区。这也意味着，当前政策管控可以更加精准。

陆克定还提出了一种新路径，其团队研究发现，臭氧治理除了要控制以芳烃、烯烃和烷烃为代表的挥发性有机物和氮氧化物，还可控制含氧挥发性有机物和活性含氮化合物。在全球典型城市群区域都发现了显著的人为源含氧挥发性有机物和人为源单萜烯的直接排放，它们对臭氧污染也有显著的贡献，值得在管控时加以考虑。

按照政策规划，“十四五”期间，我国要实施PM2.5和臭氧协同控制。王跃思对此十分赞成，“如果治理PM2.5还是原来的脱硫脱硝手法，不顾及挥发性有机物，会为治理臭氧提高难度。为了在‘十四五’期间使我国空气质量长期达标，首先要控制氮氧化物，因为氮氧化物是大气中的氧化剂；其次要控制挥发性有机物，因为它是还原剂；再次是控制氨，因为它是中和剂，可以跟颗粒物结合成硝酸铵、硫酸铵。颗粒物可以长距离传输到很远的地方，如果原来传送到的地方是缺氮肥的，它这样一传输，那个地方就施上氮肥了。这会种下恶果。比方说原来有一个地区植物有100种，加进氮肥，造成某些植物疯长，其他的植物就会被抑制，该地区植物的生物多样性就受到了破坏。只有把这三个前体物都控制住了，PM2.5和臭氧才有可能协同控制。”