圖一長沙市某混合站點在2016年7月22日的臭氧日變化趨勢  

圖二長沙市2013-2015年的臭氧濃度月和年度變化趨勢  

應深入開展機理研究，既要從微觀著手，研究每種排放VOC的光化學反應，探討其生成或消耗臭氧的特性，也要重視宏觀分析，觀察綜合效果，從而指導防治方向。  

建議進一步統(tǒng)籌城鄉(xiāng)臭氧監(jiān)測，準確掌握臭氧污染的分布情況，進而宏觀分析其與其他環(huán)境空氣污染指標的相關性，合理協(xié)同控制或單獨控制。  

◆羅岳平劉妍妍黃河仙戴春皓  

常規(guī)監(jiān)測的6項環(huán)境空氣質量指標中，PM2.5和臭氧是超標頻率最高的首要污染物。每年11月至次年4月，易多發(fā)PM2.5超標現(xiàn)象，臭氧超標則集中在每年6月~10月。臭氧在高溫季節(jié)大范圍反復發(fā)生污染，究竟是以自然過程為主，還是人類活動導致的環(huán)境危害？筆者認為，有必要對這一問題進行深入研究，這樣既能揭示臭氧污染真相，也能指導各地制訂防治策略，避免出現(xiàn)工作失誤。  

臭氧污染的基本特征  

自2014年全國范圍內大規(guī)模開展臭氧監(jiān)測以來，各地獲得了豐富的基礎數(shù)據(jù)。根據(jù)各方面的報道，這些城市表現(xiàn)出來的臭氧污染特征高度一致，臭氧濃度變化趨勢基本吻合。以長沙市為例，臭氧濃度的日變化規(guī)律為凌晨濃度較低，隨著時間推移和輻射強度增加，臭氧濃度逐漸升高，最早在上午10點后即發(fā)生臭氧污染。但一般是中午12∶30至17∶30時段的臭氧污染較重，夜間也有可能出現(xiàn)短時臭氧污染。（夏季典型日的臭氧濃度變化曲線詳見圖一。）  

從季度性變化規(guī)律來看，夏秋季節(jié)的臭氧污染明顯強于冬春季節(jié)。2013年~2015年長沙市監(jiān)測結果表明，臭氧污染的季節(jié)性變化規(guī)律非常穩(wěn)定，只是每年臭氧污染絕對濃度值有波動。特別是在污染物減排取得明顯成效的情況下，臭氧污染反而更加嚴重。(見圖二)類似情況也發(fā)生在其他城市。  

總體來看，天氣條件對臭氧污染的形成起重要的決定作用。晴天，臭氧污染最重，多云天氣次之，而陰雨天的臭氧污染最輕。相對溫度、風向和風速等氣象因素也影響臭氧污染水平，相對濕度小、風速較小時易發(fā)生臭氧污染。  

在夏秋季節(jié)，臭氧污染是全國性范圍的，而且光照條件越好的監(jiān)測點位，臭氧污染越嚴重。即使是在南岳背景站，也能觀察到臭氧在午后明顯升高的現(xiàn)象，其濃度的日變化趨勢與城區(qū)基本相同。  

臭氧污染機理分析  

臭氧污染的形成機理問題，目前存在較大爭議。  

有的學者認為，揮發(fā)性有機物（VOCS）和氮氧化物（NOX）是生成臭氧的重要前體物，是VOCS和NOX污染誘發(fā)了臭氧污染。  

但也有研究表明，臭氧的化學反應活性強，一旦VOCS和NOX進入臭氧高濃度區(qū)，以反應消耗臭氧為主。因此，在VOCS和NOX釋放量大的區(qū)域，臭氧濃度反而低。表現(xiàn)在區(qū)域規(guī)模上，城市的上下風向處的臭氧濃度較高，而城區(qū)上空的臭氧濃度是最低的。  

還有研究表明，植物排放的VOCs量遠超過人類活動的排放量。即使將人類活動排放的VOCs降至零，自然產生的VOCs仍可能使臭氧超標。  

意大利等國的研究則否認了VOCs等排放對臭氧污染的貢獻。在這些國家，VOCs和NOx的排放已降至最低水平，但在高溫天氣午后的臭氧污染依然非常嚴重。國內的云南、貴州、青海等省份，尤其是大量的縣級城鎮(zhèn)，其VOCs和NOx排放水平很低，但表現(xiàn)出與沿海發(fā)達地區(qū)相同的臭氧污染規(guī)律，表明臭氧背景值污染不容忽視。  

筆者認為，VOCS種類繁多，有的有機物通過光化學反應生成臭氧，也有的有機物發(fā)生光化學反應需要消耗臭氧。在光照、溫度和濕度等條件都適宜的情況下，究竟是以生成臭氧為主，還是消耗臭氧的反應占優(yōu)勢，就要分析污染區(qū)域內環(huán)境空氣中的臭氧濃度是上升還是下降了。從長株潭城市群來看，三市品字接壤，市中心相距不過40公里。統(tǒng)計分析表明，長沙市的臭氧污染相比其他兩市是最輕的，而其VOCs的排放量和汽車保有量等無疑是最高的。如果把某個城市或區(qū)域的上空看作是一個黑箱，里面發(fā)生了很多復雜的化學反應，微觀過程紛繁多樣，但最后的輸出結果是臭氧濃度下降了。那么，從宏觀上分析，并不是VOCs等排放加重了臭氧污染，反倒是消耗臭氧而減輕了污染危害。  

一般認為，臭氧污染是光化學控制過程。目前，對VOCs的監(jiān)測不系統(tǒng)，但其種類和濃度存在較大的地區(qū)差別，對臭氧污染的影響方式是不一樣的。NOx的監(jiān)測數(shù)據(jù)完整，但其日變化趨勢與臭氧污染特征明顯不同步。NOx早晚兩個高峰濃度出現(xiàn)時，并不對應于臭氧污染嚴重時段。冬季NOx的濃度比夏季高得多，也未誘發(fā)嚴重的臭氧污染。由此可見，在城市上空的大氣黑箱中，反應生成臭氧并不是受NOx的濃度限制，而是缺少光化學條件。  

臭氧具有強氧化性而極不穩(wěn)定，長距離傳輸?shù)目赡苄圆淮�，中途會因卷掃效應而消耗殆盡。因此，VOCs和NOx排放引起的臭氧污染應是區(qū)域性質的。因此，應深入開展機理研究，既要從微觀著手，研究每種排放VOC的光化學反應，探討其生成或消耗臭氧的特性，也要重視宏觀分析，觀察綜合效果，從而指導防治方向。  

臭氧污染防治策略  

筆者認為，有效防治臭氧污染，當務之急是通過監(jiān)測等手段區(qū)分不同來源的貢獻比例，分析可能采取的治理措施，才能獲得最大改善效益。  

一般認為，臭氧污染是二次生成，尤其要與VOCs和NOx污染聯(lián)合控制。其中，VOCs單獨也是要嚴控的，其本身往往毒性較大，直接危害人體健康，應采取措施降低排放量。至于NOx污染，從南方地區(qū)的監(jiān)測結果看，一般遠低于控制標準。臭氧污染是不能直接治理的，因為除復印等少數(shù)行業(yè)外，沒有成規(guī)模的人為活動排放源。目前對間接治理技術的認識，主要是減少VOCs和NOx的排放。VOCs的底數(shù)并不清楚，無法評述其治理成效。單從NOx控制看，其本身濃度并不高，從環(huán)境安全角度考慮，完全可不考慮治理措施，從理論計算，即使將NOx濃度全部降至背景水平，其生成減少的臭氧量對控制臭氧污染可能也是杯水車薪。  

臭氧污染具有明顯的階段性。在一天的大部分時段，除VOCs情況不明外，NOx和臭氧的濃度都是安全的，不需要采取特別的治理措施。臭氧污染一般集中在每天的12：30~17：30，而此時的NOx濃度已降至很低水平。如果NOx是累積到每天的12：30~17：30才產生次生危害，那么NOx需要全天候控制。但若NOx濃度在一天內處于自然波動狀況，只是在午后被作為前驅物消耗掉，那么就沒有辦法在臭氧污染時段精準施策，單獨控制NOx污染。對VOCs的治理可能面臨同樣的難題。從季節(jié)分布來看，至少在冬春季節(jié)，NOx和臭氧污染是不需要特別控制的。就降低治理成本而言，控制VOCs和NOx污染應根據(jù)季節(jié)采取差別化的策略。  

國外已明確提出，進一步降低NOx濃度并不是出于健康影響考慮，而是防止其作為前驅物加重臭氧污染。減排VOCs的健康和環(huán)境效益可能更復雜。有鑒于此，這3項污染指標如何聯(lián)防聯(lián)控還要開展大量的基礎研究，不是簡單的臭氧污染倒逼VOCs和NOx減排問題。實際上，很多地方根本就沒有VOCs和NOx減排潛力，而臭氧污染依然嚴重，控制其環(huán)境危害的思路就有必要做適當調整。  

臭氧污染給環(huán)保系統(tǒng)帶來的壓力有目共睹，應考慮人為影響因素，但自然背景值的存在同樣不容忽視。其中尚未揭示的真相要加快探索進程，海量監(jiān)測數(shù)據(jù)和大氣環(huán)境化學的進展已能提供相關科技支撐。建議進一步統(tǒng)籌城鄉(xiāng)臭氧監(jiān)測，準確掌握臭氧污染的分布情況，進而宏觀分析其與其他環(huán)境空氣污染指標的相關性，合理協(xié)同控制或單獨控制。對臭氧污染，在認識還不徹底、全面的情況下，既不要盲目輕敵，使敏感人群暴露于污染危害中，也不要夸大事實，人為制造緊張甚至麻煩，特別是防止過度治理，造成投資浪費。國內有計劃監(jiān)測臭氧污染的時間并不長，其評價和治理等都允許有一個逐步深入的過程，要加強階段性成果的回顧分析，持續(xù)修正努力方向，盡量少走彎路。  

其次，修訂完善臭氧污染評價體系。新的環(huán)境空氣質量標準規(guī)定臭氧的二級日最大8小時平均濃度限值為160μg/m3，1小時平均濃度限值為200μg/m3，相對于1996年160μg/m3的1小時平均濃度限值，實際是有所放松的。按AQI計算規(guī)則，臭氧1小時濃度值不用于計算每天的AQI指數(shù)，僅用來反映小時健康影響程度，提示直接接觸臭氧污染的人群應采取防護措施，而日均AQI指數(shù)計算采用臭氧8小時滑動平均值。  

建立科學的臭氧污染評價體系是個復雜的問題。如果取24小時平均值評價，有可能掩蓋了污染事實；按1小時均值做超標評價，結果肯定過于嚴厲；目前采用8小時均值評價，基本集中在10：00~18：00時段，仍有評價結果偏嚴之嫌。臭氧的健康危害是與人體的接觸時間、劑量和攝入途徑等密切相關的。一般來講，室內空氣很少臭氧超標，即使是高溫天氣的午后，環(huán)境空氣中的臭氧污染很重，飄進室內后也被還原消耗，不會導致室內的臭氧污染。而在室外臭氧污染高峰時段，即高溫天氣的13：00~16：00左右，也正是人群活動較少時段，無意中避免了臭氧污染對人體造成的傷害。  

綜上所述，分析臭氧的健康威脅必須綜合考慮人體的耐受能力、市民室內室外活動規(guī)律和臭氧濃度在室內室外的差異性分布等因素。人體暴露于臭氧危害的特點決定了確定臭氧污染評價標準的難度。相關基礎研究必須跟進，既不能因為有污染治理壓力而降低評價標準，使市民健康失去保障，也不能在缺乏依據(jù)的條件下任意收嚴標準，人為制造污染假象，帶來不良社會影響。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網”