近地面層的 ““隱形殺手”
——臭氧污

張金平

近地面層的 ““隱形殺手”
——臭氧污

張金平

近日，國際環保組織亞洲清潔空氣中心發布《大氣中國2016：中國大氣污染防治進程》報告稱，根據政府公開數據分析，除PM2.5外，公眾難以覺察的臭氧污染，正呈加劇趨勢，并日益影響人們的生活。

與“張牙舞爪”的霧霾相比，臭氧要“低調”得多，悄悄地“隱藏”在萬里晴空中,卻成為近幾年夏天列入監控指標以來眾多城市的大氣環境污染元兇。

來自環保部門的數據顯示，2015年，我國74個重點城市臭氧年均濃度繼續上升，上升比例為3.4%；達標城市比例繼續下降，下降比例為5.4%。在長三角地區，臭氧成為唯一不降反升的污染物。其中在6月所有超標天數中，以臭氧為首要污染物的天數最多，超過了以PM2.5為首要污染物的天數。

2016年上半年，京津冀地區地面臭氧平均濃度為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%；長三角地區平均濃度為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，與維持全人類生命的氧氣就差一個字，在分子結構上就多一個氧原子，卻是石墨和鉆石的區別。這兩組區別如天上地下一般的東西都是同素異形體，也就是由同樣的單一化學元素構成，但性質卻不相同的單質。

因為比氧氣多了一個氧原子，所以臭氧的氧化性比氧氣更強。什么叫氧化性？切開的蘋果放一會兒切面就變成褐色了,因為被空氣里的氧氣氧化了；姑娘們的嫩臉一天天變老了,就是她身體氧化的結果。臭氧的氧化性比氧氣強，到底強到什么程度？自來水、游泳池里的氯氣味都聞到過吧？那是消毒用的，要換成臭氧消毒，氣味比氯氣還猛點。所以家庭用的消毒柜上層都是靠臭氧來消毒的。

臭氧在常溫常壓下為淡藍色氣體，微量時有清新味，濃度高時味道嗆鼻。在常溫常壓狀態下，臭氧穩定性較差，可自行分解為氧氣。

事實上，簡單將“臭氧”與“污染”畫等號并不科學。比如，雷雨之后，空氣會變得清新，甚至能聞到青草的味道，這是因為少部分氧氣在遭雷擊后轉變為臭氧，而臭氧具有很強的消毒及滅菌功能；地球上絕大多數臭氧處于距地面25千米左右的平流層，它們吸收掉了太陽放射出的大量對人類、動物及植物有害的紫外線輻射，成為地球的重要屏障。

不過，如果近地面的臭氧濃度過高，則會對人類及生態環境造成危害。根據我國空氣質量監測標準，臭氧1小時平均濃度超過200微克/立方米，即為超標；某一日臭氧的最大8小時滑動平均值超過160微克/立方米時，當日即為臭氧污染。

臭氧比PM2.5更可怕

走在車水馬龍的大街上，我們有時會覺得空氣帶著淺棕色，還伴隨著辛辣刺激的味道，這就是通常所說的光化學煙霧，臭氧則是這里面最主要的成分之一。

臭氧作為一種強氧化劑，幾乎能與任何生物組織反應，對呼吸道的破壞性很強。根據加拿大職業健康與安全中心的介紹，臭氧會刺激和損害鼻黏膜和呼吸道，這種刺激，輕則引發胸悶咳嗽、咽喉腫痛，重則引發哮喘，導致上呼吸道疾病惡化，還可能導致肺功能減弱、肺氣腫和肺組織損傷,而且這些損傷往往是不可修復的。因此,對患有氣喘病、肺氣腫和慢性支氣管炎的人來說，只要暴露在低濃度的臭氧中,都可能對他們產生明顯的危害。

同樣，臭氧也會刺激眼睛，使視覺敏感度和視力降低。它會破壞皮膚中的維生素E,讓皮膚長皺紋、黑斑；當臭氧濃度在200微克/立方米以上時，會損害中樞神經系統，讓人頭痛、胸痛、思維能力下降。

此外,臭氧會阻礙血液輸氧功能，造成組織缺氧，使甲狀腺功能受損、骨骼鈣化。美國斯克利普斯應用科學研究所教授保羅·溫特沃斯曾經做過研究，發現臭氧會破壞人體的免疫機能，誘發淋巴細胞染色體畸變，損害某些酶的活性和產生溶血反應。

值得一提的是，臭氧會將空氣中的二氧化硫、氮氧化物等氣態污染物轉化成硫酸鹽、硝酸鹽等細顆粒物，這恰恰是PM2.5的組成成分。

此外，近地面臭氧濃度超標導致的光化學煙霧會引發酸雨，危害動植物生存、生長；土壤如果吸收大量臭氧，會抑制植物生長，給農業生產帶來重大損失。

最危險的人群：孕婦和兒童

由于臭氧的危害日益明顯，國際上對于臭氧的安全標準越來越嚴格。歐盟規定的臭氧日最大8小時平均值，已于2010年下降到了120微克/立方米，而且一年中平均值超過這個標準的天數不能多于25天。我國2012年新修改的《環境空氣質量標準》也增加了關于臭氧的控制標準:日最大8小時平均值為一級100微克/立方米，二級160微克/立方米。

不過，給全部人籠統地指定一個安全值是不可能的?！皞€人體質、運動頻率、待在室外時長，空氣中的其他污染物，都會影響臭氧的危害程度，這正是讓研究部門頭疼的地方。”美國加州大學公共健康學院教授杰瑞·馬丁解釋：“越來越多的研究證明，即使臭氧濃度比較低，如果人體長時間暴露（6～8小時）的話,產生的危害同樣嚴重。而且，臭氧還會與其他污染物聯合作業，比如，臭氧會加強PM（可吸入顆粒物）對人體的危害,而PM也會加強臭氧的危害性。”不過，孕婦和兒童是最危險的人群。

由于臭氧的比重約為空氣的1.66倍，常常聚集在下層空間，所以個頭小的兒童是最直接的受害者。美國南加州的科學家曾經對3 535名10～16歲的孩子做過5年的追蹤調查，發現在臭氧濃度高的地區(年平均濃度介于112～138微克/立方米)，經常進行三四種運動的孩子，哮喘發病率比不做運動的孩子高出一倍。特別是出生時體重較輕的孩子或是早產兒，受臭氧影響的概率更大。

如果孕婦在懷孕期間接觸臭氧，生出的寶寶可能會先天瞼裂狹小(也叫先天性小眼癥,一般是懷孕三個月時胎兒眼球發育不理想所致)。

另一項名為AHSMOG的研究則是針對成年人的。這項始于1977年的研究，對3 091名27～87歲的成年非吸煙的美國人進行了長達15年的追蹤，結果顯示，經常暴露于臭氧環境下的男性，肺部出現了損害的癥狀,另外，肺癌的發病率和死亡率也與長期暴露在臭氧下有密切關系。

反應機理比PM2.5更復雜

與對能見度產生影響的PM2.5不同，臭氧幾乎不對能見度產生影響，其反應機理更加復雜，治理難度更大，也成為我國必須認真面對的新問題。

作為光化學反應的一個中間產物，臭氧最早引起公眾注意，源于被稱為世界八大公害事件的“洛杉磯煙霧”事件。經過幾十年治理，洛杉磯空氣污染情況大有好轉，但每年仍有臭氧超標情況發生，可見其治理難度之大。

對于公眾而言，臭氧污染很難被察覺。由于近地面臭氧的生成過程非常復雜，盡管國內外不少學者攻關臭氧污染問題，但目前其反應機理仍然顯得有點難以捉摸。

如果控制好排放源，治理PM2.5就比較容易出成效，但臭氧反應機理比PM2.5更復雜。臭氧的產生，是氣象過程和光化學過程耦合的結果。此外，氣溶膠與臭氧的耦合也逐步為人們所認識和重視。比如說，氣溶膠通過吸收和散射太陽光可以減弱對流層的紫外線輻射，在氣溶膠表面也可以通過復雜異相反應消除臭氧的前體物氮氧化物。目前很多對臭氧反應機理的研究主要使用煙霧箱進行反應模擬，但與真實大氣狀況有偏差，其研究依然是世界難題。