保護臭氧層就是保護地球生命

文｜《小康》·中國小康網記者 袁帥

危字當頭 近十年以來，我國區域大氣臭氧濃度緩慢上升。京津冀、長三角、珠三角和汾渭平原四大城市群臭氧升幅明顯高于全國平均水平。圖源/hellorf

每年的9月16日是國際臭氧層保護日。聯合國環境規劃署發布的2022年世界臭氧日的主題為：“蒙特利爾議定書35周年：全球合作以保護地球上的生命”，旨在深刻認識《蒙特利爾議定書》對氣候變化的更廣泛影響，以及協作行動的必要性，建立伙伴關系并發展全球合作，以應對氣候挑戰，并為子孫后代保護地球上的生命。聯合國環境規劃署臭氧秘書處表示，臭氧消耗、臭氧層空洞仍然是目前全人類面臨的最大威脅之一，人們持續保護臭氧層的行動將繼續保護人類和地球上的所有生命，而在臭氧保護方面的全球性合作將為保護地球上的生命、營造更美好的未來生存環境爭取到更佳時機。

氣候懲罰風險加劇

世界氣象組織（WMO）發布的《2022年空氣質量和氣候公報》顯示，污染和氣候變化之間的相互作用將對數億人施加額外的“氣候懲罰”。“氣候懲罰”具體指的是氣候變化對地面臭氧產生的放大效應，它將對人們呼吸的空氣產生負面影響。預計受氣候變化影響最大的地區主要是亞洲。氣候變化可能加劇地表臭氧污染事件，對數億人的健康造成不利影響。

對此，世界氣象組織秘書長佩特里·塔拉斯分析稱，“隨著全球變暖，即使在低排放的情況下，野火和相關的空氣污染預計也會增加。除了對人類健康的影響外，空氣污染物從大氣沉降到地球表面，還將影響生態系統。”他預測，熱浪的頻率、強度和持續時間會進一步增加，這可能會導致空氣質量更差，“在今年歐洲和中國的熱浪中就可以看到這一點。穩定的高壓大氣條件、陽光和低風速都促成了高污染水平。”

值得注意的是，空氣質量和氣候是相互關聯的，導致空氣質量退化的化學物質通常與溫室氣體共同排放。因此，其中一個發生變化必然會引起另一個的變化。空氣質量反過來又通過大氣沉降影響生態系統健康，氮、硫和臭氧的沉積會對清潔水、生物多樣性和碳儲存等自然生態系統產生負面影響，并會影響農業系統的作物產量。

政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第六次評估報告(AR6)顯示，到本世紀末，在高排放情景下，發生類似2019年在澳大利亞、2020年至2021年在美國西部觀測到的災難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%。如果溫室氣體排放居高不下，到21世紀下半葉，全球氣溫將比工業化前上升3℃。那么，在污染嚴重的地區，尤其是亞洲，地面臭氧水平預計將會上升。大部分臭氧的增加是由于化石燃料燃燒排放的增加，但大約五分之一的增加是由于氣候變化，最有可能的實現路徑是通過增加熱浪來實現，它放大了空氣污染事件的影響。因此，由于氣候變化而變得越來越普遍的熱浪很可能會繼續導致空氣質量的惡化。

在《基加利修正案》下，各國已承諾逐步減少氫氟碳化合物的排放和使用，此舉預計可以避免到本世紀末全球溫度升高0.4°C。這一議定書及其修正案正在幫助世界推行氣候友好和節能的冷卻技術。現在，臭氧層正在愈合，借助它，人類可以更好地抵御太陽的紫外線輻射。

不可否認的是，多年來，全球范圍內的臭氧保護行動保護了數百萬人免受皮膚癌和白內障危害，使重要的生態系統得以生存繁榮，并保護了地球上的生命。它還減緩了氣候變化：如果消耗臭氧的化學品未被禁止，本世紀末全球氣溫將額外上升2.5°C，那將是一場災難。全球碳中和排放情景也將限制未來極端臭氧空氣污染事件的發生。

探路PM2.5與臭氧協同控制

臭氧素有“在天是佛，在地是魔”的風評。臭氧在近地面濃度較高時，會對人體健康和生態環境產生有害影響。汽車尾氣和工廠廢氣是造成臭氧污染的主要原因之一。另外，臭氧污染隱藏的比PM2.5更深，即使在晴朗的藍天下，也可能存在著臭氧濃度超標的問題。

如何保護臭氧層成為人們日益關注的問題。

臭氧普遍存在于從地面到50千米的大氣中。90%左右的臭氧集中在距地面15～50千米的平流層，可以有效阻擋太陽的紫外輻射，起到保護人類和地球生態環境的作用。還有10%左右的臭氧存在于近地面10千米以下的對流層，在這里，臭氧濃度的增加，會對人體健康和生態環境產生不利影響。

中國科學院大氣物理研究所研究員、博士生導師王躍思表示，近十年以來，我國區域大氣臭氧濃度緩慢上升。京津冀、長三角、珠三角和汾渭平原四大城市群臭氧升幅明顯高于全國平均水平。從全球角度來看，熱帶產生的臭氧可能會增加北半球對流層大氣臭氧含量。“高濃度臭氧通過破壞植物組織降低其光合速率，削弱固碳作用，造成植被固碳量下降。”

王躍思指出，從發展趨勢分析，我國未來紫外輻射總體將呈現緩慢增長趨勢，這將進一步增加臭氧生成的潛勢力，客觀上加大了臭氧防治的難度。在控制路徑上，要進行區域性產業結構和能源結構調整，城市交通結構方面要推動電動車的應用，區域交通結構方面要倡導公轉鐵、公轉水，用地結構方面要避免過度城市化，在城市和城市之間留有足量生態緩沖區間。因此，京津冀、長三角、珠三角和汾渭平原四大城市群需要進一步大幅減排氮氧化物，才能降低大氣氧化能力，控制近地面臭氧污染加劇，同時也不能放松治理揮發性有機物。

此外，臭氧治理還應控制甲醛等排放。北京大學環境科學與工程學院教授陸克定表示，臭氧并非直接排放產生，而是由進入到大氣中的氮氧化物和揮發性有機物通過復雜的光化學反應產生的。因此，臭氧控制更加依賴對反應過程的精準認知和后續的精細化調控。

對于城區而言，雖然總體處于揮發性有機物控制區，但是也存在一定的時空變化。比如，通常每一天的上午處于揮發性有機物控制區，即臭氧產生主要受控于揮發性有機物；而下午是氮氧化物控制區。這也意味著，當前政策管控可以更加精準。

陸克定還提出了一種新路徑，其團隊研究發現，臭氧治理除了要控制以芳烴、烯烴和烷烴為代表的揮發性有機物和氮氧化物，還可控制含氧揮發性有機物和活性含氮化合物。在全球典型城市群區域都發現了顯著的人為源含氧揮發性有機物和人為源單萜烯的直接排放，它們對臭氧污染也有顯著的貢獻，值得在管控時加以考慮。

按照政策規劃，“十四五”期間，我國要實施PM2.5和臭氧協同控制。王躍思對此十分贊成，“如果治理PM2.5還是原來的脫硫脫硝手法，不顧及揮發性有機物，會為治理臭氧提高難度。為了在‘十四五’期間使我國空氣質量長期達標，首先要控制氮氧化物，因為氮氧化物是大氣中的氧化劑；其次要控制揮發性有機物，因為它是還原劑；再次是控制氨，因為它是中和劑，可以跟顆粒物結合成硝酸銨、硫酸銨。顆粒物可以長距離傳輸到很遠的地方，如果原來傳送到的地方是缺氮肥的，它這樣一傳輸，那個地方就施上氮肥了。這會種下惡果。比方說原來有一個地區植物有100種，加進氮肥，造成某些植物瘋長，其他的植物就會被抑制，該地區植物的生物多樣性就受到了破壞。只有把這三個前體物都控制住了，PM2.5和臭氧才有可能協同控制。”