植物源排放、平流層輸送、二次轉(zhuǎn)化、四季均可生成，臭氧污染的背后有多復(fù)雜？

臭氧在這個(gè)夏天，成為繼PM2.5之后社會(huì)討論熱度最高的名詞，收獲了“在天成佛，在地成魔”這一形象的雙面比喻。平流層臭氧為地球罩上了一層保護(hù)傘，人們?yōu)槟蠘O臭氧層空洞的奔走呼吁言猶在耳，而對(duì)流層臭氧卻成為人類健康的“隱形殺手”，讓人避之唯恐不及。

那么，我們真的清楚臭氧污染和其背后的生成轉(zhuǎn)化機(jī)制嗎？我國(guó)的臭氧污染應(yīng)對(duì)目前處于什么水平？

“7月上半月，全國(guó)大部分地區(qū)擴(kuò)散條件總體一般，空氣質(zhì)量以良至輕度污染為主，首要污染物以臭氧為主。”大暑將至，在中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站的全國(guó)空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)會(huì)商中，臭氧毫無意外成為空氣污染的“主角”。

但在生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的重點(diǎn)區(qū)域2019-2020年秋冬季環(huán)境空氣質(zhì)量目標(biāo)完成情況中，有另一個(gè)值得注意的數(shù)據(jù)：在本不應(yīng)是臭氧高發(fā)期的秋冬季，337個(gè)地級(jí)及以上城市臭氧濃度上升了2.8%。

機(jī)理研究：“越研究就越發(fā)現(xiàn)我們知道的只是冰山一角”

“秋冬季同樣出現(xiàn)臭氧濃度高值是一個(gè)新問題，也是我們最近正在研究的重點(diǎn)。”北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院研究員陸克定深耕大氣自由基化學(xué)領(lǐng)域多年：“臭氧的生成機(jī)理簡(jiǎn)單來說就是NOx和VOCs在氣溫上升、光照增強(qiáng)的條件下發(fā)生快速光化學(xué)反應(yīng)。美國(guó)鹽湖城地區(qū)的產(chǎn)油盆地臭氧濃度在冬季能高達(dá)幾百微克/立方米，這說明臭氧生成過程中，溫度控制的是其轉(zhuǎn)化速率，而不是決定條件，陽(yáng)光照射產(chǎn)生的大氣自由基所提供的大氣氧化性才是臭氧生成的核心驅(qū)動(dòng)力。”

“中國(guó)氣象局?jǐn)?shù)據(jù)表明，2019年至2020年冬季，全國(guó)平均氣溫為-2.25攝氏度，山東、江蘇、安徽、浙江、廣東和上海6?。ㄊ校└墙?jīng)歷了史上最暖冬季，這說明氣候變化、全球變暖也在一定程度上加劇了臭氧的生成。”能源基金會(huì)環(huán)境管理項(xiàng)目主任劉欣說。

“臭氧污染機(jī)理的明晰是一個(gè)漸進(jìn)的過程，一開始我們知道NO對(duì)臭氧有滴定作用，弄清了人為源排放，隨后又逐漸認(rèn)識(shí)到植物源也能排放大量VOCs（能夠起到防衛(wèi)、傳粉、交流等作用，森林是排放主體）。而NO對(duì)臭氧的滴定作用導(dǎo)致過去有些安裝在臨街樓頂?shù)谋O(jiān)測(cè)點(diǎn)位出現(xiàn)臭氧濃度‘洼地’，形象來說，就是機(jī)動(dòng)車排放的NO將臭氧‘吃掉’了。”

這是否意味著機(jī)動(dòng)車排放的NOx對(duì)城市臭氧污染治理是件好事呢？“這么想就錯(cuò)了，大氣是自由流動(dòng)的，機(jī)動(dòng)車能夠同時(shí)排放VOCs和NOx兩種前體物，并且其排放的NOx不只是固定在點(diǎn)位附近，而是擴(kuò)散到近地面的各個(gè)角落。只要遇到VOCs，就能累積產(chǎn)生臭氧，某些臨街點(diǎn)位的臭氧濃度下降了，整體濃度卻在不斷反應(yīng)增加，所以城市機(jī)動(dòng)車減排十分有必要。”陸克定說：“這背后的二次反應(yīng)轉(zhuǎn)化紛繁復(fù)雜，越研究就越發(fā)現(xiàn)我們知道的只是冰山一角，目前秋冬季臭氧還有很多未知來源，大氣污染防治從來沒有像今天這樣需要更堅(jiān)實(shí)的科技支撐。”

協(xié)同減排：大氣污染的復(fù)合型污染特征的必然要求

科學(xué)減少NOx和VOCs排放來實(shí)現(xiàn)臭氧和PM2.5污染協(xié)同治理是目前各領(lǐng)域的共識(shí)，最有代表性的例子就是疫情期間重污染天氣的形成。

劉欣說：“社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)極低的背景使NOx排放大幅降低，削弱了其滴定作用，導(dǎo)致臭氧快速累積。高濃度臭氧又增強(qiáng)了大氣環(huán)境的氧化性，加劇大氣中的其他光化學(xué)反應(yīng)，如SO2，NOx、NH3和VOCs轉(zhuǎn)化為硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和二次有機(jī)氣溶膠等二次細(xì)顆粒物（PM2.5）等。”

他進(jìn)一步解釋道，現(xiàn)在的大氣污染具有明顯的復(fù)合型特征，臭氧和二次PM2.5同根同源，一體兩面，根本原因是多種污染物的高強(qiáng)度排放。

對(duì)于單個(gè)企業(yè)，其各種排放首先要確保達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求，其次要根據(jù)所在地環(huán)境空氣質(zhì)量水平，針對(duì)控制特征污染物的要求開展強(qiáng)化減排。如一個(gè)地區(qū)PM2.5超標(biāo)，則企業(yè)一次顆粒物和各種可轉(zhuǎn)化為二次顆粒物的SO2、NOx、VOCs等都應(yīng)加大減排力度。如臭氧超標(biāo)，則應(yīng)加大NOx、VOCs減排力度，并根據(jù)臭氧生成的敏感性分析（NOx控制區(qū)還是VOCs控制區(qū)）進(jìn)一步加大某種污染物減排力度。

對(duì)一個(gè)地區(qū)來說，如NOx和VOCs減排力度與臭氧生成貢獻(xiàn)比例不一致，則有可能會(huì)促進(jìn)一些化學(xué)反應(yīng)，造成NO2和顆粒物濃度改善但臭氧反彈的情況出現(xiàn)。

扎實(shí)應(yīng)對(duì)：“我對(duì)我國(guó)的臭氧治理前景很有信心”

臭氧污染在部分地區(qū)已經(jīng)從夏季攻堅(jiān)任務(wù)升級(jí)為全年攻堅(jiān)難題。中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授賀克斌認(rèn)為，全世界面對(duì)3個(gè)共同的復(fù)合污染難題，即酸雨、PM2.5和臭氧，我們已經(jīng)基本解決了酸雨的問題，正在努力解決PM2.5的問題，并且取得了明顯進(jìn)展，臭氧的挑戰(zhàn)正在逐漸凸顯。

“‘十三五’時(shí)期針對(duì)NOx有總量減排要求，但VOCs沒有?！洞髿馕廴痉乐涡袆?dòng)計(jì)劃》、藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)中均未提及臭氧污染協(xié)同控制的目標(biāo)、路徑和措施，因此，‘十四五’在大氣環(huán)境目標(biāo)的設(shè)定上要更強(qiáng)調(diào)這兩個(gè)方面。”賀克斌告訴記者。這也與生態(tài)環(huán)境部大氣司司長(zhǎng)劉炳江明確的“在‘十四五’規(guī)劃中針對(duì)臭氧的兩項(xiàng)前體物設(shè)計(jì)減排目標(biāo)”方向相一致。

“還有一個(gè)值得注意的現(xiàn)象。”陸克定補(bǔ)充道：“對(duì)流層臭氧除了人為源、植物源之外，還有一個(gè)天然來源，那就是平流層臭氧在一些下沉氣流的驅(qū)動(dòng)下向地表輸送，進(jìn)而造成臭氧濃度超標(biāo)現(xiàn)象。這可以標(biāo)記為災(zāi)害性天氣，卻不好從某地當(dāng)日臭氧濃度的‘總賬’中扣除，因?yàn)閰^(qū)域輸送與植物源相類似，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)自身提出更高要求去抵消這種不利影響。”

“實(shí)際上，我國(guó)目前臭氧污染的基礎(chǔ)研究水平在世界上居于引領(lǐng)地位。”陸克定向記者講述了他的親身經(jīng)歷：“全球?qū)α鲗映粞踉u(píng)估委員會(huì)10位關(guān)鍵性指導(dǎo)委員中，中國(guó)占兩席；近年來，韓國(guó)首爾臭氧濃度日趨惡化，他們的環(huán)保工作人員專程到北京向我們請(qǐng)教治理思路。疫情期間，意大利米蘭環(huán)保局也寫郵件給我，請(qǐng)教我們?cè)诒本╅_展二次污染防控方面的經(jīng)驗(yàn)，并發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求給予指導(dǎo)。

“這樣的例子還有很多。背后的原因是我們?cè)诔粞跹芯款I(lǐng)域有近50年的研究積累，有系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)和充足科研投入，各級(jí)政府又特別重視關(guān)注，使得我們同時(shí)具有最前沿的研究成果和最落地的解決方案，所以我對(duì)我國(guó)的臭氧治理前景非常有信心。”陸克定笑著說。

普通人如何參與到臭氧治理過程中？

劉欣：市民可從自身做起，對(duì)于生活源主動(dòng)減排：減少機(jī)動(dòng)車上路行駛，更多采用公交出行；實(shí)施夜間加油，減少日間陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)油氣揮發(fā)，選擇油氣回收設(shè)施正常、沒有汽油味道的加油站；家裝采用水性涂料，減少溶劑型涂料使用。農(nóng)村居民不再使用散煤和木柴等固體燃料取暖、做飯，降低燃燒過程中的NOx和VOCs排放。

陸克定：對(duì)于政府來說，要尊重科學(xué)規(guī)律，持續(xù)強(qiáng)化公信力。對(duì)于市民來說，首先要理解和支持政府的決策，其次是要樹立可持續(xù)發(fā)展和綠色生活的意識(shí)，不要輕視生活中的小事?，F(xiàn)在正在推行的垃圾分類表面上看和臭氧沒有關(guān)系，但是做好垃圾分類能夠讓更多資源進(jìn)入可循環(huán)利用的軌道，間接減少工廠生產(chǎn)新產(chǎn)品所產(chǎn)生的排放，為臭氧污染防治提供有力支持。