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    臭氧污染看不見卻比PM2.5更可怕

    2016-08-02

    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。全國74個城市空氣質量統計顯示:2015年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。與之呼應,7月23日廣東省公布2015年第二季度全省城市環境空氣質量狀況,臭氧成最常見首要污染物;另據媒體報道,6月至8月京津冀地區的近半數污染日內,臭氧均代替PM2.5成為空氣首要污染物。

    被公眾熟知和關心的PM2.5,何以會被臭氧“超越”?臭氧超標對人體有哪些危害?

    1、“低調”臭氧比PM2.5更可怕

    專家認為,臭氧這種看不見的污染不容小視,應像重視霧霾一樣,采取綜合措施加以防治。

    “事實上,臭氧污染已成為困擾全國的環保新課題。”中科院大氣物理研究所研究員王躍思說。目前,從全國來看,北方臭氧污染一年有1個峰值,而南方則每年有2個峰值,甚至新疆、西藏等地區也面臨臭氧污染問題。

    相對于發黑發臭的水污染、發黃發黑且有刺鼻氣味的煙污染,以及夾雜著細小顆粒的霧霾污染等有形污染,公眾乃至環保部門對無色無味的臭氧污染一直“掉以輕心”。

    但臭氧其實比PM2.5更可怕。

    臭氧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(CCOHS)的介紹,“臭氧會刺激和損害鼻粘膜和呼吸道,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。它也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的保羅·溫特沃斯教授曾經做過研究,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。

    哪怕對植物來說,臭氧也不是什么受歡迎的好東西。西班牙瓦倫西亞大學的生物學家曾在2006年發表了一篇論文,提出臭氧會讓植物的葉綠素、類紅葉素和碳水化合物濃度降低,對光合作用產生影響,從而降低農作物的產量。

    2、最危險的人群:孕婦和兒童

    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3535名10到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至138μg/m3),經常玩三四種運動的孩子,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,受臭氧影響的幾率更大。

    如果孕婦在懷孕期間接觸臭氧,出生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3091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。

    3、最危險的地方:飛機機艙

    既然臭氧的危害這么大,那它的高發期是什么時候呢?

    據中科院“有機地球化學國家重點實驗室”介紹,臭氧的時間性和季節性都很明顯。臭氧濃度在清晨是非常低的,8點之后,隨著形成臭氧的廢氣越來越多,日照時間越來越長,臭氧濃度也逐漸升高,于14點到16點之間達到峰值,之后再緩慢降低,到晚上8點后,臭氧濃度又恢復了最低狀態。一年之中,臭氧濃度的最高峰集中在夏季。這期間,對臭氧的形成可謂是“天時地利人和”:日照強、云量少、風力弱。這就是看似風和日麗的時候,人們游玩時卻會出現喉嚨眼鼻不適的原因。

    在地區分布上,城市郊區、風景區的臭氧濃度往往比市中心高,特別是當郊區處于城區下風向的時候。對此,有關專家的解釋是:由于臭氧特別活潑,形成后會繼續與其他污染物發生反應,因此市中心不斷加劇的污染排放,會暫時把臭氧“吃掉”,把它變成其他污染物后,又隨風飄向郊區,重新變回臭氧。也就是說,就算市區測出的臭氧濃度值比郊區理想,也沒什么好驕傲的,這多半說明市區的其他污染物太多,暫時把臭氧變異了而已。

    市區也污染,郊區風景區也躲不開,那還能待在哪兒?世衛組織(WHO)的建議是:“盡量別在臭氧高發期待在室外。”

    根據美國環保署(EPA)的測試,室內的臭氧濃度一般都比室外低50%,如果房間密封良好,采用了空調系統的話,臭氧濃度就會更低。不過,電機運轉中放出的火花、靜電復印及電視機的工作過程,都會使空氣中的部分氧氣轉變為臭氧。所以機電房、靜電復印機房、計算機機房等都是臭氧高發地,反而要注意通風。

    還有一種“室內”也是臭氧集中地——飛機座艙。機艙里的臭氧主要來自大氣環境,臭氧層主要分布在高空10千米至50千米的大氣層中,而民航飛機的飛行高度一般是7千米至12千米。

    現代的大型客機都配備了除臭氧系統,但還是無法把它們趕盡殺絕。加拿大方面曾經測試過,波音飛機在飛行高度為11895米時,外界臭氧濃度為3.57mg/m3,飛機座艙臭氧濃度為0.29mg/m3。而根據美國聯邦航空局(FAA)資助的一項調查,波音747、727、737、DC10、DC9的座艙臭氧含量都比較高,遠程飛機又比短途飛機的座艙臭氧含量高。這項調查的帶頭人是加州大學的環境工程學家威廉·納扎羅夫。他認為,解決座艙臭氧問題的辦法很簡單,就是給飛機加裝臭氧轉化器。“遺憾的是,并不是所有航空公司都有這個意識,尤其是對于舊式和小型飛機,航空公司更關心的是飛行安全問題。”

    4、臭氧污染,是怎么產生的

    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60nmol/mol(約等于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。“個人體質、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。”加州大學公共健康學院的杰瑞·馬丁教授解釋,“越來越多研究證明,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,臭氧還會跟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。”

    “與其說臭氧污染,不如稱之光化學污染。汽車、工廠等污染源排入大氣的揮發性有機污染物(VOCs)和氮氧化物(NOx)等一次污染物,在強烈的陽光紫外線照射下,吸收太陽光的能量,使原有的化學鏈遭到破壞,發生光化學反應,生成臭氧、過氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物。參與光化學反應過程的一次污染物和二次污染物的混合物稱之為光化學煙霧。臭氧是光化學煙霧的主要成分。人們在監測這些污染物時,臭氧濃度也是最主要的指標。”中國氣象局在自己的官方博客如此介紹。

    5、治理難度大,需強化頂層設計

    臭氧污染是一個國際性話題。美國洛杉磯經過幾十年治理,情況大有好轉,但每年仍有幾天臭氧超標。與美國單一的臭氧污染不同,我國是臭氧與PM2.5交織,相互作用,再加上剛剛起步,因而治理難度更大。

    同時,對臭氧的監測也不是件容易事。太原市環境監測中心站站長溫彥平說,揮發性有機化合物是臭氧的重要前體物之一。但現在剛啟動監測工作,對其來源、排放量等尚處于研究分析和調查研究階段,對其控制也處于國家無標準、技術不成熟、企業靠自覺的狀況。

    此外,臭氧監測不像二氧化硫那樣有標準氣體,可以方便地檢驗監測設備的誤差,只能拿著設備跑到上海等城市“用設備來檢測設備”,以至于影響對臭氧的監測。

    臭氧污染綜合治理措施尚需進一步研究探索。王躍思說,臭氧的形成機理是非線性過程。治理臭氧需先治理前體物,即揮發性有機化合物和氮氧化合物等能夠促發臭氧生成的物質,但只有按比例降低時才會有效地減少大氣臭氧濃度,而目前這個比例還不好拿捏。如果單純降低一種,有可能臭氧濃度反而增加。

    國務院2013年出臺的《大氣污染防治行動計劃》明確提出,要“加強灰霾、臭氧的形成機理、來源解析、遷移規律和監測預警等研究,為污染治理提供科學支撐”。業內專家認為,對臭氧污染這一環保新課題,各級政府必須高度重視,應在加強基礎性研究和頂層設計的基礎上,采取綜合治理措施。

    環保專家表示,臭氧防控首先需要頂層設計。中國環境科學研究院副院長柴發合等人認為,應將臭氧前體物納入國家減排指標,制定針對揮發性有機化合物、氮氧化合物的總量控制規劃。柴發合說,臭氧前體物也是PM2.5二次顆粒物前體的一種,臭氧與PM2.5治理應該結合起來,綜合考慮,不能“頭疼醫頭,腳疼醫腳”。此外,鑒于臭氧污染是一種光化學污染,氣溫高時污染加劇,因而在考慮全球變暖問題時也要加入臭氧的考量。

    王躍思還建議實行區域大面積綜合治理。臭氧前體物是流動性很強的物質,一個地區產生的氮氧化合物可能本地人感覺不到,反而飄到其他地方形成臭氧。單個城市治理臭氧效果不會太明顯,應在華北五省、長三角、珠三角等臭氧污染嚴重的地區建立區域防控機制。

    柴發合說,臭氧前體物在不同地方比例不同,即便在同一個城市,城區與郊區的比例也有差別。各地要把不同地方的臭氧形成機制搞清楚,通過監測摸清楚臭氧前體物的具體比例、排放源的位置,這樣才能“對癥下藥”。而這方面工作需要環保部門與科研機構的通力合作。

    專家還認為,從技術層面上說,治理臭氧前體物的重點應放在“車、油、路、廠”四個方面:提升汽車尾氣排放標準,改善汽車尾氣裝置,減少排放;提升燃油質量;同時,逐步實現公交車、出租車改用燃氣;治理交通擁堵;淘汰落后產能,控制燃煤電廠、水泥、涂料、油墨印刷廠等企業排放的氮氧化合物、揮發物。

    頂層設計不意味和普羅大眾無關,做好每個人可以做到的一點點事,保護好自己和家人的健康。人類社會發展永遠是在螺旋曲線中上升,只要不逃避,不放棄,辦法總比問題多。