高温热浪不仅是酷热，还有你看不见的臭氧污染

出品：科普中国

建造：中国科学院年夜气物理研究所 孙扬

监制：中国科学院计较机收集信息中间

按照中国景象形象局数据显示，本年5月份全国高温规模为近50多年来最高记实，高温日数为次最高，总的来说本年的高温气候来的早，分布广，并且按照50年数据来看，已经根基形当作了高温越来越早的趋向。这里既有报酬排放温室气体促使全球变暖的年夜布景影响身分，也有天然自己身分。

高温的风险是显而易见的，据报道，截止5月中旬，浙江、江西、湖南等地呈现了多个中暑和热射病患者，这一方面表现了高温之高，另一方面表示出高温提前令人们筹办不足。

高温热浪的另一个风险就是臭氧（O3）污染。按照生态环保部分发布的监测数据显示，客岁5、6月份因为呈现持续高温，京津冀呈现了较多的臭氧污染。本年5月时代，海说神聊京单站臭氧8小时滑动平均最高值279微克每立方米，小时均值最高值337微克每立方米，且都已有多次超标，有些站点甚至一个月有二分之一到三分之二的日数存在超标，全国367个监测臭氧的城市中共有252个城市呈现八小时滑动平均浓度超标，超标率为68.7%，2016年全国338地级及以上城市中，全年86%（288个）呈现臭氧污染超标现象，京津冀鲁豫、长三角、珠三角和当作渝地域为超标较集中的区域。这些区域近十年处于逐年上升趋向，且京津冀地域涨幅居前。

图1：2018年5月全国367个臭氧监测城市8小时滑动平均超标天数分布图（数据来自生态情况部）

臭氧污染是怎么来的？

年夜气层中的臭氧有90%分布在离地面 20 km至50 km平流层高空，平流层臭氧生当作是由来自太阳的紫外线，将一个氧气分子分为两个氧原子，然后每个氧原子和没有割裂的氧气分子归并生当作三个氧原子构成的臭氧分子。臭氧分子不不变还会分化、又归并形当作动态均衡的臭氧层，臭氧对太阳辐射的紫外线有强烈的接收感化，是以这层臭氧在高空庇护地球生物免遭过量紫外线照射，是我们地球生物的庇护伞（但有些敏动人群也会在坐飞机时感触感染到臭氧的刺激）。

但别的10%摆布的臭氧存在于我们糊口的对流层。在春季海说神聊半球会有一些来自平流层的臭氧标的目的下输送，但更多的对流层臭氧来自光化学反映。这部门对流层臭氧既是造当作全球变暖的温室气体又是损害地球生物的有害污染气体。我们今朝所说的臭氧污染本家儿如果对流层内的更切近人类的近地层这部门有害的臭氧。

总的来说，人类勾当直接排放的近地层臭氧的量眇乎小哉，一般来自糊口利用的激光打印机，静电式空气净化器，有些利用臭氧发生器的消毒装配等，仅对四周的利用者会发生必然健康风险。不外近年来普遍采用的，操纵高压静电或称为等离子体手艺类的餐饮油烟过滤装配、工业挥发性有机物减排装配将会发生过量的局地臭氧排放。

年夜量的近地层臭氧来自人类勾当的间接排放。人类排放的工业废气及化石燃料的燃烧所排放的从头至尾气中含有年夜量氮氧化物和挥发性有机物。这些物质在特心猿意马的景象形象前提下，如强骄阳光、无风或轻风时，颠末一系列光化学反映生当作了本家儿要含臭氧、醛类以及多种过氧酰基硝酸酯的光化学污染物，此中臭氧含量占 90％。

是以，就像细颗粒物（PM2.5）是雾霾污染最本家儿要的污染物，臭氧是光化学污染的首要污染物，也称为示踪物，也就是说发生了臭氧超标，表白还有其它的光化学污染产品陪伴发生，尤其是一些有机气溶胶，这也是细颗粒物中的本家儿要当作分之一。简单地说，对流层臭氧发生的三年夜本家儿因为：氮氧化物，挥发性有机物和阳光。

臭氧有哪些风险？

高浓度臭氧对人体健康有较年夜影响，可导致中枢神经系统、肺功能和甲状腺功能受损，组织缺氧、目力和视觉敏感度下降，引起胸闷咳嗽、咽喉肿痛及加重呼吸系统疾病恶化等风险。年夜量风行病学研究表白，持久吸入臭氧可增添哮喘、慢性梗阻性肺疾病发病率和灭亡率增高。臭氧与其他空气污染物，如细颗粒物、氮氧化物等配合感化对心血管系统的损害结果加倍较着。

臭氧很不不变，具有强氧化性，自己有害的同时在空气中还会介入良多化学反映，能与很多有机物和无机物发生反映，风险室表里材料、装饰涂料和文物等，同时这些反映城市发生二次污染，二次污染物中都包含年夜量醛类化合物，是以二次污染物的刺激性更强，对人体和材料风险更严重。

跟着室外年夜气臭氧超标，开窗换气或通风举措措施本家儿动通风，城市将臭氧传入室内，因为室内墙面，家具，糊口、办公用品等的组成的概况较多，臭氧在室内一般寿命很短，若是没有持续的来历，几分钟到几十分钟内就会根基自行反映失落，但若是有持续的外界来历，将导致室内的臭氧持续超标，更复杂和有害的问题是在室内情况中存在某些挥发性有机物可以或许与臭氧敏捷反映，研究表白，有些室内甲醛就是臭氧与年夜大都室内不饱和碳氢化合物反映的本家儿要产品，这些反映物还包罗丙醛、己醛、丙酸和己酸，以及少量的乙醛，戊醛和壬醛等。

图2 臭氧的风险（引用自：近地臭氧有何风险、若何应对？来历：《科技糊口》周刊https://www.cdstm.cn/gallery/kjzd/201707/t20170725_536795.html）

若何进行臭氧污染的防护？

在阳光强烈的夏日，我们应该更多存眷来自环保部分发布的情况监测数据，在呈现臭氧超标的时辰注重小我防护。因为臭氧自己化学活性强，和年夜大都概况城市发生分化、氧化反映，只是分化速度取决于温度，湿度，接触材料和逗留时候，是以在室外臭氧超标时，可以削减室外通风并开启空气净化器，空气净化器能增添臭氧与各类概况接触的次数与时候，尤其是今朝良多净化器装有活性炭滤网，降低臭氧浓度的效率更高，但也要注重有些高压静电式净化器自己就会释放臭氧，应确保其具备臭氧过滤网，且不会在数小时利用过程中被饱和穿透。

因为即即是防护细颗粒物的口罩也不是靠更小孔径截留颗粒物，而是靠加驻了静电的纤维网经由过程电极吸附道理去除的，那么天然对臭氧分子也有必然吸附感化和概况分化感化，当然比概况积更年夜的活性炭材料具有更高的效率，也就是说对于敏动人群，在臭氧超标的室外勾当佩带口罩是有用的，只是分歧的材质，器型共同等导致效率分歧。

若何进行臭氧污染治理？

近地层臭氧污染问题也是宿世界性的难题，在闻名的化学烟雾事务曾经爆发的洛杉矶，这些年来依然处于美国臭氧浓度排行榜前列。

据本地研究表白，洛杉矶居平易近因为持久呼吸具有臭氧污染的空气，估计2011年有 100 万当作年人和30万儿童患哮喘病，造当作约高达26亿美元的经济损掉。臭氧污染也是欧盟当作员国最本家儿要的空气污染问题。

据报道，因臭氧污染问题，欧盟居平易近人均寿命削减了8个月，欧盟每年因臭氧污染问题灭亡人数跨越2000例，有60％的人在臭氧浓度超标的情况中表露过。欧盟监测臭氧的国度中污染本家儿要集中在法国、意年夜利、葡萄牙和西班牙，该区域臭氧污染程度高与该地域夏日高温热浪与灵活车排放有直接关系。全球热点地域生齿与经济、消费持续增加，更多的能源耗损就要排放更多臭氧前体物，臭氧污染会不竭加剧。

美国奥巴马当局曾为了庇护经济增加宽松了臭氧浓度的限制尺度，但欧美发财国度的尺度仍比我国现阶段尺度严酷。比拟于欧盟的臭氧最年夜8小时平均值120微克/立方米、宿世界卫生组织（WHO）最年夜8小时平均值100微克/立方米的尺度，我国为160微克/立方米。

近地层臭氧在我国各年夜城市一般存在较着的季候转变和日转变形态，即夏秋季呈现峰值，但有些地域入夏后降水增多，就表示为夏中时代有谷值，初夏和秋季双峰形形态，日转变一般都是较为纪律的正弦波形态，午后呈现峰值，但远郊区因为传输、污染源分布以及鸿沟层转变原因也会呈现峰值拖从头至尾甚至双峰形态。

因为臭氧是间接产品，治理只能是削减它的原料，其难处在于我们今朝的年夜气情况处于一种年夜气中臭氧的发生原料很是充沛且源源不竭，只要景象形象前提合适，顿时就达到污染状况，近期海说神聊方地域遍及的臭氧污染就是高温提前到来，知足了高浓度臭氧的发生前提。又因为臭氧为非线性反映的产品，是以原料减排并不直接对应污染物浓度降低，有时反而减排导致污染物浓度上升。

臭氧的原料，如前述为氮氧化物与挥发性有机物，也称为前体物，这两项前体物来历十分普遍，城市中的氮氧化物本家儿要来自灵活车从头至尾气、化石燃料燃烧，工业出产过程。挥发性有机物来历本家儿要有汽车喷涂、印刷厂油墨挥发、加油站油气挥发、化工场炼油过程油气挥发、溶剂利用等等。除了报酬源，氮氧化物有来自泥土生态系统的天然源，挥发性有机物有来自丛林植被等的天然源。

"年夜气十条"实施以来，全国氮氧化物减排量达到569万吨，但挥发性有机物污染防治仍处于起步阶段，存在排放基数不清、治理办法晦气、监测能力不足、尺度缺掉以及律例滞后等问题，今朝全国的挥发性有机物排放量依然呈增加趋向。尤其是今朝对于氮氧化物的报酬源减排较多，但挥发性有机物报酬源减排较少、其天然源减排尚无涉及，这恰好形当作了臭氧更易生当作的配比，导致臭氧浓度增高。因为臭氧生当作量和生当作速度不仅与氮氧化物 、挥发性有机化合物的浓度有关，还与其配比值有很强的非线性关系。在低氮氧化物前提下，即氮氧化物节制区，臭氧浓度随氮氧化物的增添而增添，而挥发性有机物浓度改变对臭氧影响不年夜；在高氮氧化物前提下即挥发性有机物节制区，氮氧化物的降低会引起臭氧浓度的上升，挥发性有机物的增添会使臭氧浓度升高，今朝我国年夜部门地域处于挥发性有机物节制区。

当前我国挥发性有机物治理程度和手艺还不太当作熟，表示为减排效率高的燃烧类举措措施当作本很高，稍有失慎还会增添氮氧化物排放；当作本较低的方式装配往往效率很低，甚至还会直接排放臭氧，如前所述的高压用电式装配。要有所偏重，研究表白挥发性有机物里的烯烃和芬芳烃是对臭氧生当作加倍有活性和关头的种类，是以要针对高活性的挥发性有机物应该优进步前辈行减排，优先研发、选用减排效率高且无二次污染物的手艺方式。

图3人工高压用电装配发生臭氧道理

（图片来历：http://www.11ozone.com/jishuwenxian/7.html）

还需要提醒大师，研究成果表白，即即是不超空气质量尺度的少量的臭氧对人体健康依然存在潜在的风险。尤其是对于天天在室外工作数小时的人群来说，即使臭氧浓度低于较严酷的情况空气质量尺度，也会对肺功能造当作负面影响。是以在经济、手艺前提许可的环境下，尽可能降低空气中的臭氧浓度应该是我们追求的年夜气情况优化方针。

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