近期,上海市在遭遇高温天气的同时,也遭遇到了严重的空气污染。主要污染物臭氧的小时平均浓度一度达到357.8微克/立方米,不但是今夏以来的最高值,还打破了2008年以来的纪录。臭氧污染缘何创纪录?专家介绍说,光化学污染加剧是“元凶”。
臭氧光化学污染超标意味着什么
复旦大学环境科学系有关专家说,夏日里,如果你抬头望见的蓝天不那么澄澈,而是带些粉蓝,那就说明城市已被光化学烟雾笼罩。光化学烟雾通常表现为橙色,从地面望去,与天空本色叠加在一起,便会呈现粉蓝色。
所谓光化学烟雾,是指工业废气、汽车尾气中排放出的氮氧化物、挥发性有机物、一氧化碳等,在紫外线的驱动下,发生光化学反应而产生的一系列细颗粒物,它们是光化学污染中对人体产生危害的主要“元凶”。
光化学反应会产生臭氧,因此大气中臭氧浓度便成为监测光化学反应程度的指标。对此,有关专家解释说,在光化学反应过程中,汽车尾气中的二氧化氮会与氧气作用,产生一氧化氮和臭氧。在接下来的步骤中,一氧化氮会与其他尾气污染物继续光解氧化,产生上百种有机污染物,而臭氧并没有被后续反应利用,便会剩余下来,积聚在空气中。所以,一旦低空中臭氧浓度攀升,就说明光化学反应活跃,光化学污染也随之而来。
上海夏季盛行东南风,海风吹来,一般会吹走灰霾,使空气清新。但专家告诉记者,从发生机理上来说,灰霾少了,光化学反应会更活跃。这是因为灰霾中的一些颗粒物会散射阳光,使光照减弱。当灰霾减少之后,光照变强,就会增强光化学反应。
臭氧光化学污染的重要指标
陈强介绍,臭氧是光化学污染的指示性物质,一旦臭氧浓度超标,即表明可能出现了光化学污染,对人体具有一定的危害性。
2012年新修订的《环境空气质量标准》,增加了PM2.5和臭氧8小时浓度限值监测指标。可见,在环境空气质量评估中,臭氧占有重要地位。
大气中臭氧层对地球生物的保护作用早已广为人知,它能吸收太阳释放出来的绝大部分紫外线,使动植物免遭这种射线的危害。而臭氧浓度超标为何有害呢?
刘红年介绍,位于不同大气层的臭氧有不同的作用。平流层臭氧层能够吸收绝大部分的有害太阳紫外线,为地球上的生物提供天然的保护屏障。对流层臭氧属于温室气体,会导致全球增温效应。另外,作为强氧化剂,臭氧几乎能与任何生物组织反应。当臭氧被吸入呼吸道时,就会与呼吸道中的细胞、流体和组织很快反应,导致肺功能减弱和组织损伤。对那些患有气喘病、肺气肿和慢性支气管炎的人来说,臭氧的危害更为明显。臭氧同样是植物生长的大敌,它能抑制各种植物的生长,给农业生产带来重大损失。臭氧也会对一部分颗粒物的产生起到促进作用,降低大气能见度。
日本对于挥发性有机化合物治理准则
由于引起眼睛及喉咙疼痛的是臭氧,因此,作为光化学烟雾的指标,日本采用了“臭氧浓度=光化学氧化剂浓度”的计算方法。将臭氧的环境标准定为每小时值在 60ppb以下(ppb为10亿分之1。是ppm的1000分之1的单位)。如果超过120ppb,则会发出预警,如果超过240ppb则会发出警报。
从东京都环境局的数据来看,在1990年度~2002年度的约10年间,年平均光化学氧化剂浓度增加了5.6ppb。可以看出,2000年以后,每小时值超过120ppb的天数迅速增加(下方左图)。那么作为起因物质的氮氧化物及挥发性有机化合物又如何呢,它们反倒正在减少(下方右图)。日本已对氮氧化物制定了环境标准,通过《汽车NOx?PM法》在大城市圈对柴油车进行了严格的氮氧化物排放规制。
而对于挥发性有机化合物,则是通过2006年4月施行的《修订大气污染防止法》开始实行规制,时期较晚。挥发性有机化合物的排放源包括涂料、印刷、粘接剂、化学工业品制造以及工业用清洗剂等,范围相当广泛,2000年度日本的总排放量约为150万吨。《修订大气污染防止法》对每年50吨以上的排放设施制定了标准,力争在2010年度之前,使挥发性有机化合物排放量比2000年度减少30%。
虽然全面规制刚刚开始,但根据挥发性有机化合物种类的不同,在此之前,日本已在通过《恶臭防止法》及《劳动安全卫生法》等对排放进行规制。并且,按照2001年开始施行的《化学物质排放把握管理促进法》(PRTR法),工厂必须申报化学物质排放量,自觉减排挥发性有机化合物的行动也在展开。
由于上述举措产生了效果,东京都的挥发性有机化合物浓度一直保持在减少或者持平状态。尽管如此,光化学氧化剂的浓度却又在迅速增加,这或许是另有原因。