淺析飛機(jī)尾氣排放與臭氧污染的關(guān)系及對(duì)策

荊勇

【摘 要】本文查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)，通過(guò)分析飛機(jī)尾氣成分和臭氧污染的危害，總結(jié)了臭氧污染的來(lái)源及其與飛機(jī)尾氣排放的關(guān)聯(lián)，并提出了改善航空臭氧污染問(wèn)題的有效策略，旨在為大氣環(huán)境保護(hù)提供理論參考。

【關(guān)鍵詞】飛機(jī)尾氣；氮氧化合物；臭氧；污染

1 前言

臭氧是一種揮發(fā)性碳?xì)浠衔锖偷趸锏仍谔?yáng)光照射下引起光化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物。而所謂氮氧化物和可揮發(fā)性有機(jī)物，一般來(lái)自于汽車尾氣、石油化工廠廢氣以及森林植被排放等。高溫、強(qiáng)輻射會(huì)加速光化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致大量臭氧出現(xiàn)。這種有害混合煙霧中除氮氧化物等污染物外，主要含臭氧和醛類物質(zhì)等，也有細(xì)顆粒物，對(duì)人體呼吸系統(tǒng)有直接影響。與一直縈繞在我們耳邊的PM2.5相比，臭氧確實(shí)并沒(méi)有太多引起公眾的重視，因?yàn)樗鼪](méi)有前者那般“張牙舞爪”，但卻悄悄潛伏在萬(wàn)里晴空，被稱為“透明殺手”。當(dāng)臭氧濃度高于一定范圍后，容易引發(fā)光化學(xué)煙霧、灰疆等污染問(wèn)題，嚴(yán)重影響生活和生產(chǎn)。近些年臭氧污染日益嚴(yán)重，已經(jīng)成為全球環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域?qū)＜谊P(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

2 飛機(jī)尾氣成分

燃?xì)怙w機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料在燃燒室內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槿細(xì)?，為飛機(jī)前行提供推動(dòng)力，燃料燃燒后的產(chǎn)物會(huì)從機(jī)身尾部排入外界環(huán)境中，尾氣成分主要分為四大類：

（1）燃料燃燒的理想產(chǎn)物：水、二氧化碳、二氧化硫；

（2）燃燒副產(chǎn)物：氮氧化合物；

（3）不完全燃燒產(chǎn)物：有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì)、細(xì)小的顆粒、粉塵等；

（4）未參與燃燒的成分：氮?dú)狻⒀鯕狻?/p>

3 臭氧污染的危害

3.1 人體危害

臭氧在空氣中的實(shí)際含量相比其它成分低很多，是典型的二次污染。空氣中臭氧濃度引起人員一定反應(yīng)的濃度為0.5ppm，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)感到口干等不適，濃度達(dá)到1ppm會(huì)引起人員咳嗽，對(duì)人體呼吸系統(tǒng)、肺功能等造成嚴(yán)重的刺激反應(yīng)，引發(fā)哮喘、呼吸道炎癥或慢性支氣管炎等臨床癥狀。高濃度臭氧還會(huì)刺激眼睛，出現(xiàn)頭痛癥狀，甚至誘發(fā)心臟疾病。

3.2 植物危害

臭氧的植物毒性主要體現(xiàn)于它的強(qiáng)氧化性上，通過(guò)破壞植物細(xì)胞壁而引發(fā)急性植物細(xì)胞病變，造成植物死亡。

4 臭氧污染的來(lái)源及其與飛機(jī)尾氣排放的關(guān)聯(lián)

4.1 臭氧污染物來(lái)源

有研究表明地面層臭氧污染中約四分之一來(lái)自大自然臭氧層輸送，二分之一來(lái)自于氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)污染物的光化學(xué)反應(yīng)，其余的則來(lái)自區(qū)域外傳輸。

4.2臭氧污染物與飛機(jī)尾氣排放的關(guān)聯(lián)

隨著民事航空事業(yè)的不斷發(fā)展，因具備速度快，節(jié)約時(shí)間等有利條件，飛機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)前人們旅游、出差等外出活動(dòng)常選的交通工具。但隨著環(huán)境保護(hù)宣傳力度的不斷加大，人們也開(kāi)始逐漸意識(shí)到飛機(jī)尾氣對(duì)人體健康、空氣環(huán)境以及氣候等造成的危害。21世紀(jì)初期，英國(guó)環(huán)境學(xué)專家評(píng)估了飛機(jī)尾氣排放量，通往美國(guó)和歐洲的噴氣式飛機(jī)，每往返一次所排放二氧化碳、氮氧化物以及揮發(fā)性有機(jī)污染物的總量是一輛家用汽車一年的排放量。

臭氧不屬于飛機(jī)尾氣成分，但其形成過(guò)程與飛機(jī)尾氣有很大的關(guān)聯(lián)。高溫條件下，飛機(jī)燃料經(jīng)燃燒后的氮氧化合物容易和碳?xì)浠衔锇l(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)物中有臭氧。同時(shí)。進(jìn)入空氣層中的氮氧化合物在光照下也會(huì)碳?xì)浠衔锇l(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧，增加太陽(yáng)光輻射強(qiáng)度，形成光化學(xué)煙霧。燃油一氧化氮主要來(lái)源于燃料中有機(jī)氮的轉(zhuǎn)化，其含量和燃料中氮含量息息相關(guān)。但飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料多數(shù)是煤油，氮含量較低，因此所產(chǎn)生的氮氧化合物相對(duì)較少。飛機(jī)處于巡航或滑行狀態(tài)時(shí)，由于借助于強(qiáng)大的推動(dòng)力，容易因燃燒不充分導(dǎo)致?lián)]發(fā)性有機(jī)物含量和副產(chǎn)物氮氧化物增加，加劇臭氧污染。

5 控制飛機(jī)尾氣臭氧污染物排放策略

一氧化氮在良好的空氣狀態(tài)下可以和臭氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化氮等氣體，不容易造成臭氧累積。但若飛機(jī)尾氣中同時(shí)排出揮發(fā)性有機(jī)污染物，一氧化氮會(huì)優(yōu)先和其發(fā)生反應(yīng)，臭氧會(huì)在空氣中大量積累，誘發(fā)臭氧污染。由此也可以看出，臭氧污染防治的關(guān)鍵不僅僅是控制某種特定的污染物，而是協(xié)同控制多種污染物的排放。

控制臭氧污染的關(guān)鍵問(wèn)題是控制其前體物。常見(jiàn)臭氧前體物包括氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)污染物?；陲w機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和飛機(jī)燃油的特性，全球飛機(jī)尾氣研究人員研究的熱點(diǎn)主要集中于一氧化碳、碳?xì)浠衔?、水、二氧化碳、可吸入性粉塵、煙霧以及氮氧化物的排放上，其中，研究最為廣泛的是氮氧化物。隨著民航客機(jī)出行率的逐年增加，為了減少飛機(jī)尾氣中氮氧化合物含量，降低可引發(fā)臭氧污染物質(zhì)的排放量，可以采取以下幾種措施加以改善。

（1）加大對(duì)新型、環(huán)保型飛機(jī)研發(fā)的投入資金，優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，降低臭氧污染物排放量。以氮氧化物為基準(zhǔn)，使用新型復(fù)合材料，研究新型綠色環(huán)保飛機(jī)，降低飛機(jī)自重。若可以在全國(guó)范圍內(nèi)推廣使用環(huán)保飛機(jī)，臭氧污染問(wèn)題可得到有效改善。

（2）減少飛機(jī)在地面滑行的時(shí)間或改進(jìn)其滑行路線。處于慢車或滑行工作模式下的飛機(jī)，相比其他飛行狀態(tài)，單位耗油量下經(jīng)尾氣排出氮氧化物污染物總量高50%。據(jù)調(diào)查資料顯示，民航客機(jī)滑行時(shí)間由27min減少至22min，尾氣中氮氧化物含量可降低10%左右。由此數(shù)據(jù)可以看出，為了減少飛機(jī)尾氣引發(fā)的臭氧污染，節(jié)約燃油成本，建設(shè)飛機(jī)跑道時(shí)要充分結(jié)合具體情況，優(yōu)化滑行路線，降低飛機(jī)尾氣中臭氧污染物的含量。

（3）推廣地面電源替代飛機(jī)輔助動(dòng)力裝置，重點(diǎn)區(qū)域民航機(jī)場(chǎng)在飛機(jī)?？科陂g主要使用岸電替代輔助動(dòng)力系統(tǒng)，減少飛機(jī)怠速狀態(tài)下的空氣污染。

6 結(jié)論

隨著航空事業(yè)的飛速發(fā)展導(dǎo)致全球飛機(jī)能源消耗和尾氣排放量逐年增加，加大了生態(tài)環(huán)境的負(fù)荷，也容易引發(fā)溫室效應(yīng)和臭氧污染等問(wèn)題，環(huán)境保護(hù)專家對(duì)飛機(jī)尾氣的研究也越來(lái)越充分?；陲w機(jī)尾氣引發(fā)的臭氧污染問(wèn)題，航空材料研發(fā)人員必須具備創(chuàng)新思維，采用綠色無(wú)污染燃料來(lái)降低飛機(jī)尾氣中臭氧污染物的排放量。

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（作者單位：陜西省西咸新區(qū)空港新城管理委員會(huì)）