生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)臭氧污染特征與治理對(duì)策思考

李銘裕

（廣東省揭陽(yáng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣東 揭陽(yáng)市 522000）

1 臭氧污染的相關(guān)概念

1.1 臭氧的概念

臭氧由三個(gè)氧原子組成，分子結(jié)構(gòu)比較活潑，處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)的臭氧會(huì)散發(fā)出一種類似于魚腥味的異味，由于其性質(zhì)活潑，因此非常容易與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；由于臭氧氣體容易分解，很長(zhǎng)一段時(shí)間都沒(méi)有被人類發(fā)現(xiàn)，直到1840年，德國(guó)科學(xué)家在進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，才發(fā)現(xiàn)臭氧的存在，這也標(biāo)志著人類的生產(chǎn)生活活動(dòng)已經(jīng)造成臭氧的生成了[1]。

1.2 臭氧的性質(zhì)及危害

從物理性質(zhì)上看，臭氧在常溫下為氣態(tài)，呈淺藍(lán)色，難溶于水，不溶于液氧，但可溶于液氮及堿液，密度略重于空氣，由于性質(zhì)活潑，因此在常溫下就可以分解，臭氧與液態(tài)物質(zhì)混合時(shí)速度較快，與氣態(tài)物質(zhì)混合時(shí)則速度較慢，半衰期在十五分鐘以上。因?yàn)樯鲜龅倪@些原因，臭氧能夠較長(zhǎng)時(shí)間的沉積在地表附近。從化學(xué)性質(zhì)上看，臭氧比氧氣多一個(gè)原子，化學(xué)性質(zhì)更加活潑，因此具有明顯的強(qiáng)氧化性，存在于生活環(huán)境中的臭氧因?yàn)槠鋸?qiáng)氧化性損傷人們的眼睛和黏膜。

1.3 臭氧污染的概念

生活環(huán)境中的臭氧的主要來(lái)源是化石燃料的燃燒，雖然化石燃料的燃燒本身不產(chǎn)生臭氧，但是廢氣中的氮氧化合物、碳氧化合物、揮發(fā)性化合物，在紫外線的照射下與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)生成臭氧。由于臭氧的密度略大于空氣，自然分解速度較慢，且不容易被水體吸附，因此可以較長(zhǎng)時(shí)間的在地表附近沉積，最終形成嚴(yán)重的空氣污染。

2 臭氧污染的來(lái)源

2.1 自然來(lái)源

自然界中的一些氣象或生物活動(dòng)會(huì)形成臭氧。首先，大氣層中的“臭氧層”，由于高度原因很少直接影響地表，但研究發(fā)現(xiàn)在波長(zhǎng)小于240 nm 紫外線的輻射條件下，臭氧層中的臭氧會(huì)分解，產(chǎn)生的氧原子與下方的氧分子重新結(jié)合產(chǎn)生臭氧。以此類推，不斷向下傳輸?shù)饺藗兊纳羁臻g。其次，自然界中生物的遺體如果大量堆積，在腐爛過(guò)程中產(chǎn)生氮氧化物，并在陽(yáng)光照射下會(huì)形成臭氧，造成臭氧污染。最后，雷暴天氣會(huì)電解大氣中的氧氣形成臭氧，如果沒(méi)有雨水沖刷就會(huì)形成污染。

2.2 光化學(xué)煙霧

光化學(xué)煙霧指的是燃燒化石燃料的廢氣，在強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射和煙霧的催化下形成毒性更強(qiáng)、對(duì)人體損傷更大的廢氣的過(guò)程，如表1，絕大多數(shù)的臭氧污染都是光化學(xué)煙霧形成的[2]。光化學(xué)煙霧形成臭氧主要有三種途徑，首先是燃煤廢氣，如果燃煤時(shí)煤礦石沒(méi)有進(jìn)行過(guò)嚴(yán)格的脫氮、脫硝處理，其燃燒產(chǎn)物中就會(huì)存在大量的一氧化碳、一氧化氮等廢氣，而在燃煤煙霧的作用下，這種反應(yīng)還會(huì)遭到催化；其次，在石油化工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)當(dāng)中，分解冶煉石油、油氣揮發(fā)也會(huì)增加空氣中的氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物含量增加，進(jìn)而在光化學(xué)煙霧作用下形成臭氧；最后，城市當(dāng)中的機(jī)動(dòng)車燃燒化石燃料形成的廢氣，也會(huì)參與光化學(xué)煙霧的形成，由于當(dāng)下城市機(jī)動(dòng)車保有量不斷增加，顯著的增加了臭氧污染。

表1 光化學(xué)煙霧

2.3 電氣來(lái)源

人類最早發(fā)現(xiàn)臭氧時(shí)，就是在空氣的電解實(shí)驗(yàn)和火花放電實(shí)驗(yàn)中電解氧氣得到的，而隨著生活中電氣設(shè)備的不斷增加，“電解空氣”形成臭氧污染的可能性也大大的增加了。電氣設(shè)備形成臭氧污染的途徑主要有三種，首先，一些高壓輸電設(shè)備、變電配電設(shè)備附近會(huì)形成臭氧，電流的電壓越高、功率越大，越有可能將空氣中的氧氣電解成臭氧，特別是變電站，這一設(shè)施中電流的走向復(fù)雜，與空氣的接觸面大，更容易形成臭氧；其次，一些辦公設(shè)備也會(huì)造成臭氧污染，以激光打印機(jī)為例，激光打印機(jī)在工作中需要產(chǎn)生高壓靜電并通過(guò)靜電來(lái)吸附碳粉，高壓靜電的存在則會(huì)將周圍空氣中的氧氣電解，形成臭氧，雖然這些臭氧量較少，但由于存在于辦公環(huán)境當(dāng)中，對(duì)人體的損害仍比較嚴(yán)重。

3 臭氧污染的危害

3.1 對(duì)人體的危害

臭氧的強(qiáng)氧化性，會(huì)對(duì)人體造成顯著的傷害。首先，臭氧會(huì)破壞人們的呼吸系統(tǒng)，在吸入臭氧時(shí)，強(qiáng)烈的異味會(huì)刺激人們的鼻黏膜，造成鼻部不適，上呼吸道被腐蝕，會(huì)造成咽喉腫痛，誘發(fā)炎癥，被破壞的呼吸道黏膜抵抗力降低，更有可能受到感染，臭氧還會(huì)腐蝕肺部，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)T發(fā)哮喘。其次，眼睛在接觸臭氧時(shí)會(huì)受到刺激，造成眼部流淚不適，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損害眼內(nèi)黏膜，造成視力下降，皮膚在接觸臭氧時(shí)則會(huì)造成皮膚中的維生素E被氧化，導(dǎo)致皮膚長(zhǎng)黑斑，出皺紋。最后，臭氧如果進(jìn)入人體的循環(huán)系統(tǒng)，還會(huì)給人體帶來(lái)更大的損傷，比如，臭氧會(huì)損傷人們的甲狀腺，造成骨骼鈣化，濃度超過(guò)每立方米200微克的臭氧還會(huì)損傷人們的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，造成人們的思維、表達(dá)能力下降，進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)的臭氧還會(huì)造成血液攜帶氧氣的能力下降，造成組織缺氧[3]。

3.2 對(duì)農(nóng)作物的損害

農(nóng)作物接觸到大氣當(dāng)中的臭氧時(shí)，葉片會(huì)受到腐蝕，長(zhǎng)出“斑點(diǎn)”，當(dāng)臭氧進(jìn)入葉片內(nèi)部之后，直接損傷葉綠體，葉片的顏色會(huì)發(fā)黃，造成農(nóng)作物無(wú)法進(jìn)行正常的光合作用，最終枯萎死亡。臭氧進(jìn)入土壤，與土壤當(dāng)中的水分混合，其腐蝕性還會(huì)大大的增加，造成農(nóng)作物的根部受損，漸漸地失去吸收水分和營(yíng)養(yǎng)的能力，最終因?yàn)槿狈︷B(yǎng)分而死亡。臭氧還會(huì)使農(nóng)作物體內(nèi)一些酶的合成速度降低，最終導(dǎo)致農(nóng)作物生長(zhǎng)速度變慢、衰老速度變快，發(fā)育不良。

3.3 其它損害

臭氧的腐蝕性特別強(qiáng)，只有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的鉑、金等才能抵抗臭氧的侵蝕，即使是銀，在經(jīng)受臭氧的腐蝕之后也有可能產(chǎn)生過(guò)氧化銀，而生活中常用的灰色金屬設(shè)備就更容易受到腐蝕，比如鋼鐵制作的管道被銹蝕使用壽命變短，鼠標(biāo)線路會(huì)因?yàn)槌粞醯那治g而生銹。對(duì)于有機(jī)材料來(lái)說(shuō)，臭氧會(huì)造成尼龍、棉花、聚酯等纖維制品的染料褪色，紙張會(huì)因?yàn)槌粞醯淖饔冒l(fā)黃變脆，照片的圖像層脫落，輪胎、墊圈等橡膠制品也會(huì)因?yàn)槌粞醯母g失去彈性。

4 臭氧污染的特征

4.1 區(qū)域性特征

從臭氧污染的空間分布來(lái)看，臭氧污染的出現(xiàn)具有較強(qiáng)的區(qū)域性。容易產(chǎn)生臭氧污染的區(qū)域主要有以下三種，首先是重化工工業(yè)區(qū)，特別是煤礦開采、石油冶煉、火力發(fā)電等區(qū)域，這些區(qū)域往往大量使用化石燃料，容易造成氮氧化物、碳氧化物、可揮發(fā)性有機(jī)物以及催化光化學(xué)煙霧反應(yīng)的固體顆粒物；其次，大型城市環(huán)境也容易產(chǎn)生臭氧污染，大型城市汽車保有量較多，出行中消耗的化石燃料也比較大，造成臭氧污染的廢氣排放量也就較多；最后，大型的變電設(shè)施附近也會(huì)因?yàn)殡娊庾饔迷斐沙粞醯膮^(qū)域性污染[4]。

4.2 季節(jié)性特征

從臭氧污染的發(fā)生時(shí)間來(lái)看，臭氧污染的出現(xiàn)時(shí)間也具有較強(qiáng)的季節(jié)性。一般情況下，各地的臭氧污染主要發(fā)生在夏季，這一時(shí)間段環(huán)境氣溫高，紫外線強(qiáng)烈，從客觀條件上看有助于臭氧的形成。有時(shí)，臭氧污染的區(qū)域性特征會(huì)與季節(jié)性特征交叉作用。以廣東為例，近幾年臭氧污染主要集中在春季與秋季。春季末溫度開始上升，日照強(qiáng)度加強(qiáng)，降雨量與風(fēng)力較小，有利于臭氧生成而不利于污染物擴(kuò)散。秋季中弱冷空氣影響日趨頻繁，冷空氣到來(lái)前溫度升高，天氣靜穩(wěn)，易導(dǎo)致臭氧污染。夏季日照強(qiáng)度大，溫度高，但降雨多，風(fēng)力大，邊界層高，擴(kuò)散條件較好，臭氧濃度相對(duì)較低。

4.3 難治理特征

臭氧污染還具有難以治理的特征。氣體污染的擴(kuò)散性強(qiáng)，難以收集，不能像水污染或固體污染那樣將污染物收集起來(lái)統(tǒng)一處理，只能通過(guò)源頭治理降低污染。然而臭氧污染來(lái)源的多樣性造成了治理困難。以京津冀地區(qū)為例，這里存在大量的中小型工業(yè)企業(yè)，分散的生產(chǎn)造成難以管理，而簡(jiǎn)單的關(guān)停處理又會(huì)影響經(jīng)濟(jì)，短期難以施策，只能推動(dòng)長(zhǎng)期治理。

5 臭氧污染治理中存在的問(wèn)題

5.1 生成機(jī)制復(fù)雜

臭氧為二次污染物，治理臭氧污染需要控制前體物排放。臭氧污染前體物主要為氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物。而揮發(fā)性有機(jī)物來(lái)源眾多，工業(yè)源、農(nóng)業(yè)源、生活源、移動(dòng)源、自然源等。同時(shí)臭氧與前體物呈非線性關(guān)系，不同區(qū)域臭氧污染特征不同，有些區(qū)域?yàn)榈趸锩舾袇^(qū)，有些區(qū)域?yàn)閾]發(fā)性有機(jī)物敏感區(qū)，需要對(duì)區(qū)域臭氧污染原理進(jìn)行深入分析，制定相應(yīng)的減排治理措施。

5.2 環(huán)保法規(guī)執(zhí)行不夠精準(zhǔn)

根據(jù)國(guó)際社會(huì)的環(huán)境治理經(jīng)驗(yàn)，要想推動(dòng)環(huán)境治理，最重要的工具是環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)，雖然當(dāng)下我國(guó)制定了一系列環(huán)保法規(guī)，但是這些法律法規(guī)執(zhí)行困難。首先，環(huán)保法規(guī)與我國(guó)的實(shí)際情況結(jié)合不足，缺少針對(duì)性，比如，在我國(guó)的許多地區(qū)，造成臭氧污染的主力并不是機(jī)動(dòng)車而是燃煤，而相關(guān)的環(huán)保法規(guī)卻效仿一些發(fā)達(dá)國(guó)家，重點(diǎn)針對(duì)機(jī)動(dòng)車污染，造成了環(huán)保治理沒(méi)有對(duì)癥下藥，治理效果有限[5]。

5.3 監(jiān)測(cè)技術(shù)水平不高

當(dāng)下的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)體系仍存在建設(shè)不充分等問(wèn)題。首先，在我國(guó)的臭氧污染監(jiān)測(cè)技術(shù)體系當(dāng)中，對(duì)于“可揮發(fā)性有機(jī)物污染”的監(jiān)測(cè)技術(shù)還比較落后，難以識(shí)別出種類繁多的有機(jī)物污染，造成了監(jiān)測(cè)技術(shù)的空白。其次，我國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)體系缺少投資，技術(shù)進(jìn)步較慢，仍停留在“政策指導(dǎo)一步，一線前進(jìn)一步”的擠牙膏階段，難以跟上技術(shù)進(jìn)步浪潮和污染形式的變化。最后，我國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)條件不平衡，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)監(jiān)測(cè)條件好，經(jīng)濟(jì)落后的地區(qū)監(jiān)測(cè)條件弱，不同的地區(qū)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的現(xiàn)象比較明顯。

5.4 治理機(jī)制不完善

從環(huán)境保護(hù)的治理策略上看，我國(guó)的環(huán)境治理機(jī)制比較簡(jiǎn)單，存在“運(yùn)動(dòng)式”治理的問(wèn)題，難以根除環(huán)境污染。以燃煤污染治理為例，我國(guó)大量存在的小型火電廠、小型煤化工廠、小型鋼廠，這些單位生產(chǎn)分散，難以統(tǒng)一管理；加之技術(shù)落后，缺少生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的動(dòng)力。一旦造成嚴(yán)重的空氣污染，有關(guān)部門往往將這些企業(yè)關(guān)停了事，然而這些企業(yè)又是一些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)主力，關(guān)停會(huì)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失，最后有關(guān)部門只能暫停治理，恢復(fù)生產(chǎn)，直到再次出現(xiàn)嚴(yán)重污染時(shí)再“重啟”治理。這種運(yùn)動(dòng)式治理不但不能根除污染，還耗費(fèi)了各方大量精力。

5.5 臭氧污染有擴(kuò)大趨勢(shì)

當(dāng)前，我國(guó)的臭氧污染有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢(shì)。雖然對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村地區(qū)的治理已經(jīng)初顯成效，但是城市環(huán)境的臭氧污染并未得到改善。一方面，機(jī)動(dòng)車廢氣增加了臭氧污染源，另一方面，機(jī)動(dòng)車的增多造成了熱島效應(yīng)，導(dǎo)致大氣污染物更加難以擴(kuò)散。

6 臭氧污染的治理策略

6.1 完善污染源調(diào)查 促進(jìn)法規(guī)精準(zhǔn)化

當(dāng)前，我國(guó)的大氣污染治理法規(guī)缺少針對(duì)性，針對(duì)這種現(xiàn)象，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)完善污染源調(diào)查，促進(jìn)法規(guī)的精準(zhǔn)化。首先，有關(guān)部門要列舉空氣污染物清單，了解哪些污染物會(huì)造成臭氧污染；其次，有關(guān)部門要對(duì)自身管轄區(qū)域內(nèi)的污染源進(jìn)行調(diào)查，確認(rèn)石化工廠、交通運(yùn)輸?shù)任廴驹串?dāng)中，哪些是造成臭氧污染的主力，各自又具有什么樣的特點(diǎn)；最后，在進(jìn)行了這兩方面調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)進(jìn)行精準(zhǔn)化修改，制定合理的污染物排放量統(tǒng)計(jì)方法；制定有效的約束激勵(lì)機(jī)制，對(duì)明顯的污染物排放進(jìn)行收費(fèi)。

6.2 加大投資力度 促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步

當(dāng)下，我國(guó)的臭氧污染監(jiān)測(cè)技術(shù)分布不平衡，針對(duì)這一問(wèn)題，可以通過(guò)兩種策略解決。首先，有關(guān)部門可以加大污染監(jiān)測(cè)的投資力度，借助市場(chǎng)的力量促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。加大投資力度可以將社會(huì)的力量引入環(huán)境治理當(dāng)中，在擴(kuò)大環(huán)境治理隊(duì)伍的同時(shí)，還可以借助市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)制促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步[6]。其次，在全國(guó)范圍內(nèi)加強(qiáng)技術(shù)交流活動(dòng)，促進(jìn)先進(jìn)的理念和監(jiān)測(cè)治理技術(shù)在全國(guó)范圍內(nèi)推廣。

6.3 改善環(huán)境治理機(jī)制 樹立“大環(huán)?！庇^

環(huán)境保護(hù)與居民生活息息相關(guān)，如果為了治理臭氧污染關(guān)閉發(fā)電站、煤化工廠，有可能讓當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)停滯。為了應(yīng)對(duì)這種問(wèn)題，有關(guān)部門要樹立“大環(huán)?！庇^念，將環(huán)保工作與民生工作結(jié)合起來(lái)。一方面，在進(jìn)行污染源調(diào)查時(shí)，要關(guān)注污染源和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)之間的關(guān)系，不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為“污染源關(guān)閉就好”；另一方面，要用帶動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)生活整體進(jìn)步的方式改變污染現(xiàn)狀，比如，針對(duì)分散生產(chǎn)的小火電、小煤化問(wèn)題，除了關(guān)閉原有的污染企業(yè)，還要促進(jìn)資源集中，形成新的、更集中、更先進(jìn)的大型企業(yè)。

6.4 綜合治理機(jī)動(dòng)車污染

在臭氧污染的治理工作中，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)綜合治理機(jī)動(dòng)車造成的臭氧污染。首先，為了爭(zhēng)取居民的配合，有關(guān)部門要加大宣傳力度，讓更多人認(rèn)識(shí)到臭氧污染的危害；其次，在城市建設(shè)方面，要開辟更多的公共交通線路，方便居民用公共交通出行；最后，在機(jī)動(dòng)車的管理上，除了機(jī)動(dòng)車“限號(hào)”出行以外，還要注意加強(qiáng)清潔油品的監(jiān)管力度，鼓勵(lì)新能源汽車和尾氣催化凈化等環(huán)保技術(shù)的推廣使用。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，臭氧污染治理的重點(diǎn)是污染源和民生關(guān)系，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)樹立“大環(huán)?！庇^，用綜合治理的方式解決污染問(wèn)題。