臭氧is地球卫士？or隐形反派？

现在，臭氧的身份已经从“地球守卫”急速转变为“隐身反派”。不仅上了各地生态环保部门的联合“黑名单”，生态环境部还专门发布了《2020年VOC治理攻坚计划》来应对这一问题。臭氧气不能阻挡紫外线？为什么人类在害怕臭氧层空洞的同时，却又在想办法对付它？咱们一起来看看臭氧的特性是如何改变的。

一八三九年，在电解稀硫酸试验中首次发现臭氧。人们首先注意到臭氧对生命的巨大影响，然后才发现它是“有毒”的。所以，直到20世纪很久以前，臭氧一直被自然学家视为空气中有益的成分。在室外工作的人通常认为高空工作有利于身心健康，因为在这里有足够的臭氧。

随著科技的发展，人们逐渐意识到，从天上到地下，从低浓度到高浓度，臭氧的特性会有很大的改变。

受污染或不受污染地点。

自从地球诞生40亿年后，臭氧层就随着大气层中的氧的增加慢慢建立起来。其水平面仅有3毫米厚，但却能吸收到达地球90%以上的紫外线辐射，并将其转换成热能，加热大气，从而在地表形成了10~50千米远的平流层。

人类出现和发展，是由于地球上平流层中臭氧层的保护作用，脱氧核糖核酸和核糖核酸逃过了紫外线的“魔爪”。在数亿年前，臭氧层可以被认为是地球上生物进化的“保护伞”，作为“护航者”。

在平流层中臭氧含量为90%，对流层只有10%。高海拔平流层和低海拔对流层的臭氧特性为何会有很大的差异？首先是不同海拔高度臭氧的形成。

同温层中，紫外光的照射会破坏氧分子两个氧原子间的化学键，而剩下的氧原子由于极不稳定，会与另一个氧分子结合，从而形成臭氧，这是一种完全“天然”的产物。但进入对流层后，除部分平流层与对流层之间“漫游”的臭氧，以及森林植被生物所提供的臭氧外，绝大多数的臭氧都是“人工的次级转化物”，如NOx、VOC等，它们是通过复杂的光化学反应产生的次级污染物。当天的最高平均臭氧浓度达到8小时每立方米160微克以上，成为臭氧污染。

同时，臭氧也一直是人们很好的帮手，在临床应用中具有消毒杀菌、消炎、抗感染、止痛镇痛、增强机体免疫力、向缺血组织供氧等多种功效。即使，它还是有点清新的味道——雷雨天之后，那沁人心脾的草香，也是部分因为雷击之后的少量氧气变成了臭氧。这样的低浓度臭氧不仅无害，而且能提神。

但是一旦被污染了，臭氧就会变臭。

黑色“大地伞”

臭氧气到底对人体有什么影响？从中枢神经系统到呼吸系统，从血液到骨骼，它都可能受到损伤。

因为臭氧具有极强的氧化性，当浓度超过一定范围时，会对人体健康造成影响。

第3军医大学新桥医院呼吸科副主任李琦介绍，臭氧对呼吸道有较强的刺激作用，导致气道反应和炎症加剧，哮喘加重等。还有一些非常直观的数据：当空气中臭氧浓度达到0.01~0.02毫克/升时，人们就会闻到气味；达到1毫克/升时，会加速呼吸，胸闷等；2.5~5毫克/升时，会导致脉搏加快，疲劳，头痛，在这种环境下停留1小时，可能会出现肺气肿，甚至死亡。

更加恐怖的是，透明的臭氧只能通过仪器进行监控，人们很难发现它是否超标，更谈不上及时保护自己。因此，“臭氧污染”就成了名副其实的“隐形杀手”。值得一提的是，日常生活中经常使用的打印机、复印机等都会产生臭氧和一些有机废气，十分危险。

该研究表明，到2050年，仅气候变化一项就可使中国臭氧污染增加11%；如果减少60%的相关排放量，将会挽救33万条生命。只要国家执行最严格的空气质量标准，每年就能避免6000例死亡。

臭氧气污染，可能比你想象的还要“严重”几分，它在夏季污染中是“头号元凶”。

气象部门对臭氧浓度的变化起主导作用。该系统控制臭氧浓度的年度和日夜变化。夏天阳光明媚，都市里却暗藏着“杀机”。在户外闻到特别的鱼腥味时，很可能就是臭氧超标了。产生光化学反应需要强烈的紫外线辐射、高温、低湿和大气环境稳定，而光照条件最佳的夏季则是臭氧污染的催化剂，阳光越强，光化学反应越激烈，产生的臭氧浓度越高。因此，夏天下午12时到15时是臭氧污染最严重的时候。

实际上，臭氧污染并非新鲜事，只是在2012年之前，它还着实被“冷落”了——毕竟PM2.5更引人注目。自从2013年《大气污染防治行动计划》实施以来，随着国家空气质量监测网络的建立，臭氧污染的名称才刚刚进入公众的视野。对于人类来说，臭氧污染实际上很早就和光化学烟雾这个别名联系在一起了。

氮氧化物和碳氢化合物等污染源排放到大气中的初级污染物，在太阳紫外线照射下发生光化学反应，产生臭氧等次级污染物，这种初级污染物和次级污染物的混合物称为光化学烟雾。作为光化学烟气的主要氧化剂，臭氧的浓度变化是光化学烟气预警的基础。

一九四三年，世界上第一次光化学烟雾事件发生在美国第二大城市洛杉矶。那时，该市250万辆汽车一天要燃烧1100吨汽油，排放出污染气体等污染物，在紫外线照射下产生光化学反应，最终形成剧毒、浅褐色、刺激性的烟雾，笼罩全城，使许多市民眼红，头痛。光化学烟雾事件还发生在日本，英国，加拿大，澳大利亚，德国等国。

因此，随着我国夏季臭氧浓度的升高，是否会引发光化学烟雾？总体来看，我国臭氧污染水平远低于发达国家历史上频繁发生的光化学烟雾事件，我国正在加强臭氧监测和治理，针对这一问题，生态环境部大气环境司司长刘炳江认为：“目前，我国没有发生光化学污染事件，未来发生的可能性也很小。

谁也无法独善其身。

制止“光污染”事件发生，必须从源头抓起——臭氧污染治理真的很困难。NOx与VOCs在臭氧生成过程中的链式反应关系比较复杂，导致治理机制比较复杂。也有研究表明，PM2.5与臭氧的关系“非常密切”。由于臭氧的形成过程取决于大气自由基浓度，而PM2.5可以通过吸收大气自由基中的一部分来抑制臭氧的生成，因此对PM2.5和臭氧进行双向治理的要求很高。

臭氧源结构复杂，涉及汽车尾气、化工、涂料、餐饮等多个领域。而机动源汽车的治理一直是一个难点，化工、餐饮等多且分散，要精确控制，难度可想而知。所以，臭氧前体的协同控制是一个更大的挑战。

结果表明，由于我国在新冠肺炎流行期间采取严格的管理措施，NOx的浓度比VOCs的浓度下降较多，城市成为VOCs的控制区域，再伴随PM2.5的下降，反而容易使臭氧“超标”。这同样适用于全球。研究表明，由于多国采取了不同程度的社会隔离措施，在各国封锁期间大气污染显著减少，而臭氧污染却在增加。巴塞罗那的增长为29%，欧洲平均增长为17%。

这是因为城市新增NO排放是近地面臭氧消耗的重要途径。NO+O3→NO2+O2反应是在“滴定效应”作用下发生的。公路交通排放的NO是消耗当地臭氧层的物种。但是，受交通限制的尾气排放减少，加上PM2.5等其他近地面消耗臭氧层的物质减少，疫情期间城市臭氧层自然会大量增加。

事实上，臭氧污染出现在一个地方，并不全是由于局部污染引起的。如珠三角地区臭氧污染较小，秋季较多；长三角地区则是夏季较多，秋季次之，冬季较少。除局部效应外，它还受平流层的操纵——对流层输送和远程输送。

飞行器排放的气体会把污染从对流层带到平流层，气象现象也会在一个地点造成周期性的短暂的连续温度“破坏”，使对流层和平流层之间的间隙打开，并通过垂直下沉运动将物质从平流层输送到对流层。这时，平流层中的臭氧会随空气一起“串门”进入地表。因为STT通常发生在中纬度，所以它对北半球中纬度对流层臭氧资源的贡献占20%到30%。对流层与平流层之间的物质输送通道在青藏高原地区。

幸运的是，打赢了臭氧攻坚战，我们从未放弃。六月，“挥发性有机物2020年治理攻坚计划”公布，显示出我国治理臭氧污染的决心；七月一日，“挥发性有机物无组织排放控制标准”实施，打赢蓝天保卫战，我们正在行动。但愿在共同建设美好环境倡议下，大家能够早日认识到，臭氧污染的减少不仅仅是“天助”，更是“人助”。