與一直縈繞在我們耳邊的PM2.5相比，臭氧確實并沒有太多引起公眾的重視，因為它沒有前者那般“張牙舞爪”，但卻悄悄潛伏在萬里晴空，被稱為“透明殺手”。
那么，我們該如何監(jiān)測與防治臭氧呢？近日，《美國科學(xué)院院報》刊登了一篇來自哈佛大學(xué)的論文，文章稱，科研人員根據(jù)季節(jié)數(shù)據(jù)開發(fā)出一個統(tǒng)計模型，首次可提前一個季度預(yù)測美國東部夏季月份臭氧的濃度。
37年監(jiān)測數(shù)據(jù)“撐起”預(yù)測模型
“美國自1980年就開始監(jiān)測空氣中的臭氧濃度了。”論文第一作者、哈佛大學(xué)應(yīng)用工程與科學(xué)學(xué)院博士生沈路在接受《中國科學(xué)報》記者采訪時介紹說。
美國對于臭氧的關(guān)注源于上世紀40年代初期，當時美國洛杉磯發(fā)生了嚴重的光化學(xué)煙霧事件。事件發(fā)生時正值當?shù)氐南募?，本?yīng)該晴朗的天空，但城市空氣能見度卻非常低，而后，洛杉磯很多市民出現(xiàn)了眼睛發(fā)紅、咽喉疼痛、呼吸憋悶、頭昏、頭痛等癥狀。
后來，科學(xué)家們證實導(dǎo)致這一事件的罪魁禍首就是臭氧，它是一種揮發(fā)性碳氫化合物和氮氧化物等在太陽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)性有機物，一般來自于汽車尾氣、石油化工廠廢氣以及森林植被排放等。高溫、強輻射會加速光化學(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，也有細顆粒物，對人體呼吸系統(tǒng)有直接影響。
雖然這一事件與洛杉磯的地形密不可分，但是汽車尾氣排放、陽光照射同樣也是引發(fā)光化學(xué)煙霧事件的元兇之一。
然而，這只是光化學(xué)污染事件的開始，1943年以后，煙霧更加肆虐，以致遠離城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘減產(chǎn)；1955年因呼吸系統(tǒng)衰竭死亡的65歲以上的老人達到400多人；在1970年，大批市民因此患上了紅眼病。
而為了應(yīng)對可怕的光化學(xué)污染，美國自上世紀50年代開始對露天垃圾燃燒、工廠煙霧排放等方面做出嚴格規(guī)定，包括治理含有碳氫化合物的化工溶劑、垃圾填埋場有毒氣體、熱電廠氮氧化物，處理動物工廠的排放等。
不僅如此，控制汽車尾氣排放也一直是治理重點。空氣質(zhì)量管理者首先明確了管理部門，負責尾氣監(jiān)測和污染減排設(shè)施認證，并且嚴格控制揮發(fā)性有機化合物的排放。在洛杉磯市，政府還要求汽車加裝催化轉(zhuǎn)化器，減排效果顯著。
“除了健康因素，臭氧濃度還會影響到自然植被生成和農(nóng)作物產(chǎn)量，所以美國一直關(guān)注臭氧濃度，而且這些觀測結(jié)果也是推動大氣化學(xué)機理研究的重要數(shù)據(jù)來源。”沈路告訴記者。
基于37年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，沈路和導(dǎo)師洛雷塔·米克利又通過分析大量觀測數(shù)據(jù)和氣象模式，發(fā)現(xiàn)美國東部夏季高濃度臭氧與春季溫暖的熱帶大西洋、寒冷的東北太平洋海水表層溫度，以及夏威夷、大西洋和北美的海平面氣壓異常有關(guān)。
針對這些關(guān)系，他們開發(fā)了一個統(tǒng)計模型，該模型能預(yù)測從1980年到2013年中45%的夏季臭氧濃度年際變化。“臭氧濃度不僅與局地天氣密切相關(guān)，同時也受到半球尺度的大氣環(huán)流和海水溫度的影響。”沈路解釋說。
監(jiān)測數(shù)據(jù)夠多PM2.5或可預(yù)測
既然臭氧可以預(yù)測，那么PM2.5是否也可以同理模擬出其濃度變化？對此，沈路認為，應(yīng)該也可以提前一個季度預(yù)測PM2.5，只是目前并沒有相關(guān)研究。
其實，在大氣污染物中，不論是可吸入顆粒物還是臭氧都只是人類面臨的諸多問題之一。“每個國家對于空氣污染物重視程度的高低，取決于各自的經(jīng)濟發(fā)展狀況和污染水平以及其他的社會環(huán)境問題。不過，整體而言，PM2.5對健康的威脅要比臭氧大多了。”沈路表示。
然而，這并不意味著我國相關(guān)研究機構(gòu)忽視了臭氧的污染。在北京市新聞節(jié)目之后播報的空氣質(zhì)量監(jiān)測節(jié)目中，臭氧也一直沒有離開公眾的視野。
但僅以沈路目前的統(tǒng)計模型想要預(yù)測中國的臭氧污染也有難度。與美國37年的監(jiān)測時間相比，“中國的臭氧觀測時間序列還非常短，暫時不能用我們的這個模型直接做預(yù)測，需要尋找其他的辦法。而且影響中國空氣質(zhì)量的大尺度環(huán)流和影響美國的不一樣，所以這個模型并不能直接通用”。
臭氧控制勢在必行
2017年伊始，深圳市、鄭州市等地紛紛提出，臭氧已經(jīng)成為繼PM2.5后又一重要污染物。河南省鄭州市環(huán)保局數(shù)據(jù)顯示：2016年，由于臭氧超標，鄭州市優(yōu)良天變?yōu)槲廴咎斓奶鞌?shù)是52天，比2015年增加43天。這一數(shù)據(jù)顯示，臭氧成為影響鄭州市優(yōu)良天數(shù)的主要因素之一。
這并非個例，去年9月16日環(huán)保部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，當年8月份全國重點區(qū)域74個城市的空氣質(zhì)量超標天數(shù)中，以臭氧為首要污染物的天數(shù)最多，其次是大家熟悉的PM2.5。這是自去年5月份以來，臭氧連續(xù)第四個月取代PM2.5,成為空氣質(zhì)量超標的“元兇”。
“一般來說，臭氧濃度在發(fā)達國家是下降的，但是在發(fā)展中國家是上升的。而且，臭氧濃度在全球整體的背景下，總體趨勢也是上升的。”沈路表示。
雖然在人們的理解中，臭氧是平流層中保護人們不受紫外線威脅的“護盾”，但是近地面臭氧卻是有害氣體。當濃度超過一定程度時，會對人體造成傷害。
“未來幾十年內(nèi)，全球氣候變化將可能會讓更多的夏季熱浪出現(xiàn)，這會導(dǎo)致美國一些地區(qū)臭氧事件增加70%~100%。由于中國現(xiàn)階段的污染比較嚴重，中國很可能面臨氣候變暖帶來的更嚴峻的挑戰(zhàn)，通過科學(xué)減排來控制空氣質(zhì)量尤為重要。”沈路表示。
其實，早在2012年，我國就修訂了《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》，并首次增設(shè)了PM2.5年均、日均濃度限值和臭氧8小時濃度限值，收嚴PM10和氮氧化物濃度限值等。
歐盟相關(guān)各國也早在1979年簽署了長距離大氣污染公約，只為解決酸雨和近地面臭氧等大氣污染物跨界輸送導(dǎo)致的問題。1997年，歐盟還通過了一項酸雨防治戰(zhàn)略，旨在同時解決歐盟范圍內(nèi)的酸沉降、富營養(yǎng)化以及近地面臭氧問題。2001年，歐盟委員會通過了《國家最高排放限值公約》，對二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機化合物等三類二次污染問題的前體物排放量做出了規(guī)定，以期解決臭氧相關(guān)問題。
“提前知道臭氧濃度可以加大這個季節(jié)的減排力度，同時敏感人群注意觀察短時間尺度的空氣質(zhì)量預(yù)報來安排自己的戶外活動，農(nóng)業(yè)部門可以提前采取相應(yīng)措施。”沈路同時表示，季節(jié)預(yù)測溫度降水還有很多沒有解決的問題，季節(jié)預(yù)測空氣污染只是剛剛開始，相信未來經(jīng)改進后會達到更好的預(yù)測效果。
（原標題：臭氧：這個“透明殺手”有點狠）
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