5月18日環(huán)保部門通報，包括北京在內(nèi)的京津冀地區(qū)，今天將出現(xiàn)一次以臭氧為首要污染物的空氣重污染過程。視覺中國 | 圖

      這幾日藍(lán)天白云，你是否感到嗓子不舒服？打開手機，APP上卻提示有污染。仔細(xì)一看數(shù)據(jù)，“隱形殺手”臭氧悄悄取代人們熟知的PM2.5等顆粒物。

      環(huán)保部2017年5月18日的空氣質(zhì)量預(yù)測預(yù)報結(jié)果顯示，18日至19日，京津冀及周邊地區(qū)會出現(xiàn)一次污染過程，北京、天津、河北中南部部分城市空氣質(zhì)量可能達(dá)到中度污染，短時可至重度污染，首要污染物為臭氧。

      檢索媒體報道不難發(fā)現(xiàn)，2017年5月17日—18日，京津冀、長三角地區(qū)空氣質(zhì)量普遍為“輕度”到“中度”污染，首要污染物基本都是臭氧。在濟南，2017年5月1日至17日有9天出現(xiàn)輕度污染、3天中度污染，首要污染物中，除了8天為PM10外，其余9天均為臭氧。在成都，2017年4月，臭氧污染天數(shù)從去年的1天上升到5天，相較往年，今年成都平原地區(qū)都顯現(xiàn)出了“臭氧污染出現(xiàn)得更早”的新趨勢。

      有媒體報道，從2016年的監(jiān)測數(shù)據(jù)看，全年雖然只有1天臭氧達(dá)到重度污染水平，但臭氧作為首要污染物的超標(biāo)日占全年總超標(biāo)日的32%。近年來，臭氧也一度在夏季穩(wěn)居長江三角洲與珠江三角洲地區(qū)污染物之首。

在天是佛，下地成魔

      臭氧成為了首要污染物讓不少人疑惑，大氣中的臭氧層能阻止紫外線，為什么又成了污染物?

      臭氧本是聚集在距地面20-35公里的臭氧層，是保護(hù)地球的衛(wèi)士。但是，根據(jù)各國科學(xué)家的研究，隨著人類文明的進(jìn)程，近地面大氣中（對流層）的臭氧主要由光化學(xué)反應(yīng)過程產(chǎn)生，即臭氧屬于“二次污染物”。而近些年來，地面臭氧的濃度也在不斷增長。

      北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授張遠(yuǎn)航在《紫光閣》雜志2014年第12期上的一篇文章中提醒到，臭氧具有強氧化性，可使織物、紙張等發(fā)脆，使橡膠老化而降低強度。臭氧能與生物體系中的不飽和脂肪酸、酶中的巰基、氨基及其他重要的蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，短暫暴露在高濃度臭氧中，會引起咳嗽、喉部干燥、胸痛、粘膜分泌增加、疲乏、惡心等癥狀；嚴(yán)重暴露會明顯損傷肺功能，影響呼吸道結(jié)構(gòu)，引起炎癥，改變透氣率，甚至導(dǎo)致死亡。

      因此，就有專家稱臭氧是“在天是佛，下地成魔”。

      上述文章還提醒公眾，與PM2.5相比，臭氧污染更具隱蔽性，即使是晴朗的藍(lán)天，特別是少云、無風(fēng)的天氣下，最容易出現(xiàn)臭氧污染。針對臭氧，目前尚沒有明確的個人防護(hù)措施。

      戴口罩對阻擋臭氧幾無用處，室內(nèi)空氣凈化器同樣幾無建樹，有些凈化器本身還會產(chǎn)生臭氧，使用不當(dāng)會造成二次污染。因此，一旦臭氧濃度出現(xiàn)超標(biāo)時，應(yīng)盡可能減少外出，尤其是兒童、老年人及心臟病、呼吸系統(tǒng)疾病患者，更應(yīng)避免戶外活動。

      魔性的EKMA曲線
      地面臭氧是怎么來的呢？除少量由平流層傳輸外，大部分是由人為排放的“NOx（氮氧化物）”和“VOCs（揮發(fā)性有機物）”，在高溫光照條件下二次轉(zhuǎn)化形成的。NOx主要來自機動車、發(fā)電廠、燃煤鍋爐和水泥爐窯等排放；VOCs主要來自機動車、石化工業(yè)排放和有機溶劑的揮發(fā)等。

      因此，當(dāng)二氧化硫超標(biāo)，削減其排放就能達(dá)到減少污染的目的。但是，這種方法不能直接用于對臭氧的控制。學(xué)界認(rèn)為，臭氧治理需利用EKMA曲線，通過控制臭氧前體物NOx和VOCs來控制臭氧。

EKMA曲線示意圖。來源：劉通浩論文《中國電力行業(yè) NOX排放控制成本效益分析》

      EKMA曲線顯示了NOx和VOCs對于臭氧生成的復(fù)雜關(guān)系。當(dāng) VOCs與NOx濃度比值偏大的時候，臭氧生成處于 NOx 控制區(qū)，臭氧濃度隨 NOx 增加而增加，VOCs的變化對臭氧的影響不大；反之，當(dāng)VOCs與NOx比值較小時，臭氧生成處于VOCs控制區(qū)，臭氧濃度隨VOCs增加而增大，NOx濃度增加反而會使臭氧濃度降低。

      美國：治了西部，落了東部
      治理臭氧的經(jīng)驗也可取他山之石，亞洲清潔空氣中心的一份報告（文末有鏈接）回顧了美國治理臭氧污染的過程。

      早在上世紀(jì)50年代洛杉磯光化學(xué)污染事件之后，美國就已認(rèn)定了近地面的臭氧濃度過高是因為NOx和VOCs過度排放引起的。治理VOCs排放，特別是嚴(yán)格控制機動車排放的舉措在西海岸的洛杉磯城市群取得了一定效果。

      但這在東部城市效果不佳。直到1977年，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，中西部的污染傳輸導(dǎo)致了東北部城市的臭氧嚴(yán)重超標(biāo)——東部各州處于中西部各州的下風(fēng)向，一個州排放的前體物——特別是固定高架源排放的NOx，能輸送到其他州。

      亞洲清潔空氣中心的報告認(rèn)為：從本地污染控制的角度來說，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先控制 VOCs 還是 NOx 并沒有一個簡單的答案。因為不同地區(qū)的臭氧生產(chǎn)機制各異，即使同一個地區(qū)的不同時間點也不一樣，取決于當(dāng)時的氣象條件、排放特征等因素?；镜难芯抗沧R認(rèn)為 VOCs 控制（和/或輔以 NOx 控制）對于緩解城市區(qū)域的局地臭氧污染很有幫助，但區(qū)域臭氧污染控制的最佳策略是減少高架源的 NOx 排放。

美國臭氧控制措施匯總。來源：EPA，2004 

      區(qū)域協(xié)同，強力扭轉(zhuǎn)各自為營局面
在認(rèn)識到臭氧的傳輸問題之后，美國地方政府開始嘗試設(shè)立臭氧區(qū)域協(xié)同治理。

      早前，臭氧濃度長期不能達(dá)標(biāo)的東北各州（包括紐約、馬薩諸塞、新澤西、緬因、新罕布什爾、佛蒙特、羅德島、康涅狄格）的空氣污染管理者就已經(jīng)嘗試由下至上進(jìn)行協(xié)商，建立了東北各州空氣管理協(xié)調(diào)機構(gòu)（NESCAUM）。但是這一努力并沒有改變各州的行動策略，環(huán)境政策的制定仍然是建立在本州利益基礎(chǔ)上，而非區(qū)域性策略。

      直到1990年臭氧傳輸委員會（OTC）的建立，才從根本上改變了“各自為營”的局面，形成了以州為主導(dǎo)，聯(lián)邦政府和各州共同議事和協(xié)調(diào)的區(qū)域性合作機制。

      1990年11月，《清潔空氣法修正案》正式授權(quán)劃定臭氧傳輸區(qū)域（OTR），并要求未達(dá)標(biāo)區(qū)域污染源應(yīng)用合理可得控制技術(shù)。同時建立氧傳輸委員會（OTC），旨在協(xié)調(diào)東北部和大西洋沿岸中部各州的控制計劃。

      從1991年召開第一次會議并把馬里蘭州環(huán)境委員選為主席開始，美國東北各州正式實施區(qū)域臭氧控制策略。OTC由各州代表以及EPA（美國環(huán)保署）成員組成，協(xié)調(diào)制定區(qū)域NOx、VOCs 減排策略并督促實施。OTC 的職責(zé)包括風(fēng)險評估和模型研究、移動源的管理和固定源的管理，其中，固定源NOx 排放是區(qū)域臭氧控制策略的重點。

      1994 年，OTR范圍內(nèi)除了弗吉尼亞之外的所有州開始采取一致行動：要求控制250 mmBTU/小時（百萬英制熱單位）以上工業(yè)排放源及15 MW 以上的電廠；設(shè)置區(qū)域排放控制總量，給各州分配排污許可量，并允許排放源之間進(jìn)行交易；在5-9 月臭氧高濃度季節(jié)期間所有排放源都需要持有NOx 排污許可證才能生產(chǎn)并排放。

      更大區(qū)域管控初見其效
就在東北各州的聯(lián)合行動時，電力市場的開發(fā)卻帶來了新的挑戰(zhàn)。

      臭氧不達(dá)標(biāo)的東北各州都被要求應(yīng)用合理可用控制技術(shù)，而許多中西部州為達(dá)標(biāo)州，并不需要。于是，當(dāng)電力市場開放后，東北各州就可從發(fā)電成本更低的中西部州購買，這導(dǎo)致了兩個后果：東北各州的電廠可能因面臨嚴(yán)格的NOx 控制要求而失去市場競爭力；更重要的是，污染物也從中西部各州影響到處于下風(fēng)向的、原本就不能達(dá)標(biāo)的東部各州。

 上下風(fēng)向影響關(guān)系。藍(lán)色箭頭為臭氧上下風(fēng)向影響關(guān)系； 紅色和綠色為PM2.5 上下風(fēng)向影響關(guān)系，其中紅色為年均濃度、綠色為日均濃度。來源：EPA 網(wǎng)站

      為了應(yīng)對這一難題，1995年，EPA和各州的環(huán)境委員會組建了臭氧傳輸評估組（OTAG），由EPA 與東部37州共同組成。1997 年，OTAG 基于研究指出控制電廠NOx 排放是解決臭氧污染傳輸問題的最佳路徑，該工作組認(rèn)為中西部的NOx 減排將有助于東部各州臭氧達(dá)標(biāo)。

      于是在1997年，EPA要求上風(fēng)向各州修改他們的州實施計劃（State  Implementation  Plan , SIP），該措施通常被稱為 NOx SIP Call，實施范圍也包括美國東部22個州和哥倫比亞地區(qū)，相比OTC的范圍更大，涵蓋了更廣地域。

      NOx SIP Call OTC和區(qū)域NOx控制政策類似：每年的5月至9月；為每個州設(shè)定排放總量上限，但對于每個州應(yīng)如何達(dá)到控制目標(biāo)沒有規(guī)定，各州有選擇達(dá)標(biāo)對策的空間；允許污染源之間進(jìn)行排污許可交易。

      這些措施整體取得了很好的效果，特別是在90年代中期后排放下降趨勢顯著，自1997年到2004年，氮氧化物排放減少了25%，VOCs排放減少了21%。相應(yīng)地帶來了更大幅度的臭氧濃度降低。

      區(qū)域管控并未就此止步。嘗到了區(qū)域管控的甜頭，在臭氧標(biāo)準(zhǔn)加嚴(yán)之后，2015 年，EPA在2005 年發(fā)布了《清潔空氣州際法規(guī)》，旨在對25個東部州與華盛頓特區(qū)的電力行業(yè)NOx 和SO2進(jìn)行大幅度總量削減。到2015年，又發(fā)布了仍然針對電廠的《跨州空氣污染法規(guī)》，范圍增加到了27個州，旨在盡快幫助下風(fēng)向各州的空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

來源：千篇一綠

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