晴空下看不见的污染:臭氧杀手

秋叶的静美 · 发表于 2015-7-30 11:06:45

晴空下看不见的污染:臭氧杀手

出品：科普中国
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　　作者：中国科学院大气物理研究所　李汀@大脸撑在小胸上
　　监制：中国科学院计算机网络信息中心

　　我家小区里有位大爷，像所有上了年纪的老人一样，特别关注身体健康问题。
　　这几年雾霾成为关键词，大爷也没少学习，PM2.5 已经成为他生活中的重点关注与防御对象。
　　为了避免“官方数据造假”，他还特意买了一个便携式PM2.5 监测仪，每天随身带着，到哪儿都掏出来测测，随时随地向小区人民发布PM2.5 数据，提醒大家:“上100 了啊！快戴口罩！”“上200 了啊！快回家关窗户别出来瞎转悠啦！”“上300 了啊！没救了没救了！”……
　　前几天一个阳光灿烂的下午，我遇上他，一身运动装束，看样子又要去户外“健步走”，老远就跟我打招呼：“今儿PM2.5 还不到40！又是一个好天儿！此时不锻炼更待何时！”
　　我说：“大爷快别逗了，今天中度污染，您还是快打道回府吧！”
　　他说：“不能够！我刚测的！不信你看！”说着就掏出监测仪，戴上老花镜指给我：“看看看，33.2，欧洲水平！”

我说：“数据咱也有啊，您来看，今天是大面积空气污染！”
　　只见标有监测值的地图上，半壁江山一片红，华北和长三角基本都沦陷了，个别地方红得发紫，珠三角也状况不佳。

【7 月13 日下午我国部分地区的臭氧浓度分布单位：μg/m3】　　大爷大惊失色：“难道我这机器坏了？”
　　我说：“应该不是机器的问题，因为今天PM2.5 的监测值的确都挺低的，您看，全国一片绿——当然我说的不是股市/(ㄒ o ㄒ)/~~”

【7 月13 日下午我国部分地区的PM2.5 浓度分布单位：μg/m3】　　
大爷瞬间就懵圈儿了——PM2.5 数值这么低，空气却还是中度污染？这个世界到底肿么了！　　哎，我给大爷看得第一个图是臭氧监测图，这就是一直以来被公众所忽略的——臭氧污染！　　我国以前衡量空气质量，用的是API（Air Pollution Index：空气污染指数），只衡量3 种大气污染物：SO2、NO2 和PM10。现在改成了AQI（Air QuantityIndex：空气质量指数），一共要衡量6 种大气污染物，除了上面3 种以外，又增加了3 种大气污物：PM2.5、O3（臭氧）、CO。

秋叶的静美 · 发表于 2015-7-30 11:07:20

PM2.5 已经臭名昭著，无需多说，那为什么要把臭氧也加进来呢？

　　
1. 被忽略的臭氧污染　　
臭氧虽然来无影去无踪，但它对人体健康的损害依然不容忽视。下面是在不同臭氧浓度下，人体所产生的症状：

臭氧污染有个特点非常讨厌，就是它具有很大迷惑性，因为它往往在风和日丽、天空晴朗时发生，人们置身于其中，却根本意识不到，还以为空气特好，奔走相告要“大口呼吸新鲜空气”呢！相比而言，像雾霾那样一发生就烟雾缭绕伸手不见五指，以明确的视觉效应提示其存在感的，真可谓大气污染界良心……
　　流行病学方面的统计结果表明：

我想这些数字是不应当被忽视的。
　　根据臭氧对人体健康的影响，我国规定了空气中臭氧浓度的上限值：

一般监测值超过160 μg/m3 时，人体就能明显感觉到不适。
　　除了对人体健康的伤害，臭氧污染还会造成严重的经济损失。
　　比如，臭氧会让植物叶片坏死、脱落、长漂白斑、生长受抑制，从而造成农作物减产。有研究表明，当臭氧浓度达到50ppb 时，全国冬小麦就减产413.2万吨，相当于减掉了北京+山西省的全年产量；大豆减产88.5 万吨，相当于减掉了整个吉林省的全年产量——而这只是50ppb 时的减产量，随着臭氧浓度增加，减产还会更加严重。
　　同时，臭氧会造成材料褪色、照片褪光，轮胎老化等等。英国每年因为臭氧污染造成的材料损失就高达1.74-3.45 亿英镑。

　　2. “地球卫士”还是“健康杀手”？　　
根据我个人在生活中的科普经验，每每讲到此处，对面小伙伴的反应就是：what？臭氧污染？臭氧不是“正面角色”吗？不是说要“保护地球臭氧层”吗？不是说要“防止出现臭氧空洞”吗？怎么摇身一变又成反派了？又污染了？你们搞气象的还有没有个准啊？！

而它到底是正是邪？则主要取决于它所处的高度：

在距离地面10-50km 的高空，臭氧能吸收紫外线、保护地球上的生物不被强烈的紫外线晒死。当高空臭氧减少时，全球皮肤癌患者显著增加、人体免疫系统机能减退。有研究表明，高空臭氧每减少1％，全世界因白内障而引起的失明者就将增加10000-15000 人。所以，高空臭氧层中的臭氧，的确是当之无愧的“地球卫士”。
　　但是，一旦臭氧到了距离地面10-100 米左右的近地面层，就换了一副可怕面孔，变成了“健康杀手”。
　　所以，有句话形容臭氧再合适不过——在天成佛、在地成魔~

　　

3. 臭氧污染从哪儿来？　　
近地面造成污染的臭氧，其中一部分，来自于高空臭氧层的流入，还有一些来自于土壤、闪电、生物排放等等，这些可以归为“天然源”，本来就在自然界存在。而造成臭氧污染的主力军是“人为源”：燃煤、机动车尾气、石油化工等排放出的一次污染物，比如NOx（氮氧化物），在紫外线的照射下，会生成臭氧和其它NOx，这就是“二次光化学反应”。

有研究表明，每年近地面层的臭氧污染中，只有23%来自于大自然本身的臭氧层输送，而有高达48%是来自于NOx 等污染物的光化学反应，剩下的则来自于区域外的远距离传输。可以说，城区中臭氧浓度的高低，主要取决于机动车尾气的排放量。
　　所以，要控制臭氧污染，从根源上说，就要降低NOx 的排放，这跟治理PM2.5很相似，归根结底都是要控制排放！
　　不过遗憾的是，目前我国每年排放的NOx 占全世界总排放量的16.4%，而且，全国尚有50%的工业化地区在不断增加NOx 的排放。

秋叶的静美 · 发表于 2015-7-30 11:13:32

4. 友情提示
　　大爷打断我：“你说点实际的，现在已经臭氧污染了，我应该怎么办？戴口罩？还是咱吃点啥能预防下？”
　　我说：“戴口罩是没什么用，臭氧又不是颗粒物，口罩过滤不了。吃点啥……没听说吃啥能防御臭氧……啊对了！应该避免户外活动，赶紧躲回屋去，通常房屋建筑对于户外的大气污染还是具有一定屏障作用的。”
　　大爷又说：“哎我想起一事儿，说是臭氧能消毒啊，不是还有一种叫什么……臭氧消毒器嘛，那以后还能用那玩意儿吗？”
　　不得不说大爷这个问题太正点了！真是一位爱思考的大爷！

　　臭氧的确有很强的消毒杀菌效果，科学家做过实验，一般的臭氧消毒机，在30 平米大小的房间里，开机5 分钟就可以杀死室内99%以上的细菌繁殖体。但是！——请注意我要说但是了啊！但是也会产生浓度约1090-1950 μg/m3的臭氧——刚刚说了，超过160 咱就觉得不舒服了，这都超标五六七八倍了！
　　不过！——请注意我又要转折了！不过好消息是，只要关机后，臭氧就会开始迅速分解，一般半小时以后就会逐渐回到安全值的范围里。

所以，大家在使用臭氧消毒机时，一是消毒时一定要确保没有人在场；二是消毒完关机至少半小时、确保室内臭氧浓度降到安全值以后，再回房间。说到这里我突然想起来：“大爷！还有一个重要的事！你猜室内臭氧污染最大的来源是什么？”　　大爷：“你刚不说了么……汽车尾气！”

　　我说：“不是！汽车尾气是室外的！室内的最大来源是——复！印！机！你知道为什么吗？”　　大爷：“不知道，我家也没复印机。时间不早了，我还得回家做饭……”
　　我说：“大爷！您家没有，可保不齐您闺女儿子的办公室有啊！”
　　大爷：“啊啊啊对对对！你快说！”

　　我说：“就是，因为复印机的工作原理就是电压放电让硒鼓带点再通过光照形成潜印最终完成复印。它里面的高压水银灯和电火花会放出大量紫外线把空气中的氧分解形成臭氧……特晦涩听不懂是吧？没关系，反正您就记着，复印机会释放臭氧，损害人体健康！如果办公室里有复印机的话，最好离它远点儿——距离产生健康！如果有专门复印室的话，要保持通风，最好加装排风扇，这样才能稀释封闭空间中淤积的臭氧……”

大爷频频点头道：“我替我闺女谢谢你！一会儿我回家炖大盘鸡，你来吃不？”

最后我总结下：
　　1. 天空晴朗、风和日丽时，不要以为空气就一定好，其实可能隐藏着臭氧污染，“大口呼吸”什么的一定要慎重。在我们防备雾霾这样“看得见的健康杀手”时，也不要忘了还有臭氧这样“看不见的健康杀手”！　　2. 臭氧对人体健康有很大危害，在室外发生臭氧污染时应该减少户外活动。
　　同时还应该提防复印机、臭氧消毒机等释放出的室内臭氧污染！