来源:中国科普博览
根据中国气象局数据显示,今年5月份全国高温范围为近50多年来最高记录,高温日数为次最高,总的来说今年的高温天气来的早,分布广,而且根据50年数据来看,已经基本形成了高温越来越早的趋势。这里既有人为排放温室气体促使全球变暖的大背景影响因素,也有自然本身因素。
高温的危害是显而易见的,据报道,截止5月中旬,浙江、江西、湖南等地出现了多个中暑和热射病患者,这一方面体现了高温之高,另一方面表现出高温提前令人们准备不足。
高温热浪的另一个危害就是臭氧(O3)污染。根据生态环保部门公布的监测数据显示,去年5、6月份由于出现持续高温,京津冀出现了较多的臭氧污染。今年5月期间,北京单站臭氧8小时滑动平均最高值279微克每立方米,小时均值最高值337微克每立方米,且都已有多次超标,有些站点甚至一个月有二分之一到三分之二的日数存在超标,全国367个监测臭氧的城市中共有252个城市出现八小时滑动平均浓度超标,超标率为68.7%,2016年全国338地级及以上城市中,全年86%(288个)出现臭氧污染超标现象,京津冀鲁豫、长三角、珠三角和成渝地区为超标较集中的区域。这些区域近十年处于逐年上升趋势,且京津冀地区涨幅居前。
图1:2018年5月全国367个臭氧监测城市8小时滑动平均超标天数分布图(数据来自生态环境部)
臭氧污染是怎么来的?
大气层中的臭氧有90%分布在离地面 20 km至50 km平流层高空,平流层臭氧生成是由来自太阳的紫外线,将一个氧气分子分为两个氧原子,然后每个氧原子和没有分裂的氧气分子合并生成三个氧原子组成的臭氧分子。臭氧分子不稳定还会分解、又合并形成动态平衡的臭氧层,臭氧对太阳辐射的紫外线有强烈的吸收作用,因此这层臭氧在高空保护地球生物免遭过量紫外线照射,是我们地球生物的保护伞(但有些敏感人群也会在坐飞机时感受到臭氧的刺激)。
但另外10%左右的臭氧存在于我们生活的对流层。在春季北半球会有一些来自平流层的臭氧向下输送,但更多的对流层臭氧来自光化学反应。这部分对流层臭氧既是造成全球变暖的温室气体又是损害地球生物的有害污染气体。我们目前所说的臭氧污染主要是对流层内的更贴近人类的近地层这部分有害的臭氧。
总的来说,人类活动直接排放的近地层臭氧的量微不足道,一般来自生活使用的激光打印机,静电式空气净化器,有些使用臭氧发生器的消毒装置等,仅对附近的使用者会产生一定健康危害。不过近年来广泛采用的,利用高压静电或称为等离子体技术类的餐饮油烟过滤装置、工业挥发性有机物减排装置将会产生过量的局地臭氧排放。
大量的近地层臭氧来自人类活动的间接排放。人类排放的工业废气及化石燃料的燃烧所排放的尾气中含有大量氮氧化物和挥发性有机物。这些物质在特定的气象条件下,如强烈日光、无风或微风时,经过一系列光化学反应生成了主要含臭氧、醛类以及多种过氧酰基硝酸酯的光化学污染物,其中臭氧含量占 90%。
因此,就像细颗粒物(PM2.5)是雾霾污染最主要的污染物,臭氧是光化学污染的首要污染物,也称为示踪物,也就是说发生了臭氧超标,表明还有其它的光化学污染产物伴随产生,尤其是一些有机气溶胶,这也是细颗粒物中的主要成分之一。简单地说,对流层臭氧产生的三大主因为:氮氧化物,挥发性有机物和阳光。
臭氧有哪些危害?
高浓度臭氧对人体健康有较大影响,可导致中枢神经系统、肺功能和甲状腺功能受损,组织缺氧、视力和视觉敏感度下降,引起胸闷咳嗽、咽喉肿痛及加重呼吸系统疾病恶化等危害。大量流行病学研究表明,长期吸入臭氧可增加哮喘、慢性阻塞性肺疾病发病率和死亡率增高。臭氧与其他空气污染物,如细颗粒物、氮氧化物等共同作用对心血管系统的损害效果更加明显。
臭氧很不稳定,具有强氧化性,本身有害的同时在空气中还会参与很多化学反应,能与许多有机物和无机物发生反应,危害室内外材料、装饰涂料和文物等,同时这些反应都会产生二次污染,二次污染物中都包含大量醛类化合物,因此二次污染物的刺激性更强,对人体和材料危害更严重。
随着室外大气臭氧超标,开窗换气或通风设施主动通风,都会将臭氧传入室内,由于室内墙面,家具,生活、办公用品等的构成的表面较多,臭氧在室内一般寿命很短,如果没有持续的来源,几分钟到几十分钟内就会基本自行反应掉,但如果有持续的外界来源,将导致室内的臭氧持续超标,更复杂和有害的问题是在室内环境中存在某些挥发性有机物能够与臭氧迅速反应,研究表明,有些室内甲醛就是臭氧与大多数室内不饱和碳氢化合物反应的主要产物,这些反应物还包括丙醛、己醛、丙酸和己酸,以及少量的乙醛,戊醛和壬醛等。
图2 臭氧的危害(引用自:近地臭氧有何危害、如何应对?来源:《科技生活》周刊 https://www.cdstm.cn/gallery/kjzd/201707/t20170725_536795.html) |