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访谈:控制臭氧污染必须进行源头治理

北极星环保网  来源:中国环境报  作者:原二军  2017/8/15 13:44:32  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:臭氧污染 臭氧浓度 氮氧化物

北极星环保网讯:有数据显示,近些年来,北半球许多国家的臭氧污染都比较突出。我国也不例外。2013年以来,我国三大重点区域特别是京津冀和长三角地区臭氧浓度有显著的逐年上升趋势。今年前5个月,我国多个城市也出现臭氧浓度大幅上升现象。臭氧污染为什么会日益突出?如何更好地控制臭氧污染?记者采访了国家“千人计划”特聘专家、中国气象局研究员龚山陵博士。

龚山陵,博士,国家“千人计划”特聘专家。中国气象局研究员、雾—霾监测预报创新团队首席,大气化学和大气气溶胶数值模式专家。参与加拿大环境部的空气质量预报模式开发,特别是PM2.5的模拟研究,回国后指导建立了中国气象局化学天气数值预报系统。

对话人:中国气象科学研究院研究员龚山陵

臭氧浓度为什么会明显上升?

氮氧化物和VOCS 排放量增多,太阳辐射增强,导致臭氧浓度上升。

记者:2013年以来,我国三大重点区域的臭氧浓度有显著的逐年上升趋势。今年前5个月,我国多个城市也出现臭氧浓度大幅上升现象。为什么会出现这种现象?

龚山陵:自2013年以来,我国京津冀、珠三角、长三角等区域的臭氧浓度一直上升,位于西部的成渝地区也是如此。特别是今年上半年以来,臭氧浓度的上升就更为显著。导致这种现象出现主要有以下几方面原因。

第一个要素就是人为活动产生的排放,包括机动车、燃煤、工业生产等排放出氮氧化物和VOCS(挥发性有机物)等污染物。太阳紫外线把二氧化氮分解成一氧化氮和氧原子,氧原子和大气中的氧气相结合,就形成了臭氧。如果在没有VOCS的情况下,臭氧(O3)和一氧化氮还会再发生反应,还原成二氧化氮,在大气中达到一种平衡状态。但因为有VOCS的存在,就可以起到催化剂的作用。在阳光照射的情况下,O3产生HO2自由基,可以把一氧化氮重新还原成二氧化氮。而二氧化氮在阳光辐射下又产生了臭氧,这也就使得臭氧不断累积而没有消耗,在这种情况下,就会出现臭氧浓度一直上升的情况。可以这么说,因为有VOCS的存在,使得臭氧量越来越多,当然这中间有很复杂的化学反应。

另一个要素就是天气本身。在污染物排放不变的情况下,如果说太阳光线越强,那么产生的臭氧就会越多。我们分析了京津冀和长三角臭氧变化的趋势,就发现在2013年~2017年这段时间内,太阳辐射强度一直在增高。一方面,这与全球大气候本身的波动有关,这几年太阳辐射强度呈逐年增强趋势。另一方面,与近几年我国对PM2.5的有效防控有关,大气更清洁、颗粒物更少,增加了太阳辐射的强度,造成了臭氧量的增加。

分析还发现,在京津冀地区,臭氧的增加率和辐射增加率之间的相关性(r)能达到60%。也就是说,太阳辐射增加可以解释35%左右臭氧增加的方差(指各个数据与平均数之差的平方的平均值,用来测量和中心偏离的程度)。而在广州,这种相关性(r)能达到70%,辐射增加可以解释60%臭氧增加的方差。从这个角度来讲,天气原因在其中起到了一个非常大的作用。另外一个天气原因就是空中的水汽,也就是水分子,它也是影响臭氧的一个关键因素,它和太阳辐射是呈反向的关系。研究发现,大气中水汽含量越高,臭氧就越低。比如北京在2013年~2016年之间,年均总辐射从13.1增加到14.7 (10-2 兆焦耳/平方米),相对湿度从45.7 %下降到40.6%,是导致臭氧升高的主要原因之一。

记者:臭氧污染加重,气象因素和人为活动因素中哪一个所起的作用更大?

龚山陵:谈到气象因素对臭氧污染影响的时候,我一直强调一个前提,就是在污染物排放不变的情况下。但实际上,由于人为活动,污染物排放量是一直在变化的,比方说VOCS的排放量一直在增加,即使氮氧化物保持着不变或稍微上升的趋势,也会导致臭氧升高。

一个区域里臭氧污染的加重,我们现在还是很难区分出来到底是气象的原因,还是污染排放量的变化占主导地位。气象条件变化可以解释35%~60%臭氧升高的原因,但氮氧化物和VOCS排放的比值变化,以及排放的绝对量的增加也是臭氧增加的原因之一。因此,由于区域和季节的不同,气象因素和人为活动因素对臭氧增加的相对作用会有所不同,需要进行详细的研究。

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