文|《小康》·中國小康網(wǎng)記者 袁帥
危字當頭 近十年以來,我國區(qū)域大氣臭氧濃度緩慢上升。京津冀、長三角、珠三角和汾渭平原四大城市群臭氧升幅明顯高于全國平均水平。圖源/hellorf
每年的9月16日是國際臭氧層保護日。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的2022年世界臭氧日的主題為:“蒙特利爾議定書35周年:全球合作以保護地球上的生命”,旨在深刻認識《蒙特利爾議定書》對氣候變化的更廣泛影響,以及協(xié)作行動的必要性,建立伙伴關(guān)系并發(fā)展全球合作,以應(yīng)對氣候挑戰(zhàn),并為子孫后代保護地球上的生命。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署臭氧秘書處表示,臭氧消耗、臭氧層空洞仍然是目前全人類面臨的最大威脅之一,人們持續(xù)保護臭氧層的行動將繼續(xù)保護人類和地球上的所有生命,而在臭氧保護方面的全球性合作將為保護地球上的生命、營造更美好的未來生存環(huán)境爭取到更佳時機。
世界氣象組織(WMO)發(fā)布的《2022年空氣質(zhì)量和氣候公報》顯示,污染和氣候變化之間的相互作用將對數(shù)億人施加額外的“氣候懲罰”?!皻夂驊土P”具體指的是氣候變化對地面臭氧產(chǎn)生的放大效應(yīng),它將對人們呼吸的空氣產(chǎn)生負面影響。預(yù)計受氣候變化影響最大的地區(qū)主要是亞洲。氣候變化可能加劇地表臭氧污染事件,對數(shù)億人的健康造成不利影響。
對此,世界氣象組織秘書長佩特里·塔拉斯分析稱,“隨著全球變暖,即使在低排放的情況下,野火和相關(guān)的空氣污染預(yù)計也會增加。除了對人類健康的影響外,空氣污染物從大氣沉降到地球表面,還將影響生態(tài)系統(tǒng)?!彼A(yù)測,熱浪的頻率、強度和持續(xù)時間會進一步增加,這可能會導(dǎo)致空氣質(zhì)量更差,“在今年歐洲和中國的熱浪中就可以看到這一點。穩(wěn)定的高壓大氣條件、陽光和低風速都促成了高污染水平?!?/p>
值得注意的是,空氣質(zhì)量和氣候是相互關(guān)聯(lián)的,導(dǎo)致空氣質(zhì)量退化的化學(xué)物質(zhì)通常與溫室氣體共同排放。因此,其中一個發(fā)生變化必然會引起另一個的變化??諝赓|(zhì)量反過來又通過大氣沉降影響生態(tài)系統(tǒng)健康,氮、硫和臭氧的沉積會對清潔水、生物多樣性和碳儲存等自然生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負面影響,并會影響農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的作物產(chǎn)量。
政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第六次評估報告(AR6)顯示,到本世紀末,在高排放情景下,發(fā)生類似2019年在澳大利亞、2020年至2021年在美國西部觀測到的災(zāi)難性野火事件的概率可能增加40%~60%,在低排放情景下可能增加30%~50%。如果溫室氣體排放居高不下,到21世紀下半葉,全球氣溫將比工業(yè)化前上升3℃。那么,在污染嚴重的地區(qū),尤其是亞洲,地面臭氧水平預(yù)計將會上升。大部分臭氧的增加是由于化石燃料燃燒排放的增加,但大約五分之一的增加是由于氣候變化,最有可能的實現(xiàn)路徑是通過增加熱浪來實現(xiàn),它放大了空氣污染事件的影響。因此,由于氣候變化而變得越來越普遍的熱浪很可能會繼續(xù)導(dǎo)致空氣質(zhì)量的惡化。
在《基加利修正案》下,各國已承諾逐步減少氫氟碳化合物的排放和使用,此舉預(yù)計可以避免到本世紀末全球溫度升高0.4°C。這一議定書及其修正案正在幫助世界推行氣候友好和節(jié)能的冷卻技術(shù)?,F(xiàn)在,臭氧層正在愈合,借助它,人類可以更好地抵御太陽的紫外線輻射。
不可否認的是,多年來,全球范圍內(nèi)的臭氧保護行動保護了數(shù)百萬人免受皮膚癌和白內(nèi)障危害,使重要的生態(tài)系統(tǒng)得以生存繁榮,并保護了地球上的生命。它還減緩了氣候變化:如果消耗臭氧的化學(xué)品未被禁止,本世紀末全球氣溫將額外上升2.5°C,那將是一場災(zāi)難。全球碳中和排放情景也將限制未來極端臭氧空氣污染事件的發(fā)生。
臭氧素有“在天是佛,在地是魔”的風評。臭氧在近地面濃度較高時,會對人體健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生有害影響。汽車尾氣和工廠廢氣是造成臭氧污染的主要原因之一。另外,臭氧污染隱藏的比PM2.5更深,即使在晴朗的藍天下,也可能存在著臭氧濃度超標的問題。
如何保護臭氧層成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問題。
臭氧普遍存在于從地面到50千米的大氣中。90%左右的臭氧集中在距地面15~50千米的平流層,可以有效阻擋太陽的紫外輻射,起到保護人類和地球生態(tài)環(huán)境的作用。還有10%左右的臭氧存在于近地面10千米以下的對流層,在這里,臭氧濃度的增加,會對人體健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。
中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員、博士生導(dǎo)師王躍思表示,近十年以來,我國區(qū)域大氣臭氧濃度緩慢上升。京津冀、長三角、珠三角和汾渭平原四大城市群臭氧升幅明顯高于全國平均水平。從全球角度來看,熱帶產(chǎn)生的臭氧可能會增加北半球?qū)α鲗哟髿獬粞鹾??!案邼舛瘸粞跬ㄟ^破壞植物組織降低其光合速率,削弱固碳作用,造成植被固碳量下降?!?/p>
王躍思指出,從發(fā)展趨勢分析,我國未來紫外輻射總體將呈現(xiàn)緩慢增長趨勢,這將進一步增加臭氧生成的潛勢力,客觀上加大了臭氧防治的難度。在控制路徑上,要進行區(qū)域性產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整,城市交通結(jié)構(gòu)方面要推動電動車的應(yīng)用,區(qū)域交通結(jié)構(gòu)方面要倡導(dǎo)公轉(zhuǎn)鐵、公轉(zhuǎn)水,用地結(jié)構(gòu)方面要避免過度城市化,在城市和城市之間留有足量生態(tài)緩沖區(qū)間。因此,京津冀、長三角、珠三角和汾渭平原四大城市群需要進一步大幅減排氮氧化物,才能降低大氣氧化能力,控制近地面臭氧污染加劇,同時也不能放松治理揮發(fā)性有機物。
此外,臭氧治理還應(yīng)控制甲醛等排放。北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授陸克定表示,臭氧并非直接排放產(chǎn)生,而是由進入到大氣中的氮氧化物和揮發(fā)性有機物通過復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的。因此,臭氧控制更加依賴對反應(yīng)過程的精準認知和后續(xù)的精細化調(diào)控。
對于城區(qū)而言,雖然總體處于揮發(fā)性有機物控制區(qū),但是也存在一定的時空變化。比如,通常每一天的上午處于揮發(fā)性有機物控制區(qū),即臭氧產(chǎn)生主要受控于揮發(fā)性有機物;而下午是氮氧化物控制區(qū)。這也意味著,當前政策管控可以更加精準。
陸克定還提出了一種新路徑,其團隊研究發(fā)現(xiàn),臭氧治理除了要控制以芳烴、烯烴和烷烴為代表的揮發(fā)性有機物和氮氧化物,還可控制含氧揮發(fā)性有機物和活性含氮化合物。在全球典型城市群區(qū)域都發(fā)現(xiàn)了顯著的人為源含氧揮發(fā)性有機物和人為源單萜烯的直接排放,它們對臭氧污染也有顯著的貢獻,值得在管控時加以考慮。
按照政策規(guī)劃,“十四五”期間,我國要實施PM2.5和臭氧協(xié)同控制。王躍思對此十分贊成,“如果治理PM2.5還是原來的脫硫脫硝手法,不顧及揮發(fā)性有機物,會為治理臭氧提高難度。為了在‘十四五’期間使我國空氣質(zhì)量長期達標,首先要控制氮氧化物,因為氮氧化物是大氣中的氧化劑;其次要控制揮發(fā)性有機物,因為它是還原劑;再次是控制氨,因為它是中和劑,可以跟顆粒物結(jié)合成硝酸銨、硫酸銨。顆粒物可以長距離傳輸?shù)胶苓h的地方,如果原來傳送到的地方是缺氮肥的,它這樣一傳輸,那個地方就施上氮肥了。這會種下惡果。比方說原來有一個地區(qū)植物有100種,加進氮肥,造成某些植物瘋長,其他的植物就會被抑制,該地區(qū)植物的生物多樣性就受到了破壞。只有把這三個前體物都控制住了,PM2.5和臭氧才有可能協(xié)同控制。”