葉婉婷

（廣州市生態(tài)環(huán)境局增城環(huán)境監(jiān)測站，廣東 廣州 511300）

引言

在光照條件下，揮發(fā)性有機(jī)物與大氣中的氮氧化物混合在一起就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧。臭氧是一種非常具有代表性的空氣污染物，它具有強(qiáng)活潑性，會(huì)對(duì)城市空氣中的其他化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生影響。目前，臭氧已經(jīng)成為繼細(xì)顆粒物和可吸入顆粒物之后的重要污染物，加強(qiáng)對(duì)臭氧的監(jiān)測與污染治理，具有十分重要的意義。

1 臭氧的相關(guān)概述

1.1 臭氧的概念

臭氧是大氣中的氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）等一次大氣污染物在強(qiáng)烈的光照作用下發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)生成的重要標(biāo)志物，近地面高濃度的臭氧導(dǎo)致大氣氧化性增強(qiáng)，會(huì)不斷氧化二氧化硫與二氧化氮等氣態(tài)污染物，進(jìn)一步促進(jìn)二次細(xì)顆粒物的生成。臭氧是一種有明顯臭味的淡藍(lán)色氣體，化學(xué)符號(hào)為O3。臭氧主要存在于大氣的平流層，能夠有效吸收太陽光線中的紫外線，使人體免遭紫外線的傷害；還有一部分臭氧聚集在對(duì)流層，會(huì)刺激人體呼吸道，造成神經(jīng)中毒，破壞人體的免疫機(jī)制，誘發(fā)一系列的不良反應(yīng)和疾病，影響人體健康，還會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。表1為臭氧與氧的對(duì)比。

表1 臭氧與氧的對(duì)比

1.2 臭氧濃度的影響因素

城市空氣中的臭氧濃度受到多方面因素的影響。首先，無論是城市中的相對(duì)濕度、溫度，還是城市的地形地貌特征與氣象特征，都會(huì)對(duì)城市空氣中的臭氧濃度產(chǎn)生較大影響。例如珠三角的“高氣溫、低濕度”的氣象因素多在5月到10月出現(xiàn)，這個(gè)時(shí)段也是臭氧污染高值區(qū)。臭氧污染水平與氣溫和降雨等氣象因素有較強(qiáng)的相關(guān)性，氣溫因素對(duì)臭氧污染水平存在“高溫促進(jìn)，低溫抑制”的規(guī)律，較大的降雨量和降雨天數(shù)會(huì)對(duì)臭氧污染的形成起抑制作用；日照時(shí)數(shù)這一指標(biāo)對(duì)臭氧的8小時(shí)值（MDA8）季度均值有一定影響，但不如氣溫和降雨因素對(duì)臭氧污染水平的影響大。另外，城市的降水量、太陽輻射、水氣壓以及最高溫度等也會(huì)對(duì)城市空氣中的臭氧污染物濃度產(chǎn)生不同程度的影響，城市空氣中的氮氧化物濃度、細(xì)顆粒物濃度以及濕度等，與臭氧濃度之間存在負(fù)相關(guān)性，城市溫度與臭氧濃度之間存在正相關(guān)性。

1.3 臭氧污染區(qū)域的分布特征

地域的差異性決定了臭氧污染程度的差異性。我國北方地區(qū)的臭氧濃度變化規(guī)律非常突出，如每年一月份臭氧濃度開始升高，6月份的臭氧濃度最高，之后臭氧濃度逐漸降低。我國北方地區(qū)的臭氧濃度變化則呈“M”型，即每年的5、6月份出現(xiàn)第一個(gè)臭氧濃度最高值，每年的10月份前后出現(xiàn)第二個(gè)臭氧濃度最高值。從整體來看，我國南方地區(qū)的臭氧污染問題更加嚴(yán)重。站在城市角度分析，市中心和郊區(qū)是最主要的臭氧污染區(qū)域，其中，市中心的臭氧污染相對(duì)較小，郊區(qū)的臭氧污染最為嚴(yán)重，這是因?yàn)槌粞蹙哂袕?qiáng)活潑性，存活周期較短，市中心的污染物較多，這些污染物與臭氧混合在一起，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成其他物質(zhì)；在風(fēng)力的作用下，生成的其他物質(zhì)會(huì)被吹到郊區(qū)，并繼續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成臭氧。另外，一些工業(yè)發(fā)展水平較高的城市，如北京、上海、廣州以及深圳等地的臭氧濃度也遠(yuǎn)高于其他城市。

2 城市空氣中臭氧污染的危害

2.1 對(duì)人類的危害

城市空氣中的臭氧污染問題，對(duì)人類的危害非常大。首先，臭氧污染會(huì)威脅人體健康，當(dāng)城市空氣中的臭氧濃度提升到一定程度時(shí)，人吸入體內(nèi)的臭氧過多，肺部就會(huì)遭到嚴(yán)重腐蝕，造成肺功能減弱，甚至出現(xiàn)肺氣腫、肺組織損傷。另外，臭氧還會(huì)對(duì)人體的呼吸道產(chǎn)生破壞，對(duì)人體的鼻粘膜產(chǎn)生刺激，使人感染呼吸道或支氣管疾??；其次，臭氧會(huì)對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，使人出現(xiàn)頭暈、頭痛、視力下降、記憶力喪失等神經(jīng)紊亂癥狀；最后，臭氧會(huì)對(duì)人體的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生影響，使人體的細(xì)胞和組織受到損傷，破壞皮膚內(nèi)的纖維素。

2.2 對(duì)環(huán)境的危害

臭氧不僅會(huì)降低城市的空氣質(zhì)量，還會(huì)對(duì)土壤造成損害。臭氧濃度過高會(huì)對(duì)土壤內(nèi)原有的有機(jī)物比例產(chǎn)生影響，降低各種營養(yǎng)成分的含量。在這樣的土壤環(huán)境中，農(nóng)作物無法維持正常的生長狀態(tài)，產(chǎn)量也非常少。如果城市空氣中的臭氧含量較多，綠色植物的光合作用也會(huì)受到影響，無法生成葉綠素，綠葉就會(huì)逐漸變黃、凋落[1]。農(nóng)作物與綠色植物一樣，如果無法進(jìn)行光合作用，產(chǎn)量會(huì)大幅度降低。根據(jù)相關(guān)部門的調(diào)查，當(dāng)臭氧含量為50 ppb時(shí)，小麥和大豆的產(chǎn)量都會(huì)出現(xiàn)明顯的下降。另外，如果綠色植物和農(nóng)作物的光合作用出現(xiàn)異常，大氣中的含氧量也會(huì)隨之降低，空氣中各種氣體之間的平衡就會(huì)被打破。

3 城市空氣中臭氧監(jiān)測的必要性

3.1 突出臭氧的消毒作用

臭氧具有一定的消毒作用。對(duì)城市空氣中的臭氧含量進(jìn)行監(jiān)測，可以更好地發(fā)現(xiàn)臭氧含量的變化規(guī)律，我們可以在臭氧含量較低時(shí)，將其應(yīng)用到水資源的凈化處理中，需要注意的是，在應(yīng)用臭氧凈化水資源時(shí)，必須嚴(yán)格把握臭氧的濃度。表2為臭氧滅菌與傳統(tǒng)殺菌方法的對(duì)比。

表2 臭氧滅菌與傳統(tǒng)殺菌方法的對(duì)比

3.2 保障生態(tài)平衡

對(duì)城市空氣中的臭氧進(jìn)行監(jiān)測還可以有效維持生態(tài)平衡。在城市的現(xiàn)代化發(fā)展過程中，汽車尾氣與工廠廢氣的排放，已經(jīng)使市中心的空氣中出現(xiàn)了大量有害物質(zhì)，臭氧與這些有害物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)也越來越頻繁。我們必須對(duì)臭氧含量進(jìn)行監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果提交至相關(guān)部門，才能采取更加有針對(duì)性的生態(tài)治理措施，如通過機(jī)動(dòng)車限號(hào)和汽車尾氣排放控制等措施來維持生態(tài)平衡的穩(wěn)定性，降低臭氧濃度過高對(duì)人們身體健康的影響。

4 城市空氣中的臭氧監(jiān)測方法

4.1 碘量法

碘量法是我國最主要的一種臭氧監(jiān)測方法，其監(jiān)測結(jié)果也受到國際的高度認(rèn)可。碘量法的應(yīng)用具有操作簡單、測量效果好的優(yōu)勢?！冻粞醢l(fā)生器臭氧濃度、產(chǎn)量、電耗的測量》[2]中明確提出了使用碘量法的要求。碘量法的應(yīng)用，需要將臭氧與碘化鉀混合在一起，并通過一系列化學(xué)反應(yīng)，將碘離子轉(zhuǎn)化為碘單質(zhì)。碘濃度不同，其在應(yīng)用中呈現(xiàn)出來的顏色也不同[3]，根據(jù)這一點(diǎn)，可以對(duì)臭氧含量進(jìn)行控制。碘量法的應(yīng)用效果非常明顯，使用的設(shè)備也非常簡單，但碘量法的應(yīng)用效果容易被NO、Cl2等物質(zhì)干擾。

4.2 比色法

將臭氧與不同的化學(xué)物質(zhì)混合在一起，呈現(xiàn)的顏色是不同的，比色法就是利用這些顏色的差異，對(duì)臭氧含量進(jìn)行判斷。另外，比色時(shí)既可以選擇人工比色，也可以選擇使用比色計(jì)。相關(guān)人員將碘化鉀溶液加入臭氧中，對(duì)臭氧顏色的變化進(jìn)行觀察，就可以明確臭氧的含量。

4.3 檢測管法

如果臭氧的含量比較高，為了保證臭氧監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以使用檢測管法。即先將檢測物質(zhì)封存到檢測管中，然后在使用時(shí)將兩頭切斷，并與抽氣機(jī)相連，就可以使檢測物質(zhì)與空氣中的臭氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。臭氧的濃度不同，最終的刻度讀數(shù)也會(huì)不一樣，相關(guān)人員通過讀取刻度讀數(shù)，就可以明確城市空氣中臭氧的濃度。

4.4 紫外光度法

當(dāng)樣品空氣以恒定的流速通過除濕器和顆粒物過濾器進(jìn)入儀器的氣路系統(tǒng)時(shí)分成兩路，一路為樣品空氣，一路通過選擇性臭氧洗滌器成為零空氣，樣品空氣和零空氣在電磁閥的控制下交替進(jìn)入樣品吸收池（或分別進(jìn)入樣品吸收池和參比池），臭氧對(duì)253.7 nm波長的紫外光有特征吸收。設(shè)零空氣通過吸收池時(shí)檢測的光強(qiáng)度為L，樣品空氣通過吸收池時(shí)檢測的光強(qiáng)度為I，則I/L為透光率。儀器的微處理系統(tǒng)根據(jù)朗伯-比爾定律公式，由透光率計(jì)算臭氧濃度。

5 城市空氣中臭氧監(jiān)測與污染治理的對(duì)策

5.1 加強(qiáng)對(duì)城市機(jī)動(dòng)車數(shù)量與排放的控制

汽車尾氣的過度排放，已經(jīng)成為臭氧污染的主要形成原因。鑒于此，車輛監(jiān)管單位必須限制城市中的汽車數(shù)量，并對(duì)汽車尾氣的排放進(jìn)行嚴(yán)格控制。國家相關(guān)部門需要對(duì)新能源汽車的發(fā)展予以大力扶持，并在全國范圍內(nèi)宣傳新能源汽車的購買優(yōu)勢，引導(dǎo)人們選擇購買新能源汽車[4]。另外，相關(guān)部門還要對(duì)公共交通的管理予以重視，提升公共交通的運(yùn)行能力，使其最大限度滿足人們的日常出行需求。與此同時(shí)，還要引入低碳環(huán)保理念，對(duì)人們的出行理念進(jìn)行積極引導(dǎo)，讓人們盡可能選擇公共交通出行，或者使用新能源汽車、電動(dòng)車出行。具體來說：（1）在建立實(shí)施汽車排放檢驗(yàn)與維護(hù)制度時(shí)，應(yīng)注意落實(shí)汽車排放檢驗(yàn)和汽車排放性能維護(hù)修理主體責(zé)任，實(shí)施汽車排放檢驗(yàn)、維護(hù)和違法處罰聯(lián)動(dòng)管理，并強(qiáng)化對(duì)汽車排放檢驗(yàn)與維護(hù)的監(jiān)督管理。（2）根據(jù)實(shí)際工作情況適當(dāng)加大柴油貨車排氣道路抽檢執(zhí)法、柴油貨車超標(biāo)排放車輛監(jiān)管執(zhí)法、黃標(biāo)車闖限行區(qū)聯(lián)合電子執(zhí)法、超載柴油貨運(yùn)車輛治理、建筑廢棄物運(yùn)輸車輛排氣監(jiān)督執(zhí)法檢查等專項(xiàng)行動(dòng)的力度，加大公安、質(zhì)監(jiān)、環(huán)保部門機(jī)動(dòng)車檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)監(jiān)管聯(lián)席會(huì)議磋商頻率，強(qiáng)化柴油貨車排氣污染控制，減少氮氧化物的排放。

5.2 加強(qiáng)對(duì)污染物排放的控制

燃燒煤炭資源會(huì)產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，這些物質(zhì)也是城市空氣中的主要污染物。但是，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)煤炭資源的使用需求還比較大，而加快新能源領(lǐng)域的發(fā)展能夠明顯降低市場對(duì)煤炭資源的使用需求。另外，為了加強(qiáng)對(duì)污染物排放的控制，相關(guān)部門不僅要大力推廣新能源，扶持新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還要對(duì)煤炭資源的燃燒裝置進(jìn)行改進(jìn)，處理煤炭資源燃燒過程中產(chǎn)生的有害氣體，使其始終處于合理范圍內(nèi)。相關(guān)部門也應(yīng)對(duì)工業(yè)企業(yè)的污染排放采取強(qiáng)制性管理措施，針對(duì)污染治理不達(dá)標(biāo)的工業(yè)企業(yè)，要勒令其整改，直至污染排放符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

臭氧污染問題的形成主要與氮氧化物有關(guān)，降低空氣中的氮氧化物含量，能夠有效延緩臭氧污染問題的惡化趨勢。氮氧化物的產(chǎn)生源頭非常多，企業(yè)廢氣及汽車尾氣中都存在氮氧化物，只有從根源上加強(qiáng)對(duì)氮氧化物的管理與控制，才能從整體上改善城市的空氣質(zhì)量。另外，針對(duì)某些污染比較嚴(yán)重的企業(yè)，相關(guān)部門要采取精準(zhǔn)控制策略，例如針對(duì)石化企業(yè)的長途運(yùn)輸，要做好相應(yīng)的密封措施；相關(guān)部門要重點(diǎn)督促工業(yè)企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)的調(diào)整與改進(jìn)，將低氮燃燒器安裝到相關(guān)機(jī)器裝備上。

5.3 加強(qiáng)頂層制度設(shè)計(jì)

首先，相關(guān)部門應(yīng)把能夠促進(jìn)臭氧形成的有害氣體，例如VOCs、氮氧化物等，納入減排體系中，對(duì)這些有害氣體進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測與管理，為減排工作的順利開展打好基礎(chǔ)。其次，對(duì)臭氧污染防治進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)督和檢查，國家生態(tài)環(huán)境部門要擴(kuò)大重點(diǎn)范圍，例如加強(qiáng)對(duì)空氣污染相對(duì)嚴(yán)重區(qū)域的監(jiān)測與管理，通過有效的執(zhí)法措施，提高臭氧管理質(zhì)量。最后，相關(guān)部門應(yīng)創(chuàng)建區(qū)域行業(yè)污染防治目錄，針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的重點(diǎn)企業(yè)，制定專門的臭氧管理實(shí)施辦法，構(gòu)建臭氧污染防范機(jī)制，將臭氧管理工作制度落到實(shí)處。

5.4 加大跨區(qū)域治理力度

臭氧污染問題具有明顯的集中性特征，很多工業(yè)發(fā)展水平較高的城市，臭氧污染問題都比較嚴(yán)重?？鐓^(qū)域治理必須建立周邊相關(guān)地區(qū)的大氣污染聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)大氣重點(diǎn)排污單位臺(tái)賬和在線監(jiān)測信息共享，定期開展交界區(qū)域大氣污染專項(xiàng)治理和聯(lián)合執(zhí)法，組織春秋兩季污染防控區(qū)域聯(lián)合會(huì)商，開展污染天氣區(qū)域應(yīng)急聯(lián)動(dòng)等。相關(guān)部門還應(yīng)加強(qiáng)部門間的聯(lián)合協(xié)作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、資源共享，形成大氣污染防治工作合力，構(gòu)建跨區(qū)域治理體系，借助不同城市的治理優(yōu)勢，提升臭氧污染治理成效。

5.5 加強(qiáng)對(duì)臭氧污染危害的宣傳

近年來，人們的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，但很多人依然不清楚臭氧污染問題的形成原因，不了解臭氧污染對(duì)人類和環(huán)境的危害。在這種情況下，我們只有加強(qiáng)對(duì)臭氧污染問題危害的宣傳，才能進(jìn)一步激發(fā)人們參與臭氧污染治理及支持臭氧污染治理工作的積極性。對(duì)此，相關(guān)部門可以借助當(dāng)?shù)氐拿襟w平臺(tái)進(jìn)行臭氧污染危害的宣傳教育。例如可以直接錄制并播放公益性的短視頻或印制臭氧污染問題防治宣傳冊(cè)，并以社區(qū)為單位，發(fā)送到千家萬戶。

5.6 確定監(jiān)測站的位置

與發(fā)達(dá)國家相比，我國的臭氧防治工作起步相對(duì)較晚，在20世紀(jì)中期才設(shè)置了專門的臭氧監(jiān)測站點(diǎn)。目前，在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用的臭氧監(jiān)測方法有靛藍(lán)二磺酸鈉分光度法和測定紫外光度法；另外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)智能化操作的方法有紫外熒光法及差分吸收光譜分析法。在實(shí)際的臭氧監(jiān)測工作中，為了保證最終的監(jiān)測效果，相關(guān)部門需要持續(xù)擴(kuò)大觀測站的建設(shè)規(guī)模，并為每一個(gè)監(jiān)測站配置齊全的人力資源和儀器設(shè)備，建立有效的臭氧防治監(jiān)管體系。首先，相關(guān)部門應(yīng)在臭氧污染嚴(yán)重的區(qū)域建設(shè)臭氧污染監(jiān)測站，例如重工業(yè)城市、輕工業(yè)發(fā)達(dá)城市及一線城市和交通樞紐城市等；其次，應(yīng)嚴(yán)格把握觀測站的人力資源引進(jìn)，確?？梢蕴暨x出具有扎實(shí)地理基礎(chǔ)和化學(xué)基礎(chǔ)的專業(yè)人員。

6 結(jié)語

綜上所述，臭氧污染問題的日益惡化已經(jīng)對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的改善及人們的身體健康產(chǎn)生了影響，我們必須要對(duì)臭氧污染問題的治理予以高度重視。對(duì)此，相關(guān)部門及人員可以采用碘量法、比色法、檢測管法和紫外光度法對(duì)城市空氣中的臭氧進(jìn)行監(jiān)測；然后再根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的臭氧污染治理措施，加強(qiáng)對(duì)城市機(jī)動(dòng)車數(shù)量與污染源排放的控制并確定監(jiān)測站位置；利用頂層制度設(shè)計(jì)、跨區(qū)域治理以及宣傳臭氧危害等方式提升臭氧污染治理效果。