疫情期間宅在家時，許多人注意到藍(lán)天出現(xiàn)的頻率、空氣質(zhì)量整體來看跟往常有了些提升。然而，在關(guān)注“看得見”的霧霾的同時，另一種更為隱蔽、很難用肉眼辨識的空氣污染物——臭氧，在2020年伴隨著氣候變化的加劇更頻繁地走近了我們。

臭氧污染悄悄“來勢洶洶”

隨著初夏來臨，尤其在2020年“五一”小長假期間，全國范圍內(nèi)出現(xiàn)的一波熱浪使多地出現(xiàn)了不等程度的臭氧污染。北京的最高溫度多日突破30攝氏度，北京全市20個國家氣象臺站中有一半站點在今年五一期間突破了該站歷史同期高溫極值。在五一當(dāng)天發(fā)生的近地面臭氧重度污染事件，下午短時內(nèi)臭氧小時濃度一度突破300μg/m3（微克/立方米），當(dāng)日臭氧日最大8小時平均第90百分位濃度平均值（簡稱“臭氧評價值”）超過了國家二級標(biāo)準(zhǔn)的180%。

高空平流層中的臭氧是為我們阻擋紫外線的保護(hù)罩，而近地面臭氧不同，它通常由人類活動排放的氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物在光照下反應(yīng)而成，是有害光化學(xué)煙霧的主要成分，當(dāng)公眾暴露于標(biāo)準(zhǔn)值以上濃度的臭氧之下時，健康將受到不利影響。近地面臭氧易形成于高溫晴朗無風(fēng)的天氣，因此在夏季臭氧污染最為嚴(yán)重。

大氣化學(xué)的變化疊加氣象條件的影響更是加劇了臭氧污染水平。就地方看來，珠三角地區(qū)在今年4月臭氧出現(xiàn)了58.96%同比增長，并在4月26日至4月29日出現(xiàn)了持續(xù)4天的臭氧污染天氣，每天的臭氧日評價值超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)160μg/m3，深深引發(fā)憂慮。這次臭氧污染也受到了該時間范圍內(nèi)的升溫影響，截至29日11時，全廣東省有102個市（區(qū)）縣森林火險警信號生效中，天氣高溫干燥，其中28日和29日的白天最高氣溫都超過了30℃。受氣候變化影響，高溫低濕的天氣出現(xiàn)頻率及強度更高，是臭氧污染加重的重要原因之一。

2020年1月到4月，隨著PM2.5濃度在全國范圍內(nèi)的下降，近地面臭氧卻呈現(xiàn)快速上升趨勢。1月到4月，全國平均日均臭氧評價值為112.19μg/m3，累計同比上升6.76%，此增長幅度在珠三角與長三角尤為明顯，分別達(dá)16.55%和9.51%。并且呈現(xiàn)1月2月快速同比增長（分別為10.94%和10.32%），3月微幅下降（-0.99%），而4月又重回增長（8.55%）的趨勢，在1、2和4月明顯地超過了往年同期。隨著五一開啟了又一個高溫?zé)崂四Ｊ剑粞跷廴救找娉蔀樾枰P(guān)注的重點空氣污染現(xiàn)象、更是打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)不容忽視的夏季對手。

PM2.5 和臭氧：按下葫蘆浮起瓢？

今年初，國內(nèi)自1月下旬開始實行了嚴(yán)格的人口流動管控和居家隔離政策，由于短時間內(nèi)斷層式減少的工業(yè)生產(chǎn)與交通活動，1至3月，除臭氧之外的五類首要大氣污染物皆明顯減少，雖然它們的同比差異隨著復(fù)工復(fù)產(chǎn)節(jié)奏加快而不斷收縮，以1月到4月累計同比來看，全國PM2.5、NO2、PM10、SO2、CO的累計同比下降幅度都也超過了10%，好于往年同期污染水平。

經(jīng)過《大氣污染防治行動計劃》、《藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》中對各地嚴(yán)格的排放約束等政策調(diào)控，中國空氣污染中的首要污染物——細(xì)顆粒物（PM2.5）的2019年年平均濃度為36μg/m3，較2015年下降28%。與此同時，近地面臭氧污染的問題反而逐步凸顯，2019年，以臭氧為首要污染物的超標(biāo)天數(shù)占總超標(biāo)天數(shù)41.8%，僅次于PM2.5（占45%）。 

本文圖片均由作者提供

臭氧污染不降反升，呈現(xiàn)出“按下葫蘆浮起瓢”的新局面。有研究表明，大氣中細(xì)顆粒物如PM2.5的降低可使臭氧問題更加突出。這是因為細(xì)顆粒物的化學(xué)特性可通過反應(yīng)吸收大氣中的氫過氧基（HO2）和氮氧化物（NOx）的自由基，而它們都是形成臭氧所需的重要前體物。因此，臭氧的形成在高濃度細(xì)顆粒物的背景下受到了一定抑制，而當(dāng)細(xì)顆粒物濃度下降時，臭氧的生成反應(yīng)會更多量更高頻地發(fā)生。除此之外有研究表明，在細(xì)顆粒物濃度下降時同步帶來了更好的紫外線穿透度，也變相增加了促成臭氧污染生成的外界條件。

今年1、2月出現(xiàn)的臭氧快速同比增長反映出了高溫及大氣化學(xué)中自由基的上升對其生成反應(yīng)的促進(jìn)影響。3月已出現(xiàn)大規(guī)模復(fù)工復(fù)產(chǎn)，使空氣中的自由基濃度下降，而使臭氧同比出現(xiàn)小幅下降。4月，由于溫度進(jìn)一步升高和其他污染物的增長，臭氧的前體物過多并促使了臭氧生成和增長。這使得在細(xì)顆粒物下降而臭氧上升勢頭明顯的重要交替關(guān)頭，其他污染物和臭氧的協(xié)同治理需要得到嚴(yán)格的關(guān)注、調(diào)查和防控。

臭氧污染逐年上升，疊加氣候變化影響程度深遠(yuǎn)

其實，自2015年開始，臭氧的平均濃度逐年增長，逐漸

2015-2019年起臭氧逐年增長態(tài)勢。數(shù)據(jù)來源：生態(tài)環(huán)境部歷年生態(tài)環(huán)境狀況公報

注a，b：根據(jù)《生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》及配套環(huán)境監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)修改單》[1]，由于2019年開始空氣污染物測量方法發(fā)生改變，雖2019年的臭氧全國平均評價值以及超標(biāo)天數(shù)比例高于2018年數(shù)值，根據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)表的《2019年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》，2019年的臭氧濃度和超標(biāo)天數(shù)比例較2018年實際上皆有所上升。

逼近中國二級標(biāo)準(zhǔn)限值，超標(biāo)天數(shù)也隨之不斷升高，成為了繼PM2.5之后空氣污染治理攻堅的又一核心。

從臭氧歷年趨勢圖可觀察到，從2015年開始，臭氧每年的最高點位都在不斷上移，并在2020年1、2和4月呈現(xiàn)超過往年同期水平的快速上升趨勢。在2015年至2020年間，全國平均出現(xiàn)重度污染（臭氧值>=150μg/m3）的高峰值在2017、2018年開始密集出現(xiàn)，集中在春夏交替的4月到6月發(fā)生。

2015-2020臭氧濃度趨勢圖

不僅臭氧污染逐年增長且峰值較2015年出現(xiàn)頻次變高，每年臭氧高峰的到來也在不斷提前。2020年4月16日，中國臭氧評價值就已接近世界衛(wèi)生組織（WHO）準(zhǔn)則值100μg/m3，達(dá)99.13μg/m3。而2019年達(dá)到該污染值的時間為5月初，臭氧污染來到的腳步在逐步加快，不可小視。

超過濃度150μg/m3的高峰值分布。

通過去除氣象影響后用增長回歸樹模型測算，2020年1月到3月臭氧排放水平平穩(wěn)而高于同期水平，并由四月初開始快速上升。除去氣象影響，人為排放的臭氧前體物增多也是今年臭氧水平同比增高的重要原因。

近地面臭氧濃度觀察值和去除氣象影響后的預(yù)測值.

臭氧污染：人為排放需要區(qū)域“定制”

與高層大氣臭氧層不同的是，地面的臭氧是光化學(xué)煙霧的主要組成部分。區(qū)域臭氧污染的形成由人為排放和氣象因素共同影響，它是在紫外線和前體污染物——由諸如車輛和工業(yè)釋放出的氮氧化物（NOx）等污染物以及由機(jī)動車、溶劑和工業(yè)釋放的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs)存在的條件下，在大氣中發(fā)光化學(xué)反應(yīng)形成的。因此，不同的污染源及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致各個區(qū)域的臭氧污染成因及最高效的治理路徑也不盡相同。

根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，今年第一季度，全國規(guī)模以上工業(yè)增加值同比下降8.4%，其中，與交通個人出行有關(guān)的汽車制造業(yè)增加值同比下降26.0%；在疫情頂峰的2月，中心城市客運總量僅為去年同期50.7%，下降近一半。工業(yè)和交通等污染直接排放源的減少直接導(dǎo)致了PM2.5、NO2等相關(guān)污染物下降。

但即使考慮到工業(yè)和交通的減少，污染基數(shù)仍十分龐大，基礎(chǔ)原材料和新產(chǎn)品生產(chǎn)保持增長，與臭氧前體物NOx和VOCs排放有關(guān)的化學(xué)藥品原藥、原油、十種有色金屬、乙烯、粗鋼、生鐵和平板玻璃產(chǎn)量分別增長4.5%、2.4%、2.1%、1.3%、1.2%、2.4%和1.9%，第二產(chǎn)業(yè)增加值達(dá)73638億元。

因此，在人為污染物排放仍處于高位的背景下，臭氧前體物因天氣回暖、溫度同比上升而在空氣中的生存時間更為穩(wěn)定持久，使得臭氧的迅速形成并累積在環(huán)境中，造成濃度的同比上升。不僅如此，各地臭氧升高的原因通常不同，更是受到當(dāng)?shù)毓I(yè)結(jié)構(gòu)、汽車保有量和地理環(huán)境特征影響，因此，需要根據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及自身特點針對不同區(qū)域、城市有針對性的進(jìn)行臭氧污染成因分析和污染控制。

在京津冀地區(qū)，本地NOx的高排放量為臭氧生成提供了充足的前體物；而由于燕山與太行山系對該區(qū)域的主導(dǎo)風(fēng)向產(chǎn)生了屏障作用，不利于大氣污染物的稀釋和擴(kuò)散，并使遠(yuǎn)距離傳輸?shù)某粞跫捌淝绑w物在京津冀地區(qū)容易積聚，一旦受到高溫條件影響，臭氧污染則會急劇嚴(yán)重。

在有機(jī)化工、石油煉制較為發(fā)達(dá)的長三角地區(qū)，臭氧前體物VOCs排放量較大，通過對VOCs的嚴(yán)格排放控制將能使該地區(qū)的臭氧污染有效減少。

在珠三角地區(qū)，由于主要來自于固定燃燒源的NOx本地源的高排放量和區(qū)域源的傳輸作用使得O3生成主要受VOCs控制，加之珠三角地區(qū)的高溫使得光化反應(yīng)更為復(fù)雜。

短期氣象因素和長期氣候變化將共同影響臭氧污染

作為一種光化學(xué)反應(yīng)，臭氧生成受氣候影響明顯。根據(jù)美國海洋與大氣管理局（NOAA）的全球天氣數(shù)據(jù)，2020年前三個月，中國平均溫度較去年同期上升34.4%。通過對2019-2020年初的臭氧污染數(shù)據(jù)及潛在成因進(jìn)行研究后可發(fā)現(xiàn)，氣溫、相對濕度以及風(fēng)速對臭氧濃度的影響最為明顯。高于25攝氏度的氣溫、小于2米/秒的風(fēng)速、或低于75%的相對濕度條件都與高臭氧濃度的出現(xiàn)有明顯關(guān)聯(lián)。 

臭氧在高溫、低風(fēng)速時將會達(dá)到最高濃度。特別是對于已存在臭氧污染的區(qū)域（臭氧濃度大于120μg/m3），高溫和長時間的日照使得光化學(xué)反應(yīng)活躍，臭氧污染會進(jìn)一步加重。包含了豐富的臭氧前體物NOx和HOx自由基的過氧乙酰硝酸鹽（PAN）和部分類別的VOCs的穩(wěn)定性在高溫情況下更高，而高溫天氣帶來的靜穩(wěn)現(xiàn)象更利于近地面臭氧的積聚。  

在背景污染物濃度已明顯較高的區(qū)域和重污染時間區(qū)間內(nèi)，與氣候變化隨之而來的高溫事件、靜穩(wěn)和極端天氣會使臭氧污染加重并累積，帶來更高的臭氧濃度水平且不易擴(kuò)散，對城市和高污染期將產(chǎn)生更大的影響。去年夏天，全國多個省份出現(xiàn)高溫少雨的氣象條件，2019年9月，北京、天津、吉林、湖北等地的平均氣溫為1961年以來歷史同期最高或次高水平，華北、華東、華南地區(qū)降雨量普遍下降50%，使臭氧濃度同比大幅提升，超標(biāo)天數(shù)明顯增加。 

已有的科學(xué)結(jié)果一致表明，21世紀(jì)的氣候變化將加重臭氧污染，大氣傳輸模型表明近地面臭氧濃度與氣候變化帶來的溫度上升同步增高。由于氣候變化影響，未來的氣象形態(tài)會使全球環(huán)境承載能力隨之減少，在現(xiàn)在污染物排放的程度基礎(chǔ)上，未來的氣象條件將更不利于污染物的擴(kuò)散，從而導(dǎo)致臭氧和顆粒物等空氣污染物積聚，使污染事件更為頻繁和嚴(yán)重?？茖W(xué)家預(yù)測，氣候變化將為全球超過55%的人口帶來受空氣靜穩(wěn)天氣（地面風(fēng)速小、大氣穩(wěn)定的底層大氣特征，可造成大氣自凈能力降低和污染物不易擴(kuò)散）增加的影響，尤其是在中國和印度。事實上，中國高溫天氣逐年增多且大氣環(huán)境容量減少，這些都與近年來在全國范圍內(nèi)各地的臭氧污染上升趨勢呈現(xiàn)相關(guān)性。

防控看不見的臭氧污染，打好藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)

臭氧與顆粒物污染對人們健康影響造成的危險同樣嚴(yán)重。與顆粒物相比，臭氧濃度的超標(biāo)更不易被人們察覺。當(dāng)PM2.5超標(biāo)時，空氣能見度下降，人們?nèi)菀赘兄廴镜拇嬖?，及時采取防范措施。而除了儀器監(jiān)測，普通人難以察覺臭氧濃度超標(biāo)，進(jìn)而容易忽略這一污染。臭氧對人體呼吸系統(tǒng)可造成較大刺激并引發(fā)多種健康風(fēng)險，如咽喉腫痛、胸悶咳嗽，強烈時，還會引發(fā)支氣管炎、肺氣腫、并加重已有的呼吸系統(tǒng)疾病。同時，臭氧還會刺激人的神經(jīng)系統(tǒng)，造成頭暈頭疼、視力下降、記憶力衰退，并破壞人體皮膚中的維生素E和免疫功能。 

這次疫情使得人們出行需求驟減，以及大部分工業(yè)生產(chǎn)活動小幅下降，讓人們看到了交通方式及工業(yè)生產(chǎn)活動的減少對整體提高空氣質(zhì)量的明顯影響。而仍然穩(wěn)定的污染排放基數(shù)、大氣中臭氧前體物的濃度上升加上全球暖化的效應(yīng)，使得臭氧污染問題在尤其是城市中心進(jìn)一步得到凸顯。

臭氧污染治理已經(jīng)成為國家目前關(guān)注的重點。生態(tài)環(huán)境部表示，臭氧污染增長趨勢明顯，是今年工作中控制顆粒污染物之外目前需要攻克的主要問題。臭氧嚴(yán)格防控成功可能是影響明年藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)收官達(dá)成80%的優(yōu)良天數(shù)比例的重要指示牌。

臭氧治理需要因地制宜，限制人為污染物排放對降低臭氧污染十分重要。人為源臭氧前體物排放主要來自電力、石化、化工、工業(yè)涂裝等行業(yè)和機(jī)動車等移動源。提高臭氧前體物的監(jiān)測手段和排放標(biāo)準(zhǔn)，公開污染物數(shù)據(jù)以拓展社會各方的研究，加強監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)并使工業(yè)生產(chǎn)能為高效清潔，只有加速嚴(yán)格控制污染物排放的行動，而非維持現(xiàn)狀，才能避免將來出現(xiàn)更為嚴(yán)重的空氣污染問題。

同時，通過切實的觀察和分析，得到針對各地可行的控制污染的方案也勢在必行。我們可以借鑒“京津冀2+26城市大氣污染傳輸通道”的研究方法，厘清各地臭氧前體物的時空分布及傳輸特點，倡導(dǎo)各區(qū)域聯(lián)合防控臭氧污染，在臭氧易發(fā)高發(fā)時段倡導(dǎo)錯時生產(chǎn)、統(tǒng)籌應(yīng)急減排工作，以達(dá)到控制臭氧污染的成效。

氣候變化影響著與我們每個人息息相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)，氣候變化對氣溫和氣流循環(huán)的影響也可能加劇我們身邊的空氣污染，從而影響人們的呼吸系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)等方面健康。在氣候變化帶來高溫及極端天氣的影響以及大氣化學(xué)成分變化的情況下，減緩氣候變化也是治理空氣污染尤其是臭氧污染的必要舉措。中國的能源結(jié)構(gòu)依然由高碳排放的化石能源煤炭主導(dǎo)發(fā)電，中國應(yīng)堅定向低碳清潔化能源的方向發(fā)展，合理調(diào)整能源結(jié)構(gòu)以及高碳排放產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，加快淘汰或替代高碳排放產(chǎn)能，制定利于清潔能源發(fā)展的政策。

我們需要推動有力的政策敦使工業(yè)及電力系統(tǒng)改用清潔能源，使未來的出行方式更加清潔低碳。就個人而言，每個人都可以成為一名低碳踐行者，通過減塑、多使用自行車或電動車等清潔交通工具，加入到減緩氣候變化、預(yù)防空氣污染加劇、打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的隊列中來。

（作者邱程騁為綠色和平氣候與能源項目主任，馮雪瑩為實習(xí)生）