原創 萬薇 無毒先鋒
上一節主要關注三個問題：第一個是臭氧汙染有什麼危害？第二個是汙染是如何產生的？我們現在中國的臭氧汙染的水平變化是什麼樣的？哪些地方比較嚴重？
這一節將探討臭氧是不是我們獨有的新問題，為什麼這麼難控制和我國在臭氧方面取得的進展與努力的方向。
01
臭氧是不是我們獨有的新問題？
下一個問題。剛才我們一直在說是2013年之後臭氧反彈這麼厲害，這是不是有新的問題，中國獨有的問題？
之所以說2013年以後，是因為我們2013年之後才依據2012年修訂的新標準，開展6項主要汙染物的監測，這個監測裡面包括了臭氧8小時濃度的新指標，並且對它進行評價。從那之後就發現更高了，但實際上這真的不是一個新問題，也不是我們獨有的。
我這裡準備了幾張圖。可以得到，一個女士在煙霧之中打電話，這是1943年的洛杉磯，當時臭氧汙染的瞬時濃度能達到1200微克每立方米以上，非常可怕。就是因為這樣，洛杉磯還專門建立了煙霧局，即便是不學環境的人，可能大家都聽過人類歷史上的環境公害事件之一就是洛杉磯煙霧，這就是當時的一個情景。洛杉磯成立煙霧局，比美國國家成立環保局早30年，加州地區有臭氧標準，也比美國國家的標準都早10年以上。所以可以說當時的臭氧汙染推動了他們的管理和政策的啟動。
中間這個圖是日本的小朋友戴口罩。這是1970年日本東京，有一些學生在學校上課過程中就暈倒了，後來調查也是因為高濃度的臭氧汙染造成的，引發了非常大的社會反響。70年代的時候，日本掀起了環保大浪潮，說必須要解決光化學汙染的問題。當時專門召開了公害國會，對他們的基本法和標準做了大的修改。
還有一個同樣是發展中國家的例子，墨西哥80~90年代的時候，他們空氣汙染也非常嚴重，臭氧也很厲害。因為都在美洲，當時墨西哥跟加州的洛杉磯被比喻成難兄難弟，這兩個城市的曲線圖經常放在一起比較，所以看得出來就這個事情實際上既不新也不獨有，是很早就有的空氣汙染問題。在咱們國家之前其實也有。
對於臭氧的研究最早就在加州，因為是最早爆發嚴重光化學汙染的地區，1952年就發現了機制，當時是Haagen-Smith博士，他本身就是做空氣汙染研究的，他發現加州的光化學汙染主要是臭氧，和美國東北部城市的煤煙型汙染不一樣，因為在那之前倫敦的煙霧就已經是舉世皆知，當時美國東北部的煙霧也其實很厲害。美國重工業主要布局在五大湖地區和沿著密西西比河縱向分布，南北走向的，在那片地區有一個城市是匹茲堡，是一個重工業城市，它那時候的霧霾比北京的霧霾、比河北城市的霧霾還嚴重，但是Smith博士發現在加州的霧和匹茲堡的霧不太一樣，然後就發現了最早的臭氧問題是二次光化學生成的物質。
咱們國家其實臭氧汙染起步研究也很早，最早是北京大學團隊在蘭州西固80年代初就做了比較前沿的研究，當時就做了數值模擬，觀測等等，當時都還沒有現代計算機。
這張圖片也看到，大氣科學領域先驅唐孝炎院士在圖片裡面。那個時候為什麼是蘭州？是因為蘭州是咱們國家西部一個重要的石化城市，蘭州石化企業基本上輻射了整個城，蘭州本身的地形也不太好，它是一個建在河谷中的城市，日照又非常的充分，所以基本上光化學汙染的不利因素它全有。所以蘭州市最早空氣汙染非常厲害的一個城市，以前被稱為衛星上看不到的城市，也經過非常早期的研究和採取了一系列措施。現在蘭州已經甩掉了這個帽子，已經是大氣汙染防治的標兵城市之一了。前段時間我們機構還在地球知識局發了一篇文章，裡面就介紹了蘭州相關的一些情況，感興趣的聽眾朋友可以去看。
02
為什麼臭氧這麼難控制？
下一個接著說一下，為什麼臭氧這麼難控制，在前面這張PPT的時候，我們其實都已經提到了一個詞叫非線性控制機制。當時在蘭州的研究包括這個內容。為什麼是非線性的？因為是之前我們提到光化學汙染的機制是一個鏈式反應機制，使得它前體物的濃度和量和二次生成的臭氧的濃度之間，它不是一個單調的線性關係，它是一個非線性關係。
這裡有一個EKMA曲線，只講一部分，當前體汙染物VOCs和NOx之間的比例，在藍色的區域，它是在VOCs控制區，如果在這個區域VOCs沒有控制好，反倒氮氧化物下降了，它會造成臭氧濃度的上升，也就是說如果它的比例失調的話，減排不一定帶來濃度的降低反而會上升，這和顆粒物特別不一樣。
PM2.5它有一次排放也有二次生成的，氮氧化物和VOCs都是PM2.5的前體物，如果這兩個汙染物隨便哪個降低，它對於顆粒物、PM2.5濃度降低都是有益的，但臭氧卻不是這樣。右上角還有一張圖可以看到，過去這些年實際上我們採取了很多措施，氮氧化物排放量基本上降下來了。前面的圖也跟大家說過，二氧化氮濃度也在不斷的降低，但我們的VOCs控制沒有跟上，而我們大量的重點區域和城市都是VOCs控制的特徵，也就是我們的特徵是在圖的藍色區域。所以這種情況下會使得臭氧濃度不降反升。
在今年疫情第一季度的時候，也出現了一個小的實驗場。疫情來了，到處都停工停產，但實際上我們疫情期間的PM2.5濃度下降的很厲害，但是臭氧比去年同季度環比上升的，上升了不少，為什麼呢？因為都下降的同時，比例仍然是失調的，所以又造成了反彈。類似於我們平時會出現的周末效應，像在洛杉磯和上海這些大都會區都會出現，到周末的時候，明明工廠可能就休息了，不上班了，排放活動減少了，但實際上它的臭氧濃度還是會上升，叫周末效應。這個複雜的機制使得我們臭氧很難控。
前面提到了，我們的VOCs控制沒有跟上，是不是大家不知道要控制VOCs呢？其實不是。2013年行動計劃就明文要求要開展VOCs的控制，但實施上太難了。我們注意到VOCs下面不還有個小s嗎？這裡有個小s是因為揮發性有機物它不是一兩個汙染物，而是很多汙染物的組合，活性特徵不一樣，來源非常的複雜。
舉個例子，我們去汽車站加油，你聞到加油站有汽車油的味道，那就是加油站有逸散。我們打開一瓶洗滌靈聞到了一個味道，也是VOCs。走在樹林裡，聞到清新的植物的香味也是VOCs。你拿著一個香蕉聞到一個香蕉散發的味道都是，非常多樣。排放差異很大，有的源排放很多，像石油煉化廠，也有剛才說的那些排放量很小的一些源，很難控制，更難監管。所以這使得我們在過去幾年一直沒有特別地管好，但現在是越來越重視，也在起步之中。
這個難題也不是我們中國獨有的一個難題。實際上日本在過去臭氧汙染控制中也走過彎路。前面提到日本從光化學煙霧之後，有非常大的環保運動浪潮，他們採取了很多減排措施，但部分措施不當也導致了新問題。
在2001年的時候，日本開始在大東京區逐步推廣到全國實施機動車排放控制對策，減少了很多氮氧化物排放，因為氮氧化物主要的來源就是機動車，它實施對策之後，NOx和顆粒物的濃度一路下降。
我們可以看得到二氧化氮濃度、顆粒物濃度一直在一路下降，但是臭氧濃度卻發生了反彈，所以他們在2004年的時候，也意識到自己VOCs沒有跟上氮氧化物控制的步伐，立即加緊出了VOCs對策，要減少30%的VOC的排放量，來控制它整個臭氧濃度，當時臭氧上抬不光是日本東部，連日本西部都上抬了，但是大家如果熟悉日本地圖，會發現他們的大城市和工業化城市都在東部海岸，西部其實沒有什麼太多的人為排放源，所以他們為控制採取了很強的措施，並且超額完成了任務。他們的VOC對策實施之後，減少了35%的排放，後面臭氧濃度才逐步的往下降。
03
我國取得的進展與努力的方向
然後我們國家做了什麼減排努力？路徑跟日本特別像，其實我們一開始在2013年行動計劃之後，採取了很多大力度的減排措施，這裡列了很多類別，提升排放標準，淘汰高汙染企業，落後產能淘汰，鍋爐清潔化替代，民用的散煤清潔化，機動車減排，計劃所有大類的措施都能減少氮氧化物的排放，也能減少一部分VOCs。但是相對來說減少的沒有那麼多。
這張片子主要是講我們採取的VOCs的一些管控措施。2013年開始就已經說要控制，但真正的提出總量控制（因為前面是沒有控制的特別好，總量還在上升）是2016年，開始做總量控制，也有很多保障措施，比如排汙收費，通過許可證進行管理等等一些辦法，對重點行業去抓重點。
VOCs重點行業包括石化、製藥、油墨生產、油墨使用，像印刷，還有工業塗裝，這些都是主要的重點行業。
我舉了兩個例子，上面這個例子是石化行業，石化行業的源太多了，措施和技術非常多。比如之前的拱頂罐固定頂的罐比較容易產生VOCs，現改成浮頂罐。下面這個例子是印刷的一個流程機制，印刷有一個特徵，它是使用油墨，如果本身是含VOCs比較高，它的印刷操作過程就會產生很多排放。所以它如果進行原料替代，就可以減少很多排放。然後在整個作業過程中，如果把它無組織排放，通過一個密閉的系統集氣的方式，儘可能收集到一個排放口進行燃燒銷毀，就可以大幅度減少印刷行業的排放。類似的技術例子非常多，大家感興趣的話也可以到我們的空氣知庫了解重點行業的減排技術相關材料。
前面也講到了，減排不能蠻幹，需要找到科學的配比，要不然反而是適得其反。科學配比需要依據很多科學手段來達成。這裡給大家簡單介紹幾個方面，首先是需要開展監測，你知道你這個地方的空氣中的背景的濃度、VOCs的情況和氮氧化物的情況分別是什麼？是什麼特徵的，需要開展監測和分析去了解這些情況。
現在咱們國家VOCs的環境監測其實做得越來越好了，並且在去年2019年開始，新的政策要求，那些臭氧超標的城市需要差別化監測，非甲烷總烴是VOCs一個主要監測指標，除了監測非甲烷總烴，還需要監測一些醛酮類的組份，相對來說活性比較高的部分。
其次，除了監測之外，要知道VOCs什麼行業排了多少，要知道它的量，也就是建立排放清單。現在各地需要建立本地化的排放清單，來指導它的政策實施，也評估政策是否有效。這個清單有一些先進城市已經做了，但是整體做的還不夠好，要進一步的加強。
還有一個就是需要去解析，回答剛才科學配比的問題，根據你自己這個城市，了解你是應該優先控制VOCs，控制哪些行業的VOCs，如何配比能夠不造成反彈，能夠實現協同減排，最終實現臭氧濃度下降。這些都是我們開始正在做，但是需要進一步加強的一些方向。
如果說還需要做什麼，其實還能做挺多的。在減排方面，氮氧化物在「答應藍天保衛戰」三年行動計劃期間又開始實施清潔柴油機計劃，就是前面我們提到交通行業是現在氮氧化物主要排放源，柴油機又是重中之重，所以這是目前的一個重點政策。這裡面現在其實也有比較薄弱的，我們通常知道，車是很重要的，但是可能會忽視一點，一般老百姓可能不太了解，施工機械，就是在工地上或者是或者在港口作業的一些機械，它也是燒柴油的，只要是柴油機它就有排放，而現在是我們非常薄弱的管控環節。
VOCs無組織排放的標準，去年剛剛出來，現在是需要更好地怎麼去落實這些政策，是一個很重要的方向。
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