除了PM2.5,還有別的傢伙在空氣中作妖?

2020-12-05 果殼網

|· 本文來自「我是科學家」·|

飽受空氣汙染的地球 | 圖片來源：http://secondwindairpurifier.com

你還記得一年中有多少日子都被霧霾嚇得戰戰兢兢地出門？毋庸置疑，以霧霾為代表的空氣汙染等問題，正在越來越多地入侵我們的生活。

一說到空氣汙染，有人會習慣性地把它等同於PM2.5（細顆粒汙染物）。但事實上，評定空氣汙染的指標裡，可不單單只是這個傢伙。目前的空氣品質評價使用 AQI（Air Quality Index：空氣品質指數），它衡量了6種主要汙染物，分別是SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3和CO。

隨著環境問題被廣泛關注，以及防治措施的實行，在許多報告中都顯示，空氣中有害細顆粒物的數量正在慢慢下降。但發表在《美國國家科學院院刊》上的一篇文章卻指出：PM 2.5的減少，卻導致了另一種汙染物——臭氧汙染的增加，這又是怎麼回事呢？

圖片來源：Pixabay

什麼？你不知道臭氧汙染

臭氧的好與壞 圖片來源：https://ecology.wa.gov

提起臭氧，很多人都會想到臭氧層，也就是距離地球表面15-50km的平流層中，一層高濃度的臭氧區域。它能吸收掉陽光中的大量紫外線，所以被稱為地面生物的「保護傘」。

但由於臭氧的強氧化性，當它分布在地面上時，就變成了另一種角色。濃度超過一定值的臭氧，是光化學煙霧的主要成分。此時的它就化身了「惡魔」：高濃度的臭氧會損害眼睛、呼吸道等，嚴重的還會導致肺氣腫、意識障礙和死亡。以呼吸道疾病為例，0.1-0.2mg/m³的濃度，就會引起哮喘發作。高濃度臭氧對老人和孩子的影響最為嚴重。

這個透明殺手是什麼來頭？

空氣中的臭氧汙染主要來自於化學反應，有三個主要因素：氮氧化物（NOx）、揮發性有機物（VOCs）和強烈陽光。

化石燃料燃燒時，會向大氣中排放 NOx 和VOCs 等汙染物，在強烈陽光下這些汙染物間會發生光化學反應，就會產生臭氧。

臭氧並不像細微顆粒物那樣會讓空氣混濁，而強烈光照下會誘導臭氧生成，所以臭氧汙染常出現在風和日麗的日子。有時候出門看到晴空萬裡，你會覺得空氣清新通體舒暢，殊不知臭氧汙染可能悄悄地在傷害著你。此外臭氧汙染並不能用口罩抵擋，除了在汙染時避免外出，沒有更好的抵禦方法。

美國洛杉磯的光化學煙霧，褐色為NO2汙染。圖片來源：United States Geological Survey

PM2.5 的降低讓臭氧汙染加重了嗎？

2015年平均臭氧汙染含量 圖片來源：http://ccacoalition.org

從2013年起，為了遏制空氣汙染的情況，國家制定了嚴厲的措施。包括限制上路汽車數量，關停燒煤舊式發電站或者改建為天然氣發電站等等。

這些措施看上去頗有成效：在一篇文章中，研究者們統計近幾年空氣品質，發現2013年到2017年，中國東部PM2.5的濃度下降了近40%。但在同樣的時間內，大城市的臭氧濃度卻上升了5%-10%。

臭氧的生成（圖中溫度為華氏度，即32℃左右）。圖片來源：https://slideplayer.com

其實在之前就有很多調查報導，指出PM 2.5降低和臭氧汙染加劇存在著相關性，那這二者究竟有什麼淵源呢？

研究者通過進一步實驗發現，空氣中的這些顆粒物就像小海綿一樣，能吸附化學自由基，以阻止臭氧的產生。當PM2.5濃度降低，細微顆粒減少時，對反應物的吸附量也會減少，最終導致大氣氧化性增加，促使VOCs和NOx轉化成了臭氧。

此外，如果PM2.5濃度過高，光照和輻射就會減弱，達不到臭氧生成的條件，反過來，PM2.5等細微顆粒降低，光照增強可能會促發臭氧的濃度增加。

研究大氣化學與環境工程的教授Daniel Jacob，在一篇新聞稿中指出：環境治理導致臭氧汙染加劇的現象，在其他國家都未曾觀測到過，看上去中國在環境環境治理問題上，似乎有些太著急了，對於PM2.5的治理上，中國只用了4年的時間，就得到了美國在30年所完成的效果，如此引發的新的問題也應該帶來一點反思。

雖說目前臭氧汙染的危害還遠不及PM2.5，但其上升的趨勢還是需要及早被遏制。生態環境部的專家劉炳江在一次發布會上談到了解決之道。他認為這二者之間的聯繫，起到了很好的提醒作用，能督促在重視PM2.5治理的當下，同時去注意臭氧汙染的防治。而目前最好的方法還是控制VOCs的排放：「因為VOCs既可能轉化成PM2.5及PM10，又是形成臭氧的前體物，控制它可以起到一箭雙鵰的效果。」（譯者：小刀；編輯：大慶）

參考資料：

  1. https://sites.google.com/site/pm25opendata/what-is-pm2-5
  2. http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%87%AD%E6%B0%A7
  3. https://cn.nytimes.com/china/20150812/cc12ozone/zh-hant/
  4. http://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk15/201901/t20190122_690319.html
  5. （臭氧的汙染的危害、成因、和防治）：https://www.researchgate.net/publication/278403749_chouyangwurandeweihaichengyinyufangzhi
  6. 文章來源：http://www.anthropocenemagazine.org/2019/01/chinas-particulate-pollution-is-plummeting-but-thats-not-good-news/ （本文由Storythings供稿）

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