陽光明媚、藍天白雲(圖1、2)，你以為的好天兒真的天氣就好嗎？或許一種看不到摸不著的汙染，已悄悄地拉低了空氣品質，影響著我們的健康。可能大家猜到了——臭氧(O3)，而過氧乙醯硝酸酯(PAN)作為O3「異卵雙胞胎」常常被忽視。PAN汙染和O3汙染一樣很有「迷惑性」，因為它往往在風和日麗、天空晴朗時發生，人們更難察覺。二者常常相伴出現，一年四季二者相關性都很強(圖3)。霧霾有多嚴重，人們一眼就能看到，但是PAN汙染發生時的藍天白雲卻給人「空氣很清新」的錯覺。
研究所天空藍（陳進生研究員拍攝）(圖1)
儀器天空藍（陳進生研究員拍攝）(圖2)
圖片來源於(Hu et al. 2020)(圖3)
它從哪裡來？
PAN沒有天然源，只有人為源，其形成過程與O3相似，都是二氧化氮(NO2)與大氣中的揮發性有機物(VOCs)在太陽光照的作用下形成的產物。與形成O3的VOCs不同的是，形成PAN的VOCs只能先通過反應形成過氧乙醯自由基(PA自由基)，然後通過與NO2的反應形成PAN。在城市中，過氧乙醯自由基最主要的源是乙醛，因此乙醛也成為PAN的最主要的有機物前體物。由於其只有人為源，大氣中測得PAN相對於O3更適合作為發生光化學煙霧的依據。
它到哪裡去？
PAN的光化學活性和水溶性都不強，與OH的反應速率較慢，因此在對流層中主要的去除途經是熱分解回到NO2和過氧乙醯基。熱分解反應的程度與溫度密切相關，因而PAN的大氣壽命隨溫度變化很大，在室溫25°C約為30分鐘，在0°C約8小時，而在對流層上部由於溫度很低，PAN相當穩定，壽命可達幾個月，從而被傳輸到偏遠的地區。因此，當PAN被傳輸到溫暖的偏遠地區就會釋放出NO2，改變當地的氮氧化物的空間分布，並影響當地的大氣光化學反應。
PAN濃度高發地點？
近地層(0-2km)是與人類生產生活息息相關的層結，在中國東部，尤其是中國東南沿海地區PAN濃度最高(圖4)。中國科學院城市環境研究所陳進生團隊對中國東南沿海地區PAN及相關參數進行為期一年的觀測，發現該地區PAN最大值能夠達到4.2 ppb，年平均濃度為0.55 ppb。
圖片來源於(Fischer et al. 2014)(圖4)
它有多討厭？
O3素有「在天是佛，在地是魔」的稱號，意思是O3在平流層能吸收紫外線、保護地球上的生物。在近地層由於其強氧化性對人體健康、植物和材料都會產生很大的危害。相對於O3，PAN則是百害而無一利。PAN能強烈地刺激眼睛，引起流淚和炎症，其中易感人群包括兒童、老年人、孕婦、心臟&呼吸系統疾病患者和戶外工作者(圖5)；還能傷害植物，使多種植物葉子的背面呈青銅色或發生玻璃化，使農作物產量大幅度降低。有研究指出，它還是造成皮膚癌的可能試劑。
圖片來自網絡(圖5)
如何預防它帶來的危害？
對於普通公眾，惹不起我們還躲不起嗎？預防PAN汙染最好的方法是待在家裡做宅男宅女。避開在PAN比較高的時段外出活動，比如下午一點到三點。不開窗效果更佳，因為PAN缺少太陽光無法持續生成。這樣不僅可以規避PAN帶來的傷害，還可以減少與O3的接觸，因為O3也是在午後一點至三點達到峰值(圖6)。不同於顆粒物，出門帶口罩對抵擋PAN沒有什麼作用。不過，這時候可以通過減少戶外活動，通常房屋建築對於戶外的大氣汙染具有一定屏障作用。
圖片來自(Hu et al. 2020) (圖6)
如何控制PAN汙染？
要控制PAN汙染，從根源上說，就是要控制其前體物的排放，即氮氧化物(NOx)和VOCs。例如，吹南風時，廈門島(排放大量的NOx和VOCs)位於觀測站點(IUE)上風向，不同季節汙染物玫瑰圖均表明在吹南風時，PAN濃度較高。當然，由於大氣遷移擴散的影響，大氣環境很難在一個地區「獨善其身」，因此需要各個地區合作，聯防聯控，不僅使大氣變藍，還要是健康的藍。
圖片來自(Hu et al. 2020)
來源：中國科學院城市環境研究所