與一直縈繞在我們耳邊的PM2.5相比，臭氧確實(shí)并沒(méi)有太多引起公眾的重視，因?yàn)樗鼪](méi)有前者那般“張牙舞爪”，但卻悄悄潛伏在萬(wàn)里晴空，被稱為“透明殺手”。

那么，我們?cè)撊绾伪O(jiān)測(cè)與防治臭氧呢？近日，《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》刊登了一篇來(lái)自哈佛大學(xué)的論文，文章稱，科研人員根據(jù)季節(jié)數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)出一個(gè)統(tǒng)計(jì)模型，首次可提前一個(gè)季度預(yù)測(cè)美國(guó)東部夏季月份臭氧的濃度。

37年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)“撐起”預(yù)測(cè)模型

“美國(guó)自1980年就開(kāi)始監(jiān)測(cè)空氣中的臭氧濃度了。”論文**作者、哈佛大學(xué)應(yīng)用工程與科學(xué)學(xué)院博士生沈路在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)介紹說(shuō)。

美國(guó)對(duì)于臭氧的關(guān)注源于上世紀(jì)40年代初期，當(dāng)時(shí)美國(guó)洛杉磯發(fā)生了嚴(yán)重的光化學(xué)煙霧事件。事件發(fā)生時(shí)正值當(dāng)?shù)氐南募荆緫?yīng)該晴朗的天空，但城市空氣能見(jiàn)度卻非常低，而后，洛杉磯很多市民出現(xiàn)了眼睛發(fā)紅、咽喉疼痛、呼吸憋悶、頭昏、頭痛等癥狀。

后來(lái)，科學(xué)家們證實(shí)導(dǎo)致這一事件的罪魁禍?zhǔn)拙褪浅粞酰且环N揮發(fā)性碳?xì)浠衔锖偷趸锏仍谔?yáng)光照射下引起光化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物。而所謂氮氧化物和可揮發(fā)性有機(jī)物，一般來(lái)自于汽車尾氣、石油化工廠廢氣以及森林植被排放等。高溫、強(qiáng)輻射會(huì)加速光化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致大量臭氧出現(xiàn)。這種有害混合煙霧中除氮氧化物等污染物外，主要含臭氧和醛類物質(zhì)等，也有細(xì)顆粒物，對(duì)人體呼吸系統(tǒng)有直接影響。

雖然這一事件與洛杉磯的地形密不可分，但是汽車尾氣排放、陽(yáng)光照射同樣也是引發(fā)光化學(xué)煙霧事件的元兇之一。

然而，這只是光化學(xué)污染事件的開(kāi)始，1943年以后，煙霧更加肆虐，以致遠(yuǎn)離城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘減產(chǎn)；1955年因呼吸系統(tǒng)衰竭死亡的65歲以上的老人達(dá)到400多人；在1970年，大批市民因此患上了紅眼病。

而為了應(yīng)對(duì)可怕的光化學(xué)污染，美國(guó)自上世紀(jì)50年代開(kāi)始對(duì)露天垃圾燃燒、工廠煙霧排放等方面做出嚴(yán)格規(guī)定，包括治理含有碳?xì)浠衔锏幕と軇⒗盥駡?chǎng)有毒氣體、熱電廠氮氧化物，處理動(dòng)物工廠的排放等。

不僅如此，控制汽車尾氣排放也一直是治理重點(diǎn)。空氣質(zhì)量管理者**明確了管理部門，負(fù)責(zé)尾氣監(jiān)測(cè)和污染減排設(shè)施認(rèn)證，并且嚴(yán)格控制揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放。在洛杉磯市，政府還要求汽車加裝催化轉(zhuǎn)化器，減排效果顯著。

“除了健康因素，臭氧濃度還會(huì)影響到自然植被生成和農(nóng)作物產(chǎn)量，所以美國(guó)一直關(guān)注臭氧濃度，而且這些觀測(cè)結(jié)果也是推動(dòng)大氣化學(xué)機(jī)理研究的重要數(shù)據(jù)來(lái)源。”沈路告訴記者。

基于37年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，沈路和導(dǎo)師洛雷塔·米克利又通過(guò)分析大量觀測(cè)數(shù)據(jù)和氣象模式，發(fā)現(xiàn)美國(guó)東部夏季高濃度臭氧與春季溫暖的熱帶大西洋、寒冷的東北太平洋海水表層溫度，以及夏威夷、大西洋和北美的海平面氣壓異常有關(guān)。

針對(duì)這些關(guān)系，他們開(kāi)發(fā)了一個(gè)統(tǒng)計(jì)模型，該模型能預(yù)測(cè)從1980年到2013年中45%的夏季臭氧濃度年際變化。“臭氧濃度不僅與局地天氣密切相關(guān)，同時(shí)也受到半球尺度的大氣環(huán)流和海水溫度的影響。”沈路解釋說(shuō)。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)夠多PM2.5或可預(yù)測(cè)

既然臭氧可以預(yù)測(cè)，那么PM2.5是否也可以同理模擬出其濃度變化？對(duì)此，沈路認(rèn)為，應(yīng)該也可以提前一個(gè)季度預(yù)測(cè)PM2.5，只是目前并沒(méi)有相關(guān)研究。

其實(shí)，在大氣污染物中，不論是可吸入顆粒物還是臭氧都只是人類面臨的諸多問(wèn)題之一。“每個(gè)國(guó)家對(duì)于空氣污染物重視程度的高低，取決于各自的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和污染水平以及其他的社會(huì)環(huán)境問(wèn)題。不過(guò)，整體而言，PM2.5對(duì)健康的威脅要比臭氧大多了。”沈路表示。

然而，這并不意味著我國(guó)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)忽視了臭氧的污染。在北京市新聞節(jié)目之后播報(bào)的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)節(jié)目中，臭氧也一直沒(méi)有離開(kāi)公眾的視野。

但僅以沈路目前的統(tǒng)計(jì)模型想要預(yù)測(cè)中國(guó)的臭氧污染也有難度。與美國(guó)37年的監(jiān)測(cè)時(shí)間相比，“中國(guó)的臭氧觀測(cè)時(shí)間序列還非常短，暫時(shí)不能用我們的這個(gè)模型直接做預(yù)測(cè)，需要尋找其他的辦法。而且影響中國(guó)空氣質(zhì)量的大尺度環(huán)流和影響美國(guó)的不一樣，所以這個(gè)模型并不能直接通用”。

臭氧控制勢(shì)在必行

2017年伊始，深圳市、鄭州市等地紛紛提出，臭氧已經(jīng)成為繼PM2.5后又一重要污染物。河南省鄭州市環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)顯示：2016年，由于臭氧超標(biāo)，鄭州市優(yōu)良天變?yōu)槲廴咎斓奶鞌?shù)是52天，比2015年增加43天。這一數(shù)據(jù)顯示，臭氧成為影響鄭州市優(yōu)良天數(shù)的主要因素之一。

這并非個(gè)例，去年9月16日環(huán)保部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)年8月份全國(guó)重點(diǎn)區(qū)域74個(gè)城市的空氣質(zhì)量超標(biāo)天數(shù)中，以臭氧為首要污染物的天數(shù)*多，其次是大家熟悉的PM2.5。這是自去年5月份以來(lái)，臭氧連續(xù)第四個(gè)月取代PM2.5,成為空氣質(zhì)量超標(biāo)的“元兇”。

“一般來(lái)說(shuō)，臭氧濃度在發(fā)達(dá)國(guó)家是下降的，但是在發(fā)展中國(guó)家是上升的。而且，臭氧濃度在全球整體的背景下，總體趨勢(shì)也是上升的。”沈路表示。

雖然在人們的理解中，臭氧是平流層中保護(hù)人們不受紫外線威脅的“護(hù)盾”，但是近地面臭氧卻是有害氣體。當(dāng)濃度超過(guò)一定程度時(shí)，會(huì)對(duì)人體造成傷害。

“未來(lái)幾十年內(nèi)，全球氣候變化將可能會(huì)讓更多的夏季熱浪出現(xiàn)，這會(huì)導(dǎo)致美國(guó)一些地區(qū)臭氧事件增加70%~****。由于中國(guó)現(xiàn)階段的污染比較嚴(yán)重，中國(guó)很可能面臨氣候變暖帶來(lái)的更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，通過(guò)科學(xué)減排來(lái)控制空氣質(zhì)量尤為重要。”沈路表示。

其實(shí)，早在2012年，我國(guó)就修訂了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，并首次增設(shè)了PM2.5年均、日均濃度限值和臭氧8小時(shí)濃度限值，收嚴(yán)PM10和氮氧化物濃度限值等。

歐盟相關(guān)各國(guó)也早在1979年簽署了長(zhǎng)距離大氣污染公約，只為解決酸雨和近地面臭氧等大氣污染物跨界輸送導(dǎo)致的問(wèn)題。1997年，歐盟還通過(guò)了一項(xiàng)酸雨防治戰(zhàn)略，旨在同時(shí)解決歐盟范圍內(nèi)的酸沉降、富營(yíng)養(yǎng)化以及近地面臭氧問(wèn)題。2001年，歐盟委員會(huì)通過(guò)了《國(guó)家*高排放限值公約》，對(duì)二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)化合物等三類二次污染問(wèn)題的前體物排放量做出了規(guī)定，以期解決臭氧相關(guān)問(wèn)題。

“提前知道臭氧濃度可以加大這個(gè)季節(jié)的減排力度，同時(shí)敏感人群注意觀察短時(shí)間尺度的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)來(lái)安排自己的戶外活動(dòng)，農(nóng)業(yè)部門可以提前采取相應(yīng)措施。”沈路同時(shí)表示，季節(jié)預(yù)測(cè)溫度降水還有很多沒(méi)有解決的問(wèn)題，季節(jié)預(yù)測(cè)空氣污染只是剛剛開(kāi)始，相信未來(lái)經(jīng)改進(jìn)后會(huì)達(dá)到更好的預(yù)測(cè)效果。