歐美的臭氧污染及治理措施

 

洛杉磯位于美國加利福尼亞州西南部，是美國西部最大的城市。它三面環(huán)山、一面臨海，溫和濕潤的氣候讓這座風(fēng)景宜人的城市有了“天使之城”的美譽(yù)。20 世紀(jì)初，洛杉磯就成為當(dāng)時(shí)美國的一座特大城市。到1940年，洛杉磯的汽車保有量已經(jīng)超過250 萬輛。但也正是從這時(shí)起，洛杉磯市民開始發(fā)現(xiàn)每到夏秋季節(jié)，白天晴朗的城市上空會彌漫一層淺藍(lán)色的煙霧，在這樣的日子里，人們會普遍感到眼睛發(fā)紅、咽喉疼痛、呼吸憋悶、頭暈頭疼。到1943 年，這種情況愈發(fā)頻繁和嚴(yán)重。這是人類歷史上的第一次臭氧污染。以臭氧為主要成分的“光化學(xué)氧化劑”是光化學(xué)污染的真身，因此臭氧污染有時(shí)也被稱為光化學(xué)污染，上述事件也被稱為洛杉磯光化學(xué)污染事件。

 

光化學(xué)污染事件的根本原因就在洛杉磯市的250萬輛汽車身上，這些汽車每天要消耗1 100 噸汽油，排放1 000 多噸的碳?xì)浠衔铩?00 多噸的氮氧化合物以及700 多噸的一氧化碳。此外，洛杉磯市內(nèi)還有大量煉油廠、供油站等其他石油燃燒排放源。這些化合物在紫外線作用下，極易轉(zhuǎn)化為以臭氧為主的光化學(xué)煙霧，同時(shí)，洛杉磯三面環(huán)山，不利于大氣對流形成，這就使得光化學(xué)煙霧能長久地聚集在城市上空而不消散。洛杉磯的光化學(xué)污染一直持續(xù)了數(shù)十年之久，給當(dāng)?shù)貛砹司薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重威脅到當(dāng)?shù)厝说纳】?。?shù)據(jù)顯示，僅1950—1951 年，當(dāng)?shù)氐拇髿馕廴締栴}就造成了15 億美元經(jīng)濟(jì)損害；1955 年，有400 多名65 歲以上老人因光化學(xué)煙霧誘發(fā)的呼吸系統(tǒng)疾病而死亡；1970 年，洛杉磯有超過四分之三的人感染紅眼病。

 

1950 年以后，臭氧污染事件開始在美國其他城市以及其他西方發(fā)達(dá)國家出現(xiàn)，如加拿大、西德、澳大利亞、荷蘭等國都出現(xiàn)了這種令人雙眼刺痛、呼吸憋悶的藍(lán)色煙霧。臭氧污染也正式引發(fā)了全球關(guān)注。讀完上面的文字，不少讀者可能會有這樣的困惑：臭氧不是存在于大氣平流層保護(hù)地球生物免受紫外線傷害的有益氣體嗎，怎么又成為污染源了呢？要明白臭氧污染是什么，首先必須厘清臭氧、臭氧層和地面層臭氧污染這三個(gè)概念。

 

臭氧是一種具有魚腥刺激味的淡藍(lán)色氣體，具有強(qiáng)氧化性，可以和諸多物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)。作為一種強(qiáng)氧化劑，臭氧可用作漂白劑、皮毛脫臭劑、消毒殺菌劑等；在工業(yè)中，臭氧可以替代很多高溫氧化過程，簡化工藝流程提高生產(chǎn)效率；而平流層中的臭氧可以吸收太陽紫外線，保護(hù)地球生物。

 

高空臭氧層是指在大氣平流層中臭氧濃度較高的部分。臭氧層中的臭氧是光化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，在太陽短波紫外線照射下，大氣中的氧分子會分解為兩個(gè)氧原子，氧原子會繼續(xù)與未分解的氧分子反應(yīng)，最后形成臭氧。由于臭氧分子質(zhì)量大于氧氣，因此會沉降到臭氧層的底部，在長波紫外線的作用下，極不穩(wěn)定的臭氧分子又分解為一個(gè)氧原子和一個(gè)氧分子，之后會再重復(fù)之前的光化學(xué)反應(yīng)，如此循環(huán)往復(fù)，最終在離地球表面20 ～ 25 千米的高空形成了臭氧層。臭氧層厚度可達(dá)5千米，但純臭氧層的厚度卻只有3 毫米左右，但可別小看這3 毫米的臭氧層，它能吸收太陽光中99%的紫外線，只讓1% 的紫外線達(dá)到地球，保護(hù)地球生物免受傷害?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)平流層中的臭氧每減少1%，全球因白內(nèi)障引發(fā)的失明人數(shù)將增加1 萬～ 1.5 萬人?？梢哉f，平流層臭氧是真正的“地球衛(wèi)士”。

 

地表臭氧與臭氧層中的臭氧是同一種物質(zhì)，但卻具有完全不同的形成機(jī)理。地表臭氧主要是由氮氧化合物和揮發(fā)性有機(jī)物在高溫、紫外線照射以及干燥空氣中經(jīng)過一系列復(fù)雜的光化學(xué)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)形成的。前面提到臭氧是一種具有強(qiáng)氧化作用的物質(zhì)，當(dāng)大氣中的臭氧濃度增加到一定程度后，就會形成對周圍環(huán)境和人體產(chǎn)生危害的臭氧污染。

 

從本質(zhì)上說，地表臭氧污染是人類排放的一次污染經(jīng)過一系列光化學(xué)反應(yīng)后又產(chǎn)生的二次污染，據(jù)此我們就可以推測出臭氧污染發(fā)生的時(shí)空特征。從時(shí)間來看，臭氧污染主要出現(xiàn)在6—9 月之間。城市早高峰汽車尾氣大量排放，為光化學(xué)反應(yīng)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。早高峰后4 ～ 5 小時(shí)，也即下午1 點(diǎn)到4 點(diǎn)左右，光化學(xué)反應(yīng)劇烈，大氣中臭氧濃度快速增加，城市臭氧污染開始出現(xiàn)，到傍晚時(shí)分，光照和溫度下降，臭氧濃度逐漸降低，臭氧污染也就暫時(shí)消失。從空間分布來看，臭氧污染并不僅僅局限于城市中心地區(qū)，在風(fēng)、地形等氣象和地理因素作用下，臭氧以及其前體物（氮氧化合物、揮發(fā)性有機(jī)物等一次污染物）還可能會被傳送轉(zhuǎn)移到城郊、農(nóng)村地區(qū)，從而在這些地區(qū)也形成臭氧污染，所以臭氧污染是一個(gè)區(qū)域性大氣污染問題。

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