臭氧污染及防治对策
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1 对流层臭氧污染及危害
1840年，科学家Schonbein在电解稀硫酸时首次发现 臭氧的存在，用希腊文命名为OZEIN[6]。臭氧具有特殊 腥臭味，浓度较低时为无色气体，当臭氧的体积分数超 过15%时为浅蓝色气体，其氧化性介于原子氧和分子氧之 间 ，是已知的最强的氧化剂之一，在酸性介质中的标准电
极电位为2.07V。臭氧很不稳定 ，常温常压下易分解成氧 气和氧原子 ，在加热或有紫外线照射时，会加速分解。
1943年，美国洛杉矶发生了首次城市光化学污染事 件：空气能见度降低，人们的眼睛和喉黏膜等受污染空 气剌激后，不同程度地出现流泪、红眼病，喉部、胸部 疼痛，呼吸困难等症状，有800多位65岁以上老人在此 次污染事件中丧生。国际环境空气质量标准（National Ambient Air Quality Standards，NAAQS）提出，人在一个 小时内可接受臭氧的极限浓度是 260μg/m3。 在320μg/m3 臭氧环境中活动1h就会引起咳嗽、呼吸困难及肺功能 下降。臭氧还能参与生物体中的不饱和脂肪酸、氨基 及其他蛋白质反应，使长时间直接接触高浓度臭氧的 人出现疲乏、咳嗽、胸闷胸痛、皮肤起皱、恶心头痛、脉 搏 加 速、记 忆 力衰 退、视 力下 降 等 症 状；臭氧也会 使 植 物叶 子变黄甚至枯萎，对 植物 造 成 损害，甚至 造 成 农 林
摘 要：臭氧在平流层可以吸收短波紫外辐射，减少对人类和动植物的伤害。而对流层臭氧是一种强 氧化性的污染物。针对目前公众普遍关心的臭氧污染问题，介绍了对流层臭氧的特性及危害，概述了臭氧 的来源及影响因素，并对臭氧监测技术、臭氧预报方法和防治措施等进行了阐述。
关键词：臭氧；危害；来源；监测；预报；防治 中图分类号：X515 文献标志码：A 文章编号：1006-5377（2018）06-0035-04
近年来，随着城市化和工业化进程的不断推进，中 国大气污染呈现以PM2.5、臭氧为特征的快速蔓延性、污 染综合性和影响区域性等复合型大气污染特征，已引起 社会广泛关注。特别是天晴日晒的夏季，臭氧污染问题 愈发突出，常替代PM2.5成为首要污染物，对环境和公众 健康造成很大危害，臭氧污染及防治已成为大气污染攻 坚战的任务之一。
Beautiful China, I am an Actor of Atmospheric Special Topic
美丽中国我是行动者之大气专题
臭氧污染及防治对策
徐怡珊1，文小明1，苗国斌2，王晓玲3，王鸯鸯3*
（1.中国环境监测总站，北京 100012；2.山西省长治市固体废物管理中心，山西 长治 046000； 3.中国环境保护产业协会，北京 100037）
全球臭氧约有90%集中在平流层，另外10%在对流 层。臭氧是平流层中天然大气最关键的组分，臭氧浓度 的峰值出现在距地面10～25km处。平流层中的臭氧可 吸收短波紫外辐射，减少对人类和动植物的伤害，是地 球生命物质的保护伞。对流层臭氧的存在不仅会影响大 气氧化性，而且由于臭氧的强氧化性，能参与多种大气 污染物的化学转化过程，并对人类、生态系统、城市建 设等造成伤害。该文讨论的内容主要就是针对对流层的 臭氧。
2 对流层臭氧的来源及影响因素
臭氧的来源分为自然源和人为源 。自然源的臭氧主 要指平流层的下传。1962年，Junge研究认为，在波长 小于240nm 紫外线的辐射条件下，平流层中的臭氧会分 解，产生的氧原子与氧分子结合产生臭氧，平流层臭氧 向下传输到对流层，成为对流层中臭氧的源[8]。
人为源的臭氧主要是由人为排放的NOx、VOCs等污 染物的光化学反应生成。在晴天、紫外线辐射强的条件 下，NO2等发生光解生成三重太氧原子，三重太氧原子与 氧反应生成臭氧。臭氧是强氧化剂，在洁净大气中，NO 遇臭氧就转化为NO2，而臭氧几小时内分解为氧气，不会 造成臭氧累积。当空气中存在大量VOCs等污染物时，因 臭氧氧化性更强，会优先与NO反应，阻碍臭氧的分解， 使臭氧在空气中大量积累，造成臭氧污染[9]。
臭氧在平流层是“地球卫士”，而在近地面的高浓 度臭氧是一种危害较大的污染物。相对于PM2.5，臭氧的 成因更复杂、涉及来源更广、治理难度更大。因此，深 入研究影响臭氧形成的因素及有效控制臭氧水平，成为 当前臭氧污染治理的紧迫任务。目前有关臭氧的污染特 征及其来源解析的研究较多[1-5]，但针对公众关心的有 关臭氧污染的较全面综述的文章还很少。本文简单概述 了臭氧的危害、来源及影响因素、臭氧监测技术、臭氧 污染的预报预警及防治措施等，以期为臭氧污染防治等 相关科研工作提供一定的参考。
NOx、VOCs、CO等臭氧前体物都是一次污染物， 主要来源于交通工具的尾气排放、石油化工和火力发电 等工业污染源排放及饮食、印刷、房地产等行业的污染 源排放等。秸秆等生物质的大量燃烧，也会产生大量的 VOCs和NOx等臭氧前体物。王皓珊等[10]认为，VOCs/NOx 的值较高时臭氧生成受NOx控制，VOCs/NOx的值较低时 臭氧生成受VOCs控制；邹巧莉等[11]研究2016年8～9月 长三角南部区域嘉善的臭氧生成潜势和来源发现，夏季 典型时段臭氧生成对VOCs较敏感，属于VOCs控制区， 观测期间测得对VOCs浓度贡献较大的物种来源于溶剂 涂料和工业排放；张培锋等[12]研究了包括郑州、洛阳等 市9个中心城市在内的中原城市群臭氧浓度分布特征， 认为交通运输、 石油化工、燃煤发电、印刷喷涂等行业 排放的VOCs、NO x、CO等前体物，会造成臭氧的生成和 积累。此外，日照时间、相对湿度以及相邻城市间污染 物的空间输送都与臭氧浓度有密切关系。在夏秋季光照 强烈的午后，温度较高、相对湿度较低时，较易发生臭 氧浓度超标，雷电等自然现象也会产生臭氧。此外，植 物源VOCs也是城市大气环境中臭氧来源的TAL PROTECTION INDUSTRY 2018.6
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植物的减 产、经济 效 益下降 等。臭氧能 够 较 快 地与室内 的建 筑 材料（如 乳 胶 涂 料 等 表面 涂层）、居家 用品（ 如 软木器具、地毯等）、丝、棉花、醋酸纤维素、 尼 龙和聚酯的制成品中含不饱和碳碳键的有机化合物 （包括橡胶、 苯乙烯、不饱和脂肪酸及其酯类）发生 反应，从而造成染料褪色、照片图像层脱色、轮胎老化 等[7]。
1840年，科学家Schonbein在电解稀硫酸时首次发现 臭氧的存在，用希腊文命名为OZEIN[6]。臭氧具有特殊 腥臭味，浓度较低时为无色气体，当臭氧的体积分数超 过15%时为浅蓝色气体，其氧化性介于原子氧和分子氧之 间 ，是已知的最强的氧化剂之一，在酸性介质中的标准电
极电位为2.07V。臭氧很不稳定 ，常温常压下易分解成氧 气和氧原子 ，在加热或有紫外线照射时，会加速分解。
1943年，美国洛杉矶发生了首次城市光化学污染事 件：空气能见度降低，人们的眼睛和喉黏膜等受污染空 气剌激后，不同程度地出现流泪、红眼病，喉部、胸部 疼痛，呼吸困难等症状，有800多位65岁以上老人在此 次污染事件中丧生。国际环境空气质量标准（National Ambient Air Quality Standards，NAAQS）提出，人在一个 小时内可接受臭氧的极限浓度是 260μg/m3。 在320μg/m3 臭氧环境中活动1h就会引起咳嗽、呼吸困难及肺功能 下降。臭氧还能参与生物体中的不饱和脂肪酸、氨基 及其他蛋白质反应，使长时间直接接触高浓度臭氧的 人出现疲乏、咳嗽、胸闷胸痛、皮肤起皱、恶心头痛、脉 搏 加 速、记 忆 力衰 退、视 力下 降 等 症 状；臭氧也会 使 植 物叶 子变黄甚至枯萎，对 植物 造 成 损害，甚至 造 成 农 林
摘 要：臭氧在平流层可以吸收短波紫外辐射，减少对人类和动植物的伤害。而对流层臭氧是一种强 氧化性的污染物。针对目前公众普遍关心的臭氧污染问题，介绍了对流层臭氧的特性及危害，概述了臭氧 的来源及影响因素，并对臭氧监测技术、臭氧预报方法和防治措施等进行了阐述。
关键词：臭氧；危害；来源；监测；预报；防治 中图分类号：X515 文献标志码：A 文章编号：1006-5377（2018）06-0035-04
近年来，随着城市化和工业化进程的不断推进，中 国大气污染呈现以PM2.5、臭氧为特征的快速蔓延性、污 染综合性和影响区域性等复合型大气污染特征，已引起 社会广泛关注。特别是天晴日晒的夏季，臭氧污染问题 愈发突出，常替代PM2.5成为首要污染物，对环境和公众 健康造成很大危害，臭氧污染及防治已成为大气污染攻 坚战的任务之一。
Beautiful China, I am an Actor of Atmospheric Special Topic
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臭氧污染及防治对策
徐怡珊1，文小明1，苗国斌2，王晓玲3，王鸯鸯3*
（1.中国环境监测总站，北京 100012；2.山西省长治市固体废物管理中心，山西 长治 046000； 3.中国环境保护产业协会，北京 100037）
全球臭氧约有90%集中在平流层，另外10%在对流 层。臭氧是平流层中天然大气最关键的组分，臭氧浓度 的峰值出现在距地面10～25km处。平流层中的臭氧可 吸收短波紫外辐射，减少对人类和动植物的伤害，是地 球生命物质的保护伞。对流层臭氧的存在不仅会影响大 气氧化性，而且由于臭氧的强氧化性，能参与多种大气 污染物的化学转化过程，并对人类、生态系统、城市建 设等造成伤害。该文讨论的内容主要就是针对对流层的 臭氧。
2 对流层臭氧的来源及影响因素
臭氧的来源分为自然源和人为源 。自然源的臭氧主 要指平流层的下传。1962年，Junge研究认为，在波长 小于240nm 紫外线的辐射条件下，平流层中的臭氧会分 解，产生的氧原子与氧分子结合产生臭氧，平流层臭氧 向下传输到对流层，成为对流层中臭氧的源[8]。
人为源的臭氧主要是由人为排放的NOx、VOCs等污 染物的光化学反应生成。在晴天、紫外线辐射强的条件 下，NO2等发生光解生成三重太氧原子，三重太氧原子与 氧反应生成臭氧。臭氧是强氧化剂，在洁净大气中，NO 遇臭氧就转化为NO2，而臭氧几小时内分解为氧气，不会 造成臭氧累积。当空气中存在大量VOCs等污染物时，因 臭氧氧化性更强，会优先与NO反应，阻碍臭氧的分解， 使臭氧在空气中大量积累，造成臭氧污染[9]。
臭氧在平流层是“地球卫士”，而在近地面的高浓 度臭氧是一种危害较大的污染物。相对于PM2.5，臭氧的 成因更复杂、涉及来源更广、治理难度更大。因此，深 入研究影响臭氧形成的因素及有效控制臭氧水平，成为 当前臭氧污染治理的紧迫任务。目前有关臭氧的污染特 征及其来源解析的研究较多[1-5]，但针对公众关心的有 关臭氧污染的较全面综述的文章还很少。本文简单概述 了臭氧的危害、来源及影响因素、臭氧监测技术、臭氧 污染的预报预警及防治措施等，以期为臭氧污染防治等 相关科研工作提供一定的参考。
NOx、VOCs、CO等臭氧前体物都是一次污染物， 主要来源于交通工具的尾气排放、石油化工和火力发电 等工业污染源排放及饮食、印刷、房地产等行业的污染 源排放等。秸秆等生物质的大量燃烧，也会产生大量的 VOCs和NOx等臭氧前体物。王皓珊等[10]认为，VOCs/NOx 的值较高时臭氧生成受NOx控制，VOCs/NOx的值较低时 臭氧生成受VOCs控制；邹巧莉等[11]研究2016年8～9月 长三角南部区域嘉善的臭氧生成潜势和来源发现，夏季 典型时段臭氧生成对VOCs较敏感，属于VOCs控制区， 观测期间测得对VOCs浓度贡献较大的物种来源于溶剂 涂料和工业排放；张培锋等[12]研究了包括郑州、洛阳等 市9个中心城市在内的中原城市群臭氧浓度分布特征， 认为交通运输、 石油化工、燃煤发电、印刷喷涂等行业 排放的VOCs、NO x、CO等前体物，会造成臭氧的生成和 积累。此外，日照时间、相对湿度以及相邻城市间污染 物的空间输送都与臭氧浓度有密切关系。在夏秋季光照 强烈的午后，温度较高、相对湿度较低时，较易发生臭 氧浓度超标，雷电等自然现象也会产生臭氧。此外，植 物源VOCs也是城市大气环境中臭氧来源的TAL PROTECTION INDUSTRY 2018.6
35
Beautiful China, I am an Actor of Atmospheric Special Topic
美丽中国我是行动者之大气专题
植物的减 产、经济 效 益下降 等。臭氧能 够 较 快 地与室内 的建 筑 材料（如 乳 胶 涂 料 等 表面 涂层）、居家 用品（ 如 软木器具、地毯等）、丝、棉花、醋酸纤维素、 尼 龙和聚酯的制成品中含不饱和碳碳键的有机化合物 （包括橡胶、 苯乙烯、不饱和脂肪酸及其酯类）发生 反应，从而造成染料褪色、照片图像层脱色、轮胎老化 等[7]。