與PM2.5同等危險(xiǎn)的污染物 臭氧:人類未來頭號(hào)大敵?

◎本刊主筆 劉國(guó)偉

與PM2.5同等危險(xiǎn)的污染物 臭氧:人類未來頭號(hào)大敵?

◎本刊主筆 劉國(guó)偉

今年夏天，北京迎來臭氧重污染天氣。另據(jù)南京市環(huán)境部門監(jiān)測(cè)，在剛剛過去的6月，南京有17天時(shí)間首要空氣污染物質(zhì)是臭氧。類似情況也出現(xiàn)在哈爾濱、寧波、鞍山等城市。每到入夏，臭氧污染就進(jìn)入許多城市公眾的視野。臭氧讓人又愛又恨，一方面它有著地球衛(wèi)士的美譽(yù)，庇護(hù)著我們這個(gè)星球上的眾生；另一方面它也擔(dān)著健康殺手的惡名，給人類健康帶來危害。有國(guó)內(nèi)環(huán)境學(xué)者就說，以前我們主要對(duì)付二氧化硫，現(xiàn)在重點(diǎn)抗擊霧霾，未來臭氧將是頭號(hào)大敵。

高空為善 地球衛(wèi)士

臭氧是氧氣的同素異形體，主要存在于距地球表面20公里的同溫層（也叫平流層）下部的臭氧層中。它能夠吸收對(duì)生命極其有害的短波紫外線，防止其到達(dá)地球。從產(chǎn)生機(jī)理上看，在大氣高層和中間層，部分氧氣分子（O2）被陽光輻射后分解成2個(gè)氧原子（O），單個(gè)的氧原子再與普通的氧氣分子（O2）結(jié)合，就形成了臭氧（O3），臭氧然后又會(huì)分解，形成普通的氧氣分子。在我們頭頂?shù)拇髿庵校刻旒s有3億到4億噸的臭氧生成，使大氣中的臭氧總量保持穩(wěn)定在30億噸，亙古以來這種循環(huán)生生不息。高空臭氧屏蔽紫外線，這對(duì)地球上生命的延續(xù)意義極大，稱其為地球衛(wèi)士并不為過。

人類發(fā)現(xiàn)臭氧的存在是比較晚近的事。1785年，荷蘭化學(xué)家馬丁斯·范·馬魯姆在做水面放電試驗(yàn)時(shí)，聞到一股味道異常刺激的氣味，當(dāng)時(shí)他并未意識(shí)到自己用實(shí)驗(yàn)生成了一種前所未知的氣體。直到半個(gè)多世紀(jì)后，德國(guó)化學(xué)家克里斯蒂安·舍恩拜恩才注意到，這股氣味和閃電之后的空氣味道是一樣的。1839年，他成功地把這種氣體隔離出來，并將其命名為臭氧。

曾被誤解 引以為豪

好玩的是，19世紀(jì)的人們正處于科學(xué)大發(fā)現(xiàn)的時(shí)代，他們對(duì)臭氧的誤解給我們留下了許多談資。

從19世紀(jì)下半葉到20世紀(jì)，臭氧被許多自然學(xué)家和養(yǎng)生愛好者視為環(huán)境中的一個(gè)健康要素。美國(guó)加州的博蒙特城官方驕傲地在當(dāng)?shù)孛餍牌蜕虝?huì)信頭上印上這樣的宣傳語——“博蒙特，臭氧之地”。

在戶外工作的博物學(xué)者常常認(rèn)為，更高的海拔處由于臭氧含量較高，對(duì)身心很有益。在美國(guó)夏威夷工作的博物學(xué)家亨利·欣赫恩就寫道：“在較高的海拔處有相當(dāng)不同的大氣，有足夠的臭氧能夠維持必要的工作能量。”就連美國(guó)國(guó)父之一的本杰明·富蘭克林也相信，流行病霍亂的出現(xiàn)與大氣中缺乏臭氧有關(guān)。

今人可能會(huì)感覺上述說法太可笑。由于空氣被電離后容易形成臭氧，電閃雷鳴頻發(fā)之地都可以宣稱自己是臭氧之地。最有資格被稱為臭氧之都的地方位于委內(nèi)瑞拉，那是卡塔通博河注入馬拉開波湖之處。在這塊小沼澤地，每年中有140至160個(gè)晚上（10月至11月是高發(fā)期）都會(huì)閃電，閃電每小時(shí)次數(shù)最高可達(dá)280，有資料稱全球臭氧數(shù)量的10%是在這里產(chǎn)生的，因此被視為世界上最大的對(duì)流層（大氣層最貼近地表的部分）臭氧產(chǎn)生地。

地面作惡 毒害人畜

臭氧剛被發(fā)現(xiàn)不久，化學(xué)家就發(fā)現(xiàn)其危害：人體吸入臭氧后會(huì)胸部疼痛；小白鼠丟入臭氧容器后會(huì)很快死去；成年兔子吸入臭氧后1個(gè)多小時(shí)也會(huì)死去，癥狀和吸入氯氣很相似。后來，人們證實(shí)臭氧具有極其強(qiáng)悍的氧化性。與高空臭氧的保護(hù)作用相反，地表的臭氧達(dá)到一定濃度后，對(duì)人畜動(dòng)植物均有明顯的負(fù)面作用，會(huì)讓人頭痛，還會(huì)刺激和損害眼睛、呼吸道等組織，對(duì)有機(jī)材料如乳膠、塑料和動(dòng)物肺組織也有破壞作用。

美國(guó)加州大學(xué)1998年的一項(xiàng)研究認(rèn)為，加州空氣資源委員會(huì)（ARB）的臭氧數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)量損失之間存在相關(guān)性，他們估計(jì)由于受臭氧影響，1993年全州農(nóng)作物產(chǎn)量受損失程度不一，受損輕的如新鮮番茄小于1%，嚴(yán)重的甜瓜則受損超過30%。

同溫層底部的臭氧能吸收掉短波紫外線（UV-C），大大削弱中波紫外線（UV-B）。但是，臭氧無法阻隔長(zhǎng)波紫外線（UV-A），我們只能用防曬霜和衣物來加強(qiáng)防護(hù)。

鑒于臭氧的危害，世界衛(wèi)生組織在2005年公布的空氣質(zhì)量參考指數(shù)中，建議把低于每立方米100微克的臭氧濃度（以暴露在污染環(huán)境下8小時(shí)為極限）定義為安全濃度；如果臭氧濃度高于每立方米160微克，則會(huì)影響敏感人群（如身體虛弱的孩子和肺病患者）的健康；若高于每立方米240微克，則會(huì)對(duì)所有人都產(chǎn)生危害。

臭氧濃時(shí) 莫去戶外

那么，在應(yīng)對(duì)臭氧方面，我們應(yīng)該怎么做呢？

高空臭氧源于自然，低空臭氧則是源于人類活動(dòng)，更確切地說，主要是工業(yè)革命之后的產(chǎn)物。由能源使用、汽車尾氣排放、工業(yè)工藝排放等產(chǎn)生的氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs），在陽光照射下發(fā)生二次光化學(xué)反應(yīng)，就會(huì)形成大量臭氧。這種低空臭氧讓工業(yè)化國(guó)家吃了不少苦頭，他們從上世紀(jì)中葉就開始關(guān)注臭氧，當(dāng)時(shí)以洛杉磯為代表的美國(guó)城市出現(xiàn)了嚴(yán)重的光化學(xué)霧，其主要成分就是氮化物和臭氧。在長(zhǎng)期的研究和應(yīng)對(duì)中，美國(guó)的一些做法值得我們借鑒。

在日常活動(dòng)中，主動(dòng)遠(yuǎn)離室外臭氧濃度高的地區(qū)。對(duì)此，世界衛(wèi)生組織的建議是“盡量別在臭氧高發(fā)時(shí)待在室外”。這方面，包括孩子在內(nèi)的易感人群尤其要當(dāng)心。2002年，發(fā)表在英國(guó)《柳葉刀》雜志上的一項(xiàng)研究表明，因暴露在臭氧污染環(huán)境下，美國(guó)加州南部戶外體育運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)的兒童，其患哮喘的幾率是大部分時(shí)間留在室內(nèi)兒童的三倍。美國(guó)為學(xué)校制定的“空氣污染行動(dòng)計(jì)劃”，也將PM2.5和臭氧列為對(duì)兒童同等危險(xiǎn)的污染物。無論P(yáng)M2.5還是臭氧，只要空氣質(zhì)量指數(shù)超過200（相當(dāng)于在臭氧濃度達(dá)每立方米225微克的環(huán)境下待了8小時(shí)），學(xué)校就要讓所有孩子待在室內(nèi)；對(duì)那些患有哮喘的兒童來說，該行動(dòng)計(jì)劃的指標(biāo)還更低。

防臭氧口罩 可呵護(hù)人體

在防護(hù)手段上，可借助專門制作的口罩來保護(hù)人體。筆者注意到，國(guó)內(nèi)媒體在介紹臭氧的防護(hù)時(shí)，經(jīng)常用“佩戴口罩無效”之類的語句。嚴(yán)格地說，這種表達(dá)不準(zhǔn)確，應(yīng)該說普通口罩的作用約等于零，只有專門加了碳層的口罩才有防護(hù)效果。這類特制的防臭氧口罩，最初是為電焊工特別設(shè)計(jì)的。電焊時(shí)，炫目的電弧光可以靠護(hù)目鏡防護(hù)，但空氣被電離后產(chǎn)生的臭氧濃度極高，是美國(guó)職業(yè)安全與健康研究所（NIOSH）規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的12倍之多，這使得電焊工的肺病發(fā)病率比常人高出很多，必須用特制的口罩才能防護(hù)。20世紀(jì)80年代的一項(xiàng)研究成果已經(jīng)證明，含碳的半臉式口罩可以吸附98%的臭氧，所以在臭氧濃度較高環(huán)境下活動(dòng)的人群可戴這種口罩。

在理論研究上，應(yīng)積極探索臭氧發(fā)生的規(guī)律，預(yù)測(cè)臭氧數(shù)據(jù)。今年春天，美國(guó)哈佛大學(xué)發(fā)布了最新研究成果，研究人員利用美國(guó)1980年以來積累的臭氧濃度數(shù)據(jù)，開發(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)東部夏季月份的臭氧濃度。從準(zhǔn)確率來看，這個(gè)模型還有待進(jìn)一步修正，期待它在未來能進(jìn)一步完善。

個(gè)體防護(hù) 六點(diǎn)建議

在個(gè)體防護(hù)和應(yīng)對(duì)臭氧方面，美國(guó)著名的非營(yíng)利組織——環(huán)境保護(hù)基金會(huì)（EDF）在其網(wǎng)站上為公眾支招：

1.下載一個(gè)手機(jī)應(yīng)用軟件（APP），防護(hù)臭氧的選擇非常多。

2.養(yǎng)成習(xí)慣，出行前看一下空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）。

3.臭氧濃度高的時(shí)候盡量待在室內(nèi)，避免在室外逗留太久。

4.擇時(shí)活動(dòng)，給車加油和修剪草坪會(huì)增加臭氧，不要在臭氧濃度高的時(shí)段（主要是中午前后）做這些事。

5.少開車，多拼車，盡可能用公共交通。

6.節(jié)省能源。

可以看出，EDF的最后兩條建議有“治本”的味道，這是在號(hào)召公眾從源頭上控制氮氧化物和揮發(fā)物的排放。

清除污染 慎用臭氧

最后，筆者還想介紹拿臭氧發(fā)生器當(dāng)空氣凈化器用的隱患。

現(xiàn)實(shí)生后中，為了處理室內(nèi)各種煙味、霉味和臭味，有人就用臭氧發(fā)生器來凈化房間，雖然效果立竿見影，但越來越多的證據(jù)表明這種做法很糟糕。

電焊工是易受到臭氧嚴(yán)重危害的職業(yè)之一

美國(guó)環(huán)保署（EPA）披露，一些研究表明，即使遵循制造商的指示，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧濃度也可能超過安全標(biāo)準(zhǔn)。許多因素會(huì)影響臭氧濃度，包括機(jī)器產(chǎn)生的臭氧量，室內(nèi)空間大小，室外臭氧濃度和通風(fēng)量。這些因素使得臭氧濃度難以控制。

另一方面，科學(xué)證據(jù)表明，在不超過公共衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的濃度下，臭氧幾乎不可能去除室內(nèi)空氣污染物；只有臭氧的濃度大大超過健康標(biāo)準(zhǔn)，才能有效去除大多數(shù)室內(nèi)空氣污染物。更慘的是，臭氧在室內(nèi)與空氣中物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的過程中，可能產(chǎn)生其他有害物質(zhì)。

實(shí)際上，這就將臭氧發(fā)生器的空氣凈化功能逼入了窘境：為了安全，則達(dá)不到凈化效果；為了凈化，則無法滿足安全要求。美國(guó)環(huán)保署建議公眾：“使用成熟的控制室內(nèi)空氣污染的方法，這些方法包括消除或控制污染源，增加室外空氣通風(fēng)和采用成熟的空氣凈化方法。”

因?yàn)樯鲜鰸撛诘慕】碉L(fēng)險(xiǎn)，美國(guó)著名雜志《消費(fèi)者報(bào)告》建議不要使用臭氧來凈化室內(nèi)空氣。2007年9月，加州空氣資源委員會(huì)宣布，禁止生產(chǎn)超過合法限制臭氧的室內(nèi)空氣凈化裝置，法令于2010年生效。該法令還要求對(duì)所有類型的室內(nèi)空氣凈化裝置進(jìn)行檢測(cè)和認(rèn)證，以確認(rèn)其不會(huì)產(chǎn)生過量的臭氧。

（本文參考了美國(guó)的環(huán)境保護(hù)基金會(huì)、美國(guó)航空航天局、美國(guó)環(huán)保署、《紐約時(shí)報(bào)》中文網(wǎng)、美國(guó)職業(yè)安全與健康研究所、美國(guó)《消費(fèi)者報(bào)告》雜志和新華網(wǎng)等網(wǎng)站的信息，在此一并致謝。）