大氣中臭氧的存在形式及治理對策

山西省沁水環境監測站 山西 沁水 048200

引言

從2012年開始,中國空氣質量標準擴大監測范圍,將O3納入其中,O3標準排放量為:日8h平均最高濃度為160g/m3,排放標準與發達國家標準相差無幾。近年來,由于空氣中O3含量的持續增加,政府部門加強治理,不斷提出新的應對措施。

一、大氣中臭氧的存在形式

O3是無形的,既看不見又摸不到,因此,它被稱為空氣中的隱形殺手,它對環境的危害主要與以下兩個方面有關,一是環境空氣中O3的濃度,二是生物接觸O3的時間。它很容易與生物組織產生反應,進而對生物體帶來負面影響。例如,它損害人的視覺系統,引起呼吸系統感染,損害肌肉細胞的活動能力,引起神經毒性,誘發細胞染色體變異,破壞人體的正常免疫功能[2]。對于患有呼吸道疾病的人來說,即使暴露在濃度很低的O3環境空氣中,他們也會受到明顯的傷害。O3不僅危害對人體生理功能,還會對植物和農作物產生負面影響。O3可以引起的酸雨,大大降低植物的成活的概率,還會減少農作物的產量。

二、臭氧污染的成因及特征

(一)臭氧污染的形成原因。引發O3污染的因素有很多,罪魁禍首是化石燃料的燃燒產物和工業企業排放的碳氫化合物、氮氧化物、一氧化碳等污染氣體構成。當遇到強烈的陽光和紫外線,這些污染物會吸收太陽光的能量,因此,原有的化學鍵被破壞,進行光化學反應,生成O3以及其他的二次污染物。一般來說,光化煙霧是由一次污染物和二次污染物混合而成的,因此,O3是光化學煙霧的罪魁禍首。

目前,我國大氣O3污染主要指的是地表層10～100米范圍內的O3超出標準規定,幾乎都是人類活動引發的,比如:加油站、石化企業和機動車排放的有毒廢氣在強烈的光照情況下,這些氣體會發生反應,產生二次污染物。大氣中的氧化性隨O3濃度增加而增加。環境空氣中的一些氣體污染物(氮氧化物和硫氧化物)極不穩定,經反應會形成成顆粒物質(硝酸鹽和硫酸鹽)。

(二)臭氧污染的特征。地表層O3污染與空氣的溫度和濕度密切關聯,隨其變化而變化,通常情況下,如果溫度較高,相對濕度較低,臭氧污染的可能性較高。從四季來看,O3污染多發生在夏秋兩季,該季度的日照較強(6－9月);以單日來說,午后時段(13:00－16:00),O3極易超過標準規定。天平狀況也是影響O3的一個關鍵因素,會使其發生波動性變化,在晴天時,O3的濃度相對較高,在陰天或雨天時相對較低。另外,打雷或閃電天氣下會產生O3,一部分O3會從平流層被輸送到到地表層。不同地區的O3污染程度也不相同。在北方的一些城市,O3污染集中在6月;而在南方的一些城市,O3污染大多集中在5月、6月以及10月;在西部的一些城市,O3污染現象沒有明顯的規律可循。即使在同一地區,城市工業區附近的O3濃度明顯高于市中心。此外,不同區域污染源排放情況也會影響O3污染。

總而言之,O3濃度不僅與氣候和天氣條件密切相關,而且容易隨氮氧化物(NOx)和揮發性有機化合物(VOCs)的排放比例而發生波動。

三、臭氧污染的治理對策

(一)控制工業企業廢氣中污染物排放。空氣中的氮氧化物和硫氧化物主要是燃燒煤和石油等化石燃料燃燒產生的廢氣。因此,有必要改善和優化產業結構和能源結構,加強對燃煤鍋爐、火電廠等脫硫脫硝設施的建設,加快鍋爐清潔能源工程的改造進度,確保鍋爐能夠實現超低排放。

對機動車尾氣、大型餐飲業排放等揮發性有機化合物是關鍵的前體物,可以造成臭氧污染,對二次PM．5的生成起到促進。要想有效地減少大氣環境中可吸入顆粒物,降低臭氧的濃度,控制揮發性有機化合物的排放至關重要。加強對企業的鼓勵,使其自行實施監視檢測揮發性有機化合物工作。加大對污染源頭和污染過程的控制力度,鼓勵揮發性有機化合物的回收,并優先鼓勵在生產系統中的再利用。具體的來說對于汽車尾氣的控制,一方面政府要鼓勵新能源汽車的生產,另一方面還要對傳統汽車尾氣凈化技術進行完善,從而減少臭氧的排放;針對大型餐飲業排放臭氧,可以設計新型復合油煙機凈化器,在源頭上掐斷臭氧的排放,另外加強甲鈷胺,提升違法成本,勒令不符合要求的餐飲企業整改后開業;對于城建噴漆、涂料則可以用油漆除味劑,采用植物液氣相反應的方法將有機廢氣成分除去,從而能夠滿足排放的需求。

(二)加強區域聯合控制。取得藍天保衛戰的勝利,區域聯防聯控機制是關鍵環節,空氣凈化程度與其息息相關。在當地和區域大氣環流的驅動下,逆風城市產生的臭氧前體和臭氧將被輸送到順風城市,從而使順風城市的臭氧濃度大大增加。因此,有必要對區域空氣污染采取聯合防治措施,嚴格掌握聯合管理,共同減少各類排氣污染物,避免污染物發生遷移和疊加,從而造成更嚴重的區域污染。

(三)建立應急減排措施。探索污染物排放過程管理,提高高污染季節重點行業揮發性有機化合物和氮氧化物的排放標準,并在許可證中明確劃定季度的排放標準,從而科學合理的安排企業的生產工作。石油、化工、工業漆、家具制造等重點揮發性有機化合物排放企業。結合企業的生產特點,他們將實行有限生產、間歇生產或停止生產,從而確保揮發性有機化合物的排放大大減少。城市地區的大型商業場所和建筑物將在不同時間被噴灑和停止。加大監督和檢查力度,有利于保證企業污染治理設施的正常工作和使用。

四、結語

綜上所述,環境空氣中的臭氧污染越來越嚴重,有很多因素可以引發臭氧污染,同時,臭氧污染本身對生物和環境造成很大的破壞。因此,防治臭氧污染應把防治工作放在首位,強化人們的環保觀念,認識到臭氧污染的危害,從自身做起,積極主動的投入到臭氧污染防治工作中。