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景宜人的城市有了“天使之城”的美譽。20 世紀初，洛杉磯就成為當時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“光化學氧化劑”是光化學污染的真身，因此臭氧污染有時也被稱為光化學污染，上述事件也被稱為洛杉磯光化學污染事件。

 

光化學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 多噸的碳氫化合物、300 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煙霧，同時，洛杉磯三面環(huán)山，不利于大氣對流形成，這就使得光化學煙霧能長久地聚集在城市上空而不消散。洛杉磯的光化學污染一直持續(xù)了數(shù)十年之久，給當?shù)貛砹司薮蟮慕?jīng)濟損失，嚴重威脅到當?shù)厝说纳】怠?shù)據(jù)顯示，僅1950—1951 年，當?shù)氐拇髿馕廴締栴}就造成了15 億美元經(jīng)濟損害；1955 年，有400 多名65 歲以上老人因光化學煙霧誘發(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概念。

 

臭氧是一種具有魚腥刺激味的淡藍色氣體，具有強氧化性，可以和諸多物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)。作為一種強氧化劑，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氧原子和一個氧分子，之后會再重復之前的光化學反應(yīng)，如此循環(huán)往復，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% 的紫外線達到地球，保護地球生物免受傷害?？茖W研究發(fā)現(xiàn)當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。可以說，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理。地表臭氧主要是由氮氧化合物和揮發(fā)性有機物在高溫、紫外線照射以及干燥空氣中經(jīng)過一系列復雜的光化學鏈式反應(yīng)形成的。前面提到臭氧是一種具有強氧化作用的物質(zhì)，當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)生的時空特征。從時間來看，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，為光化學反應(yīng)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。早高峰后4 ～ 5 小時，也即下午1 點到4 點左右，光化學反應(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)，到傍晚時分，光照和溫度下降，臭氧濃度逐漸降低，臭氧污染也就暫時消失。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、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區(qū)域性大氣污染問題。

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