自2020年初新冠疫情爆发以来,世界多个国家先后发布了社会隔离政策。人类活动减少不仅阻断了疫情,还带来了意想不到的好处:噪声明显减少,野生动物出来溜达,连空气污染指数也大幅降低了。封城前后我国大气NO2排放情况对比。左图为封城前(1月20日),右图为封城后(2月25日) | NASA。但是各位也不要过于乐观,因为有另一种空气污染物异军突起,在社会隔离期间反而增加了。它的名字叫作“臭氧”。
说到这儿,有人可能要问了:不是说臭氧层是地球生命的保护伞么?怎么现在又说臭氧是空气污染物呢?这个问题要解释起来也很简单:臭氧是好是坏,得看它在大气的哪一层。我们常说的臭氧层位于距离地球20km以上的平流层,这一层发生着氧气分子与臭氧分子的相互转化。在臭氧分子合成又降解的过程中,致命波段(100−315 nm)的紫外线被消耗,使地球上的生物们得以生存。
臭氧层(ozone layer)位于平流层 | 中国环境网。臭氧污染则发生在最接近地球表面的对流层,弥散在我们周围,混杂在每个人呼吸的空气之中。对流层的臭氧污染主要来自于氮氧化物(NOX)和挥发性有机物(VOCs)在阳光下的化学反应,通常出现在晴朗少云的春末和夏秋两季。
地表臭氧的破坏力极强。从结构上看,臭氧分子(O3)只比氧气分子(O2)多一个氧原子。
但是这个氧原子非常不稳定,导致臭氧在常温下极易分解。臭氧分解产生的氧原子具有强氧化能力,不仅能够破坏细胞膜,让蛋白质失活,还能降解DNA和RNA,对细胞进行全方位打击。环境中高浓度的臭氧会强烈刺激我们的眼睛和呼吸道粘膜,诱发呼吸道疾病,还会导致皮肤老化和过早死亡。
1943年7月美国洛杉矶市首次观测到光化学污染时,许多市民表示感觉到“双眼刺痛,呼吸时喉咙像被刮擦过一样”,误以为遭到了日军的毒气袭击;1952年12月的一次光化学烟雾事件中,洛杉矶市甚至有400多名65岁以上的老人因臭氧污染死亡。
臭氧污染对植物也存在不利影响。臭氧的氧化作用会抑制植物的光合作用,甚至导致植物叶片出现坏死的病斑或被漂白的迹象,最终造成农作物和森林的减产。据估计,仅2015年一年,臭氧污染导致我国主要农作物和森林的产量损失就高达186亿美元和522亿美元。
疫情期间武汉的臭氧浓度不降反升。蓝色曲线代表2020年数据,红色曲线代表2017−2019年平均数据,红色竖线代表2020年社会隔离开始时间 | 参考文献[1] / 改编:Liz。由此可见,粗暴而单一地禁止某一污染物的排放,治理效果有限,有时甚至会起到反作用。目前,各地臭氧污染治理措施正在逐步展开,主要策略就是推进NOX和VOCs的协同减排,实现臭氧污染和PM 2.5的协同控制。
作为个人,日常生活中的一些行动也能为臭氧污染治理助力。例如,选择绿色出行,购买新能源汽车或者低排量的汽车,尽量避免在阳光强烈的午后开车,让汽车保持合适的胎压以降低油耗,使用环境友好型的油漆、颜料等等。这些行动都有助于减少NOX和VOCs的排放,阻止臭氧的生成。
不过,虽然臭氧污染危害大,但却没必要杜绝使用一切臭氧发生装置,比如激光打印机、静电式空气净化器、臭氧消毒柜等家用电器。事实上,人类活动直接排放的臭氧微不足道。而且由于臭氧最终分解产物是氧气,不会有任何有害残留物,是一种非常安全且高效的消毒剂。如今,臭氧消毒技术已相当成熟,科学地使用不会对人体和环境造成危害。只要在使用的时候注意避开老人、小孩及孕妇等敏感人群就可以了。
如何防护臭氧污染?很遗憾,目前市面上没有特别可靠的臭氧污染防护设备。和PM 2.5等颗粒污染物不一样,臭氧是极小的空气分子,常见的面罩难以阻挡。因此,应对臭氧污染最经济有效的做法不是“防”,而是“躲”。臭氧的生成离不开光照,因此臭氧污染多集中在春夏的午后。但是,由于它很容易降解,我们只要避免在臭氧污染高峰期时出行,同时减少这段时间开窗通风的频率,就能避免大部分臭氧伤害。
当然,这只是治标不治本的方法。只有当我们解决了臭氧生成前体气体排放的问题,才能迎来摆脱臭氧污染的那一天。生态环境是环环相扣的复杂系统,治理空气污染需要更全面地理解其背后的污染原理,灵活地制定政策,而这都需要我们做好长期作战的准备。