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日志

 
 

汽车尾气与臭氧  

2017-05-23 09:19:02|  分类: 生物环保 |  标签: |举报 |字号 订阅

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空气污染对未来表现出一系列不确定的威胁。在世界范围内,汽车的增加己使得各城市的大气充斥着氮氧化合物和碳氢化合物的混合物。在城市地区,大量汽车排放的氮氧化物,经过阳光中的紫外线照射产生的臭氧是骯脏有害的臭氧。这种混杂于光化学烟雾内的臭氧,并不受控制,而且对人体的呼吸道有强的刺激性。

 

臭氧(分子式为O3)是氧气(O2)的同素异形体,在常温下,它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。因臭氧反应活性远远比氧(O2)强,是强氧化剂,它对植物、动物及很多机构材料有害。低层空气中臭氧有时被称为“有害的”臭氧,主要源于汽机车排气中二氧化氮的光化学分解。 由于工业和汽车废气的影响,尤其在大城市周围农林地区,在地表臭氧会形成和聚集。地表臭氧对人体,尤其是对眼睛,呼吸道等有侵蚀和损害作用。地表臭氧也对农作物或森林有害。 与“有害的”臭氧相反,“有益的”臭氧存在于地球大气层的平流层上部,覆盖着地球表面,阻隔大部分破坏生物组织的太阳紫外线辐射。而稀薄的臭氧会给人以清新的感觉,因此在大雷雨后,空气总是特别清新。

 

在车水马龙的街头,一股股浅蓝色的烟气从一辆辆机动车尾部喷出,这就是通常所说的汽车尾气。汽车尾气污染是由汽车排放的废气造成的环境污染。主要污染物为碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、含铅化合物、苯丙芘及固体颗粒物等,能引起光化学烟雾等。光化学烟雾是由汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)等一次污染物,在阳光的作用下发生化学反应,生成臭氧(O3)、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物,参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。


臭氧污染:晴空下的“隐身杀手” 比PM2.5更可怕
高温“烤”验 警惕臭氧浓度上升

中国环境保护部18日向媒体通报,预计5月18日至19日,北方部分地区将出现一次空气污染过程,主要污染物为臭氧(O ),其中华北部分地区可能有臭氧重度污染。

根据最新空气质量预测预报结果,预计5月18日至19日,京津冀及周边地区将出现一次污染过程,北京、天津、河北中南部部分城市空气质量可能达到中度污染,短时可至重度污染,首要污染物为臭氧。

臭氧污染:晴空下的“隐身杀手” 比PM2.5更可怕 - 爱新觉罗.启松 - 爱新觉罗-启松的博客

臭氧污染对人体的危害

臭氧污染:“隐身杀手” 比PM2.5更可怕

天空晴朗、风和日丽时,虽然没有雾霾,但空气质量未必就一定好,其实可能隐藏着臭氧污染。

与“张牙舞爪”的雾霾相比,臭氧要“低调”得多,悄悄地“隐藏”在万里晴空中,却成为近几年夏天列入监控指标以来众多城市的大气环境污染元凶。

研究显示,空气中每立方米臭氧含量每增加100微克,人的呼吸功能就会减弱3%。当臭氧达到一定浓度时,可使人呼吸加速、胸闷,如果浓度进一步提高,可引起脉搏加速、疲倦、头痛,在这样的环境中停留1小时,会发生肺气肿,甚至死亡。长期呆在臭氧污染严重的环境中,对皮肤健康也可能有损伤,还可能增加致癌危险。

除此之外,臭氧污染还会对环境造成损害。比如,会导致植物叶片坏死、脱落,危害生态环境,造成农作物减产等。

1955年,洛杉矶发生一次严重光化学烟雾污染事件。当时的臭氧浓度,高达1300μg/m?以上。短短两天,有400多位老人因中毒、呼吸衰竭而死亡。这个死亡数字比平时高3倍多。

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“地球保护伞”与“健康杀手”

臭氧、臭氧层:一字之差天壤地别

公众常常混淆“臭氧层”与“臭氧”的区别。

自然界的臭氧,大多分布在距地面20公里至50公里的大气中,被称为“臭氧层”。在距离地面10-50km的高空,臭氧能吸收紫外线、保护地球上的生物不被强烈的紫外线晒死。当高空臭氧减少时,全球皮肤癌患者显著增加、人体免疫系统机能减退。有研究表明,高空臭氧每减少1%,全世界因白内障而引起的失明者就将增加10000-15000人。所以,高空臭氧层中的臭氧,的确是当之无愧的地球卫士。

正所谓“在天是佛,在地是魔”,臭氧一旦太接“地气”,到了距离地面10至100米左右的近地面层,就可能变成看不见的“健康杀手”。

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臭氧污染来源

臭氧污染主要来源:机动车尾气排放

近地面造成污染的臭氧,其中一部分,来自于高空臭氧层的流入,还有一些来自于土壤、闪电、生物排放等等,这些可以归为天然源,本来就在自然界存在。

有研究表明,每年近地面层的臭氧污染中,只有23%来自于大自然本身的臭氧层输送,而有高达48%来自于NOx等污染物的光化学反应,剩下的则来自于区域外的远距离传输。可以说,城区中臭氧浓度的高低,主要取决于机动车尾气的排放量。

“与其说臭氧污染,不如称之光化学污染。汽车、工厂等污染源排入大气的挥发性有机污染物(VOCs)和氮氧化物(NOx)等一次污染物,在强烈的阳光紫外线照射下,吸收太阳光的能量,使原有的化学链遭到破坏,发生光化学反应,生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物。参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物称之为光化学烟雾。臭氧是光化学烟雾的主要成分。人们在监测这些污染物时,臭氧浓度也是最主要的指标。”中国气象局在自己的官方博客如此介绍。

所以,要控制臭氧污染,从根源上说,就要降低NOx的排放,这跟治理PM2.5很相似,归根结底都是要控制排放。

由于臭氧的危害日益明显,国际上对于臭氧的安全标准越来越严格。欧盟规定的臭氧“日最大8小时平均值”,已于2010年下降到了60nmol/mol(约等于120微克/立方米),而且一年中平均值超过这个标准的天数不能多于25天。我国2012年新修改的《环境空气质量标准》也增加了关于臭氧的控制标准:日最大8小时平均值为一级100微克/立方米,二级160微克/立方米。

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臭氧浓度和反应现象

减少臭氧危害:夏季午后减少外出 远离激光打印机

臭氧浓度超标会强烈刺激呼吸道,引起气道反应和气道炎症增加、哮喘加重等。数据显示:当空气中臭氧浓度达0.01至0.02毫克/升时,人们就可闻到;达到1毫克/升时,可使人呼吸加速、胸闷等;2.5至5毫克/升可引起脉搏加速、疲倦、头痛,在这样的环境中停留1小时,可发生肺气肿,严重时有生命危险。

然而臭氧的监控并不容易。一是监测数据不准,二是控制臭氧的“原料”尾气排放量很难。

此外,并非机动车氮氧化物排放量越少,臭氧生成就越少。因为氮氧化物等尾气中的一氧化氮有消除臭氧的效果,二氧化氮和VOC才是产生臭氧的直接“原料”,只有把二者都控制在某个适当的范围,臭氧生成量才最低。而VOC的来源又非常广泛,甚至植物也会排放,因此很难把控。

要减轻臭氧对人体的危害,夏季午后应减少外出,如果不开窗效果更佳。


此外,在办公室等有激光打印机的地方,因为激光打印机内含紫外光源,可电离强光产生臭氧,建议将其放置在通风处。

对于必须外出的敏感人群,臭氧污染在时空分布上与PM2.5明显不同。时间上,易出现在夏季午后;空间上,污染高值易出现在郊区。外出尽量错开跟臭氧的“邂逅”。


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