欧美的臭氧污染及治理措施

 

洛杉矶位于美国加利福尼亚州西南部，是美国西部最大的城市。它三面环山、一面临海，温和湿润的气候让这座风景宜人的城市有了“天使之城”的美誉。20 世纪初，洛杉矶就成为当时美国的一座特大城市。到1940年，洛杉矶的汽车保有量已经超过250 万辆。但也正是从这时起，洛杉矶市民开始发现每到夏秋季节，白天晴朗的城市上空会弥漫一层浅蓝色的烟雾，在这样的日子里，人们会普遍感到眼睛发红、咽喉疼痛、呼吸憋闷、头晕头疼。到1943 年，这种情况愈发频繁和严重。这是人类历史上的第一次臭氧污染。以臭氧为主要成分的“光化学氧化剂”是光化学污染的真身，因此臭氧污染有时也被称为光化学污染，上述事件也被称为洛杉矶光化学污染事件。

 

光化学污染事件的根本原因就在洛杉矶市的250万辆汽车身上，这些汽车每天要消耗1 100 吨汽油，排放1 000 多吨的碳氢化合物、300 多吨的氮氧化合物以及700 多吨的一氧化碳。此外，洛杉矶市内还有大量炼油厂、供油站等其他石油燃烧排放源。这些化合物在紫外线作用下，极易转化为以臭氧为主的光化学烟雾，同时，洛杉矶三面环山，不利于大气对流形成，这就使得光化学烟雾能长久地聚集在城市上空而不消散。洛杉矶的光化学污染一直持续了数十年之久，给当地带来了巨大的经济损失，严重威胁到当地人的生命健康。数据显示，仅1950—1951 年，当地的大气污染问题就造成了15 亿美元经济损害；1955 年，有400 多名65 岁以上老人因光化学烟雾诱发的呼吸系统疾病而死亡；1970 年，洛杉矶有超过四分之三的人感染红眼病。

 

1950 年以后，臭氧污染事件开始在美国其他城市以及其他西方发达国家出现，如加拿大、西德、澳大利亚、荷兰等国都出现了这种令人双眼刺痛、呼吸憋闷的蓝色烟雾。臭氧污染也正式引发了全球关注。读完上面的文字，不少读者可能会有这样的困惑：臭氧不是存在于大气平流层保护地球生物免受紫外线伤害的有益气体吗，怎么又成为污染源了呢？要明白臭氧污染是什么，首先必须厘清臭氧、臭氧层和地面层臭氧污染这三个概念。

 

臭氧是一种具有鱼腥刺激味的淡蓝色气体，具有强氧化性，可以和诸多物质发生氧化反应。作为一种强氧化剂，臭氧可用作漂白剂、皮毛脱臭剂、消毒杀菌剂等；在工业中，臭氧可以替代很多高温氧化过程，简化工艺流程提高生产效率；而平流层中的臭氧可以吸收太阳紫外线，保护地球生物。

 

高空臭氧层是指在大气平流层中臭氧浓度较高的部分。臭氧层中的臭氧是光化学反应的结果，在太阳短波紫外线照射下，大气中的氧分子会分解为两个氧原子，氧原子会继续与未分解的氧分子反应，最后形成臭氧。由于臭氧分子质量大于氧气，因此会沉降到臭氧层的底部，在长波紫外线的作用下，极不稳定的臭氧分子又分解为一个氧原子和一个氧分子，之后会再重复之前的光化学反应，如此循环往复，最终在离地球表面20 ～ 25 千米的高空形成了臭氧层。臭氧层厚度可达5千米，但纯臭氧层的厚度却只有3 毫米左右，但可别小看这3 毫米的臭氧层，它能吸收太阳光中99%的紫外线，只让1% 的紫外线达到地球，保护地球生物免受伤害。科学研究发现当平流层中的臭氧每减少1%，全球因白内障引发的失明人数将增加1 万～ 1.5 万人。可以说，平流层臭氧是真正的“地球卫士”。

 

地表臭氧与臭氧层中的臭氧是同一种物质，但却具有完全不同的形成机理。地表臭氧主要是由氮氧化合物和挥发性有机物在高温、紫外线照射以及干燥空气中经过一系列复杂的光化学链式反应形成的。前面提到臭氧是一种具有强氧化作用的物质，当大气中的臭氧浓度增加到一定程度后，就会形成对周围环境和人体产生危害的臭氧污染。

 

从本质上说，地表臭氧污染是人类排放的一次污染经过一系列光化学反应后又产生的二次污染，据此我们就可以推测出臭氧污染发生的时空特征。从时间来看，臭氧污染主要出现在6—9 月之间。城市早高峰汽车尾气大量排放，为光化学反应提供物质基础。早高峰后4 ～ 5 小时，也即下午1 点到4 点左右，光化学反应剧烈，大气中臭氧浓度快速增加，城市臭氧污染开始出现，到傍晚时分，光照和温度下降，臭氧浓度逐渐降低，臭氧污染也就暂时消失。从空间分布来看，臭氧污染并不仅仅局限于城市中心地区，在风、地形等气象和地理因素作用下，臭氧以及其前体物（氮氧化合物、挥发性有机物等一次污染物）还可能会被传送转移到城郊、农村地区，从而在这些地区也形成臭氧污染，所以臭氧污染是一个区域性大气污染问题。

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