環境科普：光化學煙霧那些事

　　在剛剛過去的10月，北京空氣在輕污染程度以上的天數為15天。當前，北京大氣中顆粒物問題凸現，復合型污染突出。為還百姓一個藍天，北京市近日出臺了清潔空氣5年行動計劃，其中提出要加強機動車管理。城市大氣污染一般分為煤煙型和光化學煙霧型，而光化學煙霧主要是由于汽車尾氣和工業廢氣排放造成的。不斷增加的汽車，已成為北京等城市空氣污染物的主要來源。

　　光化學煙霧污染

　　汽車、工廠等污染源排入大氣的碳氫化合物(HC)和氮氧化物(NOx)等一次污染物，在陽光的作用下發生化學反應，生成臭氧(O3)、醛、酮、酸、過氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物，參與光化學反應過程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成淺藍色、有刺激性的煙霧污染現象叫做光化學煙霧，其特征污染物為臭氧等強氧化劑。

　　光化學煙霧的成分非常復雜，但有害的是其中的臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。人和動物受到的主要傷害是眼睛和粘膜受刺激、頭痛、呼吸障礙、慢性呼吸道疾病惡化、兒童肺功能異常等。同時，還可使大氣能見度降低、橡膠開裂及傷害農作物等。

　　小貼士

　　形成的條件

　　光化學煙霧形成最根本的先決條件是空氣中高濃度碳氫化合物和氮氧化合物的存在。根據排放源不同，大致可分為城市型光化學煙霧、工業區型光化學煙霧和區域型光化學煙霧。

　　城市型光化學煙霧多見于人口密集的較大城市及其下風向，主要由大城市內居民以及工業源排放引起。工業區型光化學煙霧多見于大型工業排放源下風向地區，光化學前體物主要來自上風向工業排放源。區域型光化學煙霧多見于人口密集和工業發達的城市群和城鄉復合體構成的較大區域。

　　光化學煙霧的形成除了必備的化學條件之外，還需要一定有利于煙霧形成的氣象條件，在大氣層結構穩定(不利于污染物擴散稀釋)、氣溫較高( 24~32℃)和陽光充分的特定天氣條件下才能形成，多出現在夏季。光化學煙霧的濃度，還受地緯度、海拔高度、季節、天氣和大氣污染狀況等條件的影響。

　　知識堂

　　我國現狀如何?

　　我國光化學煙霧的發生主要集中在石油化工區和機動車保有量較大的城市。研究表明，機動車尾氣污染與光化學煙霧污染的發生成正比。隨著中國汽車擁有量的激增，大城市氮氧化物污染逐漸加重，發生光化學煙霧污染的可能性也越來越大。快速發展的工業化過程，使得多種大氣污染問題在過去30年內集中出現，并以城市為中心向區域蔓延。

　　據有關專家介紹，1997年，中國大氣污染的比例約為5%，但到了2007年，一些城市的交通干道污染比例達到40%以上。尤其是北京、廣州、西安等大城市，已逐漸由煤煙型污染轉向綜合型污染。也就是說，在以二氧化硫、氮氧化物、可吸入顆粒物為特征的傳統煤煙型污染問題依然嚴重且尚未根本解決的同時，臭氧和顆粒物細粒子等二次污染問題接踵而至，且污染態勢嚴峻、危害更大。兩種污染形式結合在一起，就形成了大氣復合型污染。

　　有研究表明，光化學煙霧、高濃度臭氧、氮氧化物污染等已逐漸出現在京津冀地區和珠江三角洲、長江三角洲城市群。沒有一個城市可以獨善其身。這是因為周邊的污染會遷移。今后一段時期，預計我國大氣中上述污染物濃度還將繼續增加，治理工作任重道遠。專家認為，嚴格控制城市機動車排放，合理規劃交通發展結構，是改善北京、廣州等城市光化學煙霧污染的有效途徑。

　　有哪些潛在風險?

　　1986年夏季，北京地區發現了光化學煙霧的跡象。在1986~1990年的5年中，每年都有半個月臭氧濃度超標;1994年，臭氧濃度超過國家二級標準的時間已擴大到兩個半月。1998年，北京出現了光化學煙霧污染。監測表明，最近幾年，北京臭氧濃度依然超標，而且出現了臭氧光化學活性增強的趨勢。

　　這個無形的殺手主要源自汽車尾氣的排放。北京是國內汽車保有量最大的城市，而且日益嚴重的擁堵路況，也加重了這一問題。通過測試，低速行駛比正常行駛時污染物排放量要高5~10倍。光化學煙霧污染發生還與氣候和陽光有關，只要有充足的陽光，干燥的氣候，加上汽車尾氣的排放和污染，就會具備形成光化學煙霧的外部條件。北京處于危險之中。

　　今年2月17 日，中科院“大氣灰霾追因與控制”專項研究組發布的最新研究結果表明，今年1月京津冀5次強霾污染，是機動車、燃煤等共同作用的結果，其中機動車污染排放為PM2.5的最大來源，約為1/4，其次為燃煤和外來輸送，各占1/5。同時，專家表示，在這次霧霾中還檢出大量危險含氮有機顆粒物，這在中科院大氣物理所研究員王躍思看來是“最危險的信號”，因為“這就是洛杉磯上個世紀發生光化學煙霧的主要成分之一。”專家提出，為避免光化學煙霧事件的發生，北京要重點解決機動車尾氣的治理以及道路擁堵;周邊區域要重點解決燃煤的脫硫、脫硝和除塵及其揮發性有機物排放的控制。

　　溫故知新

　　洛杉磯光化學煙霧事件

　　洛杉磯光化學煙霧事件是世界有名的公害事件之一。洛杉磯處于氣象學中所稱西海岸氣候盆地之中，且常年高溫、日照強烈。從上世紀40年代初開始，每年夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就會彌漫著一種淺藍色煙霧，使整座城市變得渾濁不清。這種煙霧使人眼睛發紅，咽喉疼痛，呼吸憋悶、頭昏、頭痛。1943 年以后，煙霧更加肆虐，以致100公里以外，海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘減產。僅1950~1951年，美國因大氣污染造成的損失就達15億美元。1955年，因呼吸系統衰竭死亡的65歲以上老人達400多人;1970年，約有75%以上的市民患上了紅眼病。這就是最早出現的新型大氣污染事件——光化學煙霧污染事件。

　　1951年，加利福尼亞大學的哈根·斯密特博士提出，洛杉磯煙霧主要是由汽車尾氣中的氮氧化物和碳氫化合物在強太陽光作用下形成的。由于商業、旅游業發達，洛杉磯經濟繁榮。在上世紀40年代，洛杉磯就擁有250萬輛汽車，每天大約消耗1100噸汽油，排出1000多噸碳氫化合物，300多噸氮氧化合物，700多噸一氧化碳。另外，還有煉油廠、供油站等排放的污染物，這些化合物被排放到陽光明媚的洛杉磯上空，不亞于是一個毒煙霧工廠。

　　蘭州光化學煙霧污染

　　1974年夏季，甘肅蘭州西固區出現一個奇怪的現象，天氣晴朗的中午前后，空中就籠罩上一層薄薄的淡藍色煙霧，空氣很糟糕，氣味難聞。當地有小學生坐在教室里就淚流不止，上課困難。隨后，北京大學、中科院等科研單位的專家投入到西固地區的研究中。據資料記載，當時蘭州空氣中臭氧的時均濃度嚴重超標，遠高于日本某些光化學污染嚴重的地區。直至1978年，研究首次證實了光化學煙霧在我國的存在，并不同于國外的成因。

　　西固地區光化學煙霧主要是與其特殊的產業結構和地形有關。西固是我國最早的石油化工基地之一，其煉油、石油化工、熱電基地空氣污染嚴重，空氣中積集大量碳氫化合物等一次污染物。另一個不可忽視的原因是當時居民取暖仍采用有煙煤，產生大量的有毒污染物。而蘭州屬盆地，靜風時間多，毒害煙霧無法消散。通過治理，12年后，才出現了西固光化學煙霧污染好轉的新聞報道。