来源：科普中央厨房 | 北京科技报
采访专家：聂磊（北京市环境保护科学研究院大气环境与污染防治研究所所长）
午后，晴空万里，站在北京第一高楼中国尊上西望，可以清晰看到京西的香山。
这么蓝的天、这样好的能见度，会有空气污染吗？有！这个空气污染就是臭氧，而且还经常是夏季的首要污染物。
▲北京空气质量APP上，7月24日15时北京市首要污染物臭氧的实时数据。（图片来源：北京空气质量APP截图）
公众可以理解，冬季天公不作美，扩散条件差，空气中出现雾霾等大气污染物。为什么晴空万里的夏日午后会有臭氧污染呢？这些污染从哪来的呢？
01
10千米以下臭氧是污染物
臭氧是天然大气的重要痕量成分（与大气中的主要成分氮气、氧气相比含量很低），大部分集中在10千米-35千米的平流层，是"地球保护伞"，可以保护地球上的生物免遭紫外线的辐射伤害。
臭氧在平流层起到了保护人类与环境的重要作用，可以说它是"在天为佛"；但是它也有"在地为魔"的另一面，其在10千米以下的对流层浓度增加，就会变身为空气中的主要污染物和人类的"健康杀手"。虽然至今对于高浓度臭氧暴露的长期效应还不是很清楚，但已经知道臭氧会对眼睛和呼吸道有刺激作用，对肺功能也有影响。
那近地面对流层的臭氧是哪里来的呢？是平流层的臭氧"下凡"到人间的吗？
北京市环境保护科学研究院大气环境与污染防治研究所所长聂磊介绍，平流层臭氧自上而下输入到对流层，只是对流层臭氧多个来源之一，而且平流层的输入只有在一定的大气条件下才能发生。 近地面的人类排放的氮氧化物和可挥发性有机物（以下简称"VOCs"）在阳光的作用下，发生复杂光化学反应产生的臭氧才是对流层臭氧的主要来源。
国际公认的研究结果显示，天然源、人为源排放的氮氧化物和VOCs作为光化学前体物在太阳光照射下，会发生光化学反应，生成臭氧（O3）、过氧乙酸硝酸酯（PAN）、醛类（RCHO）、过氧化氢（H2O2）等光化学氧化剂，其中臭氧占比最高，占光化学氧化剂的90%以上，所以光化学污染又被称为臭氧污染。
形象点来说， 人为源、天然源排放到大气中的氮氧化物和VOCs这些臭氧的光化学反应前体物，是臭氧的"父母"，臭氧相当于"孩子"。在夏季强烈的太阳光照射下，氮氧化物和VOCs会进行复杂的光化学反应，并生成臭氧。这就是造成碧空如洗的夏日午后、臭氧浓度大概率超标的原因。
02
控制臭氧，须控制其“父母”
那么如何治理臭氧污染呢？专家给出的路径是有效、协同管控氮氧化物和VOCs这些臭氧前体物的排放，从而有效遏制臭氧的生成。
继续追根溯源，氮氧化物的主要来源是什么呢？ 它们主要来自机动车和发电厂、燃煤锅炉等燃烧源的排放。在治理大气污染领域具有强溢出效应的北京，主要通过提升电力、天然气等清洁能源的使用率，降低煤炭、重油等高污染能源的使用量，以达到持续改善空气质量的目的。
同时北京还持续在全国率先升级机动车排放、燃油标准，也就是让北京600多万辆机动车"喝"上清洁的汽柴油，排出更少的氮氧化物等污染物。
记者了解到，目前北京市VOCs的主要来源中，工业源、城市面源、移动源和居民生活源皆占有一定的比重，工业源排放的挥发性有机物主要来自炼油石化、包装印刷、工业涂装、家具制造、化学品制造、半导体及电子制造等行业；城市面源主要包括汽修、干洗、餐饮、垃圾填埋场、沥青道路铺设、道路市政设施防腐等三产服务业或城市运行配套的市政活动的排放。
同时，来自居民生活源的VOCs也是需要关注的。比如，家庭装修使用的油漆、胶粘剂中就含有VOCs，家里使用的清新剂、杀虫剂也含有VOCs。
找到了"病灶"，如何才能根治呢？北京市早在2008年的时候，就启动了VOCs污染的治理。并且根据本地区情况制定了"工业入手、调整清退、先大后小"的治理路径，具体措施包括调整退出涉及VOCs排放的落后企业和落后工序；深度治理汽车制造、工业涂装、印刷等重点行业；全面整治餐饮业油烟；推进生产、流通环节使用低挥发性有机物含量产品等。
北京市生态环境局发布的数据表明，2019年北京市人为源VOCs排放量较2015年累计下降48.8%。清华大学提交联合国环境规划署的相关评估报告证明，北京是京津冀及周边区域中实现VOCs排放量刚性降低的城市，为全国其他城市开展VOCs治理提供了示范。
03
植物释放VOCs对臭氧污染有影响？
虽然在治理人为源臭氧的领域取得一些成效，但是，治理臭氧污染的脚步还不能停歇。
目前，学术界已达成共识——在全球范围内，天然源释放的VOCs的贡献率是超过人为源的，其中最主要的天然源是植物源。
为什么植物会释放VOCs呢？研究显示，植物释放VOCs常被认为是一种防卫机制。植物排放的VOCs对有害病原体，比如昆虫、食草动物，是具有威慑作用的，且还有利于植物的伤口愈合。植物释放的某些挥发性很强的VOCs能吸引动物或昆虫帮助传粉，或者吸引食草动物的天敌，从而达到防御效果。
研究显示， 森林是植物释放VOCs的主体，其排放的VOCs量要大于草地等其他植被类型。在众多树种中，杨树、槐树、柳树、松树、桉树、栎树、枫香树、杉木和竹等都是植物VOCs的排放大户。桉树、杨树等阔叶树种主要排放名为异戊二烯（C5H8）的物质，而松树、侧柏等针叶树种主要排放的物质名为单萜烯（C10H16）。
总理基金项目"大气重污染成因与治理攻关"主要参与人、北京林业大学伦小秀教授表示：国内外的研究结果显示，植物排放的VOCs（以异戊二烯和单萜烯类为主）活性很高，可以与氮氧化物发生大气光化学反应，所以，从这个角度说，植物排放的VOCs在一定条件下，也是大气臭氧污染的前体物之一。
在城市区域，植物源VOCs的排放量比人为源VOCs总排放量低。但是植物源VOCs主要集中在夏季排放，夏季的VOCs排放中植物源排放占比要高于其它季节，而夏季光照充足，是臭氧高发期。
因此，针对夏季臭氧浓度超标的现状，现阶段的减排工作除了聚焦在人为源VOCs的管控上，还要充分重视植物源挥发性有机物的影响。聂磊表示，在城市小微绿地、小微湿地、城市森林公园等工程建设过程中，充分发挥植物吸收大气污染物、释放负氧离子等有益成分的功能，筛选并种植"低排放、高吸附（吸收）"的植物物种。
哪里可以查到北京臭氧浓度信息？
北京市生态环境监测中心隶属于北京市生态环境局，主要负责北京市的包括臭氧在内的生态环境监测工作， 每天实时发布臭氧浓度，并通过数据来分析臭氧的年变化、季节变化、月变化、日变化以及其空间分布等。
为了保障大气质量监测数据的“真准全”，工程师们会定期对监测仪器进行例行维护和质保质控。
前端运维工程师每周到站点现场进行巡检，保证站点设备运行稳定。定期清扫或更换仪器采样头、采样管路及除尘膜，以便使气态采样更加高效，减少颗粒物对于监测仪器的影响。同时还利用高频次的零、跨校准，采样流量审核校准、精密度审核以及多点线性审核等质控手段，保证臭氧分析仪运行正常，数据准确。
质保工程师每季度对臭氧监测工作标准进行量值传递和校准，采用溯源至更权威标准（中国计量院或中国国环境监测总站）的方式来进行臭氧的量值溯源工作，再逐级传递至臭氧分析仪，以保证臭氧监测的规范准确。
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