5月18日環(huán)保部門通報，包括北京在內(nèi)的京津冀地區(qū)，今天將出現(xiàn)一次以臭氧為首要污染物的空氣重污染過程。視覺中國 | 圖
這幾日藍天白云，你是否感到嗓子不舒服？打開手機，APP上卻提示有污染。仔細一看數(shù)據(jù)，“隱形殺手”臭氧悄悄取代人們熟知的PM2.5等顆粒物。
環(huán)保部2017年5月18日的空氣質(zhì)量預(yù)測預(yù)報結(jié)果顯示，18日至19日，京津冀及周邊地區(qū)會出現(xiàn)一次污染過程，北京、天津、河北中南部部分城市空氣質(zhì)量可能達到中度污染，短時可至重度污染，首要污染物為臭氧。
檢索媒體報道不難發(fā)現(xiàn)，2017年5月17日—18日，京津冀、長三角地區(qū)空氣質(zhì)量普遍為“輕度”到“中度”污染，首要污染物基本都是臭氧。在濟南，2017年5月1日至17日有9天出現(xiàn)輕度污染、3天中度污染，首要污染物中，除了8天為PM10外，其余9天均為臭氧。在成都，2017年4月，臭氧污染天數(shù)從去年的1天上升到5天，相較往年，今年成都平原地區(qū)都顯現(xiàn)出了“臭氧污染出現(xiàn)得更早”的新趨勢。
有媒體報道，從2016年的監(jiān)測數(shù)據(jù)看，全年雖然只有1天臭氧達到重度污染水平，但臭氧作為首要污染物的超標日占全年總超標日的32%。近年來，臭氧也一度在夏季穩(wěn)居長江三角洲與珠江三角洲地區(qū)污染物之首。
在天是佛，下地成魔
臭氧成為了首要污染物讓不少人疑惑，大氣中的臭氧層能阻止紫外線，為什么又成了污染物?
臭氧本是聚集在距地面20-35公里的臭氧層，是保護地球的衛(wèi)士。但是，根據(jù)各國科學(xué)家的研究，隨著人類文明的進程，近地面大氣中（對流層）的臭氧主要由光化學(xué)反應(yīng)過程產(chǎn)生，即臭氧屬于“二次污染物”。而近些年來，地面臭氧的濃度也在不斷增長。
北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授張遠航在《紫光閣》雜志2014年第12期上的一篇文章中提醒到，臭氧具有強氧化性，可使織物、紙張等發(fā)脆，使橡膠老化而降低強度。臭氧能與生物體系中的不飽和脂肪酸、酶中的巰基、氨基及其他重要的蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，短暫暴露在高濃度臭氧中，會引起咳嗽、喉部干燥、胸痛、粘膜分泌增加、疲乏、惡心等癥狀；嚴重暴露會明顯損傷肺功能，影響呼吸道結(jié)構(gòu)，引起炎癥，改變透氣率，甚至導(dǎo)致死亡。
因此，就有專家稱臭氧是“在天是佛，下地成魔”。
上述文章還提醒公眾，與PM2.5相比，臭氧污染更具隱蔽性，即使是晴朗的藍天，特別是少云、無風(fēng)的天氣下，最容易出現(xiàn)臭氧污染。針對臭氧，目前尚沒有明確的個人防護措施。
戴口罩對阻擋臭氧幾無用處，室內(nèi)空氣凈化器同樣幾無建樹，有些凈化器本身還會產(chǎn)生臭氧，使用不當(dāng)會造成二次污染。因此，一旦臭氧濃度出現(xiàn)超標時，應(yīng)盡可能減少外出，尤其是兒童、老年人及心臟病、呼吸系統(tǒng)疾病患者，更應(yīng)避免戶外活動。
魔性的EKMA曲線
地面臭氧是怎么來的呢？除少量由平流層傳輸外，大部分是由人為排放的“NOx（氮氧化物）”和“VOCs（揮發(fā)性有機物）”，在高溫光照條件下二次轉(zhuǎn)化形成的。NOx主要來自機動車、發(fā)電廠、燃煤鍋爐和水泥爐窯等排放；VOCs主要來自機動車、石化工業(yè)排放和有機溶劑的揮發(fā)等。
因此，當(dāng)二氧化硫超標，削減其排放就能達到減少污染的目的。但是，這種方法不能直接用于對臭氧的控制。學(xué)界認為，臭氧治理需利用EKMA曲線，通過控制臭氧前體物NOx和VOCs來控制臭氧。
EKMA曲線示意圖。來源：劉通浩論文《中國電力行業(yè) NOX排放控制成本效益分析》
EKMA曲線顯示了NOx和VOCs對于臭氧生成的復(fù)雜關(guān)系。當(dāng) VOCs與NOx濃度比值偏大的時候，臭氧生成處于 NOx 控制區(qū)，臭氧濃度隨 NOx 增加而增加，VOCs的變化對臭氧的影響不大；反之，當(dāng)VOCs與NOx比值較小時，臭氧生成處于VOCs控制區(qū)，臭氧濃度隨VOCs增加而增大，NOx濃度增加反而會使臭氧濃度降低。
美國：治了西部，落了東部
治理臭氧的經(jīng)驗也可取他山之石，亞洲清潔空氣中心的一份報告（文末有鏈接）回顧了美國治理臭氧污染的過程。
早在上世紀50年代洛杉磯光化學(xué)污染事件之后，美國就已認定了近地面的臭氧濃度過高是因為NOx和VOCs過度排放引起的。治理VOCs排放，特別是嚴格控制機動車排放的舉措在西海岸的洛杉磯城市群取得了一定效果。
但這在東部城市效果不佳。直到1977年，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，中西部的污染傳輸導(dǎo)致了東北部城市的臭氧嚴重超標——東部各州處于中西部各州的下風(fēng)向，一個州排放的前體物——特別是固定高架源排放的NOx，能輸送到其他州。
亞洲清潔空氣中心的報告認為：從本地污染控制的角度來說，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先控制 VOCs 還是 NOx 并沒有一個簡單的答案。因為不同地區(qū)的臭氧生產(chǎn)機制各異，即使同一個地區(qū)的不同時間點也不一樣，取決于當(dāng)時的氣象條件、排放特征等因素。基本的研究共識認為 VOCs 控制（和/或輔以 NOx 控制）對于緩解城市區(qū)域的局地臭氧污染很有幫助，但區(qū)域臭氧污染控制的最佳策略是減少高架源的 NOx 排放。
美國臭氧控制措施匯總。來源：EPA，2004
區(qū)域協(xié)同，強力扭轉(zhuǎn)各自為營局面
在認識到臭氧的傳輸問題之后，美國地方政府開始嘗試設(shè)立臭氧區(qū)域協(xié)同治理。
早前，臭氧濃度長期不能達標的東北各州（包括紐約、馬薩諸塞、新澤西、緬因、新罕布什爾、佛蒙特、羅德島、康涅狄格）的空氣污染管理者就已經(jīng)嘗試由下至上進行協(xié)商，建立了東北各州空氣管理協(xié)調(diào)機構(gòu)（NESCAUM）。但是這一努力并沒有改變各州的行動策略，環(huán)境政策的制定仍然是建立在本州利益基礎(chǔ)上，而非區(qū)域性策略。
直到1990年臭氧傳輸委員會（OTC）的建立，才從根本上改變了“各自為營”的局面，形成了以州為主導(dǎo)，聯(lián)邦政府和各州共同議事和協(xié)調(diào)的區(qū)域性合作機制。
1990年11月，《清潔空氣法修正案》正式授權(quán)劃定臭氧傳輸區(qū)域（OTR），并要求未達標區(qū)域污染源應(yīng)用合理可得控制技術(shù)。同時建立氧傳輸委員會（OTC），旨在協(xié)調(diào)東北部和大西洋沿岸中部各州的控制計劃。
從1991年召開第一次會議并把馬里蘭州環(huán)境委員選為主席開始，美國東北各州正式實施區(qū)域臭氧控制策略。OTC由各州代表以及EPA（美國環(huán)保署）成員組成，協(xié)調(diào)制定區(qū)域NOx、VOCs 減排策略并督促實施。OTC 的職責(zé)包括風(fēng)險評估和模型研究、移動源的管理和固定源的管理，其中，固定源NOx 排放是區(qū)域臭氧控制策略的重點。
1994 年，OTR范圍內(nèi)除了弗吉尼亞之外的所有州開始采取一致行動：要求控制250 mmBTU/小時（百萬英制熱單位）以上工業(yè)排放源及15 MW 以上的電廠；設(shè)置區(qū)域排放控制總量，給各州分配排污許可量，并允許排放源之間進行交易；在5-9 月臭氧高濃度季節(jié)期間所有排放源都需要持有NOx 排污許可證才能生產(chǎn)并排放。
更大區(qū)域管控初見其效
就在東北各州的聯(lián)合行動時，電力市場的開發(fā)卻帶來了新的挑戰(zhàn)。
臭氧不達標的東北各州都被要求應(yīng)用合理可用控制技術(shù)，而許多中西部州為達標州，并不需要。于是，當(dāng)電力市場開放后，東北各州就可從發(fā)電成本更低的中西部州購買，這導(dǎo)致了兩個后果：東北各州的電廠可能因面臨嚴格的NOx 控制要求而失去市場競爭力；更重要的是，污染物也從中西部各州影響到處于下風(fēng)向的、原本就不能達標的東部各州。
上下風(fēng)向影響關(guān)系。藍色箭頭為臭氧上下風(fēng)向影響關(guān)系； 紅色和綠色為PM2.5 上下風(fēng)向影響關(guān)系，其中紅色為年均濃度、綠色為日均濃度。來源：EPA 網(wǎng)站
為了應(yīng)對這一難題，1995年，EPA和各州的環(huán)境委員會組建了臭氧傳輸評估組（OTAG），由EPA 與東部37州共同組成。1997 年，OTAG 基于研究指出控制電廠NOx 排放是解決臭氧污染傳輸問題的最佳路徑，該工作組認為中西部的NOx 減排將有助于東部各州臭氧達標。
于是在1997年，EPA要求上風(fēng)向各州修改他們的州實施計劃（State Implementation Plan , SIP），該措施通常被稱為 NOx SIP Call，實施范圍也包括美國東部22個州和哥倫比亞地區(qū)，相比OTC的范圍更大，涵蓋了更廣地域。
NOx SIP Call OTC和區(qū)域NOx控制政策類似：每年的5月至9月；為每個州設(shè)定排放總量上限，但對于每個州應(yīng)如何達到控制目標沒有規(guī)定，各州有選擇達標對策的空間；允許污染源之間進行排污許可交易。
這些措施整體取得了很好的效果，特別是在90年代中期后排放下降趨勢顯著，自1997年到2004年，氮氧化物排放減少了25%，VOCs排放減少了21%。相應(yīng)地帶來了更大幅度的臭氧濃度降低。
區(qū)域管控并未就此止步。嘗到了區(qū)域管控的甜頭，在臭氧標準加嚴之后，2015 年，EPA在2005 年發(fā)布了《清潔空氣州際法規(guī)》，旨在對25個東部州與華盛頓特區(qū)的電力行業(yè)NOx 和SO2進行大幅度總量削減。到2015年，又發(fā)布了仍然針對電廠的《跨州空氣污染法規(guī)》，范圍增加到了27個州，旨在盡快幫助下風(fēng)向各州的空氣質(zhì)量達標。
來源：千篇一綠
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