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疫情期间,PM2.5还未走远,臭氧污染却来了

时间:  来源:绿色和平行动派  作者:

疫情期间宅在家时,许多人注意到蓝天出现的频率和整体空气质量较往年同期有所改善。然而,在看见雾霾变化的同时,另一种更为隐蔽、难以用肉眼辨识的空气污染物——近地面臭氧,在2020年伴随着气候变化更频繁大步地走近了我们。

臭氧污染悄悄“来势汹汹”

随着初夏来临,近地面臭氧再次活跃于公众视野中,在刚刚过去的这个5月里,全国有257个地级及以上城市的月评价首要污染物为臭氧,约占全国80%的地区。尤其在2020年“五一”小长假期间,全国范围内出现的一波热浪使多地出现了不等程度的臭氧污染。北京全市20个国家气象台站中有一半站点在今年五一期间突破了该站历史同期高温极值,而北京在五一当天出现近地面臭氧重度污染,下午短时内臭氧小时浓度曾突破300μg/m3(微克/立方米),且当日臭氧日最大8小时平均第90百分位浓度平均值(简称“臭氧评价值”)高达国家二级标准的180%。

高空平流层中的臭氧是为我们阻挡紫外线的保护罩,而近地面臭氧不同,它通常由人类活动排放的氮氧化物和挥发性有机物在光照下反应而成,是有害光化学烟雾的主要成分,当公众暴露于标准值以上浓度的臭氧之下时,健康将受到不利影响。近地面臭氧易形成于高温晴朗无风的天气,因此在夏季臭氧污染最为严重。

大气化学的变化叠加气象条件的影响更是加剧了臭氧污染水平。就地方看来,珠三角地区在今年4月臭氧出现了59.0%同比增长,并在4月26日至4月29日出现了持续4天的臭氧污染天气,每天的臭氧日评价值超过国家二级标准160μg/m3,深深引发忧虑。这次臭氧污染也受到了该时间范围内的升温影响,截至29日11时,全广东省有102个市(区)县森林火险警信号生效中,天气高温干燥,其中28日和29日的白天最高气温都超过了30℃。受气候变化影响,高温低湿的天气出现频率及强度更高,是臭氧污染加重的重要原因之一。

2020年1月到4月,随着PM2.5浓度在全国范围内的下降,近地面臭氧却呈现快速上升趋势。1月到4月,全国平均日均臭氧评价值为112.2μg/m3,累计同比上升6.8%,此增长幅度在珠三角与长三角尤为明显,分别达16.6%和9.5%。并且呈现1月2月快速同比增长(分别为11.0%和10.3%),3月微幅下降(-1.0%),而4月又重回增长(8.6%)的趋势,在1、2和4月明显地超过了往年同期。随着五一开启了又一个高温热浪模式,臭氧污染日益成为需要关注的重点空气污染现象、更是打赢蓝天保卫战不容忽视的夏季对手。

PM2.5 和臭氧:按下葫芦浮起瓢?

今年初,国内自1月下旬开始实行了严格的人口流动管控和居家隔离政策,由于短时间内断层式减少的工业生产与交通活动,1至3月,除臭氧之外的五类首要大气污染物皆明显减少,虽然它们的同比差异随着复工复产节奏加快而不断收缩,以1月到4月累计同比来看,全国PM2.5、NO2、PM10、SO2、CO的累计同比下降幅度都也超过了10%,好于往年同期污染水平。

经过《大气污染防治行动计划》、《蓝天保卫战三年行动计划》中对各地严格的排放约束等政策调控,中国空气污染中的首要污染物——细颗粒物(PM2.5)的2019年年平均浓度为36μg/m3,较2015年下降28%。与此同时,近地面臭氧污染的问题反而逐步凸显,2019年,以臭氧为首要污染物的超标天数占总超标天数41.8%,仅次于PM2.5(占45%)。

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© 绿色和平

臭氧污染不降反升,呈现出“按下葫芦浮起瓢”的新局面。有研究表明,大气中细颗粒物如PM2.5的降低可使臭氧问题更加突出。这是因为细颗粒物的化学特性可通过反应吸收大气中的氢过氧基(HO2)和氮氧化物(NOx)的自由基,而它们都是形成臭氧所需的重要前体物。因此,臭氧的形成在高浓度细颗粒物的背景下受到了一定抑制,而当细颗粒物浓度下降时,臭氧的生成反应会更多量更高频地发生。除此之外有研究表明,在细颗粒物浓度下降时同步带来了更好的紫外线穿透度,也变相增加了促成臭氧污染生成的外界条件。

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© 绿色和平

今年1、2月出现的臭氧快速同比增长反映出了高温及大气化学中自由基的上升对其生成反应的促进影响。3月已出现大规模复工复产,使空气中的自由基浓度下降,而使臭氧同比出现小幅下降。4月,由于温度进一步升高和其他污染物的增长,臭氧的前体物过多并促使了臭氧生成和增长。这使得在细颗粒物下降而臭氧上升势头明显的重要交替关头,其他污染物和臭氧的协同治理需要得到严格的关注、调查和防控。

臭氧污染逐年上升叠加气候变化影响程度深远

其实,自2015年开始,臭氧的平均浓度逐年增长,逐渐逼近中国二级标准限值,超标天数也随之不断升高,成为了继PM2.5之后空气污染治理攻坚的又一核心。

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2015-2019年起臭氧逐年增长态势。数据来源:生态环境部历年生态环境状况公报 注a,b:根据《生态环境部发布《环境空气质量标准》及配套环境监测标准修改单》[1],由于2019年开始空气污染物测量方法发生改变,虽2019年的臭氧全国平均评价值以及超标天数比例高于2018年数值,根据生态环境部发表的《2019年中国生态环境状况公报》,2019年的臭氧浓度和超标天数比例较2018年实际上皆有所上升。

从臭氧历年趋势图可观察到,从2015年开始,臭氧每年的最高点位都在不断上移,并在2020年1、2和4月呈现超过往年同期水平的快速上升趋势。在2015年至2020年间,全国平均出现重度污染(臭氧值>=150μg/m3)的高峰值在2017、2018年开始密集出现,集中在春夏交替的4月到6月发生。

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2015-2020臭氧浓度趋势图 © 绿色和平

不仅臭氧污染逐年增长且峰值较2015年出现频次变高,每年臭氧高峰的到来也在不断提前。2020年4月16日,中国臭氧评价值就已接近世界卫生组织(WHO)准则值100μg/m3,达99.1μg/m3。而2019年达到该污染值的时间为5月初,臭氧污染来到的脚步在逐步加快,不可小视。

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超过浓度150μg/m3的高峰值分布 © 绿色和平

通过去除气象影响后用增长回归树模型测算,2020年1月到3月臭氧排放水平平稳而高于同期水平,并由四月初开始快速上升。除去气象影响,人为排放的臭氧前体物增多也是今年臭氧水平同比增高的重要原因。

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近地面臭氧浓度观察值和去除气象影响后的预测值 © 绿色和平

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