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健康危害、优良天数考核……臭氧攻坚战,怎么打?

时间:  来源:南方周末  作者:刘佳

“你们是不是对自己要求太高了,蓝天白云还告诉我是轻度污染?”更令人忧心的是,臭氧与PM2.5协同的健康影响,是1+1>2。治理臭氧和PM2.5 “一体两面,同根同源”。

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为治理臭氧污染,减少VOCs排放,全国多地实施“夜间加油”。2020年7月26日晚,南通市区一加油站工作人员在写有“夜间加油实惠多、践行环保......”字样的宣传板旁为车辆加油。(IC Photo/图)

这个夏天,一场狙击战在各地悄然打响。

2020年7月1日凌晨,江苏如皋,一辆白色移动监测车行驶到磨头镇邓高西路附近,监测屏幕上的曲线突然提示异常。

导致异常的是一类叫做挥发性有机物(VOCs)的物质,它们是大气污染物PM2.5和臭氧的前体物之一。常见的VOCs有甲苯、二甲苯等,包括人为源和天然源,人为源来自汽车制造、印刷、涂料、加油站等行业,天然源则来自植物释放等。

这些年,中国PM2.5得到了有效控制,蓝天变多,联合国曾评价“中国空气治理是可借鉴的范本”。但相当一部分城市陷入蓝天下的新困局。“在天为佛,在地成魔”,臭氧在高空中是“保护伞”,可以阻挡紫外线对地表生物的伤害,近地面的高浓度臭氧污染则会对人体造成危害。

臭氧攻坚战中,首要攻克的碉堡就是人为源的VOCs。作为众多攻坚手段中的重要一环,《挥发性有机物无组织排放控制标准》于7月1日起实施。

如皋生态环境局的执法人员通过排查,在当日凌晨开出一张7万元罚单,也可能是新标准实施后的全国首张罚单。

南方周末记者注意到,7月1日以来,已有杭州、太原等城市开了罚单,金额在2万元-20万元不等。“开罚”,这只是臭氧攻坚战的开始。

健康危害:臭氧+PM2.5,1+1>2

“夏季臭氧、秋冬季PM2.5是挡在我们面前的‘两座大山’。”生态环境部生态环境监测司司长柏仇勇在一次新闻发布会上形容。

按时间排序,京津冀及周边地区、汾渭平原会在6-7月“沦陷”,长三角地区6-9月为污染最重月份,珠三角地区污染最重则在9月至11月。

这其中,京津冀及周边地区、苏皖鲁豫交界地区为臭氧污染相对更严重的区域。少雨、光照条件更好,高温低湿有利于臭氧的形成,“更核心的原因是,这些地区的整体排放物排放强度更大。”生态环境部环境规划院大气所所长雷宇分析。

放眼全球,臭氧污染并不是新问题。

1943年,美国洛杉矶发生光化学污染烟雾事件。而臭氧作为始作俑者之一,之后就已被科学家识别。

在中国,1974年夏天,兰州西固石油化工区的民众出现了眼睛刺激、流泪、恶心、头晕等症状。北京大学牵头的联合研究团队发现,兰州空气中臭氧污染严重,与同时代美国和日本重灾区相当。

事实上,暴露在近地面的较高浓度臭氧污染中,人体大部分系统都可能受到“攻击”。“这种攻击分为急性和慢性,假设你在一个紫外线强烈的夏天走到一个交通繁忙的十字路口,臭氧浓度会处于一个较高的污染水平,你的眼结膜、上呼吸道黏膜会首先受到刺激,这个过程非常快。其次是呼吸系统、心血管系统等等的慢性影响。”北京大学公共卫生学院教授邓芙蓉告诉南方周末记者。

虽然目前尚无证据证实臭氧本身在人体内累积,但长期的臭氧暴露会对人体造成一定程度的功能损害蓄积效应,比如肺功能损伤或呼吸道炎症。更令人忧心的是,臭氧与PM2.5协同的健康影响,是1+1>2。邓芙蓉团队实验发现,同样的颗粒物浓度,臭氧更高的环境中,颗粒物对人体危害也会增加。

臭氧浓度达到多少会对人体造成危害?至今没有准确答案。中国目前执行的臭氧二级标准限值为160微克/立方米,与世卫组织一致,也接近美国。不过,学界对特定群体进行臭氧健康危害研究时发现,现行的臭氧标准可能“过于乐观”。

邓芙蓉团队研究显示,即便臭氧浓度平均17微克/立方米,依然可以观察到臭氧对儿童健康的短期危害,包括肺功能下降、呼吸道炎症增加等。

不过,臭氧浓度影响人体健康的临界值是否需要进一步改变,个案的研究只能作为参考,“限值需要基于大量的流行病学和毒理学数据研究,也要考虑现实因素,如经济、技术的可行性。”邓芙蓉分析。

臭氧治理:优良天数考核带来的压力

PM2.5是“看得见的污染”,臭氧污染则相对隐蔽。北京大学环境科学与工程学院教授陆克定记得,他在地方调研时曾经碰到这样的问题,“你们是不是对自己要求太高了,蓝天白云还告诉我是轻度污染?”

2013年出台的《大气污染防治行动计划》瞄准PM2.5,在形成机理、来源解析等研究层面不乏对臭氧的部署。之后,臭氧和PM2.5的距离不断拉大。“臭氧污染没有什么爆发式的节点让人关注到。”陆克定分析。

真正的压力来自优良天数考核。“PM2.5浓度降下来的正效应,被臭氧浓度上升的负效应给吃掉了。”雷宇分析,这对决策层冲击比较大。

“十三五”规划对大气环境设定了两个约束性指标,PM2.5浓度和优良天数,虽没有明确提到臭氧,但臭氧一旦超标,优良天数就要减少,优良天数比例和地方政府政绩考核挂钩,完不成会被追责。

从地方到全国,狙击臭氧的战役,依次打响。

在率先实现PM2.5达标的珠三角,2017年,原广东环保厅开始臭氧污染防治专项行动,这是广东第一次将臭氧单拎出来专项治理,在全国开了先河。广东省环境厅总工蒋宏奇将之视为珠三角真正开始重视臭氧防治的标志。

在长三角,苏州市生态环境局大气处四级主任科员吴高鹏记得,2017年,臭氧超标天数第一次超过PM2.5。

同在江苏的徐州睢宁县,四通八达,集中了2500多家家具企业,沙集镇曾获“中国淘宝镇”等称号。

不过,这让睢宁县环境局局长孙超远头疼。2017年,孙超远从乡镇调到县环境局,第一年就收到了上百件投诉信访件,“都是关于家具行业的,油漆味重、扰民。”孙超远回忆,这些家具企业大多是十人左右的小作坊,“前店后厂”的粗放式生产,露天喷漆是常态。

2018年,在关闭一批“散乱污”、取缔了一批企业的喷漆工艺后,睢宁把确实有喷漆需求的450多家小微企业集中到一起,建立了5家集中喷涂中心,另有16家自行安装了污染处理设施。

因PM2.5浓度下降被网友晒图空气好“可以看见雪山”的成都,从2016年开始,多次邀请专家“支招”,分析成都臭氧污染成因和对策。

臭氧不再是局地的污染。中国环境监测总站的数据显示,2019年,全国以臭氧和PM_2.5为首要污染物的超标天数分别为41.7%和45%,二者“并驾齐驱”。进入2020年,臭氧攻坚从各地自发上升到全国行动,生态环境部印发的《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》中,共有95个城市开展了行动。

锁定VOCs

大气污染治理的深水区,臭氧和PM2.5面临着共同的难题。

PM2.5包括一次和二次组分,一次组分泛指粉尘、扬尘等,这些年来降幅显著。二次组分治理较难。而臭氧的来源,主要是二次生成。

治理臭氧和PM2.5“一体两面,同根同源”。2020年8月3日,在中国环境科学学会臭氧污染控制专业委员会发布的《中国大气臭氧污染防治蓝皮书》(征求意见稿)中,这句话被提及多遍。

大气污染间复杂的化学反应,科研上已有共识。臭氧污染主要是由NOx和VOCs这两种前体物在高温光照下反应生成的。如果把臭氧生成比做一团熊熊燃烧的火焰,NOx即是下面的干柴,VOCs即是促使火焰燃烧的燃料。

但臭氧浓度与前二者的浓度呈非线性关系,大气化学中经典的EKMA曲线显示,一个地区的臭氧污染程度主要由VOCs决定,就被称作VOCs控制区,反之为NOx控制区。在VOCs控制区,VOCs浓度保持不变,NOx浓度下降时,臭氧浓度反而上升。

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大气化学中经典的EKMA曲线显示了NOx和VOCs对于臭氧生成的复杂关系(梁淑怡/图)

疫情让这项经典理论在现实中呈现。2020年上半年,机动车、工业源排放大幅减少时,PM2.5浓度下降,但二次组分的占比在上升,局部地区的臭氧浓度也升高了。

不过,陆克定强调,控制区是个相对的概念。同一个地点,早上可能是VOCs控制区,下午就变成了NOx控制区。

中国NOx已经形成了相对成熟的减排路径,而VOCs的来源“成千上万”,相对分散,治理相对是短板,急需“重点狙击”。

雷宇分析,过去几年,对VOCs的认识和治理是逐步递进的。长远看,VOCs和NOx的协同减排是“无悔的选择”。

2017年《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》明确了VOCs控制重点;2019年出台的《重点行业挥发性有机物综合治理方案》进一步梳理了措施;2020年推出的攻坚方案则从技术层面、监管手段上去支撑。“如果说此前是点状的城市探索,那么现在已经进入综合的国家治理阶段。”雷宇说。

盯紧无组织排放

VOCs是典型的无组织排放气体——不经过排气口,从窗户缝、门缝跑掉。

“有组织排放监管主要取决于企业的硬件,无组织排放监管,考验的是执法人员的本事。”北京某生态环境局执法人员告诉南方周末记者,SO2等污染物无组织排放只在燃烧环节后产生,而VOCs的易挥发特征,决定了排放的末端(管道接口缝隙、窗缝、门缝等)非常多,“检查起来,既需要熟悉每一类涉VOCs企业的生产工艺,还得懂设备结构”。

2020年7月1日实施的《挥发性有机物无组织排放控制标准》是重要抓手,规定涉VOCs的生产使用工艺必须在密闭空间内进行,无组织排放监控的重点环节,包括存储、转移和输送、设备与管线组件泄漏等多个重点环节。

VOCs的高挥发性给监测和执法的时效带来挑战。监测到异常,需要执法人员马上出动。“走航车(一种移动的环境监测车)在市区和重点工业园区巡查,发现哪里浓度超标,就会启动联动机制,及时通报属地排查原因。”吴高鹏介绍,联动有个重污染天气响应微信群,群里有地方政府领导和各地生态环境部门分管领导,会对查出的原因快速反馈,每天群里还会发当天的日报,介绍当天发现的重要问题、臭氧浓度相对较高的区域。

2020年打响的VOCs攻坚战主要瞄准了石化等重点等行业。“这些行业特征鲜明,像石化行业,各个环节有其适宜的削减VOCs排放的技术方法,而工业涂装和包装印刷,可以通过最核心原料的替代实现减排,路径清晰。”雷宇分析,这些都是以前氮氧化物、SO2治理中没有的方法。

和此前的执法不同的是,这一轮狙击战中,“帮扶”成为关键词。7月之后,生态环境部派出168个工作组到58个VOCs排放量大、臭氧污染压力重的城市进行强化监督帮扶。

帮扶层层下沉。苏皖鲁豫成为国家大气污染治理的重点区域后,江苏省生态环境厅生态环境执法监督局主任科员黄忠泉介绍,江苏把重点放在了徐州、宿迁等苏北工业重地。7月1日后,江苏省环保厅调集了南通、淮安等地的执法能手,到徐州监督帮扶了一周。

除了工业企业,VOCs的生活源排放众多,包括汽油、油漆等。广东、江苏、山东等多省已经出台了鼓励夜间加油的方案,以江苏为例,晚8点至早6点在全省城区指定加油站加油可享受夜间2%的优惠,夜间加油还可以免费洗车。

边狙击边摸家底

两个月前,第二次全国污染源普查公报公布了全国VOCs总排放量,但数据的前提是“对部分行业和领域挥发性有机物进行了尝试性调查”。狙击VOCs,更大的困难还在于底数不清、经验缺乏。

在臭氧污染防治这场战争中,成渝和珠三角、长三角地区是公认的排头兵,他们也在边狙击边摸家底。

针对涉VOCs的企业,苏州从2016年开始建立VOCs污染源清单并持续更新,已有超过一万家企业纳入清单库。从2020年5月底开始,苏州邀请专家团队走访清单中的重点企业,目前已有一百多家企业获得了“一厂一策”的建议或实现自主减排。

“了解了有多少家企业,还得知道哪些企业排放影响大,有针对性地治理。”吴高鹏介绍,苏州还邀请了来自生态环境部环境规划院、北京大学的专家团队对VOCs进行源解析,分析背后复杂的物质组分到底有哪些。

成都召集260多名“环保医生”志愿者,给4600多家涉VOCs的小微企业做“义诊”。每人分配10到20家企业,带便携式监测仪和“体检单”上门,“问诊”内容包括废气产生点、废气收集系统、配套末端治理设施运行状况等。

成都市生态环境局大气处处长刘智介绍,问诊后,会生成电子版的“体检单”和建议。“体检”结束后,专家还会对体检质量进行评估。此外,在电话回访中获得好评多的志愿者有机会纳入成都市环保工程专家库。

2020年6月,广东省科技厅发布的科研项目申报指南中,有两个直接关乎臭氧,可看出科研攻关最迫切的需求所在。一是“工业园区VOCs精准在线监测预警溯源系统研发与应用示范”,另一个是“臭氧污染快速预警及精准应对关键技术研发及应用示范”。

华南理工大学教授袁自冰认为,“快速预警及精准应对”正是动态治理的体现。在理想状态下,一旦某地出现臭氧超标事件,臭氧监测平台能做到快速预报、分析、诊断、识别臭氧在该条件下的形成机理,同时给到政府一揽子的“工具包”,政府按照工具包给出的模板制定防控策略,便能做到快速而精准的应对。“目前在实操中,还达不到这样的控制水平。”

臭氧的治理至今在全球范围内仍然缺乏最佳路径和一键复制的经验。此前,日本、美国都曾走过弯路。

21世纪初,日本开始控制机动车减少NOx排放,但臭氧指标不降反升。直到大力削减30%的VOCs排放总量,臭氧浓度才大幅下降。而在美国,加州控制人为源VOCs的成功经验,并不能复制到佛罗里达、休斯敦和亚特兰大。因为这些地方的植被覆盖条件好,VOCs的天然源更多,减排遭遇瓶颈,只能转过头去控制NOx。

如果把臭氧污染防治比作一场战争,雷宇认为,国家层面综合治理,更关注宏观布局,几大战役在哪打、怎么打,而到了各个城市,需要关注对面有几个碉堡、几杆枪、多少门炮这些敌情细节信息,“从国家层面,不能说等到把细节全部摸清楚再打仗。针对一些重点的行业和环节,边打边摸索,把打法找出来,再举一反三。”

(编辑:Nicola)

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