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□本期嘉賓：美國(guó)國(guó)家大氣科學(xué)研究中心終身科學(xué)家、中國(guó)氣象局特聘專(zhuān)家 鐵學(xué)熙教授

臭氧具有雙面性，對(duì)人類(lèi)生活環(huán)境有著重要的影響。上海市氣象局和世界氣象組織共同開(kāi)展了城市環(huán)境和氣象國(guó)際示范項(xiàng)目，研究上海地面臭氧的形成機(jī)制和轉(zhuǎn)化過(guò)程。在一系列觀測(cè)的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)碳?xì)浠衔锱欧诺目刂剖菧p緩臭氧污染的關(guān)鍵途徑。

兩面性：

“有益”又 “有害”

臭氧是地球大氣中的一種重要痕量氣體。對(duì)人類(lèi)生活環(huán)境有著重要的影響。如按其高度分布分，可劃分為平流層臭氧和對(duì)流層臭氧。

平流層臭氧主要集中于10公里至30公里高度。由于其特殊的位置，形成了一層保護(hù)層，免除了傷害性極強(qiáng)的短波紫外線對(duì)地球生命的危害，使得人類(lèi)和各種動(dòng)植物能無(wú)憂無(wú)慮地沐浴陽(yáng)光，科學(xué)家譽(yù)之為 “生命的內(nèi)保護(hù)層”。因此，平流層臭氧又被稱為 “有益”的臭氧。

然而臭氧，臭氧本身又是一種對(duì)人體有害的氣體，較高的臭氧濃度會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害，高濃度臭氧會(huì)刺激眼、鼻、喉嚨的黏膜，對(duì)支氣管及肺等呼吸系統(tǒng)造成影響，特別是會(huì)損傷兒童的肺功能，引發(fā)胸疼、惡心、疲乏等癥狀。在嚴(yán)重情況下，還會(huì)造成死亡事件。例如， 20世紀(jì)50年代發(fā)生在美國(guó)洛杉磯的一次光化學(xué)煙霧 （即高濃度臭氧）事件，導(dǎo)致洛杉磯400個(gè)65歲以上老人死亡。因此，近地層臭氧，即人類(lèi)能夠接觸到的臭氧，又被稱為 “有害”的臭氧。

除了對(duì)人類(lèi)健康的影響外，近地層高濃度臭氧又可造成一系列環(huán)境影響，如使橡膠制品老化、建筑物受腐蝕而損壞等。研究證明，臭氧是毒害植物的罪魁禍?zhǔn)?，美?guó)植物因光化學(xué)煙霧污染每年減產(chǎn)12%至13%。對(duì)流層臭氧同時(shí)也是一種溫室氣體，其直接氣候效應(yīng)導(dǎo)致北極地區(qū)增溫年均達(dá)0.3℃。地面臭氧濃度升高將對(duì)人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生巨大威脅。因此，研究臭氧具有非常重要的意義。正如有的科學(xué)家所言 “這是意義重大的研究，是在拯救我們?nèi)祟?lèi)自己”。

臭氧污染，

二次性的空氣污染

近地面臭氧的生成非常復(fù)雜，是一種二次污染物，并非人類(lèi)活動(dòng)直接排放，而是由人類(lèi)活動(dòng)排放出的其他污染物，如氮氧化物（NOx）和碳?xì)浠衔?（VOCs）經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體，因此，也可將臭氧污染叫做二次性的空氣污染。由此可見(jiàn)，進(jìn)行臭氧污染研究比其他一次污染物的研究更為復(fù)雜。

從歐美國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，臭氧背景濃度的增高與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型有著直接的關(guān)系。汽車(chē)尾氣排放的增加導(dǎo)致了臭氧前體物 （如NOx、CO和VOCs等）的增加。對(duì)顆粒物污染的治理會(huì)有效改善一次性的空氣污染問(wèn)題，但同時(shí)又會(huì)提高太陽(yáng)輻射，增強(qiáng)大氣中的光化學(xué)反應(yīng)能力，造成臭氧污染的增加天然氣報(bào)警器，即二次性的空氣污染問(wèn)題。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家于上世紀(jì)50年代經(jīng)歷了這種從一次性到二次性的空氣污染轉(zhuǎn)型，但由于對(duì)二次性空氣污染的認(rèn)識(shí)不足，轉(zhuǎn)型后的臭氧污染極其嚴(yán)重。此后經(jīng)歷了近50年的艱苦治理，臭氧污染問(wèn)題仍是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家所要面臨的難題。

當(dāng)前液化氣檢測(cè)儀，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展模式與歐美等國(guó)家在其污染轉(zhuǎn)型期極為相似。如汽車(chē)保有量急速增加，同時(shí)對(duì)顆粒物污染的治理力度逐漸加大，因此，我國(guó)空氣污染治理面臨著一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，即臭氧污染會(huì)不會(huì)導(dǎo)致歐美等國(guó)家經(jīng)歷過(guò)的污染轉(zhuǎn)型期發(fā)生的嚴(yán)重問(wèn)題在中國(guó)上演。

上海作為超大城市

進(jìn)行了大量臭氧研究

上海市氣象局和世界氣象組織共同開(kāi)展了城市環(huán)境和氣象國(guó)際示范項(xiàng)目臭氧，重點(diǎn)研究上海地面臭氧的形成機(jī)制和轉(zhuǎn)化過(guò)程，并且與北京大學(xué)物理學(xué)院、美國(guó)國(guó)家大氣科學(xué)研究中心等著名的科研機(jī)構(gòu)建立了合作關(guān)系，共同研究和控制地面臭氧與光化學(xué)污染。現(xiàn)在，上海市氣象局建立了 10個(gè)地面觀測(cè)站，針對(duì)臭氧及其前體物開(kāi)展了連續(xù)在線監(jiān)測(cè)，對(duì)比試驗(yàn)表明數(shù)據(jù)的觀測(cè)精度與世界先進(jìn)水平相當(dāng)。觀測(cè)站點(diǎn)覆蓋了上海中心城區(qū)和主要郊縣，代表了不同功能區(qū) （鋼鐵工業(yè)區(qū)、化工區(qū)等）的臭氧特征。

在一系列觀測(cè)的基礎(chǔ)上，上海市氣象局從美國(guó)國(guó)家大氣科學(xué)研究中心引進(jìn)了國(guó)際先進(jìn)的動(dòng)力化學(xué)耦合模式WRF-Chem，率先開(kāi)展了包括臭氧在內(nèi)的化學(xué)天氣數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)，并從2007年起率先開(kāi)展了上海和長(zhǎng)三角地區(qū)的臭氧濃度預(yù)報(bào)，并以上海市氣象局多災(zāi)種早期預(yù)警平臺(tái)為依托，開(kāi)展了城市臭氧氣象災(zāi)害的預(yù)警業(yè)務(wù)。目前正在著手開(kāi)發(fā)臭氧健康預(yù)報(bào)產(chǎn)品。

研究表明，上海城區(qū)目前地面臭氧的形成處于 “碳?xì)浠衔锟刂啤彪A段，因此，對(duì)碳?xì)浠衔锏呐欧胚M(jìn)行控制是減緩臭氧污染的關(guān)鍵途徑。此項(xiàng)研究為如何進(jìn)行上海市臭氧污染控制提供了關(guān)鍵的理論根據(jù)。

上海市政府對(duì)城市臭氧，包括對(duì)空氣污染的治理非常關(guān)心，提出了 “BetterCity， Better Life”的城市理念。上海市氣象局密切關(guān)注發(fā)達(dá)國(guó)家出現(xiàn)的城市光化學(xué)污染事件，根據(jù)超大城市環(huán)境氣象以及氣象公共衛(wèi)生服務(wù)的需求，敏銳地預(yù)見(jiàn)了上海及長(zhǎng)三角地區(qū)未來(lái)可能面臨嚴(yán)重的臭氧問(wèn)題。目前，上海地區(qū)的復(fù)合型污染特征日益凸顯，尤其表現(xiàn)為臭氧和細(xì)粒子污染。 2007年和2008年的高濃度臭氧天數(shù)顯著上升，未來(lái)如何控制并應(yīng)對(duì)上海的臭氧污染，如何開(kāi)展臭氧對(duì)人體健康的影響評(píng)估，如何指導(dǎo)市民采取有效的防護(hù)措施，都需要開(kāi)展更加深入的研究，上海超大城市群的臭氧研究工作仍然任重道遠(yuǎn)。 （來(lái)源于2010年9月17日《中國(guó)氣象報(bào)》 作者：王素琴）

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