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□本期嘉賓：美國國家大氣科學研究中心終身科學家、中國氣象局特聘專家 鐵學熙教授

臭氧具有雙面性，對人類生活環(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展了城市環(huán)境和氣象國際示范項目，研究上海地面臭氧的形成機制和轉(zhuǎn)化過程。在一系列觀測的基礎(chǔ)上，提出了對碳氫化合物排放的控制是減緩臭氧污染的關(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。對人類生活環(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，形成了一層保護層，免除了傷害性極強的短波紫外線對地球生命的危害，使得人類和各種動植物能無憂無慮地沐浴陽光，科學家譽之為 “生命的內(nèi)保護層”。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人體有害的氣體，較高的臭氧濃度會對人體健康產(chǎn)生危害，高濃度臭氧會刺激眼、鼻、喉嚨的黏膜，對支氣管及肺等呼吸系統(tǒng)造成影響，特別是會損傷兒童的肺功能，引發(fā)胸疼、惡心、疲乏等癥狀。在嚴重情況下，還會造成死亡事件。例如， 20世紀50年代發(fā)生在美國洛杉磯的一次光化學煙霧 （即高濃度臭氧）事件，導致洛杉磯400個65歲以上老人死亡。因此，近地層臭氧，即人類能夠接觸到的臭氧，又被稱為 “有害”的臭氧。

除了對人類健康的影響外，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首，美國植物因光化學煙霧污染每年減產(chǎn)12%至13%。對流層臭氧同時也是一種溫室氣體，其直接氣候效應(yīng)導致北極地區(qū)增溫年均達0.3℃。地面臭氧濃度升高將對人類社會可持續(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。正如有的科學家所言 “這是意義重大的研究，是在拯救我們?nèi)祟愖约骸薄?/p>

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，并非人類活動直接排放，而是由人類活動排放出的其他污染物，如氮氧化物（NOx）和碳氫化合物 （VOCs）經(jīng)過一系列復(fù)雜的光化學反應(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，進行臭氧污染研究比其他一次污染物的研究更為復(fù)雜。

從歐美國家的經(jīng)驗來看，臭氧背景濃度的增高與經(jīng)濟增長、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型有著直接的關(guān)系。汽車尾氣排放的增加導致了臭氧前體物 （如NOx、CO和VOCs等）的增加。對顆粒物污染的治理會有效改善一次性的空氣污染問題，但同時又會提高太陽輻射，增強大氣中的光化學反應(yīng)能力，造成臭氧污染的增加天然氣報警器，即二次性的空氣污染問題。歐美等發(fā)達國家于上世紀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，但由于對二次性空氣污染的認識不足，轉(zhuǎn)型后的臭氧污染極其嚴重。此后經(jīng)歷了近50年的艱苦治理，臭氧污染問題仍是歐美等發(fā)達國家所要面臨的難題。

當前液化氣檢測儀，我國的經(jīng)濟社會發(fā)展模式與歐美等國家在其污染轉(zhuǎn)型期極為相似。如汽車保有量急速增加，同時對顆粒物污染的治理力度逐漸加大，因此，我國空氣污染治理面臨著一個嚴重的問題，即臭氧污染會不會導致歐美等國家經(jīng)歷過的污染轉(zhuǎn)型期發(fā)生的嚴重問題在中國上演。

上海作為超大城市

進行了大量臭氧研究

上海市氣象局和世界氣象組織共同開展了城市環(huán)境和氣象國際示范項目臭氧，重點研究上海地面臭氧的形成機制和轉(zhuǎn)化過程，并且與北京大學物理學院、美國國家大氣科學研究中心等著名的科研機構(gòu)建立了合作關(guān)系，共同研究和控制地面臭氧與光化學污染?，F(xiàn)在，上海市氣象局建立了 10個地面觀測站，針對臭氧及其前體物開展了連續(xù)在線監(jiān)測，對比試驗表明數(shù)據(jù)的觀測精度與世界先進水平相當。觀測站點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。

在一系列觀測的基礎(chǔ)上，上海市氣象局從美國國家大氣科學研究中心引進了國際先進的動力化學耦合模式WRF-Chem，率先開展了包括臭氧在內(nèi)的化學天氣數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)，并從2007年起率先開展了上海和長三角地區(qū)的臭氧濃度預(yù)報，并以上海市氣象局多災(zāi)種早期預(yù)警平臺為依托，開展了城市臭氧氣象災(zāi)害的預(yù)警業(yè)務(wù)。目前正在著手開發(fā)臭氧健康預(yù)報產(chǎn)品。

研究表明，上海城區(qū)目前地面臭氧的形成處于 “碳氫化合物控制”階段，因此，對碳氫化合物的排放進行控制是減緩臭氧污染的關(guān)鍵途徑。此項研究為如何進行上海市臭氧污染控制提供了關(guān)鍵的理論根據(jù)。

上海市政府對城市臭氧，包括對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)達國家出現(xiàn)的城市光化學污染事件，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)見了上海及長三角地區(qū)未來可能面臨嚴重的臭氧問題。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)為臭氧和細粒子污染。 2007年和2008年的高濃度臭氧天數(shù)顯著上升，未來如何控制并應(yīng)對上海的臭氧污染，如何開展臭氧對人體健康的影響評估，如何指導市民采取有效的防護措施，都需要開展更加深入的研究，上海超大城市群的臭氧研究工作仍然任重道遠。 （來源于2010年9月17日《中國氣象報》 作者：王素琴）

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