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唐孝炎等:臭氧污染,环境的"隐形杀手"

来源:二局科学道德办公室   发表时间:2013-07-05

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来源:科技日报 记者:李禾 时间:2013-06-30

 

    6月26日,环保法修正案草案再次提交全国人大常委会会议审议。会场内外近乎咬文嚼字的辩论,折射出公众对环境问题的持续焦虑。而两天后的6月28日,北京出现严重污染天气,则再次佐证了这种焦虑的必要性。

 

    在“水污染”“PM2.5”等成为焦点热词之时,人们很容易轻视一个“隐形”的威胁——臭氧。

 

    “与PM2.5相比,解决大气中臭氧污染问题的难度可能会更大。”在近日中国科协主办的新观点新学说学术沙龙上,中国工程院院士、北京大学教授唐孝炎等专家,对臭氧污染问题表现出极大担忧。

 

    只控制氮氧化物,臭氧污染很可能不降反升

 

    据环境保护部公布的今年5月我国空气质量状况,京津冀、长三角、珠三角区域,以及各直辖市、省会城市等74个城市平均超标天数占39.9%,首要污染物就是臭氧和细颗粒物(PM2.5)。

 

    低空的臭氧来自哪里?唐孝炎解释说,在温度较高、日照相对较强时,大气中的氮氧化物和挥发性有机化合物(VOCs)经紫外线照射发生光化学反应,生成臭氧。“它不仅有害,其大气质量浓度还反映了大气的氧化能力,也就是生成二次污染物的能力。因此,想控制或降低大气中的臭氧污染和大气氧化性,就必须同步减少氮氧化物、VOCs的排放,做到污染物协同控制。”

 

    据规划,我国在“十二五”期间,对化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物4种主要污染物实施排放总量控制。其中氨氮、氮氧化物为新增约束性指标,要求分别减排10%。

 

    清华大学环境学院教授贺克斌认为,光减排氮氧化物,而不减排VOCs,大气臭氧污染很可能不降反升。“这种情况不是没有出现过。2007年8月,为测试北京奥运期间预定减排措施的空气质量改善效果,北京市举行了一次全民大演练,即机动车分单双日出行。测试结果显示,限行期间,大气中氮氧化物浓度明显降低,臭氧浓度反而升高。”

 

    贺克斌提醒说,在我国,由于污染物未能协同控制,导致减排成果被“抵消”,甚至越减越严重的情况不乏例子。“就拿二氧化硫减排来说,为改善空气质量、减少酸雨,我国‘十一五’期间提出削减10%二氧化硫的约束性指标,该目标也超额完成了。但在同时,氮氧化物排放量增长了35%左右。于是,降水中硫酸根下降了,硝酸根却上升了,二氧化硫减排效果被氮氧化物的增长所抵消。”

 

    虽然据环保部发布的《2012中国环境状况公报》,2012年全国氮氧化物排放量为2337.8万吨,比上年减少了2.77%;但实际上,此前一直到2011年,我国氮氧化物的排放量都在持续增长,2011年就比2010年上升了5.74%。

 

    “‘十一五’期间,只控制二氧化硫,未控制氮氧化物排放,一定程度上加重了大气复合污染问题。”贺克斌认为,“十二五”期间,即使氮氧化物减排10%的目标实现了,仍不足以抵消“十一五”期间35%的增量。

 

    “VOCs未能列入‘十二五’污染物总量控制指标,也没有要求重点行业进行排放控制。如果‘十二五’期间其排放大幅增加,不但会加剧大气污染状况,还会大大增加‘十三五’污染减排的难度。”唐孝炎非常担心VOCs污染控制,很可能会重蹈氮氧化物的覆辙。

 

    VOCs污染排放控制难度更大

 

    VOCs是一个总称——美国将其定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物——主要包括烷烃、烯烃、芳香烃及各种含氧烃、卤代烃、氮烃、硫烃等。公众熟知的甲醛、苯也属于VOCs。

 

    工业活动、燃料燃烧和机动车尾气排放是我国人为VOCs污染的三大来源。据估算,每年全国工业VOCs排放总量大于2200万吨,约占整个人为源的40%。

 

    “VOCs排放源小而散,涉及众多行业;而各行业排放的VOCs种类繁多、成分复杂,即使同一行业,如果原料构成和生产工艺不同,排放的VOCs种类、性质和浓度也不尽相同。因此,与氮氧化物减排相比,VOCs减排难度更大。”唐孝炎介绍说。

 

    排放VOCs的行业主要有石油化工、包装印刷、生物质燃烧、油品及溶剂储运(包括加油站)、建筑装修、高分子合成、家具制造、电子制造、汽车制造、机械加工、印染、制鞋、制药及精细化工等;而在日常生活中,家庭装修、餐饮油烟等都会排放大量VOCs。

 

    清华大学环境学院副教授马永亮说,目前我国生产近4万种化学品,在生产、储存和使用过程中大量排放VOCs.而未来排放预测结果显示,在目前我国现有法规条例控制下,VOCs排放量将呈上升趋势。

 

    “目前,很多地方政府还未意识到VOCs的巨大危害,认为挥发性有机化合物没有什么毒性,化工厂、石化厂的污染比钢铁厂和火电厂小,于是各地竞相上了很多化工和石化项目,这必然给未来VOCs减排、臭氧污染等治理造成巨大困难。”唐孝炎说。

 

    发达国家在VOCs污染控制方面起步较早,已经针对VOCs污染控制制定了较为完善的法律及排放标准。我国也发布了《储油库大气污染物排放标准》《水性涂料环境标志产品认证标准》《10项室内装饰装修材料中有害物质限量的强制性标准》等,在北京、上海、广州等地进行一些VOCs污染控制工作,如国家游泳中心“水立方”就使用了水性溶剂涂料,它与我国目前大量使用的传统溶剂型涂料相比,可减排涂料中约95%的VOCs。

 

    VOCs和臭氧污染加剧PM2.5污染

 

    VOCs不但会生成臭氧,也是PM2.5的“前体物”。如苯、甲苯、乙二醛等有机物通过氧化、聚合生成挥发性有机物,然后通过凝结等方式形成二次有机颗粒物,再转化成PM2.5。

 

    因此,“VOCs排放失控,就会影响臭氧污染治理;要是臭氧问题解决不好,在一定程度上也会加剧PM2.5污染”。贺克斌说,大气中的PM2.5,硫酸盐、硝酸盐等二次组分是大气化学反应的产物。臭氧在一定程度上代表化学反应的活跃程度,即臭氧浓度越高,它的反应推动力越大,能把更多氮氧化物、二氧化硫等“变成”PM2.5。

 

    “VOCs、臭氧和PM2.5是彼此关联的。”贺克斌强调,想解决臭氧污染问题,就必须在氮氧化物和VOCs协同减排上下大力气。“就目前而言,VOCs是比较让人担忧的部分,它减排的规划、技术和落实程度都比氮氧化物弱很多。如果两者不能协同减排,很可能大气中臭氧浓度反被‘整高’,同时还会增加PM2.5治理的难度。”

 

    “美国南加州湾区臭氧污染治理的经验表明,臭氧浓度下降的同时,PM2.5随之下降。”唐孝炎补充了一个污染物协同控制的实例。

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