夏季臭氧缘何易超标？

Posted 2023-01-11 臭氧

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夏季持续高温和强日照天气有利于大气光化学反应，近地面臭氧大部分由氮氧化物和挥发性有机物等在高温、强光照条件下发生光化学反应生成。因此，夏季臭氧浓度易随着气温上升而升高。
环境保护部发布的重点区域和74个城市空气质量状况显示，5月份，74个城市空气质量超标天数中，以臭氧为首要污染物的天数，占超标天数的31.7%。其中，京津冀地区13个城市空气质量平均超标天数中以PM10为首要污染物的天数最多，占超标天数的43.5%，其次是臭氧和PM2.5，分别占32.7%和23.8%；长三角地区25个城市空气质量超标天数中以PM2.5为首要污染物的天数最多，占超标天数的44.0%，其次是臭氧，占41.4%；珠三角地区9个城市空气质量超标天数以臭氧为首要污染物的天数最多，占超标天数的70.0%。
而6月份，74个城市主要污染物为臭氧，其次为PM2.5。与5月份相比，6项监测指标中，京津冀区域13个城市，臭氧日最大8小时值平均超标率上升8.4个百分点；长三角区域25个城市，臭氧日最大8小时值平均超标率下降1.1个百分点；珠三角区域9个城市，臭氧日最大8小时值平均超标率上升13.1个百分点。
人们不禁要问：夏季为何臭氧浓度容易超标？
臭氧（O3）是氧气（O2）的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。臭氧是天然大气中的重要微量组分之一，也是重要的大气氧化剂，在地球大气化学中起着非常重要的作用。
据北京师范大学大气环境研究中心主任田贺忠教授介绍，通常可将大气层中的臭氧分为对流层近地面臭氧和平流层臭氧两部分，它们对生活在地球表面的人类和动植物具有不同的作用和影响。平流层集中了大气中约90%的臭氧；对流层臭氧仅占10%左右，其含量高低与所处的经纬度范围、城市还是乡村，以及地形和气象条件等密切相关。
平流层臭氧可有效吸收太阳紫外辐射，是对地球表面生活的人类和动植物有益的紫外屏障，是人类需要保护的大气臭氧层。平流层臭氧含量减少或臭氧层变薄，吸收太阳紫外辐射的能力减弱，会促使到达地球表面的紫外辐射强度显著增强，导致人类皮肤癌发病率增高，影响动植物生长，并对材料和建筑物等产生不良影响，从而对人类健康和生态环境带来危害。
“近地面的臭氧，除了平流层输入，大部分是由人为源排放的氮氧化物和挥发性有机物等在高温、强光照条件下发生光化学反应二次转化形成的。”田贺忠告诉记者，其中，氮氧化物主要来自机动车、发电厂、燃煤锅炉和水泥炉窑等高温燃烧或工艺过程排放；挥发性有机物主要来自机动车、石化工业排放和有机溶剂挥发等。
臭氧污染带有明显的季节性特点，一般5月～9月浓度比较高。盛夏季节，空气扩散条件比较好，是一年中PM2.5浓度相对较低的季节，人们常常可以看到蓝天白云的艳阳天，但夏季恰恰是臭氧超标最明显的季节。强烈的太阳辐射和较高的温度是造成光化学烟雾和二次臭氧生成的主要原因，因为持续高温和强日照天气有利于大气光化学反应，从而生成地面臭氧和乙酰硝酸酯等强氧化剂。因此，夏季，臭氧也会随着气温的上升而增多。
如果地面风速较低、混合层高度较低，还会导致地面臭氧不断累积。同时，大气中的气态污染物也可能在这种强氧化环境中生成二次气溶胶，进一步加重PM2.5污染，呈现出地面臭氧和PM2.5复合型污染的特征。