环境科普：光化学烟雾那些事

　　在刚刚过去的10月，北京空气在轻污染程度以上的天数为15天。当前，北京大气中颗粒物问题凸现，复合型污染突出。为还百姓一个蓝天，北京市近日出台了清洁空气5年行动计划，其中提出要加强机动车管理。城市大气污染一般分为煤烟型和光化学烟雾型，而光化学烟雾主要是由于汽车尾气和工业废气排放造成的。不断增加的汽车，已成为北京等城市空气污染物的主要来源。

　　光化学烟雾污染

　　汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧(O3)、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成浅蓝色、有刺激性的烟雾污染现象叫做光化学烟雾，其特征污染物为臭氧等强氧化剂。

　　光化学烟雾的成分非常复杂，但有害的是其中的臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。人和动物受到的主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。同时，还可使大气能见度降低、橡胶开裂及伤害农作物等。

　　小贴士

　　形成的条件

　　光化学烟雾形成最根本的先决条件是空气中高浓度碳氢化合物和氮氧化合物的存在。根据排放源不同，大致可分为城市型光化学烟雾、工业区型光化学烟雾和区域型光化学烟雾。

　　城市型光化学烟雾多见于人口密集的较大城市及其下风向，主要由大城市内居民以及工业源排放引起。工业区型光化学烟雾多见于大型工业排放源下风向地区，光化学前体物主要来自上风向工业排放源。区域型光化学烟雾多见于人口密集和工业发达的城市群和城乡复合体构成的较大区域。

　　光化学烟雾的形成除了必备的化学条件之外，还需要一定有利于烟雾形成的气象条件，在大气层结构稳定(不利于污染物扩散稀释)、气温较高( 24~32℃)和阳光充分的特定天气条件下才能形成，多出现在夏季。光化学烟雾的浓度，还受地纬度、海拔高度、季节、天气和大气污染状况等条件的影响。

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　　我国现状如何?

　　我国光化学烟雾的发生主要集中在石油化工区和机动车保有量较大的城市。研究表明，机动车尾气污染与光化学烟雾污染的发生成正比。随着中国汽车拥有量的激增，大城市氮氧化物污染逐渐加重，发生光化学烟雾污染的可能性也越来越大。快速发展的工业化过程，使得多种大气污染问题在过去30年内集中出现，并以城市为中心向区域蔓延。

　　据有关专家介绍，1997年，中国大气污染的比例约为5%，但到了2007年，一些城市的交通干道污染比例达到40%以上。尤其是北京、广州、西安等大城市，已逐渐由煤烟型污染转向综合型污染。也就是说，在以二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物为特征的传统煤烟型污染问题依然严重且尚未根本解决的同时，臭氧和颗粒物细粒子等二次污染问题接踵而至，且污染态势严峻、危害更大。两种污染形式结合在一起，就形成了大气复合型污染。

　　有研究表明，光化学烟雾、高浓度臭氧、氮氧化物污染等已逐渐出现在京津冀地区和珠江三角洲、长江三角洲城市群。没有一个城市可以独善其身。这是因为周边的污染会迁移。今后一段时期，预计我国大气中上述污染物浓度还将继续增加，治理工作任重道远。专家认为，严格控制城市机动车排放，合理规划交通发展结构，是改善北京、广州等城市光化学烟雾污染的有效途径。

　　有哪些潜在风险?

　　1986年夏季，北京地区发现了光化学烟雾的迹象。在1986~1990年的5年中，每年都有半个月臭氧浓度超标;1994年，臭氧浓度超过国家二级标准的时间已扩大到两个半月。1998年，北京出现了光化学烟雾污染。监测表明，最近几年，北京臭氧浓度依然超标，而且出现了臭氧光化学活性增强的趋势。

　　这个无形的杀手主要源自汽车尾气的排放。北京是国内汽车保有量最大的城市，而且日益严重的拥堵路况，也加重了这一问题。通过测试，低速行驶比正常行驶时污染物排放量要高5~10倍。光化学烟雾污染发生还与气候和阳光有关，只要有充足的阳光，干燥的气候，加上汽车尾气的排放和污染，就会具备形成光化学烟雾的外部条件。北京处于危险之中。

　　今年2月17 日，中科院“大气灰霾追因与控制”专项研究组发布的最新研究结果表明，今年1月京津冀5次强霾污染，是机动车、燃煤等共同作用的结果，其中机动车污染排放为PM2.5的最大来源，约为1/4，其次为燃煤和外来输送，各占1/5。同时，专家表示，在这次雾霾中还检出大量危险含氮有机颗粒物，这在中科院大气物理所研究员王跃思看来是“最危险的信号”，因为“这就是洛杉矶上个世纪发生光化学烟雾的主要成分之一。”专家提出，为避免光化学烟雾事件的发生，北京要重点解决机动车尾气的治理以及道路拥堵;周边区域要重点解决燃煤的脱硫、脱硝和除尘及其挥发性有机物排放的控制。

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　　洛杉矶光化学烟雾事件

　　洛杉矶光化学烟雾事件是世界有名的公害事件之一。洛杉矶处于气象学中所称西海岸气候盆地之中，且常年高温、日照强烈。从上世纪40年代初开始，每年夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会弥漫着一种浅蓝色烟雾，使整座城市变得浑浊不清。这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛。1943 年以后，烟雾更加肆虐，以致100公里以外，海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产。仅1950~1951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上老人达400多人;1970年，约有75%以上的市民患上了红眼病。这就是最早出现的新型大气污染事件——光化学烟雾污染事件。

　　1951年，加利福尼亚大学的哈根·斯密特博士提出，洛杉矶烟雾主要是由汽车尾气中的氮氧化物和碳氢化合物在强太阳光作用下形成的。由于商业、旅游业发达，洛杉矶经济繁荣。在上世纪40年代，洛杉矶就拥有250万辆汽车，每天大约消耗1100吨汽油，排出1000多吨碳氢化合物，300多吨氮氧化合物，700多吨一氧化碳。另外，还有炼油厂、供油站等排放的污染物，这些化合物被排放到阳光明媚的洛杉矶上空，不亚于是一个毒烟雾工厂。

　　兰州光化学烟雾污染

　　1974年夏季，甘肃兰州西固区出现一个奇怪的现象，天气晴朗的中午前后，空中就笼罩上一层薄薄的淡蓝色烟雾，空气很糟糕，气味难闻。当地有小学生坐在教室里就泪流不止，上课困难。随后，北京大学、中科院等科研单位的专家投入到西固地区的研究中。据资料记载，当时兰州空气中臭氧的时均浓度严重超标，远高于日本某些光化学污染严重的地区。直至1978年，研究首次证实了光化学烟雾在我国的存在，并不同于国外的成因。

　　西固地区光化学烟雾主要是与其特殊的产业结构和地形有关。西固是我国最早的石油化工基地之一，其炼油、石油化工、热电基地空气污染严重，空气中积集大量碳氢化合物等一次污染物。另一个不可忽视的原因是当时居民取暖仍采用有烟煤，产生大量的有毒污染物。而兰州属盆地，静风时间多，毒害烟雾无法消散。通过治理，12年后，才出现了西固光化学烟雾污染好转的新闻报道。