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? ? ? 黨的十八大以來(lái)，通過(guò)實(shí)施《大氣污染防治行動(dòng)計劃》《打贏(yíng)藍天保衛戰三年行動(dòng)計劃》等，我國空氣質(zhì)量明顯改善，人民群眾的藍天幸福感和獲得感極大提升?？諝赓|(zhì)量的持續改善離不開(kāi)科技支撐，國家大氣污染防治攻關(guān)聯(lián)合中心將通過(guò)系列文章，向大家解讀大氣污染防治科技攻關(guān)項目的最新研究成果和污染防治相關(guān)政策措施。本期為大家帶來(lái)“我國臭氧污染成因”專(zhuān)題的解讀。
臭氧（O3）有“亦正亦邪的雙重身份”，一個(gè)是始終保護著(zhù)地球的衛士，另一個(gè)則是污染物。這是怎么回事呢？
平流層O3（距地面約20~30km）能夠強烈地吸收太陽(yáng)紫外輻射，像一道天然屏障保護著(zhù)地球生物圈，使動(dòng)植物免受危害，因此平流層O3被稱(chēng)為“地球的保護傘”，也被稱(chēng)為“好臭氧”，需要加以保護。
但是在對流層中，O3卻是一種污染氣體，同時(shí)也是重要的溫室氣體。對流層O3不僅能吸收地氣系統的長(cháng)波輻射從而加熱大氣，還可以參與大氣光化學(xué)反應，進(jìn)而改變其他溫室氣體的含量和分布，影響地氣系統的輻射平衡。特別是高濃度的近地面O3（地面至2 km左右）將引發(fā)城市光化學(xué)煙霧，影響人類(lèi)健康，對植被和農作物也會(huì )造成嚴重影響。因此對流層O3被稱(chēng)為“壞臭氧”，需要降低其濃度。目前針對O3污染的研究主要集中在對流層O3。
對流層O3污染一方面來(lái)自于自然界。其中，平流層O3入侵是重要途徑之一，但其平均貢獻不足10%，且主要影響的是對流層上部，對低海拔地區近地面O3的影響很小。其次，自然界產(chǎn)生的氮氧化物（NOx）（土壤、閃電等）與植物排放的揮發(fā)性有機物（VOCs，甲烷、萜烯類(lèi)化合物）反應也會(huì )生成O3。
對流層O3污染更重要的來(lái)源是人為源排放前體物的化學(xué)生成。人類(lèi)活動(dòng)排放了大量的NOx和VOCs，和天然源一起在環(huán)境中通過(guò)復雜的光化學(xué)反應生成O3。大氣光化學(xué)反應生成O3的機理較為復雜，但是目前有關(guān)其機理的認識基本明確。下面這張示意圖中，紅色的“NOx循環(huán)”（主要由NOx參與）和綠色的“ROx”循環(huán)（主要由VOCs參與）相互作用，導致環(huán)境中O3積累、濃度上升。
? ? ? ?環(huán)境空氣中的O3濃度受到背景值、區域和局地化學(xué)生成、沉降以及化學(xué)去除的綜合影響，攻關(guān)研究結果表明，O3污染的形成可以從前體物排放、化學(xué)轉化、氣象影響和三維傳輸等方面進(jìn)行解析。
? ? ?前體物排放居于高位及其化學(xué)轉化是O3污染的主因。排放清單研究表明，我國人為源VOCs排放主要來(lái)自機動(dòng)車(chē)、工業(yè)涂裝、建筑涂料與膠粘劑、石化、通用型防腐涂料、油品儲運銷(xiāo)、居民生活能源使用、生物質(zhì)露天燃燒、焦化、印刷等，排放量在2600–2900萬(wàn)噸/年的范圍內波動(dòng)，天然源VOCs排放量與人為源排放幾乎相當。NOx排放主要來(lái)自移動(dòng)源、電力供熱、鋼鐵、工業(yè)鍋爐等人為源，排放量自2012年的峰值約2900萬(wàn)噸逐漸下降到2020年的約2200萬(wàn)噸。美國2020年人為源VOCs排放量約為1700萬(wàn)噸，NOx排放量約為800萬(wàn)噸，與之相比，我國VOCs和NOx排放量依然處于高位?；瘜W(xué)機理研究顯示，在城市層面上O3生成對人為源VOCs排放十分敏感，在區域層面上對于NOx和VOCs排放均比較敏感，在郊區等天然源VOCs排放高的區域通常對于NOx更為敏感。
氣候與氣象條件是O3污染形成的關(guān)鍵驅動(dòng)因子。長(cháng)期氣候效應研究顯示，氣候變暖會(huì )引起全球O3濃度升高，在城市群及周邊等人為活動(dòng)影響顯著(zhù)的地區，由氣候變化引起的溫度每增加1攝氏度，O3增加0.4~4微克/立方米；在20–30年的時(shí)間尺度上，全球氣候變化對我國重點(diǎn)區域夏季O3濃度變化的影響范圍約為+1~+16微克/立方米。小風(fēng)、高溫、低濕、少雨、高日照時(shí)數是易導致O3超標的典型氣象特征。從重點(diǎn)區域來(lái)看，氣溫、輻射和相對濕度是影響O3污染的最主要氣象要素，但在不同區域，各類(lèi)氣象要素的重要性排序明顯不同。從典型城市來(lái)看，對北京4~10月O3逐日變化影響最大的氣象要素為溫度；上海春秋季對O3逐日變化影響最大的氣象要素是溫度，夏季則是相對濕度。
三維立體傳輸是O3污染發(fā)生發(fā)展的重要影響因素。在垂直方向上看，近地層O3垂直交換具有普遍性，邊界層垂直交換對地面O3濃度貢獻約為19%~47%。在水平方向上看，由于O3在大氣中的壽命（7–21天）比NOx（約1天）和活性VOCs（數小時(shí)）長(cháng)很多，這就意味著(zhù)O3能夠比它的前體物傳輸長(cháng)得多的距離。因此，大范圍、跨區域（跨?。┑腛3污染輸送通常以O3自身為主；短距離、相鄰城市間的O3污染輸送呈現O3及其前體物混合輸送的特征。
O3污染的防治既是區域性難題也是全球性課題，作為對流層最重要的污染氣體和溫室氣體之一，O3污染科學(xué)防控亟待在人類(lèi)命運共同體理念下開(kāi)展國際合作。我國作為全球主要的工業(yè)國和最大的市場(chǎng)之一，在減污降碳協(xié)同治理的過(guò)程中要積極發(fā)揮各方面的引領(lǐng)作用。
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