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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(jì)劃》《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》等，我國(guó)空氣質(zhì)量明顯改善，人民群眾的藍(lán)天幸福感和獲得感極大提升?？諝赓|(zhì)量的持續(xù)改善離不開(kāi)科技支撐，國(guó)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(xiàng)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?guī)?lái)“我國(guó)臭氧污染成因”專題的解讀。

臭氧（O3）有“亦正亦邪的雙重身份”，一個(gè)是始終保護(hù)著地球的衛(wèi)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(qiáng)烈地吸收太陽(yáng)紫外輻射，像一道天然屏障保護(hù)著地球生物圈，使動(dòng)植物免受危害，因此平流層O3被稱為“地球的保護(hù)傘”，也被稱為“好臭氧”，需要加以保護(hù)。

但是在對(duì)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(duì)流層O3不僅能吸收地氣系統(tǒng)的長(zhǎng)波輻射從而加熱大氣，還可以參與大氣光化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而改變其他溫室氣體的含量和分布，影響地氣系統(tǒng)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，影響人類健康，對(duì)植被和農(nóng)作物也會(huì)造成嚴(yán)重影響。因此對(duì)流層O3被稱為“壞臭氧”，需要降低其濃度。目前針對(duì)O3污染的研究主要集中在對(duì)流層O3。

對(duì)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(xiàn)不足10%，且主要影響的是對(duì)流層上部，對(duì)低海拔地區(qū)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(jī)物（VOCs，甲烷、萜烯類化合物）反應(yīng)也會(huì)生成O3。

對(duì)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(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)生成O3。大氣光化學(xué)反應(yīng)生成O3的機(jī)理較為復(fù)雜，但是目前有關(guān)其機(jī)理的認(rèn)識(shí)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(dǎo)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(qū)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(jié)果表明，O3污染的形成可以從前體物排放、化學(xué)轉(zhuǎn)化、氣象影響和三維傳輸?shù)确矫孢M(jìn)行解析。

? ? ?前體物排放居于高位及其化學(xué)轉(zhuǎn)化是O3污染的主因。排放清單研究表明，我國(guó)人為源VOCs排放主要來(lái)自機(jī)動(dòng)車、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(chǔ)運(yùn)銷、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(nèi)波動(dòng)，天然源VOCs排放量與人為源排放幾乎相當(dāng)。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(guó)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(guó)VOCs和NOx排放量依然處于高位。化學(xué)機(jī)理研究顯示，在城市層面上O3生成對(duì)人為源VOCs排放十分敏感，在區(qū)域?qū)用嫔蠈?duì)于NOx和VOCs排放均比較敏感，在郊區(qū)等天然源VOCs排放高的區(qū)域通常對(duì)于NOx更為敏感。

氣候與氣象條件是O3污染形成的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子。長(zhǎng)期氣候效應(yīng)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)影響顯著的地區(qū)，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(duì)我國(guó)重點(diǎn)區(qū)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(shù)是易導(dǎo)致O3超標(biāo)的典型氣象特征。從重點(diǎn)區(qū)域來(lái)看，氣溫、輻射和相對(duì)濕度是影響O3污染的最主要?dú)庀笠兀诓煌瑓^(qū)域，各類氣象要素的重要性排序明顯不同。從典型城市來(lái)看，對(duì)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(duì)O3逐日變化影響最大的氣象要素是溫度，夏季則是相對(duì)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(duì)地面O3濃度貢獻(xiàn)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(shù)小時(shí)）長(zhǎng)很多，這就意味著O3能夠比它的前體物傳輸長(zhǎng)得多的距離。因此，大范圍、跨區(qū)域（跨?。┑腛3污染輸送通常以O(shè)3自身為主；短距離、相鄰城市間的O3污染輸送呈現(xiàn)O3及其前體物混合輸送的特征。

O3污染的防治既是區(qū)域性難題也是全球性課題，作為對(duì)流層最重要的污染氣體和溫室氣體之一，O3污染科學(xué)防控亟待在人類命運(yùn)共同體理念下開(kāi)展國(guó)際合作。我國(guó)作為全球主要的工業(yè)國(guó)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。