除了PM2.5，还有别的家伙在空气中作妖？

原文来自anthropocenemagazin，中文版首发于微信公众号：我是科学家iScientist（ID：IamaScientist），作者：Prachi Patel，译者：小刀，编辑：大庆

你还记得一年中有多少日子都被雾霾吓得战战兢兢地出门？毋庸置疑，以雾霾为代表的空气污染等问题，正在越来越多地入侵我们的生活。

一说到空气污染，有人会习惯性地把它等同于PM2.5（细颗粒污染物）。但事实上，评定空气污染的指标里，可不单单只是这个家伙。目前的空气质量评价使用 AQI（Air Quality Index：空气质量指数），它衡量了6种主要污染物，分别是SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3和CO。

饱受空气污染的地球 图片来源：http://secondwindairpurifier.com

随着环境问题被广泛关注，以及防治措施的实行，在许多报告中都显示，空气中有害细颗粒物的数量正在慢慢下降。但发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇文章却指出：PM 2.5的减少，却导致了另一种污染物——臭氧污染的增加，这又是怎么回事呢？

图片来源：Pixabay

什么？你不知道臭氧污染？

臭氧的好与坏 图片来源：https://ecology.wa.gov

提起臭氧，很多人都会想到臭氧层，也就是距离地球表面15-50km的平流层中，一层高浓度的臭氧区域。它能吸收掉阳光中的大量紫外线，所以被称为地面生物的“保护伞”。

但由于臭氧的强氧化性，当它分布在地面上时，就变成了另一种角色。浓度超过一定值的臭氧，是光化学烟雾的主要成分。此时的它就化身了“恶魔”：高浓度的臭氧会损害眼睛、呼吸道等，严重的还会导致肺气肿、意识障碍和死亡。

以呼吸道疾病为例，0.1-0.2mg/m³的浓度，就会引起哮喘发作。高浓度臭氧对老人和孩子的影响最为严重。

这个透明杀手是什么来头？

空气中的臭氧污染主要来自于化学反应，有三个主要因素：氮氧化物（NOx）、挥发性有机物（VOCs）和强烈阳光。

化石燃料燃烧时，会向大气中排放 NOx 和VOCs 等污染物，在强烈阳光下这些污染物间会发生光化学反应，就会产生臭氧。

臭氧并不像细微颗粒物那样会让空气混浊，而强烈光照下会诱导臭氧生成，所以臭氧污染常出现在风和日丽的日子。有时候出门看到晴空万里，你会觉得空气清新通体舒畅，殊不知臭氧污染可能悄悄地在伤害着你。此外臭氧污染并不能用口罩抵挡，除了在污染时避免外出，没有更好的抵御方法。

美国洛杉矶的光化学烟雾，褐色为NO2污染。图片来源：United States Geological Survey

PM2.5 的降低让臭氧污染加重了吗？

2015年平均臭氧污染含量 图片来源：http://ccacoalition.org

从2013年起，为了遏制空气污染的情况，国家制定了严厉的措施。包括限制上路汽车数量，关停烧煤旧式发电站或者改建为天然气发电站等等。

这些措施看上去颇有成效：在一篇文章中，研究者们统计近几年空气质量，发现2013年到2017年，中国东部PM2.5的浓度下降了近40%。但在同样的时间内，大城市的臭氧浓度却上升了5%～10%。

臭氧的生成（图中温度为华氏度，即32℃左右）。图片来源：https://slideplayer.com

其实在之前就有很多调查报道，指出PM 2.5降低和臭氧污染加剧存在着相关性，那这二者究竟有什么渊源呢？

研究者通过进一步实验发现，空气中的这些颗粒物就像小海绵一样，能吸附化学自由基，以阻止臭氧的产生。当PM2.5浓度降低，细微颗粒减少时，对反应物的吸附量也会减少，最终导致大气氧化性增加，促使VOCs和NOx转化成了臭氧。

此外，如果PM2.5浓度过高，光照和辐射就会减弱，达不到臭氧生成的条件，反过来，PM2.5等细微颗粒降低，光照增强可能会促发臭氧的浓度增加。

研究大气化学与环境工程的教授Daniel Jacob，在一篇新闻稿中指出：环境治理导致臭氧污染加剧的现象，在其他国家都未曾观测到过，看上去中国在环境治理问题上似乎有些太着急了。对于PM2.5的治理上，中国只用了4年的时间，就得到了美国在30年所完成的效果，但引发的新问题也应该带来一点反思。

虽说目前臭氧污染的危害还远不及PM2.5，但其上升的趋势还是需要及早被遏制。生态环境部的专家刘炳江在一次发布会上谈到了解决之道。他认为这二者之间的联系，起到了很好的提醒作用，能督促在重视PM2.5治理的当下，同时去注意臭氧污染的防治。而目前最好的方法还是控制VOCs的排放：“因为VOCs既可能转化成PM2.5及PM10，又是形成臭氧的前体物，控制它可以起到一箭双雕的效果。”

参考资料：

1. https://sites.google.com/site/pm25opendata/what-is-pm2-5

2. http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%87%AD%E6%B0%A7

3. https://cn.nytimes.com/china/20150812/cc12ozone/zh-hant/

4. http://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk15/201901/t20190122_690319.html

5. https://www.researchgate.net/publication/278403749_chouyangwurandeweihaichengyinyufangzhi