摘　要：随着经济社会的高速发展，臭氧逐渐成为空气主要污染物之一，以臭氧为代表的二次污染物浓度呈现上升趋势。本文主要对空气中臭氧污染问题进行相关论述，阐述臭氧污染基本性质及形成机理，分析其产生的来源及特征，并针对性地提出防治措施。

　　关键词：臭氧污染；机理；来源；防治措施

　　臭氧（O3）主要存在于离地 25 公里左右的大气平流层中，即臭氧层。臭氧层在地球大气化学中起着非常重要的作用，被称为“地球卫士”。但到了近地面对流层，高浓度的 O3 却是一种危害较大的污染物。据统计，近地面大气中臭氧浓度已增至 36%，且在今后 50～100 年内还将以每年0.5 %~2%的速度继续上升[1]。2019年我国环境空气质量总体改善，主要大气污染物浓度同比下降或持平，臭氧浓度却同比上升 6.5%。

　　1 臭氧污染基本概述

　　1.1 臭氧污染基本性质

　　1840 年，德国科学家 Schonbein 在电解稀硫酸实验中发现了臭氧的存在，并命名为 OZEIN。臭氧（O3），又称三原子氧、超氧臭氧，淡蓝色气体，微溶于水。常温下可以自行还原为氧气，常被用作漂白剂及各种灭菌、消毒剂。全球约有 90% 的 O3 集中在平流层，10%分布在对流层，平流层中的 O3 可吸收短波紫外辐射，使地球生命系统在最大程度上免受损害，对人类和生态系统都起到保护作用。臭氧污染是指出现在对流层，即大气层最底层的污染性 O3。臭氧污染被称为空气中的隐形杀手，其对环境的危害性主要取决于 O3 的浓度和生物暴露在 O3 环境中的时长。按照我国 《环境空气质量标准》（GB3095～2012）规定，O3 日最大 8 小时平均值一级浓度限值 100μg/m3，二级浓度限值 160μg/m3。O3 浓度超标会对人体健康、农业生产以及生态系统造成诸多不利影响[2]。

　　1.2 臭氧污染形成机理

　　臭氧的形成是一项非常复杂的过程，它是由大气中的氮氧化物（NOx）、挥发性有机化合物（VOCs）、碳氢化合物等物质在紫外线的作用下，吸收光能量，破坏原本的化学键，发生光化学反应生成的二次污染物。其中，二氧化氮（NO2）分子在紫外线照射下发生光解，产生氧原子和一氧化氮（NO），氧原子会与空气中的氧气结合形成 O3，而 NO 能够与 O3 结合重新生成 NO2，此循环过程不断重复。另外，挥发性物质在紫外线作用下，会产生大量自由基，代替 O3 使 NO 生成 NO2，导致 O3 浓度的积累升高，随之大气的氧化性增强，空气中的氮氧化物和硫氧化物等气态污染物会转化成硝酸盐、硫酸盐等颗粒物，这一系列光化学反应产生的混合物被称为光化学烟雾，O3 正是光化学烟雾的主要成分。

　　2 臭氧污染来源及特征

　　2.1 臭氧污染的来源

　　臭氧污染的来源包括天然源和人为源。天然源少部分来自高空平流层O3 的流入，平流层和对流层温度梯度在一定条件下会遭到破坏，产生“对流层顶折叠”现象，导致平流层中O3向下传输到对流层[3]，另一部分来自闪电、地表森林、湿地系统、生物源等直接释放的臭氧或臭氧前体物（VOCs、NOx 等）的二次反应。人为源主要来自机动车、船舶等移动源，燃煤、石油化工、火力发电等工业源以及餐饮、干洗等服务行业所排放的臭氧前体物的光化学反应。研究表明，工业源影响最大占 60%，移动源、居民源和天然源的贡献相近约10%[4]。

　　2.2 臭氧污染的特征

　　臭氧污染具有时间性。臭氧浓度与温度及天气条件有较大的相关性，一般 1 月份浓度最低，4～10 月较高，6～8 月达到高峰。从季节上看，臭氧污染呈现出夏、秋季浓度高，冬季低的特征。就单日来说，O3 日变化周期比较明显，清晨和夜晚浓度低，中午和午后浓度高。而且，晴天 O3 浓度明显高于阴雨天。臭氧污染具有地域性。北方城市臭氧污染多发生在 6 月，O3 浓度月变化规律呈倒“V”型，南方城市臭氧污染多发生在 5、6、10 月，变化规律呈“M”型[5]，臭氧污染由北向南呈逐渐增加趋势。对于同一地区来说，城市工业区及下风向郊区附近 O3 浓度往往高于居民区、市中心。大中城市臭氧污染一般呈现中心城区低，沿市区向外逐渐增高的环形分布。

　　3 臭氧污染治理措施

　　3.1 深度治理工业污染

　　全面实施工业污染源提标改造，改善能源结构，严控煤炭消费总量；石化、印刷、喷涂等行业深入实施挥发性有机物综合治理，推广使用水性漆、植物油墨等低挥发性原料；发展清洁生产，倡导清洁能源，改进工艺设计，推进企业转型升级，进一步减少污染物排放。

　　3.2 加强移动污染源控制

　　提升燃油品质，推广使用燃油清洁增效剂，加油站、运油车、储油库建设高效油气回收设施。加快淘汰老旧车辆，加强机动车及非道路移动机械尾气排放检验管理，落实区域禁限行措施。鼓励市民使用新能源汽车，引导市民绿色出行，减少机动车尾气排放。

　　3.3 强化生产生活管控

　　加强农业生产过程中农药喷洒管理，严控高挥发性农药。干洗店错时营业，使用低挥发性清洗剂。全面整治车辆维修小微企业，科学收集处置废机油、废棉纱、废手套。实施餐饮业油烟排放强化管控，安装使用高效油烟净化设施。

　　3.4 提升监测分析能力

　　加强臭氧前体物监测力度，不断提高环境监测和监控能力。联合企业、科研院所、大中院校研究制定 VOCs 排放清单，深入实施污染源头的分析和研究工作，摸清污染类型、成因及相关机理，并针对性的提出细致有效的臭氧管控措施。

　　4 结语

　　近年来，光化学污染事件屡屡发生，臭氧污染对人类健康和生态环境的危害已不容忽视。臭氧污染防治需要深化区域联合防控，全社会各行业各部门通力协作，综合运用多种措施和相关技术手段，科学防治臭氧污染。

摘　要：随着经济社会的高速发展，臭氧逐渐成为空气主要污染物之一，以臭氧为代表的二次污染物浓度呈现上升趋势。本文主要对空气中臭氧污染问题进行相关论述，阐述臭氧污染基本性质及形成机理，分析其产生的来源及特征，并针对性地提出防治措施。

　　关键词：臭氧污染；机理；来源；防治措施

　　臭氧（O3）主要存在于离地 25 公里左右的大气平流层中，即臭氧层。臭氧层在地球大气化学中起着非常重要的作用，被称为“地球卫士”。但到了近地面对流层，高浓度的 O3 却是一种危害较大的污染物。据统计，近地面大气中臭氧浓度已增至 36%，且在今后 50～100 年内还将以每年0.5 %~2%的速度继续上升[1]。2019年我国环境空气质量总体改善，主要大气污染物浓度同比下降或持平，臭氧浓度却同比上升 6.5%。

　　1 臭氧污染基本概述

　　1.1 臭氧污染基本性质

　　1840 年，德国科学家 Schonbein 在电解稀硫酸实验中发现了臭氧的存在，并命名为 OZEIN。臭氧（O3），又称三原子氧、超氧臭氧，淡蓝色气体，微溶于水。常温下可以自行还原为氧气，常被用作漂白剂及各种灭菌、消毒剂。全球约有 90% 的 O3 集中在平流层，10%分布在对流层，平流层中的 O3 可吸收短波紫外辐射，使地球生命系统在最大程度上免受损害，对人类和生态系统都起到保护作用。臭氧污染是指出现在对流层，即大气层最底层的污染性 O3。臭氧污染被称为空气中的隐形杀手，其对环境的危害性主要取决于 O3 的浓度和生物暴露在 O3 环境中的时长。按照我国 《环境空气质量标准》（GB3095～2012）规定，O3 日最大 8 小时平均值一级浓度限值 100μg/m3，二级浓度限值 160μg/m3。O3 浓度超标会对人体健康、农业生产以及生态系统造成诸多不利影响[2]。

　　1.2 臭氧污染形成机理

　　臭氧的形成是一项非常复杂的过程，它是由大气中的氮氧化物（NOx）、挥发性有机化合物（VOCs）、碳氢化合物等物质在紫外线的作用下，吸收光能量，破坏原本的化学键，发生光化学反应生成的二次污染物。其中，二氧化氮（NO2）分子在紫外线照射下发生光解，产生氧原子和一氧化氮（NO），氧原子会与空气中的氧气结合形成 O3，而 NO 能够与 O3 结合重新生成 NO2，此循环过程不断重复。另外，挥发性物质在紫外线作用下，会产生大量自由基，代替 O3 使 NO 生成 NO2，导致 O3 浓度的积累升高，随之大气的氧化性增强，空气中的氮氧化物和硫氧化物等气态污染物会转化成硝酸盐、硫酸盐等颗粒物，这一系列光化学反应产生的混合物被称为光化学烟雾，O3 正是光化学烟雾的主要成分。

　　2 臭氧污染来源及特征

　　2.1 臭氧污染的来源

　　臭氧污染的来源包括天然源和人为源。天然源少部分来自高空平流层O3 的流入，平流层和对流层温度梯度在一定条件下会遭到破坏，产生“对流层顶折叠”现象，导致平流层中O3向下传输到对流层[3]，另一部分来自闪电、地表森林、湿地系统、生物源等直接释放的臭氧或臭氧前体物（VOCs、NOx 等）的二次反应。人为源主要来自机动车、船舶等移动源，燃煤、石油化工、火力发电等工业源以及餐饮、干洗等服务行业所排放的臭氧前体物的光化学反应。研究表明，工业源影响最大占 60%，移动源、居民源和天然源的贡献相近约10%[4]。

　　2.2 臭氧污染的特征

　　臭氧污染具有时间性。臭氧浓度与温度及天气条件有较大的相关性，一般 1 月份浓度最低，4～10 月较高，6～8 月达到高峰。从季节上看，臭氧污染呈现出夏、秋季浓度高，冬季低的特征。就单日来说，O3 日变化周期比较明显，清晨和夜晚浓度低，中午和午后浓度高。而且，晴天 O3 浓度明显高于阴雨天。臭氧污染具有地域性。北方城市臭氧污染多发生在 6 月，O3 浓度月变化规律呈倒“V”型，南方城市臭氧污染多发生在 5、6、10 月，变化规律呈“M”型[5]，臭氧污染由北向南呈逐渐增加趋势。对于同一地区来说，城市工业区及下风向郊区附近 O3 浓度往往高于居民区、市中心。大中城市臭氧污染一般呈现中心城区低，沿市区向外逐渐增高的环形分布。

　　3 臭氧污染治理措施

　　3.1 深度治理工业污染

　　全面实施工业污染源提标改造，改善能源结构，严控煤炭消费总量；石化、印刷、喷涂等行业深入实施挥发性有机物综合治理，推广使用水性漆、植物油墨等低挥发性原料；发展清洁生产，倡导清洁能源，改进工艺设计，推进企业转型升级，进一步减少污染物排放。

　　3.2 加强移动污染源控制

　　提升燃油品质，推广使用燃油清洁增效剂，加油站、运油车、储油库建设高效油气回收设施。加快淘汰老旧车辆，加强机动车及非道路移动机械尾气排放检验管理，落实区域禁限行措施。鼓励市民使用新能源汽车，引导市民绿色出行，减少机动车尾气排放。

　　3.3 强化生产生活管控

　　加强农业生产过程中农药喷洒管理，严控高挥发性农药。干洗店错时营业，使用低挥发性清洗剂。全面整治车辆维修小微企业，科学收集处置废机油、废棉纱、废手套。实施餐饮业油烟排放强化管控，安装使用高效油烟净化设施。

　　3.4 提升监测分析能力

　　加强臭氧前体物监测力度，不断提高环境监测和监控能力。联合企业、科研院所、大中院校研究制定 VOCs 排放清单，深入实施污染源头的分析和研究工作，摸清污染类型、成因及相关机理，并针对性的提出细致有效的臭氧管控措施。

　　4 结语

　　近年来，光化学污染事件屡屡发生，臭氧污染对人类健康和生态环境的危害已不容忽视。臭氧污染防治需要深化区域联合防控，全社会各行业各部门通力协作，综合运用多种措施和相关技术手段，科学防治臭氧污染。