空气中臭氧的产生、危害和控制对策
自从臭氧纳入环境空气质量指数（AQI）计算后，越来越引起人们的关注，因为它是各城市导致污染天气产生的主要超标污染物。那么，臭氧是怎样产生的？它有什么危害？怎样控制臭氧污染？
1臭氧层臭氧的产生机理和作用
高层大气中的氧气受阳光紫外辐射变成游离的氧原子，有些游离的氧原子又与氧气结合就生成了臭氧，高层大气中90%的臭氧是以这种方式形成的，反应式如下：
O2+hr→2O
O2+O→O3
地球上空12km以上的空气层叫平流层，有一层厚厚的臭氧层，它像一把保护伞，吸收了太阳照射到地球上的大部分紫外线，使地球上的众多动植物和人类免遭强烈紫外线的伤害。由于工业革命之后，世界上大量使用能消耗和破坏O3的物质（如氟氯烃、氟溴烃类），这些物质排放到空气中，挥发上升进入臭氧层而消耗臭氧，致使在地球上空出现臭氧空洞给人类及其它生物带来危害。
2近地面空气中臭氧的产生机理
距地球表面12km范围的空气层叫对流层，与人类活动关系密切，特别是地球表面上空2km的空气层受人类活动影响很大。
近地面空气中的臭氧除少量是环境空气中自然产生的（如雷电导致O3产生）以外，绝大部分是由于人类生产生活排放的大气污染物在空气中发生光化学反应生成的。
化石燃料的燃烧和工业企业排放到空气中的二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和挥发性有机物（VOC）等一次污染物，在阳光的作用下发生光化学反应（在可见光或紫外线照射下，由物质的分子吸收光子后所引发的反应），生成臭氧（O3）、甲醛、酮、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物。
例如，SO2吸收太阳光紫外线而成激发态分子SO2·，发生下述反应生成SO3和O3：
SO2+hr→SO2·
SO2+O2+M→SO4·+M
SO4·+SO2→2SO3
SO4·+O2→SO3+O3
其中hr表示光子，M为保护性惰性气体。
又如，NO2吸收太阳光紫外线，产生光分解，形成NO和氧基（O·），再进一步反应形成O3：
NO2+hr→NO+O·
O·+O2→O3
在空气中存在的·OH自由基非常活泼，它与CO反应可形成一系列的自由基，这些自由基在光化学反应中起着十分重要的作用。
·OH+CO→CO2+H·
H·+O2+M→HO2·+M
HO2·+HO2·→H2O2+O2
H2O2+hr→2·OH
由此可见，在阳光紫外线的作用下，NO2、SO2、CO、挥发性有机物（VOC）参与了一系列光化学反应，生成了以臭氧为代表的光化学氧化剂。一般来说，在晴朗夏季的天气条件下，风速小，污染物难以扩散，有利于光化学反应生成O3。在太阳出来后上午8点至9点钟，O3开始形成，其浓度逐渐增加，在中午至下午3点钟左右，O3浓度达到最高。当阳光变弱时，O3浓度开始下降。
此外，复印机、激光打印机及工程复印机在操作过程中，由于高压静电和紫外线作用而产生高浓度的臭氧；电焊时因电火花导致空气中O2形成O3；采用化学法、电解法、紫外辐射法、无声放电法等可人工产生臭氧。
3臭氧的作用和危害
3.1臭氧的作用
臭氧层中的臭氧能吸收99%的太阳紫外线，使地球上的人类和动植物免遭强烈紫外线的伤害。
森林、海边、瀑布旁和雷雨过后有少量的臭氧产生，浓度为0.01—0.08ppm，人们在上述环境中倍感空气新鲜，清爽怡神。
臭氧的化学性质极为活泼，它在游离时的能量在瞬间产生强力的氧化作用，可以杀菌、消毒、解毒，广泛应用于自来水厂杀菌消毒、餐具消毒、室内空气净化、果蔬保鲜。此外，臭氧还能应用于医学治疗。
3.2臭氧的危害
正如药可以治病但过量服用会损害身体一样，浓度高的臭氧对人体健康有危害：它强烈刺激人的呼吸道，造成咽喉肿瘤、胸闷咳嗽、引发支气管炎和肺气肿；造成人的神经中毒、头晕头痛、视力下降、记忆力衰退；破坏人体皮肤中的维生素E，致使人的皮肤起皱、出现黑斑；破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老，致使孕妇生畸形儿。研究表明，臭氧浓度达到2ppm时，短时间接触即可出现呼吸道刺激症状、咳嗽、头疼。
4控制臭氧污染的措施
空气中的臭氧不是污染源直接排放的一次污染物，而是通过污染源排放的氮氧化物、硫氧化物和挥发性有机物等在大气中通过光化学反应生成的。为控制臭氧污染，需要控制其前体物排放。主要采取以下控制措施：
4.1控制机动车尾气污染
机动车尾气是空气中氮氧化物的主要来源，应通过严格机动车尾气排放标准、提高车用燃油质量标准、加强机动车尾气超标排放的监管、逐步淘汰黄标车和开展机动车污染区域联防联治等措施，减少氮氧化物的排放。以混合动力和电动车为代表的尾气低排放和零排放的机动车是未来机动车发展的方向。
4.2控制燃料燃烧废气中污染物排放
空气中氮氧化物、硫氧化物的一个重要来源是化石燃料燃烧排放的废气，例如火力发电厂、工业锅炉等排放的废气，应加强火力发电厂脱硫、脱硝设施建设，积极开展二氧化硫、氮氧化物减排工作，推进锅炉清洁燃料改造工作，严格要求工业锅炉废气达标排放，逐步淘汰高污染燃料锅炉。
4.3控制工业废气中污染物排放
严格控制硫酸、硝酸生产和使用企业工业废气排放，积极采取措施减排二氧化硫和氮氧化物。
4.4控制挥发性有机物（VOC）排放
挥发性有机物主要来源于机动车尾气、加油站油气挥发、涂料、工业生产排放等。除了控制机动车尾气排放外，需要加强涂料、工业生产排放的控制，如采用低挥发性有机物含量涂料、禁止销售和使用高挥发性木器漆和建筑涂料；现有家具制造、电子产品、五金塑胶、汽车制造等行业完成使用高挥发性有机物含量涂料涂装生产线的改造或治理。
4.5推动低碳城市建设，实现碳减排和空气污染控制
城市和区域经济发展及社会活动都需要消耗大量能源，这些能源主要来自于化石燃料。在低碳城市建设中，通过提高能源效率、改善能源结构、严格控制新建高能耗和高污染项目以及采取严格的污染控制措施，减少温室气体以及氮氧化物、二氧化硫等O3前体物的排放。
4.6加强区域联合控制
臭氧大气寿命较长，可以是数天甚至数月，因此可以在大气中被输送至几百甚至上千公里。在局地和区域大气环流的带动下，上风向城市排放的臭氧前体物及产生的臭氧会被输送到下风向城市，从而增加下风向城市空气中臭氧的浓度。因此，要通过区域大气污染联防联控措施，在机动车污染防治、电厂脱硫脱硝、工业锅炉改造、VOC治理等方面严抓共管，共同削减各类废气污染物，避免污染物迁移、叠加而导致严重区域性污染。
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