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臭氧(ozone)又称超氧，是氧气(O2)的同素异形体，在常温下是一种有特殊臭味的淡蓝色气体，它于1840年在德国科学家先贝因的硫酸电解实验中被发现并命名。在大气层中，氧分子因高能量辐射而分解成氧原子(O)，而氧原子与另一个氧分子结合，即生成臭氧。臭氧常温下不稳定，容易慢慢分解，也易溶于水;同时它还具有强氧化性、毒性、腐蚀性等特质。

自2013年国家执行新《环境空气质量标准》以来，臭氧便成为许多城市夏季空气质量超标日的首要污染物。与“张牙舞爪”的雾霾相比,臭氧要“低调”得多,悄悄地“隐藏”在万里晴空中,却成为近几年夏天列入监控指标以来众多城市的大气环境污染元凶。

臭氧的益处

臭氧层的逐渐形成，使人类和陆地上万物出现和发展有了保护伞。地球大气在亿万年的演变过程中，由于水的不断光解和植物的光合作用，还原性的大气中氧气含量逐渐增多;在紫外光的作用下，一部分氧气可以转变为臭氧;在多种光化学反应的综合作用下，氧气和臭氧之间在大气中维持平衡，最终形成相对稳定的臭氧层。

我们知道，强烈高能的阳光，尤其是紫外光会对机体组织造成明显的伤害。波长越短的紫外光对生物组织的损伤越大，波长在180～280nm的短波紫外光对生物组织的损伤最大。幸运的是，由于臭氧层的出现，强烈吸收太阳光中对人类和生物危害最大的短波紫外光，使得地球上包括人类在内的许多生物才逐渐脱离海洋和湖泊，在陆地上生存、繁衍和发展。

臭氧具有灭菌、氧化、脱色和除味等特性，在人类的生产与生活中有日益广泛的应用。臭氧的消毒杀菌功能被广泛用于车间、仓库和公共场所灭菌消毒，果蔬、食品保鲜，鱼、肉、蛋、菜、果等食品残留毒物的分解祛除，生活用水的杀菌保质，厕所、垃圾场的除臭除味，化工三废处理等诸多领域。同时，家用臭氧解毒机可方便地用于日常生活的诸多方面。

臭氧是污水治理的生力军。臭氧是天然最强的氧化剂之一，它可将农药、染料等多种有机物氧化降解为无毒的二氧化碳与水，彻底消除废水中的有害物质，并且不产生新的二次污染物。在分解污染物的同时，臭氧具有脱色、除臭、杀菌的功能，真是一举数得。目前，臭氧氧化法已经在造纸废水、印染废水、炼油废水、焦化废水处理中得到应用。

臭氧还是人类健康的守护神，它可被直接用于医治人类的多种疾病。在全世界范围内，臭氧的临床应用已有上百年的历史，也取得了良好的临床治疗效果。其临床应用主要用于创伤及难治性溃疡(如糖尿病)的治疗、癌症的辅助治疗、腰椎间盘及骨关节疾病的治疗、抗自由基防衰老及中风等疾病的治疗、各种疼痛疾病的治疗上、臭氧微创注射术、臭氧妇科治疗、臭氧自血疗法等等，臭氧在医疗卫生领域的应用范围正在不断拓宽。

臭氧污染来源

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由于臭氧的危害日益明显,国际上对于臭氧的安全标准越来越严格。欧盟规定的臭氧“日最大8小时平均值”,已于2010年下降到了60nmol/mol(约等于120微克/立方米),而且一年中平均值超过这个标准的天数不能多于25天。我国2012年新修改的《环境空气质量标准》也增加了关于臭氧的控制标准:日最大8小时平均值为一级100微克/立方米,二级160微克/立方米。

不过,给全部人笼统地指定一个安全值是不可能的。“个人体质、运动频率、待在室外时长,空气中的其他污染物都会影响臭氧的危害程度,这正是让研究部门头疼的地方。”加州大学公共健康学院的杰瑞·马丁教授解释,“越来越多研究证明,即使臭氧浓度比较低,如果人体长时间暴露(6-8小时)的话,产生的危害同样严重。而且,臭氧还会跟其他污染物联合作业,比如,臭氧会加强PM(可吸入颗粒物)对人体的危害,而PM也会加强臭氧的危害性。”

“与其说臭氧污染,不如称之光化学污染。汽车、工厂等污染源排入大气的挥发性有机污染物(VOCs)和氮氧化物(NOx)等一次污染物,在强烈的阳光紫外线照射下,吸收太阳光的能量,使原有的化学链遭到破坏,发生光化学反应,生成臭氧、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物。参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物称之为光化学烟雾。臭氧是光化学烟雾的主要成分。人们在监测这些污染物时,臭氧浓度也是最主要的指标。”中国气象局在自己的官方博客如此介绍。

臭氧主要危害

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“低调”臭氧比PM2.5更可怕

专家认为,臭氧这种看不见的污染不容小视,应像重视雾霾一样,采取综合措施加以防治。相对于发黑发臭的水污染、发黄发黑且有刺鼻气味的烟污染,以及夹杂着细小颗粒的雾霾污染等有形污染,公众乃至环保部门对无色无味的臭氧污染一直“掉以轻心”。

臭氧几乎能与任何生物组织反应,对呼吸道的破坏性很强。

• 呼吸道

“臭氧会刺激和损害鼻粘膜和呼吸道,这种刺激,轻则引发胸闷咳嗽、咽喉肿痛,重则引发哮喘,导致上呼吸道疾病恶化,还可能导致肺功能减弱、肺气肿和肺组织损伤,而且这些损伤往往是不可修复的。”因此,对患有气喘病、肺气肿和慢性支气管炎的人来说,只要暴露在低浓度的臭氧中,都可能对他们产生明显的危害。

• 大脑、眼睛

臭氧也会刺激眼睛,使视觉敏感度和视力降低。它也会破坏皮肤中的维生素E,让皮肤长皱纹、黑斑；当臭氧浓度在200微克/立方米以上时,会损害中枢神经系统,让人头痛、胸痛、思维能力下降。

• 免疫功能

此外,臭氧会阻碍血液输氧功能,造成组织缺氧；使甲状腺功能受损、骨骼钙化。美国斯克利普斯应用科学研究所的保罗·温特沃斯教授曾经做过研究,发现臭氧会破坏人体的免疫机能,诱发淋巴细胞染色体畸变,损害某些酶的活性和产生溶血反应。

• 植物

哪怕对植物来说,臭氧也不是什么受欢迎的好东西。西班牙瓦伦西亚大学的生物学家曾在2006年发表了一篇论文,提出臭氧会让植物的叶绿素、类红叶素和碳水化合物浓度降低,对光合作用产生影响,从而降低农作物的产量。

最危险人群

• 孕妇和儿童

由于臭氧的比重约为空气的1.66倍,常常聚集在下层空间,所以个头小的儿童是最直接的受害者。

美国南加州的科学家曾经对3535名10到16岁的孩子做过5年的追踪调查,发现在臭氧浓度高的地区(年平均浓度介于112至138μg/m3),经常玩三四种运动的孩子,哮喘发病率比不做运动的孩子高出一倍。特别是出生时体重较轻的孩子或是早产儿,受臭氧影响的几率更大。

如果孕妇在怀孕期间接触臭氧,出生的宝宝可能会先天睑裂狭小(也叫先天性小眼症,一般是怀孕三个月时胎儿眼球发育不理想所致)。

最危险地

飞机机舱

现代的大型客机都配备了除臭氧系统,但还是无法把它们赶尽杀绝。加拿大方面曾经测试过,波音飞机在飞行高为11895米时,外界臭氧浓度为3.57mg/m3,飞机座舱臭氧浓度为0.29mg/m3。而根据美国联邦航空局(FAA)资助的一项调查,波音747、727、737、DC10、DC9的座舱臭氧含量都比较高,远程飞机又比短途飞机的座舱臭氧含量高。这项调查的带头人是加州大学的环境工程学家威廉·纳扎罗夫。他认为,解决座舱臭氧问题的办法很简单,就是给飞机加装臭氧转化器。“遗憾的是,并不是所有航空公司都有这个意识,尤其是对于旧式和小型飞机,航空公司更关心的是飞行安全问题。”

高发时间

据中科院“有机地球化学国家重点实验室”介绍,臭氧的时间性和季节性都很明显。臭氧浓度在清晨是非常低的,8点之后,随着形成臭氧的废气越来越多,日照时间越来越长,臭氧浓度也逐渐升高,于14点到16点之间达到峰值,之后再缓慢降低,到晚上8点后,臭氧浓度又恢复了最低状态。一年之中,臭氧浓度的最高峰集中在夏季。这期间,对臭氧的形成可谓是“天时地利人和”:日照强、云量少、风力弱。这就是看似风和日丽的时候,人们游玩时却会出现喉咙眼鼻不适的原因。

在地区分布上,城市郊区、风景区的臭氧浓度往往比市中心高,特别是当郊区处于城区下风向的时候。对此,有关专家的解释是:由于臭氧特别活泼,形成后会继续与其他污染物发生反应,因此市中心不断加剧的污染排放,会暂时把臭氧“吃掉”,把它变成其他污染物后,又随风飘向郊区,重新变回臭氧。也就是说,就算市区测出的臭氧浓度值比郊区理想,也没什么好骄傲的,这多半说明市区的其他污染物太多,暂时把臭氧变异了而已。

治理防御

环保部2015年9月16日发布的数据显示，8月份全国重点区域74个城市的空气质量超标天数中，以臭氧为首要污染物的天数最多，其次是大家熟悉的PM2.5。这是自2015年5月份以来，臭氧连续第四个月取代PM2.5，成为空气质量超标的“元凶”。

治理难度大,需强化顶层设计。臭氧污染是一个国际性话题。美国洛杉矶经过几十年治理,情况大有好转,但每年仍有几天臭氧超标。与美国单一的臭氧污染不同,我国是臭氧与PM2.5交织,相互作用,再加上刚刚起步,因而治理难度更大。

检测难度大

对臭氧的监测也不是件容易事。挥发性有机化合物是臭氧的重要前体物之一，但现在刚启动监测工作,对其来源、排放量等尚处于研究分析和调查研究阶段,对其控制也处于国家无标准、技术不成熟、企业靠自觉的状况。

此外,臭氧监测不像二氧化硫那样有标准气体,可以方便地检验监测设备的误差,只能拿着设备跑到上海等城市“用设备来检测设备”,以至于影响对臭氧的监测。

治理臭氧需先治理前体物,即挥发性有机化合物和氮氧化合物等能够促发臭氧生成的物质,但只有按比例降低时才会有效地减少大气臭氧浓度,而目前这个比例还不好拿捏。如果单纯降低一种,有可能臭氧浓度反而增加。

国务院2013年出台的《大气污染防治行动计划》明确提出,要“加强灰霾、臭氧的形成机理、来源解析、迁移规律和监测预警等研究,为污染治理提供科学支撑”。业内专家认为,对臭氧污染这一环保新课题,各级政府必须高度重视,应在加强基础性研究和顶层设计的基础上,采取综合治理措施。

需要顶层设计

环保专家表示,臭氧防控首先需要顶层设计。臭氧前体物也是PM2.5二次颗粒物前体的一种,臭氧与PM2.5治理应该结合起来,综合考虑,不能“头疼医头,脚疼医脚”。此外,鉴于臭氧污染是一种光化学污染,气温高时污染加剧,因而在考虑全球变暖问题时也要加入臭氧的考量。

专家还认为,从技术层面上说,治理臭氧前体物的重点应放在“车、油、路、厂”四个方面:提升汽车尾气排放标准,改善汽车尾气装置,减少排放；提升燃油质量；同时,逐步实现公交车、出租车改用燃气；治理交通拥堵；淘汰落后产能,控制燃煤电厂、水泥、涂料、油墨印刷厂等企业排放的氮氧化合物、挥发物。

顶层设计不意味和普罗大众无关,做好每个人可以做到的一点点事,保护好自己和家人的健康。人类社会发展永远是在螺旋曲线中上升,只要不逃避,不放弃,办法总比问题多。

日常防御

• 要减轻臭氧对人体的危害，夏季午后应减少外出，如果不开窗效果更佳。

• 远离在办公室等有激光打印机的地方，因为激光打印机内含紫外光源，可电离强光产生臭氧，建议将其放置在通风处。

• 对于必须外出的敏感人群，臭氧污染在时空分布上与PM2.5明显不同。时间上，易出现在夏季午后;空间上，污染高值易出现在郊区。外出尽量错开跟臭氧的“邂逅”。

• 在春末、夏季和初秋季节的下午和傍晚减少汽车的使用

• 不要在这些时间给汽车加油，确保轮胎适当充气。

• 使用环保油漆、清洁剂和办公用品（其中部分化学品是VOC的来源）。

科普知识

臭氧,和维持全人类生命的氧气就差一个字,就多一个O,却是石墨和钻石的区别。没错,这两组区别如天上地下一般的东西都是同素异形体,也就是由同样的单一化学元素构成,但性质却不相同的单质。

因为比氧气多了一个氧原子,所以臭氧的氧化性比氧气更强。什么叫氧化性?切开的苹果放一会儿切面就变成褐色了,因为被空气里的氧气氧化了；姑娘们的嫩脸一天天变老了,就是她身体氧化的结果。臭氧的氧化性比氧气强,到底强到什么程度?自来水、游泳池里的氯气味都闻到过吧?那是消毒用的,要换成臭氧消毒,比氯气还猛点。所以家庭用的消毒柜上层都是靠臭氧来消毒的。

走在车水马龙的大街上,我们有时会觉得空气带着浅棕色,还伴随着辛辣刺激的味道,这就是通常所说的光化学烟雾,臭氧则是里面最主要的成分之一。汽车尾气、工厂排放的烟雾中有着大量的氮氧化物和挥发性有机化合物,它们跟空气中的氧气结合后,在阳光辐射和温度的催化下,便形成了臭氧。