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科学监测助力美国臭氧污染治理

2017年08月04日作者:张倩来源:中国环境报

   

  ◆中国环境报见习记者张倩

  夏日热浪来袭,天气晴朗的日子越来越多,人们对空气污染的警惕性也随之降低。但实际上,在高温少雨的夏季,臭氧污染愈发严重,难以嗅辨,影响不容小觑。

  PAMS为美国臭氧治理

  提供精准监测

  臭氧污染对公众健康产生的影响不小,它有“强刺激”、“反应快”的特性,人们短期接触臭氧污染就容易诱发哮喘、加重肺部疾病。但目前,口罩和空气净化器对其难以起到有效的防护作用。科学治臭氧已成为夏季大气污染防治面临的首要任务。

  谈到科学治臭氧,当然少不了PAMS(Photochemical Assessment Monitoring Stations,即光化学污染监控网)。PAMS起源于美国,是针对臭氧超标地区设置的专门的污染物监测网络,监测对象包括臭氧、NOx、VOCs、碳氢化合物、羰基化合物等多种前体物和反应物的浓度。

  过去数十年来,美国部分地区一直深受臭氧污染的影响。为了解决这一难题,美国开始研究配套的体系来监测臭氧污染。不过,由于臭氧生成机理的复杂性,美国在治理历程中也走了不少弯路。据亚洲清洁空气中心相关负责人介绍,PAMS的建立,不仅提供了臭氧及其前体物更为全面的信息,也提供了环境空气质量的变化趋势,这些数据信息对分析臭氧来源、制定臭氧控制相关策略提供了重要的依据,是科学治理臭氧的根基。

  PAMS的监测对象包括O3、NOx、VOCs、碳氢化合物、羰基化合物等多种前体物和反应物的浓度。大多数PAMS站点监测56种目标碳氢化合物,在臭氧污染季通常每小时或每3个小时进行一次监测。其他一些监测站将监测羰基化合物,包括甲醛、乙醛和丙酮,监测频率为每三小时一次。PAMS监测的VOCs中,也包括10种有毒有害的物质。所有站点必须每小时监测的项目有臭氧、NOx和气象信息。

  实际上,PAMS的完备性在于它可以提供之前监测系统难以企及的多种数据,助力于更精细化的臭氧污染治理。首先,它可以提供特定污染物数据库,这一数据库可用于确定污染物名录和甄别不同的VOCs,当然,也可用于制定污染物控制策略、成本有效性分析以及用于分析污染物传输机制。

  其次,PAMS可以提供特定污染物有代表性的污染源排放影响数据。这些数据可用于分析排放源清单以及制定达标规划。

  再者,对标准规定之内的特定污染物提供额外的监测数据,用于制定达标或未达标决策,及修订美国国家空气质量标准。

  不仅如此,PAMS还可以为光化学网格模型提供本地实时的气象和大气数据。同时,提供大气监测数据,以用于编制污染物趋势报告。并且,在合适的监测站点,提供对标准规定之内或之外的特定污染物的监测数据。

  科学合理建设监测站点是关键

  当然,精确的数据是精准治臭氧的关键所在,但是数据的来源是否可靠,取决于监测站点的建设是否合理、科学。

  建设PAMS的目的在于解决臭氧浓度超标的问题。为了达到这一目标,一个PAMS网络需要布设4种站点。第一种是上风向背景监测站。上风向的站点用于描述上风向环境范围的空气质量,包括区域传输的臭氧及其前体物。这类站点的布点是根据早上的主导风向,设在臭氧前体物排放浓度最高点的上风向。

  第二种是臭氧前体物排放最高监测站。此类站点主要用于监测这个区域内重要的前体物。与第一类站点的风向相对,第二类站点通常设在臭氧前体物排放最高地区的下风向。

  第三种是臭氧浓度最高监测站。这类站点主要监测位于前体物浓度最高区域的下风向的臭氧,通常位于城市区域边界下风向的16km~48km处。

  第四种是极下风向监测站。这些站点用于描述下风向边界处传输的臭氧及其前体物的浓度,以识别这一区域对其它区域的臭氧污染影响。

  目前为止,美国已经在24个区域建立了PAMS网络,主要集中在东西海岸地区。根据这些区域臭氧污染的严重程度不同,分为严重、很严重、超级严重。这些站点覆盖的区域有8400万居民。近年来,美国面临着严重的臭氧问题,政府不断收紧臭氧排放标准,在PAMS网络的监测下,臭氧治理取得了一定成效。

  加强多边合作交流

  打破治理瓶颈

  在全球范围内,越来越多的国家和地区受到臭氧污染的威胁。研究表明,不仅在美国和中国部分地区,在欧盟境内,每年因臭氧污染而死亡的人已经达到1.7万人。其中,西班牙是欧洲臭氧污染较为严重的国家之一,据西班牙《国家报》近日报道,胡安卡洛斯一世站检测到臭氧浓度一度达到191微克/立方米。马德里康普顿斯大学相关专家表示,臭氧污染已经对人类健康产生了难以忽视的影响,关于臭氧的研究将需要持续推进。

  不仅在欧洲,位于北美洲的墨西哥也面临同样难题。多年来,墨西哥一直备受空气污染困扰,其中臭氧污染问题极其突出。据萨尔茨堡大学的研究人员研究,墨西哥城有高浓度的几乎所有主要的空气污染物,包括硫化物、氮氧化物和一氧化碳等。根据世界卫生组织的数据,墨西哥城地面臭氧含量居世界最高。近几年,墨西哥科研团队积极寻求办法攻克臭氧难题,将臭氧浓度控制到一定水平,取得了一些成效。但由于臭氧污染爆发存在各种不确定因素,要根治这个难题,仍需进一步研究。

  我国也已开始VOCs监控体系的探索,目前我国长三角地区开始了科学治臭氧的摸索,已经在尝试建设适合我国臭氧污染问题的类似PAMS监测网络系统。例如在上海,不仅建立了完备的监控网络管理体系,从站点验收、质量管理、数据审核和数据评价4个方面都严格执行相关规定,确保数据的准确性。目前,上海市也正在建设监控网络的手机APP平台,包括实时监控、统计分析等功能,让监管更便捷。

  有科学研究表明,臭氧治理的难点在于目前的大气环境中臭氧的产生原料非常充足,一旦遇到适合的气象条件,臭氧污染就会出现。因此,在新的能源使用技术出现之前,臭氧污染加重的趋势恐怕还将继续。

  尽管臭氧污染治理已成为全球性问题,但由于臭氧在一定程度上能够吸收紫外线、保护地球上的生物不被强烈的紫外线晒死,当高空臭氧减少时,全球皮肤癌患者显著增加、人体免疫系统机能减退。所以,对待“亦敌亦友”的臭氧,各国仍需加强多边合作和交流,打破治理臭氧污染的瓶颈,争取将臭氧浓度控制在合理的范围内。


编辑:宋阳

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