“十四五”减污降碳战略下，臭氧污染防治的新形势与新对策
【谷腾环保网讯】今年以来，全国空气质量总体持续向好，1—4月，细颗粒物（PM2.5）等5项主要大气污染物浓度均值同比下降4.9%—18.2%，但臭氧浓度却达到近5年同期最高水平。4月，四川省多地发布臭氧污染黄色预警；“五一”期间，北方地区普遍的升温也给这里带来了一波臭氧小高峰，北京、河北唐山等地均出现了短暂的臭氧小时浓度超标情况；天津、邢台、保定等地亦出现连续数小时的臭氧浓度高值。臭氧，这位隐秘的健康杀手正随着夏季的到来、气温的升高，渐渐向我们逼近。
臭氧污染的来源与影响因素
作为天然存在于大气之中的气体，臭氧在平流层为地球阻挡了高能量的紫外线辐射（30nm以下）到地面，是当之无愧的“地球生命系统保护伞”。但到了近地表，却成为一种具有强氧化性的空气污染物。
暴露在高浓度的臭氧中，会对我们的呼吸道、眼睛、皮肤等带来刺激，引发呼吸系统疾病，有研究表明，长期暴露在臭氧下还会导致人群负性心理症状。最新全球疾病负担报告显示，臭氧污染长期暴露每年造成全球36.5万左右的过早死亡。不仅如此，臭氧的氧化作用还会抑制植物光合作用，导致植物叶片坏死、灼伤，带来农作物、森林等的减产，进而削弱生态系统的碳通化能力。臭氧污染所造成的农作物减产会带来直接的经济损失，在我国，由于臭氧污染导致的小麦、水稻和玉米的产量损失分别高达33%、23%和9%，年损失总额估计为630亿美元。此外，臭氧也是一种温室气体，尽管在大气中停留时间较短，但它及其前体物具有较高增温潜势(GWP)，会对短期气候带来显著影响（图1）。
图1.臭氧与PM2.5及其主要前体物对气候变化的影响
臭氧和二次PM2.5的生成具有共同来源，大气中的氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）在光照条件下引发了OH自由基化学反应并生成臭氧和PM2.5，NOx和VOCs是两者共同的前体物。
图2.O3主要前体物与二氧化碳人为源排放来源分析
如图2所示，NOx主要源自工业、交通和电厂，VOCs主要源自溶剂使用以及工业、交通、居民源等人为源排放，以及植被等天然源排放等。综合来看，上述行业中化石燃料的消费活动仍是臭氧污染的主要贡献者。研究显示，我国煤、石油、天然气的开采与使用对大气中臭氧浓度的贡献比例超过85%，相比其对PM2.5浓度的贡献高出了13个百分点。
由于臭氧的形成是一系列复杂的光化学反应，在短期内，这一过程可能受温度、湿度、辐射及边界层高度等气象因素的影响，如我国典型城市的臭氧观测结果显示，臭氧浓度高值往往出现在夏秋季气温偏高、风速小、云量少的午后时段；长期来看，臭氧浓度则主要受前体物排放及气候的双重影响。值得注意的是，甲烷作为一种挥发性有机物，同时也是一种强效的温室气体，不仅会在NOx作用下与OH反应生成臭氧，其具有的显著的辐射强迫也会通过改变大气温度影响臭氧的生产与分解速度。有研究认为，甲烷排放对臭氧背景浓度的贡献达50%。此外，臭氧和二次PM2.5生成过程相近又相互影响，臭氧前体物也是二次PM2.5的前体物。因此，基于大气氧化性调控原理，协同控制甲烷、NOx以及非甲烷总烃（NMHC）的排放，能够同时控制臭氧、PM2.5以及温室气体的目的。
“十四五”臭氧污染防控建议
2013年以来，我国连续印发实施《大气污染防治行动计划》《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，空气质量得到明显改善，全国PM2.5浓度快速下降，于2020年首次实现年均值达标。但近地面O3浓度却呈现波动上升趋势，2020年，全国臭氧平均浓度比2015年上升12.6%达137ug/m3，以臭氧为首要污染物的超标天数占总超标天数的比例较2015年的16.9%升至37.1%，全国337个城市中，臭氧超标城市数量从2015年的19个增加到56个（如图3所示）。
图3.2015—2020年337城市臭氧与PM2.5浓度达标情况
2021年11月，国家发布《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》，首次在国务院文件中提出“臭氧污染防治攻坚战”任务，并作为“十四五”深入打好蓝天保卫战三大攻坚战之一予以实施，明确提出“臭氧浓度增长趋势得到有效遏制”的目标要求，提出要“大力推进挥发性有机物和氮氧化物协同减排”，并延续了“蓝天保卫战”关于臭氧前体物排放总量削减要求，明确到2025年，VOCs、NOx排放总量比2020年分别下降10%以上，表明国家在补齐臭氧控制短板、推动并寻求臭氧与PM2.5协同控制解决方案方面提出更高的需求。
但在现阶段，臭氧污染治理仍然面临诸多难点。一是臭氧污染防控中长期战略仍未出台，地方臭氧污染治理路线缺乏系统性技术指导。二是臭氧既是大气污染物，同时也是短寿命气候污染物，臭氧浓度受多种因素影响，作用机理十分复杂，需探索实施臭氧、PM2.5与温室气体多物种协同控制机制。三是臭氧污染的区域性特征明显，局地污染物减排措施难以有效降低臭氧浓度，必须进行区域大气污染物联防联控。四是臭氧主要前体物来源复杂，以VOCs为例，已鉴定出的就有300多种，其中对臭氧污染生产影响较大的活性物种亦有数十种，治理难度大。
因此，为进一步加强臭氧污染防治，建议在如下几个方面持续推进：
明确臭氧浓度改善目标，加快制定臭氧达标规划。建议在“十四五”臭氧污染防治攻坚战的基础上，推动制定分阶段臭氧浓度改善目标，尤其是大气治理重点区域及粤港澳大湾区、成渝地区、长江中游城市群等主要城市群的臭氧浓度控制要求。同时，基于臭氧和PM2.5协同防治的工作原则，制定臭氧达标规划编制指南、明确臭氧达标判定原则，推进重点区域和地方臭氧达标方案的制定与实施。
制定大气污染物和温室气体协同治理综合战略。基于臭氧既是大气污染物也是短寿命温室气体的双重性，且对于臭氧而言，前体物甲烷排放量增加不仅会加重臭氧污染程度，同时也会威胁气候安全。需建立综合的防治战略，协同控制大气污染物和温室气体排放；应以化石能源控制为重点，结合国家减污降碳的要求，进一步明确煤炭、石油消费总量控制要求，适度开发天然气，推进能源结构转型；“十四五”期间，应加快构建不同尺度协同排放清单并制定相应的规划及管理机制，落实国家关于京津冀及周边、长三角及汾渭平原燃煤压减目标，实现燃油消费量下降5%左右。
划定臭氧污染联防联控区，实现臭氧区域协同治理。臭氧污染具有较强的区域输送特点，因此，应首先识别臭氧超标区范围，根据臭氧时空间分布特征和传输路径，划定臭氧污染联防联控区，推动建立区域臭氧污染防治联动机制及管理制度，对重点前体物排放区域制定严格的行业排放标准，尤其是VOCs排放控制标准起步较晚的地区。
制定协同控制PM2.5和臭氧的目标和实施策略。由于PM2.5与臭氧前体物相似，但具有较为复杂的生成关系，需制定以控制大气氧化性为核心的臭氧与PM2.5协同控制策略，提高控制NOx和VOCs排放的协同效益。各地结合实际，提出分地区分时段的臭氧前体物排放削减比例目标和控制对策。
加强臭氧污染来源与成因研究与分析。臭氧对NOx和VOCs排放的响应并不是简单的线性关系，需深入分析各地不同的臭氧生成机制和污染排放来源，确定不同地区主导控制物种，组织力量集中突破区域尺度臭氧预报预警技术及传输比例分析，并指导各地建立拓展基于活性的臭氧前体物排放清单，强化来源解析、传输路径分析等能力建设。
加强交通源排放控制，协同管控NOx和VOCs排放。机动车对NOx和VOCs排放贡献显著，因此，交通源控制对臭氧污染治理最为重要。一是研究制定车用燃油总量控制政策，从源头控制交通源排放水平；二是研究实施低排放区政策及配套激励政策，降低城市重点区域的排放强度，保护人群健康；三是提高车用油品标准和汽车排放标准，加强监管；四是优化机车辆结构，加快老旧车的淘汰，加快新能源汽车推广使用。
深化工业源VOCs专项治理，减少人为源VOCs排放。据不完全统计，VOCs排放涉及行业有120个以上。现阶段，应以石油化工、汽车、家具、包装印刷等行业为整治重点，按照“分业措施、一行一策”的原则，开展高效、精准的VOCs治理行动。加严行业VOCs排放标准，大力推动企业的源头改造、过程控制、末端治理和综合利用等全过程控制。结合经济手段鼓励、支持企业进行技术改造。同时，强化监管，执法检查，违法必究。
臭氧污染公众健康防护建议
在推动国家和行业臭氧污染治理行动的同时，公众对于臭氧污染的认知也需逐步提高。基于臭氧污染治理的复杂度和时间性，污染消除不可能一蹴而就，在日常生活中，应强调做好自我防护，尤其是在臭氧超标的天气里。专家建议公众可以多借助手机APP以及各种空气质量实时发布平台，随时了解臭氧浓度水平，在臭氧浓度较高时减少外出。在美国，政府基于臭氧对公众的健康危害，实行了一项名为“臭氧行动日（OzoneActionDays）”的计划：当地面附近形成可能对健康造成有害影响的高水平臭氧时，政府就会宣布臭氧行动日。在阿肯色州，当空气质量指数（AQI）为100—150区间时，当地政府会发布臭氧行动建议，警示人们过长的户外运动会危害敏感人群的健康；当空气质量指数大于150的时候，会发布臭氧行动警报，警示过长的户外活动会影响所有人的健康。臭氧行动日在建议公众减少外出的同时，也要求企业采取行动减少臭氧前体物的排放，一是避免臭氧对有呼吸系统疾病的人群造成的呼吸困难，二是帮助减少导致地面臭氧的排放。
对于公众，可以采取以下措施减少臭氧污染对健康的危害：
尽量减少外出活动，特别是在高臭氧浓度的中午和下午的户外活动，以降低臭氧暴露的风险。
如果要外出，请尽量避免剧烈运动，尽可能的减少呼吸系统遭受的污染暴露水平。同时，外出做好适当防护，佩戴符合国家标准的口罩，例如带有活性炭涂层的口罩。
要额外注意对老人与儿童的防护，各年龄段的人群平时都应加强身体锻炼，提高身体素质，增强免疫力。
在进行自我防范的同时，公众也可以采取一些行动来减少臭氧前体物的排放，例如节约用电、绿色出行、限制发动机怠速等，这些日常的简单行动都可以有效的减少空气污染。
作者单位：能源基金会
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