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2013年1月1日起，74個城市率先在全国实施空气质量新标准，将臭氧列入业务化常规监测工作。初步结果显示，60多个城市在夏秋季节不同程度地存在臭氧污染现象，京津冀、长三角和珠三角等地区，是我国臭氧污染严重的区域，并存在PM2.5和臭氧双超标现象，成为我国大气污染防治的关键环境问题。
臭氧对人体健康和生态系统的危害
臭氧是大气中天然存在的一种氧化性痕量气体。臭氧浓度从地球近地面大气到平流层（距地面约50千米）存在明显的垂直分布，不同高度的臭氧对地球生态系统的作用也各不相同。在距地面10-35千米处存在一个高浓度的臭氧层，其臭氧含量占地球大气臭氧总量的90%以上，臭氧层阻止了太阳短波紫外辐射进入近地面大气，保护了人类和地球生态系统。因此，要保护平流层臭氧层。但在对流层中，天然臭氧浓度一般较低，通常在100μg/立方米以下。近些年来，人类社会排放的各种污染物导致近地面大气臭氧浓度的不断升高，特别是随着城市化和工业化的发展，光化学烟雾频繁发生，导致近地面臭氧层浓度不断升高，对人体健康和生态系统危害甚大。臭氧具有强氧化性，可使织物、纸张等发脆，使橡胶老化而降低强度。臭氧能与生物体系中的不饱和脂肪酸、酶中的巯基、氨基及其他重要的蛋白质发生反应，短暂暴露在高浓度臭氧中，会引起咳嗽、喉部干燥、胸痛、粘膜分泌增加、疲乏、恶心等症状；严重暴露会明显损伤肺功能，影响呼吸道结构，引起炎症，改变透气率，甚至导致死亡。
臭氧与光化学烟雾的成因
对流层大气臭氧主要来自大气中的光化学反应过程，是一种典型的二次污染物。在一定气象条件下（如强日光、低风速和低湿度等），氮氧化物和挥发性有机物在太阳紫外线照射下，发生复杂的光化学反应，生成大量的臭氧、过氧乙酰硝酸酯、含氧有机物（醛类、酮类和有机酸类）以及PM2.5等二次污染物。这种由反应物和产物形成的高氧化性混合气团，称之为光化学烟雾，其中臭氧是大气光化学氧化剂的主要成分，占总氧化剂浓度的85%以上。因此，臭氧常常作为光化学烟雾的代表性污染物，并作为光化学烟雾防治的主要目标污染物。
光化学烟雾污染的成因非常复杂，20世纪50年代美国科学家Haggen Smit教授通过植物损伤症状、现场臭氧监测和烟雾箱模拟，提出了光化学烟雾形成的初步理论，确认导致光化学烟雾形成的前体物（污染源直接排放的污染物）是氮氧化物和挥发性有机物，并提出机动车尾气排放是氮氧化物和挥发性有机物的主要来源。随后，世界各国对光化学烟雾进行了系统研究，对臭氧形成机制和区域污染成因有了深入理解。一是建立了光化学烟雾形成的化学机制。科学家常用“缓慢燃烧的火焰”来形容大气光化学反应体系：挥发性有机物可看作燃烧中的燃料，阳光是引燃的明火，氮氧化物则是重要的助燃剂，在大气自由基反应的循环过程中有机物逐步被氧化，而臭氧逐渐累积起来。二是明确了臭氧生成与前体物的非线性响应关系。在城市地区，挥发性有机物和氮氧化物浓度比值较小，臭氧生成同挥发性有机物浓度呈正相关、同氮氧化物呈负相关，控制挥发性有机物排放通常可以缓解臭氧的污染状况；在乡村地区，挥发性有机物浓度相对于氮氧化物要高很多，臭氧生成对挥发性有机物不敏感，但对氮氧化物浓度变化十分敏感，控制其排放可以有效控制臭氧污染。三是弄清了臭氧污染的区域特征和输送规律。作为大气化学过程生成的二次污染物，臭氧浓度的高峰值通常出现在中午或午后，污染区往往在城市下风向几十到上百公里处。因此，臭氧除来自本地光化学过程生成外，跨区域长距离输送对臭氧污染也有很大“贡献”。
臭氧污染的防治对策
由于臭氧生成机制的复杂性和前体物来源的多样性，使得臭氧污染防控比煤烟型污染治理显得尤其困难。我国大气PM2.5和臭氧浓度水平都很高，大气复合污染态势十分严峻，光化学烟雾的成因更加复杂，治理工作的难度也更大。从国内外臭氧污染治理的经验教训来看，解决这种具有复杂生成机制的二次污染不是一蹴而就的，需要长期的探索和实践。
当前，我国空气质量管理战略正处于转型期，正在实现从以排放量削减为导向的总量控制向以空气质量达标为导向的浓度控制转变，从单一污染物向多污染物协同控制转变，从属地管理向区域联防联控转变。“十二五”期间，国家对二氧化硫和氮氧化物实行了约束性减排，2013年颁布的《大气污染防治行动计划》（大气十条），对大气PM2.5浓度提出了明确的降低目标。这些约束性目标的实施将有效控制煤烟型污染和一定程度减缓PM2.5的污染态势，但对臭氧污染防治的成效值得商榷。研究结果表明，大气氧化性是导致我国大气复合污染的核心驱动力，臭氧污染防治是空气质量持续改善的关键，如果臭氧不能得到有效控制，PM2.5的治理工作就会事倍功半，或者在一定程度上加剧PM2.5污染。因此，需要在国家环境空气质量管理中树立以臭氧和PM2.5为核心的多污染物非线性协同控制战略，制定国家、区域和城市等不同层面的大气臭氧污染防治对策，在约束氮氧化物减排的基础上，强化对挥发性有机物的治理，实施区域甚至是跨区域的污染联防联控。只有这样，我国面临的臭氧和PM2.5重污染态势，才有望得到控制。
与PM2.5相比，臭氧污染更具隐蔽性，即使是晴朗的蓝天，特别是少云、无风的天气下，最容易出现臭氧污染。针对臭氧，目前尚没有明确的个人防护措施。戴口罩对阻挡臭氧毫无用处，室内空气净化器同样毫无建树，有些净化器本身还会产生臭氧，使用不当会造成二次污染。因此，一旦臭氧浓度出现超标时，应尽可能减少外出，尤其是儿童、老年人及心脏病、呼吸系统疾病患者，更应避免户外活动。
（作者张远航为北京大学环境科学与工程学院教授；李金凤为中国原子能科学研究院助理研究员）
臭氧对人体健康和生态系统的危害
臭氧是大气中天然存在的一种氧化性痕量气体。臭氧浓度从地球近地面大气到平流层（距地面约50千米）存在明显的垂直分布，不同高度的臭氧对地球生态系统的作用也各不相同。在距地面10-35千米处存在一个高浓度的臭氧层，其臭氧含量占地球大气臭氧总量的90%以上，臭氧层阻止了太阳短波紫外辐射进入近地面大气，保护了人类和地球生态系统。因此，要保护平流层臭氧层。但在对流层中，天然臭氧浓度一般较低，通常在100μg/立方米以下。近些年来，人类社会排放的各种污染物导致近地面大气臭氧浓度的不断升高，特别是随着城市化和工业化的发展，光化学烟雾频繁发生，导致近地面臭氧层浓度不断升高，对人体健康和生态系统危害甚大。臭氧具有强氧化性，可使织物、纸张等发脆，使橡胶老化而降低强度。臭氧能与生物体系中的不饱和脂肪酸、酶中的巯基、氨基及其他重要的蛋白质发生反应，短暂暴露在高浓度臭氧中，会引起咳嗽、喉部干燥、胸痛、粘膜分泌增加、疲乏、恶心等症状；严重暴露会明显损伤肺功能，影响呼吸道结构，引起炎症，改变透气率，甚至导致死亡。
臭氧与光化学烟雾的成因
对流层大气臭氧主要来自大气中的光化学反应过程，是一种典型的二次污染物。在一定气象条件下（如强日光、低风速和低湿度等），氮氧化物和挥发性有机物在太阳紫外线照射下，发生复杂的光化学反应，生成大量的臭氧、过氧乙酰硝酸酯、含氧有机物（醛类、酮类和有机酸类）以及PM2.5等二次污染物。这种由反应物和产物形成的高氧化性混合气团，称之为光化学烟雾，其中臭氧是大气光化学氧化剂的主要成分，占总氧化剂浓度的85%以上。因此，臭氧常常作为光化学烟雾的代表性污染物，并作为光化学烟雾防治的主要目标污染物。
光化学烟雾污染的成因非常复杂，20世纪50年代美国科学家Haggen Smit教授通过植物损伤症状、现场臭氧监测和烟雾箱模拟，提出了光化学烟雾形成的初步理论，确认导致光化学烟雾形成的前体物（污染源直接排放的污染物）是氮氧化物和挥发性有机物，并提出机动车尾气排放是氮氧化物和挥发性有机物的主要来源。随后，世界各国对光化学烟雾进行了系统研究，对臭氧形成机制和区域污染成因有了深入理解。一是建立了光化学烟雾形成的化学机制。科学家常用“缓慢燃烧的火焰”来形容大气光化学反应体系：挥发性有机物可看作燃烧中的燃料，阳光是引燃的明火，氮氧化物则是重要的助燃剂，在大气自由基反应的循环过程中有机物逐步被氧化，而臭氧逐渐累积起来。二是明确了臭氧生成与前体物的非线性响应关系。在城市地区，挥发性有机物和氮氧化物浓度比值较小，臭氧生成同挥发性有机物浓度呈正相关、同氮氧化物呈负相关，控制挥发性有机物排放通常可以缓解臭氧的污染状况；在乡村地区，挥发性有机物浓度相对于氮氧化物要高很多，臭氧生成对挥发性有机物不敏感，但对氮氧化物浓度变化十分敏感，控制其排放可以有效控制臭氧污染。三是弄清了臭氧污染的区域特征和输送规律。作为大气化学过程生成的二次污染物，臭氧浓度的高峰值通常出现在中午或午后，污染区往往在城市下风向几十到上百公里处。因此，臭氧除来自本地光化学过程生成外，跨区域长距离输送对臭氧污染也有很大“贡献”。
臭氧污染的防治对策
由于臭氧生成机制的复杂性和前体物来源的多样性，使得臭氧污染防控比煤烟型污染治理显得尤其困难。我国大气PM2.5和臭氧浓度水平都很高，大气复合污染态势十分严峻，光化学烟雾的成因更加复杂，治理工作的难度也更大。从国内外臭氧污染治理的经验教训来看，解决这种具有复杂生成机制的二次污染不是一蹴而就的，需要长期的探索和实践。
当前，我国空气质量管理战略正处于转型期，正在实现从以排放量削减为导向的总量控制向以空气质量达标为导向的浓度控制转变，从单一污染物向多污染物协同控制转变，从属地管理向区域联防联控转变。“十二五”期间，国家对二氧化硫和氮氧化物实行了约束性减排，2013年颁布的《大气污染防治行动计划》（大气十条），对大气PM2.5浓度提出了明确的降低目标。这些约束性目标的实施将有效控制煤烟型污染和一定程度减缓PM2.5的污染态势，但对臭氧污染防治的成效值得商榷。研究结果表明，大气氧化性是导致我国大气复合污染的核心驱动力，臭氧污染防治是空气质量持续改善的关键，如果臭氧不能得到有效控制，PM2.5的治理工作就会事倍功半，或者在一定程度上加剧PM2.5污染。因此，需要在国家环境空气质量管理中树立以臭氧和PM2.5为核心的多污染物非线性协同控制战略，制定国家、区域和城市等不同层面的大气臭氧污染防治对策，在约束氮氧化物减排的基础上，强化对挥发性有机物的治理，实施区域甚至是跨区域的污染联防联控。只有这样，我国面临的臭氧和PM2.5重污染态势，才有望得到控制。
与PM2.5相比，臭氧污染更具隐蔽性，即使是晴朗的蓝天，特别是少云、无风的天气下，最容易出现臭氧污染。针对臭氧，目前尚没有明确的个人防护措施。戴口罩对阻挡臭氧毫无用处，室内空气净化器同样毫无建树，有些净化器本身还会产生臭氧，使用不当会造成二次污染。因此，一旦臭氧浓度出现超标时，应尽可能减少外出，尤其是儿童、老年人及心脏病、呼吸系统疾病患者，更应避免户外活动。
（作者张远航为北京大学环境科学与工程学院教授；李金凤为中国原子能科学研究院助理研究员）