近年来,PM2.5污染治理取得了显著的成效,但臭氧污染治理的效果却没有太大的起色,臭氧平均浓度始终保持在140微克/立方米上下。臭氧污染是影响空气质量的重要因素,对人体健康和生态环境都造成了不小的威胁。找到臭氧产生的根源,才能更好地找到应对之策。而影响臭氧生成的最关键因素其实只有三个:紫外辐射、前体物浓度和扩散条件。但是,影响臭氧浓度及超标问题的因素却更加复杂,需要进行具体的判别。
臭氧生成关键因素:紫外辐射
紫外辐射在臭氧生成过程中扮演着重要角色。在夏至前后,太阳辐射增强,紫外辐射也随之变强,为臭氧的生成提供了能量。此时,大气中的光化学反应更加活跃,臭氧前体物更容易发生反应生成臭氧。像每年六月下旬,紫外辐射达到相对较强的水平,成为这一时期臭氧生成的主控因素之一。
看到这里有人要问,为什么夜间没有紫外辐射,也会出现O3居高不下的现象?没错,从理论上来说,光化学污染物,不会在夜间生成,之所以出现夜间臭氧浓度高,主要是由于日间产生的臭氧污染延续造成的,当然也有少数情况下会出现下沉气流或水平传输导致近地静稳层无法形成,导致夜间臭氧数值较高的情况。判断夜间臭氧浓度较高的依据包括:臭氧夜间出现高值时,NO2较低,PM2.5夜间增长不明显,PM2.5中硝酸盐占比夜间增长不明显;夜间湿度增长较弱。
臭氧生成关键因素:扩散条件
扩散条件同样对臭氧污染有着显著影响。扩散条件包含垂直和水平方向两个维度。垂直方向上,高温会使混合层上升,一定程度上有利于污染物的扩散,降低前体物浓度;而水平方向的静稳状态却不利于污染物的扩散,容易造成臭氧及其前体物的积累。例如,在六月,虽然垂直扩散条件有所改善,但水平方向的静稳使得臭氧在区域内持续积累,加重污染。在一些特殊天气条件下,如逆温层的出现,会严重阻碍污染物的垂直扩散,导致近地面臭氧浓度急剧上升。
影响扩散条件最显著的因素就是风场和降水。例如,臭氧在平原地区通常呈区域性污染,局地的小风微风不会对臭氧产生清除作用,但是区域性风场可能会清除区域性的臭氧污染,判断风场对臭氧的影响可以结合全国的区域气压场等压线、区域风场与局地风力的关系等。
再比如降水过程的云层会抑制高低空大气的混合,也会遮蔽太阳辐射,从而减少臭氧的产生,所以下雨天臭氧浓度往往会比较低,不过因为受强对流或传输影响,高空O3会存在短时向下传输,也有可能出现臭氧浓度偏高的情况,这就要结合卫星云图、降水量分布图来进行判断了。
臭氧生成关键因素:前体物浓度
紫外辐射和扩散条件很难受到人为的控制,但前体物浓度是相对可控的。臭氧的前体物主要是挥发性有机物(VOCs)和氮氧化物(NOx) 。它们主要来源于工业生产、交通运输、农业活动等人类活动。工业生产中,化工、涂装、印刷等行业会大量排放VOCs;汽车尾气则是NOx的主要来源之一。
不过虽然臭氧与其前体物基本呈现的正相关,但也有例外的情况。例如,NO2与臭氧呈反相关的关系,这是因为静稳条件下NO2会对臭氧产生滴定作用,清除大气中的臭氧,在扩散条件快速改善的过程中,NO2与臭氧因快速稀释产生同步下降的现象。
还有一个与臭氧密切相关的大气污染物,它就是PM2.5,这两种污染物可能正相关,也可能负相关,例如华北地区6月臭氧浓度较高,PM2.5浓度较低,而9月份臭氧会与PM2.5协同升高,二者正相关属垂直扩散条件不利,即污染物累积,负相关属垂直扩散条件良好,即污染物稀释。
臭氧污染治理关键:控制前体物/加速臭氧分解
紫外辐射和扩散条件不容易被人为影响,但前体物浓度在一定程度上是可控的。减少前体物的排放,能从源头上降低臭氧生成的可能性,这也是目前治理臭氧污染政策制定的出发点。针对前体物浓度的控制,目前已经有多种治理方法。
在工业领域,通过改进生产工艺,采用清洁生产技术,能够减少生产过程中前体物的产生。比如,一些企业采用水性涂料替代油性涂料,可大幅降低VOCs的排放。在交通运输方面,推广新能源汽车,提高燃油质量,优化交通管理,减少车辆怠速和拥堵,都有助于降低NOx的排放。此外,加强对工业废气和汽车尾气的治理,安装废气净化设备,如催化转化器、吸附装置等,也能有效去除废气中的前体物。
除了控制前体物浓度,加快臭氧分解速度也是治理臭氧污染的有效途径,这也是近年来生物酶臭氧治理剂获得了广泛应用的重要原因。
福赛生物作为率先将生物酶技术应用于臭氧污染治理的企业,拥有省科技厅认证的国际先进的FS复合生物酶研发技术,基于此项技术研发生产的生物酶臭氧治理剂获得了中国环境科学研究院的验证评估,可高效去除臭氧,安全性高,并积累了大量的应用案例,是值得推荐的臭氧治理产品。
生物酶臭氧治理剂的原理基于生物酶的高效催化作用,生物酶是一种由生物体产生的具有特殊催化功能的蛋白质,它能够特异性地识别和结合臭氧分子,加速臭氧分解为氧气的过程。这种分解过程是自然而高效的,不会产生二次污染。此外,复合生物酶对于VOCs、氮氧化物也能起到一定的协同治理作用,从根源上减少臭氧前体物,近而降低臭氧增量,实现根源治理的作用。
在安全性方面,生物酶臭氧治理剂具有显著优势。它是从天然生物材料中提取的,不含有害化学物质,对人体和环境都非常友好。无论是在室内环境还是室外环境使用,都不会对人体健康造成任何危害,也不会对土壤、水体等生态环境产生负面影响。
从技术层面来看,生物酶臭氧治理剂经过了大量的科学研究和实践验证。研发团队运用先进的生物技术,对生物酶进行筛选、优化和改良,使其对臭氧的分解效率得到极大提升。在实际应用中,它能够快速有效地降低空气中的臭氧浓度,改善空气质量。
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