發(fā)生在美國(guó)洛杉磯的光化學(xué)煙霧,，煙霧中的褐色來(lái)源于空氣中的NO2污染,。圖片來(lái)源：United
States Geological Survey
從去年冬天到今年春天，北京城幾乎完全籠罩在沉重的霧霾中,，PM2.5數(shù)據(jù)也一直居高不下,。最近，國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)對(duì)城市霧霾天氣進(jìn)行了研究,，一類新的污染物被檢出吸引了人們的注意,。這種污染物是“含氮有機(jī)物”，與“光化學(xué)煙霧”密切相關(guān),。那么到底什么是光化學(xué)煙霧,？光化學(xué)煙霧又與北京的空氣污染有什么關(guān)系呢？
什么是光化學(xué)煙霧,？
光化學(xué)煙霧最早是在洛杉磯被發(fā)現(xiàn)的,。午后的大氣中出現(xiàn)淡藍(lán)色的煙霧,，并且這些煙霧能夠使橡膠開(kāi)裂、使樹(shù)葉變色,，甚至刺激人的眼睛,。這些煙霧常出現(xiàn)在光照強(qiáng)烈的午后，而且往往是出現(xiàn)在比較干燥的日子里,。經(jīng)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),，這些煙霧主要來(lái)自于氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機(jī)污染物（volatile organic compounds，VOCs）在紫外光照射下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),。因?yàn)楣饣瘜W(xué)反應(yīng)是促成這類煙霧的主因,，所以這些煙霧被稱為光化學(xué)煙霧。此后,，全球很多城市陸續(xù)出現(xiàn)了光化學(xué)煙霧,，光化學(xué)煙霧才逐漸受到重視。
光化學(xué)煙霧是怎樣產(chǎn)生的,？
光化學(xué)煙霧的形成往往需要比較復(fù)雜的條件,。首先，產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的大氣必須穩(wěn)定,，整個(gè)大氣沒(méi)有強(qiáng)烈的對(duì)流,，也沒(méi)有風(fēng)的擾動(dòng)；其次,，大氣中必須具有相對(duì)高濃度的氮氧化物,；第三，必須有強(qiáng)烈的光照,。NO2在紫外光的照射下光解成NO和原子氧,，原子氧與氧分子結(jié)合生成臭氧（O3）；O3再光解成活性的氧原子和氧氣,，活性氧原子與大氣中的VOCs發(fā)生一系列反應(yīng),，生成包括過(guò)氧乙酰基硝酸酯（peroxyacetyl nitrate,，PAN）在內(nèi)的各種產(chǎn)物,。由于O3和PAN是光化學(xué)反應(yīng)里最關(guān)鍵的產(chǎn)物，所以通常將這兩種物質(zhì)作為光化學(xué)煙霧的指示物質(zhì),。之前,，不論是蘭州西固、廣州還是北京的光化學(xué)煙霧,，都檢出了相對(duì)高濃度的O3,。在我國(guó)的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中也規(guī)定了對(duì)O3的監(jiān)測(cè)，這實(shí)際上就是為了監(jiān)測(cè)光化學(xué)煙霧的狀況。而這一次,，除了O3，“含氮有機(jī)物”也被檢出,，這種含氮有機(jī)物很可能就是PAN,。
PAN是什么？
準(zhǔn)確地說(shuō),，過(guò)氧?；跛狨ィ?u>peroxyacyl nitrates，PANs）是一系列化合物,。其中PAN是最為常見(jiàn)的一種,，因此也被認(rèn)為是PANs的代表物。PAN沒(méi)有天然源,，只有人為污染才會(huì)產(chǎn)生PAN,。
PANs的化學(xué)結(jié)構(gòu)，其中R=CH3時(shí),，該化合物即為PAN,。圖片來(lái)源：wiki
commons
PAN對(duì)人體健康的影響主要表現(xiàn)在對(duì)眼睛的刺激作用。但是在37℃的環(huán)境下,，PAN的壽命只有30分鐘,，因此對(duì)于健康的影響大多是暫時(shí)的。但是當(dāng)溫度降低到-13℃?時(shí),，PAN的壽命則可延長(zhǎng)到1個(gè)月的時(shí)間,。由此可見(jiàn)，在溫度較低的狀態(tài)下光化學(xué)煙霧持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng),。
一般認(rèn)為,，PAN在大氣中可以繼續(xù)分解為NO2和過(guò)氧酰基,。因而雖然NO2在光化學(xué)煙霧生成的過(guò)程中參與反應(yīng),，但它并不會(huì)隨著反應(yīng)的進(jìn)行而被消除。換一個(gè)角度,，我們可以把NO2看作是整個(gè)光化學(xué)反應(yīng)體系中的催化劑,，因此控制氮氧化物排放對(duì)于控制光化學(xué)煙霧的發(fā)生與發(fā)展意義重大。
北京的霧霾及光化學(xué)煙霧對(duì)健康有什么傷害,？
從2011年的環(huán)保記錄來(lái)看,，北京市的臭氧污染并不嚴(yán)重，而最新的報(bào)道中也只是提到了檢出PAN,，沒(méi)有給出具體的濃度,。不過(guò)我們現(xiàn)在還沒(méi)有必要為此而恐慌，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果真的有足夠濃度的光化學(xué)煙霧,，那么我們應(yīng)該感覺(jué)到的是眼睛疼,，而不是呼吸不暢。所以,，在北京的重度空氣污染中,，我們更應(yīng)該在意的還是大氣顆粒物（尤其是PM2.5）。
雖然還存在諸多爭(zhēng)論,，但是一般認(rèn)為PM2.5的主要健康效應(yīng)是長(zhǎng)期接觸導(dǎo)致肺癌的產(chǎn)生——這些細(xì)小的顆粒物本身并不具有致癌性,，但它可能攜帶有鉛、甲基汞,、苯并[a]芘等致癌物質(zhì),，直接到達(dá)人的肺部。,。當(dāng)然,，致癌物誘發(fā)細(xì)胞變異往往是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，而且這中間也有各式各樣其他因素的干擾,，因此長(zhǎng)期吸入PM2.5才有可能會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生較明顯的影響,。而PM2.5對(duì)健康的短期效應(yīng)則只會(huì)導(dǎo)致人們的血壓升高，當(dāng)PM2.5的濃度下降后,，血壓也會(huì)相應(yīng)地下降,。從這個(gè)意義上講，現(xiàn)在開(kāi)始重視PM2.5的減排,、治理還為時(shí)不晚,。
霧霾下的北京。圖片來(lái)源：BBC
光化學(xué)煙霧和霧霾有什么關(guān)系,？
從物質(zhì)形態(tài)看,，光化學(xué)煙霧與霧霾似乎沒(méi)有什么關(guān)系。光化學(xué)煙霧主要為氣態(tài)污染物,，而霧霾則是大氣顆粒物,。但是，光化學(xué)煙霧最終生成大量的臭氧,，增加了大氣的氧化性,，這導(dǎo)致大氣中的SO2、NO2,、VOCs被氧化并逐漸凝結(jié)成顆粒物,，從而增加了PM2.5的濃度。也就是說(shuō),，光化學(xué)煙霧可能成為霧霾的來(lái)源之一,。
目前華北地區(qū)的污染物,，同時(shí)包括以SO2為主的煤煙型煙霧污染、沙塵暴,、黑炭氣溶膠,、其他燃燒產(chǎn)物、揮發(fā)性有機(jī)物,，以及可能出現(xiàn)的光化學(xué)煙霧,，這種各種污染物同時(shí)出現(xiàn)的復(fù)雜污染形式是世所罕見(jiàn)的——因?yàn)轭愃频奈廴臼窃谖鞣綆装倌臧l(fā)展歷史上陸續(xù)出現(xiàn)的，基本上是治理好了一種才出現(xiàn)另一種,。復(fù)雜的污染物在時(shí)空上重疊，導(dǎo)致污染物在生成,、輸送,、轉(zhuǎn)化過(guò)程中的復(fù)雜化學(xué)耦合作用，產(chǎn)生大量二次污染物（即大氣污染物之間發(fā)生反應(yīng)生成新的污染物）,，致使污染的狀況與以往單一類型的污染相比有了很大的變化,，形成典型的大氣復(fù)合型污染。而且,，就目前的研究結(jié)果來(lái)看,，我國(guó)大氣復(fù)合型污染的主要產(chǎn)物就是PM2.5和O3，即霧霾和光化學(xué)煙霧,?？梢?jiàn)，光化學(xué)煙霧和霧霾在我國(guó)大氣污染中同樣重要,。
大氣復(fù)合型污染表現(xiàn)為各種污染物對(duì)大氣污染的貢獻(xiàn)相差不大,，很難找出最重要的污染物，從而使控制污染排放工作的難度加大,。過(guò)去幾十年來(lái)那種“SO2→總懸浮顆粒物→可吸入顆粒物→細(xì)顆粒物”為代表的循序漸進(jìn)治理污染物的思路已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)目前環(huán)境工作的需要,。此外，在這種復(fù)合污染條件下,，各種污染物對(duì)人體健康聯(lián)合作用的影響還有待研究,。或許,，污染物之間是協(xié)同作用,，也就是說(shuō)幾種污染物結(jié)合會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生更大的影響；但也存在一種可能,，污染物之間的作用是相互拮抗的,，也就是所謂“以毒攻毒”。當(dāng)然,，不管是哪一樣,，我們只有盡自己所能保護(hù)環(huán)境，減少污染排放，才可能將環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)降到最低,。
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