藍天下的“殺手”

安琪

藍天總是讓人心情舒暢，給人一種空氣清新的感覺。我的朋友也對我說，這么藍的天，一點兒污染也沒有，可以開心地出去玩兒了。但是，我可能要給你們潑一盆冷水了。今天，我們就說點兒不一樣的。接下來，我就為大家揭秘隱藏在藍天下的“殺手”。

提到“霧霾君”，它是我們痛恨的“頭號公敵”。霧霾天，灰蒙蒙一片，讓人無法呼吸。但是“藍天君”，卻是受人歡迎的“人氣之王”。其實，在晴朗的藍天之下，也隱藏著威脅我們健康的“殺手”——臭氧污染。

提到臭氧，我們可能會想到臭氧層，它是保護地球的衛(wèi)士，為什么就被我說成了污染源頭呢？

其實道理很簡單。臭氧層是在大氣上層的平流層中，在這里，它可以吸收大量紫外線，就像太陽傘一樣保護地球生物免受紫外線輻射，所以被稱為地球衛(wèi)士。但是，臭氧如果出現(xiàn)在下方的對流層時，可就是污染物了，若出現(xiàn)在更低一些的邊界層內(nèi)，則會對人體產(chǎn)生直接傷害，這是因為臭氧具有很強的氧化性。

我們知道，整個地表的生物都“浸泡”在大氣之中，所以大氣中臭氧濃度的高低將會直接影響人體健康。臭氧的強氧化性可以直接刺激我們的眼鼻喉，并且會引起呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)和皮膚的多種疾病。嚴重時，還會破壞我們的免疫機能。

因此，我們把臭氧稱為隱藏在藍天下的“殺手”。

這時，有人就會問了，對流層臭氧是從哪來的呢？我相信有人聽說過，平流層臭氧可以向下傳輸。其實，平流層臭氧只有一小部分可以到達對流層，更不用說接近地面了。對于我們影響最大的，還是各種化學(xué)生成的臭氧。這才是造成臭氧污染的主要來 源。

當(dāng)今社會，汽車尾氣、石油化工、工廠以及植物都會排放大量的污染性氣體，其中包括氮氧化物、揮發(fā)性有機物、甲烷和一氧化碳等，這些氣體聚集在一起，再經(jīng)過太陽的照射，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，就會生成臭氧，造成污染。

那么，對流層臭氧有何性格特點呢？讓我來告訴你們吧。

根據(jù)我們的觀測研究，對流層臭氧的濃度會隨著季節(jié)和時間的變化而變化。一年之中，臭氧在夏季的濃度最高;而在一天之中，臭氧濃度在午后會出現(xiàn)明顯的上升。這可比“明劍傷人”的霧霾隱藏更深，更加可怕了。

既然如此，如何躲避臭氧的侵襲呢？

當(dāng)臭氧污染發(fā)生時，我們應(yīng)盡量待在室內(nèi)，關(guān)閉門窗。研究表明，室內(nèi)的臭氧濃度約是室外的一半。即使在室內(nèi)，我們也要減少復(fù)印機的使用，同時開啟空氣凈化設(shè)備。如必須外出，則要戴好帽子、眼鏡和口罩等防護設(shè)備。最后，我們要加強體育鍛煉，增強免疫力。

實際上，除了對環(huán)境有害之外，對流層臭氧還會對氣候產(chǎn)生影響。

臭氧是僅次于二氧化碳和甲烷的第三大溫室氣體，它也會帶來溫室效應(yīng)。并且，它單位質(zhì)量的熱吸收能力，大約是二氧化碳吸熱能力的2000倍。試想，如果對流層的臭氧像二氧化碳一樣多，那它所帶來的溫室效應(yīng)加劇將會是多么可怕。

那么，我們能否預(yù)測對流層臭氧未來對氣候的影響呢？

當(dāng)然可以！這就需要用到數(shù)值模式了。數(shù)值模式，實際上就是利用數(shù)學(xué)和程序語言來描述大氣和海洋的物理、化學(xué)過程，這需要運用大型的計算機去進行運算、模擬，比如“天河”超級計算機。這是因為研究氣候需要很長的積分時間，也就是計算時間，它所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量十分巨大，還需要考慮到化學(xué)過程，因此，最后的數(shù)據(jù)處理過程也就很復(fù)雜，個人電腦根本無法實現(xiàn)。

我們的團隊自主研發(fā)了全球化學(xué)-氣候模式，這成為參與國際污染物氣候?qū)Ρ葘嶒灥奈ㄒ恢袊Ｊ?。它由氣候模式和污染物大氣化學(xué)模式兩部分組成，通過在二者之間建立界面，使得它們可以在線耦合，從而計算出對流層臭氧的濃度。這些都經(jīng)過了觀測資料的驗證。如果我們再接入一個海洋模式的話，將海洋對大氣的反饋和調(diào)整考慮在內(nèi)，就可以計算未來氣候的變化了。

根據(jù)我們的研究，對流層臭氧污染的高發(fā)區(qū)主要集中在京津冀、長三角和珠三角等發(fā)達地區(qū)。而未來對流層臭氧濃度的上升，會導(dǎo)致我國的近地面氣溫普遍上升，降水除了在西北有所上升之外，其他地區(qū)的降水普遍下降。這與近年來氣候?qū)W家發(fā)現(xiàn)的，我國西北地區(qū)正在變暖變濕的結(jié)果相一致。

臭氧污染如此可怕，其治理的方式和過程，又是很復(fù)雜的。

根據(jù)我們的研究，揮發(fā)性有機物和氮氧化物兩者在臭氧生成的反應(yīng)中關(guān)系很復(fù)雜，存在一個叫作ekma曲線的關(guān)系。簡單來說，單純降低揮發(fā)性有機物濃度，臭氧的濃度可能不降反升;而單純控制氮氧化物，結(jié)果也是一樣的。比如疫情期間，大家都待在家中不出門，機動車排放的氮氧化物顯著減小，但是，觀測發(fā)現(xiàn)臭氧的濃度卻出現(xiàn)了不小程度的上升。所以，只有同時控制這二者，才能有效降低臭氧的濃度。我們推行低碳出行、優(yōu)化工廠能源結(jié)構(gòu)、對石油化工行業(yè)進行改良，都是為了協(xié)同減少各類污染氣體的排放。

為了研究天氣與污染，北京市氣象局還研發(fā)了“睿圖”模式體系。它包含了短期預(yù)報、大氣化學(xué)、臨近數(shù)值預(yù)報、城市預(yù)報和陸面資料等子系統(tǒng)，同時還有云催化分析、大渦模擬和集合預(yù)報等。而且，我們還在著手研究海洋預(yù)報子系統(tǒng)，相信在不久的將來，也能將其應(yīng)用在整個系統(tǒng)之內(nèi)。

目前，“睿圖”模式可以為首都氣象預(yù)報提供高精度、網(wǎng)格化的科技支撐。它主要圍繞環(huán)境氣象、城市精細預(yù)報、城市氣候與生態(tài)等方面進行預(yù)報和評估，服務(wù)首都的現(xiàn)代化城市管理和安全運行，為大北方區(qū)域尤其是京津冀協(xié)同發(fā)展提供一系列的服務(wù)，也為國家“一帶一路”和重大活動等提供氣象保障。我可以驕傲地說，從此以后，您只管前行，而我們氣象人會在身后，默默地守護著您，守護著城市，守護著國家和社會。

我相信，只要我們牢記“綠水青山就是金山銀山”的科學(xué)論斷并付諸實踐，就一定能夠在這藍天下呼吸清新的空氣！