【蔡工】恶棍臭氧及帮凶VOC

    PM2.5之后的下一个“阶级敌人”是臭氧。碰巧，十多年前我调查过臭氧。高空的臭氧是我们的朋友，它阻挡紫外线。近地面臭氧是毒气，它伤害植物。臭氧是3个氧原子形成的分子，它是强氧化剂，不稳定，很容易降解成氧气，或与其它物质反应生成含氧化合物。空气中存在有机物和氮氧化物，在阳光下发生“光化学反应”，气态物质变为颗粒物，这个过程生成臭氧也消耗臭氧。当生成多于消耗时，臭氧浓度就会升高。夏至（6月21日）前后，阳光最强，光化学反应最活跃，臭氧污染发生的可能性也最高。正午光化学反应最剧烈，但午后臭氧浓度达到最高。






     我化学符号认不全，看不懂光学方程式。书上写着现象和结论，我信了。
    臭氧的主要害处是伤害农作物，浓度高时，植物生长受抑制，甚至会造成大片森林死亡。这些在欧美嚷嚷四十年了，国内鲜有人关注。长三角、珠三角、京津冀，臭氧浓度经常达到致使农作物减产5%～10%的阈值（50～70 ppb，或100～140 μg/m3）。这是老故事，不是这几年新冒出来的。
    当今的环保条条是城里人制订的。这两年有砖家说臭氧伤人，大伙儿就来情绪了。环保写口号，商人卖产品，教授领经费。如果臭氧浓度高到了城里人受伤（>400 μg/m3），郊外的植物恐怕已经死一大片了。农民没啥动静，没人告诉他，农业才是臭氧污染的第一受害者。国家标准规定的“一级”空气质量中，臭氧的上限是160 μg/m3（80 ppb），这已经超过了上述导致谷物减产5%～10%的阈值。


     上图是笔者2003年制作的一个示意图。若引用请注意，自己改一下坐标，近地面臭氧浓度：1 ppm =1000ppb ≈ 2000 μg/m3，其中，ppm是百万分之一，ppb是十亿分之一，臭氧浓度100 ppb代表十亿个空气分子中有100个臭氧。此外，空气质量标准变了，如今空气质量“一级”的臭氧上限160 μg/m3，对应上图的0.08 ppm（或80 ppb），“二级”上限200 μg/m3对应0.1 ppm。
     空气中，不算甲烷的所有碳氢化合物称“非甲烷总烃”NMCH，或“挥发性有机化合物”VOC。它就是空气中除甲烷外、沸点低、以气态存在的有机化合物。NMHC评价的是有机物中的含碳量，VOC是有机物的质量，用哪个词儿，取决于您想傍哪个圈子。有人在VOC后面加个尾巴s，VOCs，这表明是复数，透着他学过英文语法。臭氧自古存在。全球近地面臭氧浓度上升，这是过去几十年的大趋势。我们习惯了挂标语喊口号。臭氧是坏蛋，VOC是帮凶，这标签特灵。但是，使用权力，像修理PM2.5那样整治VOC，官场思维，想简单了。近几年的监测数据或许表明：“蓝天”闹臭氧，臭氧污染与治霾力度负相关。

    理论上讲，臭氧接触固体或液体界面，会分解成氧气。颗粒物是分解臭氧的“催化剂”（参与化学反应，但本身不改变不消耗）。颗粒物浓度降低，臭氧浓度理应升高。没人提这事，我是搞空气净化的，退休了，不负责任不拿基金不领工资不看脸色，我说。
    还有一个现象烦人：氮氧化物浓度降低了，臭氧浓度反而升高。只有当氮氧化物降到某一很低浓度，臭氧浓度才会随氮氧化物的减少而降低。奇怪：臭氧浓度上升，可能意味着其它污染减少了。减少臭氧污染有个损招儿：增加PM2.5。这招儿不能用。我鼓动刘教授试验调查PM2.5与臭氧的相关性，他有现成的试验条件，可他不伺候。没处申请科研经费，试验报告也不会招人待见。您可能不同意上述怪论，但最近几年的监测真的表明，环保风暴使各种污染物浓度降低，唯独臭氧污染加剧。


空气中的NMHC或VOC，80%～85%是植物产生的，其它来自动物（包括人类）、工厂排污、生活、汽车、燃烧等，可能只有若干个百分点。
    有人批驳，说植物产生的那80%的VOC，对大气臭氧的贡献率仅为10%，其它90%的臭氧都跟人类活动产生的VOC相关。他说他的，我说我的。我等着看他实施极端措施之后的监测数据。一个月前出了份国家标准GB37822-2019《挥发性有机化合物无组织排放控制标准》，相差几天，环保部还出了份《重点行业挥发性有机物综合治理方案》。氮气超稳定，所以地球大气中大量存在。高温可能使氮气氧化，形成一氧化氮和二氧化氮等，记NOx，尾巴x代表着说不清几个氧原子。NOx的来源主要是燃烧，其中，最重要源头是发电。咱们不能对煮饭和采暖说三道四，也不敢惹电老虎，咱们同仇敌忾捏软柿子：汽车和工厂。
    氮氧化物的另一个重要来源是土壤中的细菌，有它们才有庄稼，没人去羞辱细菌，假装它们不存在。氮氧化物的传统罪名是导致酸雨。官方忽然听说它掺和臭氧，于是有了新增罪状。
    北京的阳光比邯郸弱，臭氧污染理应轻一些。2019年6月，河北采取了史上夏季最极端的关停，但北京的臭氧仍与去年持平。我鼓捣过多年空气净化，2003年“非典”前，我去中国农科院兼职，改行折腾蔬菜大棚。领导让我调查利用臭氧减少病虫害的可行性，不用农药，没残留物，成本低，易操作。我钻进图书馆，出来后交了篇综述，告诉大家：臭氧用不得，它杀植物。2003年至2005年，我连续3年申请自然科学基金“面上项目”，名头是调查臭氧对大棚作物的伤害，3年被毙。农业界评审专家的否定意见包括：臭氧伤害农作物的现象不存在，这是申请人自作多情编造出来的。从“非典”至今，总有人在推广臭氧净化，只有我在各种场合骂街。有一次例外，朋友邀我去讲药厂和医院的消毒，头一天晚宴，我跟清华一老头挨着，他是中国臭氧什么协会（简称“臭协”）的会长。酒桌上我俩聊得来，第二天大会报告，我把有关臭氧的内容全删了。现在推销臭氧的少了，不是老板和教授多了环保意识，而是因为他们的技术臭了，把空调系统和室内装修熏坏了。排风设备不怕熏。两年前我购置的环保设备，上面有个“臭氧净化区”，整个儿一毒气发生器。我当时不敢说，怕给他难堪后判我的工厂环保不合格。推介那种环保设备的，今天回过头来告诉我臭氧有害。我想，环保官员在折腾VOC之前，应该先全面禁用他们在两年前支持的臭氧净化VOC的设备。曾在环保领域推介臭氧的砖家，也该出来说句怂话。

消除臭氧的有效手段是多孔材料的催化。臭氧段后面接的是“隔离吸附区”。别提用什么材料，如今吸附材料被归类为“危废”。活性炭、活性氧化铝、沸石等多孔材料常用于去除有害气体，那些材料太普通，名字缺少“技术含量”，因此，核电站标“碘吸附器”，微电子工厂称“化学过滤器”，透着他们有档次。今天冒出个新词儿“隔离吸附”，环保的通缉名单上尚未列上它。臭氧段前面是“光氧催化区”。早先那叫“光触媒”（因为“催化”在日语中是“触媒”），也叫“纳米钛”（因为是超细二氧化钛粉末，纳米时髦），臭街了，改个名称。光催化现象是日本人40多年前发现的，在波长385纳米紫外光（逮蚊子的黑光灯）的照射下，锐钛型晶体二氧化钛颗粒中的电子产生“能级跃迁”，跃迁的电子可能与周围的水分子反应，生成O和HO，进而降解空气中的有机化合物。日本商人把指甲盖儿大小的事说成菜碟，再被中国砖家一科普，变成了桌面那么大。2003年“非典”后的一次研讨会上，我说光催化的效果被夸大了一个数量级，日本光触媒最大公司的技术老大不同意，他说被夸大了一万倍。理论上，我那个“光氧催化区”可能有点去除VOC的作用，但去除效率（以进出口浓度评价）不会超过3%。对于这事，我敢跟任何人叫板。森林中，树木出VOC，土壤出NOx，天上出太阳，自然会有臭氧。除了臭氧，植物也排放一些氧化型气体，商人称“富氧离子”。由于可能的氧化作用，人们夸它们促进新陈代谢。别忘了，有些人不喜欢新陈代谢，例如，老人要抗氧化延寿，女人要抗氧化驻颜。好在，森林中的臭氧跟闹市一样多。您家的森林是“氧吧”。乖乖，那里的臭氧不是什么好东西，氧气含量也不可能超过21%。



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