2013年02月27日08:58 来源：人民网-财经频道
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日本在经济高速发展时代，经常会发生光化学烟雾。“那已经是过去的事情了”，有这种想法的人可能很多。然而令人意外的是，在2000年以后，光化学烟雾的发生在迅速增加。
2002年7月4日，在日本千叶县，时隔28年又发出了光化学烟雾警报。日本国内发出这种警报，也是18年来的首次。当天，在包括千叶县在内的东京圈，有400多人表示感到眼睛及喉咙疼痛。2005年9月2日，埼玉县也在时隔21年后，首次发出这种警报。
不仅是东京圈。2005年，在日本全国21个都道府县，总共有185天发出了预警及警报，有1495人表示身体不适。在偏僻的长野县八方尾根及冲绳县与那国岛，也检测出了高浓度的光化学氧化剂。在人们认为大气已变得很干净的现在，为什么光化学烟雾又开始成为了问题呢？
光化学烟雾的真身是以臭氧为主要成分的“光化学氧化剂”，以及灰尘和煤烟等“悬浮颗粒物”（SPM）（下图）。产生出这些物质的起因物质，是汽车及工厂排放的氮氧化物（NOx）和挥发性有机化合物（VOC）。首先，氮氧化物与挥发性有机化合物受到紫外线照射后发生光化学反应，生成臭氧。而且，通过这种光化学反应，氮氧化物、挥发性有机化合物、硫酸（SO2）和氨等物质还形成了各种各样的悬浮颗粒物。
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光化学烟雾的发生原理 光化学烟雾由光化学氧化剂（臭氧）及悬浮颗粒物（SPM）组成。起因物质为氮氧化物及挥发性有机化合物，这两种物质发生光化学反应，生成光化学氧化剂。硫酸（SO2）、氨、氮氧化物及挥发性有机化合物等污染物质，经过光化学反应会变成悬浮颗粒物。 |
滞后的挥发性有机化合物排放规制
由于引起眼睛及喉咙疼痛的是臭氧，因此，作为光化学烟雾的指标，日本采用了“臭氧浓度＝光化学氧化剂浓度”的计算方法。将臭氧的环境标准定为每小时值在60ppb以下（ppb为10亿分之1。是ppm的1000分之1的单位）。如果超过120ppb，则会发出预警，如果超过240ppb则会发出警报。
从东京都环境局的数据来看，在1990年度～2002年度的约10年间，年平均光化学氧化剂浓度增加了5.6ppb。可以看出，2000年以后，每小时值超过120ppb的天数迅速增加（下方左图）。那么作为起因物质的氮氧化物及挥发性有机化合物又如何呢，它们反倒正在减少（下方右图）。日本已对氮氧化物制定了环境标准，通过《汽车NOx?PM法》在大城市圈对柴油车进行了严格的氮氧化物排放规制。
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| 在东京大气测定局，自2000年以后，光化学氧化剂浓度超过120ppb的天数迅速增加（左图的红线），预警发布天数也增加到了20天左右。虽然作为光化学烟雾起因物质的氮氧化物不断减少，但挥发性有机化合物近年来的下降幅度在逐渐变小。 |
而对于挥发性有机化合物，则是通过2006年4月施行的《修订大气污染防止法》开始实行规制，时期较晚。挥发性有机化合物的排放源包括涂料、印刷、粘接剂、化学工业品制造以及工业用清洗剂等，范围相当广泛，2000年度日本的总排放量约为150万吨。《修订大气污染防止法》对每年50吨以上的排放设施制定了标准，力争在2010年度之前，使挥发性有机化合物排放量比2000年度减少30％。
虽然全面规制刚刚开始，但根据挥发性有机化合物种类的不同，在此之前，日本已在通过《恶臭防止法》及《劳动安全卫生法》等对排放进行规制。并且，按照2001年开始施行的《化学物质排放把握管理促进法》（PRTR法），工厂必须申报化学物质排放量，自觉减排挥发性有机化合物的行动也在展开。
由于上述举措产生了效果，东京都的挥发性有机化合物浓度一直保持在减少或者持平状态。尽管如此，光化学氧化剂的浓度却又在迅速增加，这或许是另有原因。
污染物质受中国影响
日本国立环境研究所广域大气建模研究室主任大原利真举出了光化学烟雾激增的3个原因：首先是全球变暖以及热岛现象使得光化学反应更加活跃，更容易生成臭氧；其次是东亚地区产生的臭氧被风吹送到了日本；再次是生成臭氧的起因物质发生了变化。
关于第1个原因，对过去东京都的气象和臭氧浓度数据进行了分析，结果发现，气象因素对臭氧浓度增加产生促进作用的比率仅为20％左右。
而对于第2个东亚来源说，首先根据东亚能源消费量的统计值等数据，计算出氮氧化物排放量。2003年的排放量高达3000万吨左右，已查明，其中50％为中国排放，20％为印度排放，5％为日本排放。
在上述排放数据的基础上，再考虑到季风因素，用计算机模拟整个东亚地区的臭氧浓度，由此判断出，日本在春季及秋季从东亚地区吹来的臭氧相当多。由此得知，4月份日本本州地区的臭氧浓度最多有20％来源于东亚。相反，夏季来自太平洋的风力较强，因此来自亚洲的影响较小。
日本海洋研究开发机构（JAMSTEC）大气组成变动预测研究项目负责人秋元肇等人通过观测及模型，对从中国来到日本的臭氧量进行了计算，得出的结果是，春季为月平均10～15ppb，夏季为20ppb。在日本，春季经常会超过60ppb的环境标准，夏季经常出现120ppb以上的光化学烟雾。秋元肇认为，造成日本光化学烟雾激增的原因“在春季及秋季很有可能是起源于亚洲其他国家的臭氧，夏季则是当地产生的臭氧。”
大原主任等人还用计算机预测了2020年的臭氧浓度（下图）。在中国成为“可持续发展型社会”的情景下，中国的氮氧化物排放量将比2000年增加约40％，而中国东部的臭氧浓度为年平均60ppb，东京也将达到50ppb。
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亚洲的光化学氧化剂浓度 根据亚洲的统计值等数据，计算出氮氧化物排放量及挥发性有机化合物排放量，再考虑季风等因素，用计算机算出了臭氧（光化学氧化剂）的浓度。到2020年，中国东部的臭氧浓度将达到年平均60ppb以上，这将对日本的臭氧浓度带来巨大影响。（信息来源：日本国立环境研究所） |
关于第3个原因臭氧生成物质的变化，人们已经逐渐认识到，仅仅减少氮氧化物及挥发性有机化合物的量还不行，两者的比率也至关重要。当东京圈发生光化学烟雾时，通常东京湾工业地带所排放的氮氧化物及挥发性有机化合物会被风吹到内陆地区，导致埼玉市周边的臭氧浓度上升，并且向日本中部扩散。不过在靠近排放源的东京圈，检测到120ppb高浓度臭氧的事例正在增加。
破解这个谜题的关键，就是氮氧化物与挥发性有机化合物的比率。有调查结果显示，1996年以后，在东京都，挥发性有机化合物浓度相对于氮氧化物浓度的比率正在上升。调查报告称，这一比率越高，则臭氧的生成速度越快，早晨在靠近排放源的地方，臭氧可达到很高的浓度。
由此，大原主任推测：“东京臭氧的年平均浓度上升，是因为起源于东亚的臭氧日益增加。而夏季之所以很容易检测出高浓度臭氧，是因为挥发性有机化合物相对于氮氧化物的比率提高了。”就是说，来自中国的越境污染，以及起因于挥发性有机化合物比率升高的新型城市大气污染，这两者导致了光化学烟雾。
挥发性有机化合物、氮氧化物及颗粒物的关系
那么，应该采取什么样的对策呢？挥发性有机化合物的减排速度赶不上快速推进的氮氧化物减排，因而其比率相对上升，容易发生高浓度臭氧。
另外一个难题是悬浮颗粒物与氮氧化物之间此消彼长的关系。如果减少了氮氧化物，由光化学反应生成的悬浮颗粒物也随之减少。然而另一方面，悬浮颗粒物也可由柴油车等途径产生，在这方面，如果减少氮氧化物，则悬浮颗粒物将增加。
在不断减少氮氧化物及悬浮颗粒物的同时，同步减少挥发性有机化合物，为此作出努力很重要。大原主任说：“为此，必须查明光化学反应的原理，对挥发性有机化合物能以多快的速度生成何种物质进行定量化分析。这样一来，挥发性有机化合物规制的效果就会变得更明显。”
关于光化学氧化剂（臭氧）对人体及生态系统的影响的研究也进展迟缓。虽然日本从预防喉咙痛等急性症状的角度制定了60ppb这一环境标准，但是，痉挛等神经症状的发生原因尚未得到解释。在欧美，着重于哮喘等长期性人体影响进行光化学烟雾的风险评估，因此环境标准没有采用每小时值，而是采用了8小时平均值，美国规定为80ppb，欧盟则规定为55ppb。
然而在日本，不仅一直没有对长期性影响进行调查，而且不可思议的是，30多年来日本全国几乎都没有达到每小时值为60ppb这一环境标准。2005年度，在日本全国1184处大气观测站中，全年达到环境标准的仅有3处。
光化学烟雾不仅会造成长期性人体影响，还会对植物带来影响，必须将其作为“早已有之的新型大气污染”，再次着手从根本上查明其作用原理。（日经能源环境网 供稿）
