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日本在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時(shí)代，經(jīng)常會發(fā)生光化學(xué)煙霧。“那已經(jīng)是過去的事情了”，有這種想法的人可能很多。然而令人意外的是，在2000年以后，光化學(xué)煙霧的發(fā)生在迅速增加。

2002年7月4日，在日本千葉縣，時(shí)隔28年又發(fā)出了光化學(xué)煙霧警報(bào)。日本國內(nèi)發(fā)出這種警報(bào)，也是18年來的首次。當(dāng)天，在包括千葉縣在內(nèi)的東京圈，有400多人表示感到眼睛及喉嚨疼痛。2005年9月2日，埼玉縣也在時(shí)隔21年后，首次發(fā)出這種警報(bào)。

不僅是東京圈。2005年，在日本全國21個(gè)都道府縣，總共有185天發(fā)出了預(yù)警及警報(bào)，有1495人表示身體不適。在偏僻的長野縣八方尾根及沖繩縣與那國島，也檢測出了高濃度的光化學(xué)氧化劑。在人們認(rèn)為大氣已變得很干凈的現(xiàn)在，為什么光化學(xué)煙霧又開始成為了問題呢？

光化學(xué)煙霧的真身是以臭氧為主要成分的“光化學(xué)氧化劑”，以及灰塵和煤煙等“懸浮顆粒物”（SPM）（下圖）。產(chǎn)生出這些物質(zhì)的起因物質(zhì)，是汽車及工廠排放的氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）。首先，氮氧化物與揮發(fā)性有機(jī)化合物受到紫外線照射后發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧。而且，通過這種光化學(xué)反應(yīng)，氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)化合物、硫酸（SO2）和氨等物質(zhì)還形成了各種各樣的懸浮顆粒物。

光化學(xué)煙霧的發(fā)生原理 光化學(xué)煙霧由光化學(xué)氧化劑（臭氧）及懸浮顆粒物（SPM）組成。起因物質(zhì)為氮氧化物及揮發(fā)性有機(jī)化合物，這兩種物質(zhì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成光化學(xué)氧化劑。硫酸（SO2）、氨、氮氧化物及揮發(fā)性有機(jī)化合物等污染物質(zhì)，經(jīng)過光化學(xué)反應(yīng)會變成懸浮顆粒物。

滯后的揮發(fā)性有機(jī)化合物排放規(guī)制

由于引起眼睛及喉嚨疼痛的是臭氧，因此，作為光化學(xué)煙霧的指標(biāo)，日本采用了“臭氧濃度＝光化學(xué)氧化劑濃度”的計(jì)算方法。將臭氧的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)定為每小時(shí)值在60ppb以下（ppb為10億分之1。是ppm的1000分之1的單位）。如果超過120ppb，則會發(fā)出預(yù)警，如果超過240ppb則會發(fā)出警報(bào)。

從東京都環(huán)境局的數(shù)據(jù)來看，在1990年度～2002年度的約10年間，年平均光化學(xué)氧化劑濃度增加了5.6ppb�？梢钥闯�，2000年以后，每小時(shí)值超過120ppb的天數(shù)迅速增加（下方左圖）。那么作為起因物質(zhì)的氮氧化物及揮發(fā)性有機(jī)化合物又如何呢，它們反倒正在減少（下方右圖）。日本已對氮氧化物制定了環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，通過《汽車NOx?PM法》在大城市圈對柴油車進(jìn)行了嚴(yán)格的氮氧化物排放規(guī)制。

在東京大氣測定局，自2000年以后，光化學(xué)氧化劑濃度超過120ppb的天數(shù)迅速增加（左圖的紅線），預(yù)警發(fā)布天數(shù)也增加到了20天左右。雖然作為光化學(xué)煙霧起因物質(zhì)的氮氧化物不斷減少，但揮發(fā)性有機(jī)化合物近年來的下降幅度在逐漸變小。

而對于揮發(fā)性有機(jī)化合物，則是通過2006年4月施行的《修訂大氣污染防止法》開始實(shí)行規(guī)制，時(shí)期較晚。揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放源包括涂料、印刷、粘接劑、化學(xué)工業(yè)品制造以及工業(yè)用清洗劑等，范圍相當(dāng)廣泛，2000年度日本的總排放量約為150萬噸�！缎抻喆髿馕廴痉乐狗ā穼γ磕�50噸以上的排放設(shè)施制定了標(biāo)準(zhǔn)，力爭在2010年度之前，使揮發(fā)性有機(jī)化合物排放量比2000年度減少30％。

雖然全面規(guī)制剛剛開始，但根據(jù)揮發(fā)性有機(jī)化合物種類的不同，在此之前，日本已在通過《惡臭防止法》及《勞動安全衛(wèi)生法》等對排放進(jìn)行規(guī)制。并且，按照2001年開始施行的《化學(xué)物質(zhì)排放把握管理促進(jìn)法》（PRTR法），工廠必須申報(bào)化學(xué)物質(zhì)排放量，自覺減排揮發(fā)性有機(jī)化合物的行動也在展開。

由于上述舉措產(chǎn)生了效果，東京都的揮發(fā)性有機(jī)化合物濃度一直保持在減少或者持平狀態(tài)。盡管如此，光化學(xué)氧化劑的濃度卻又在迅速增加，這或許是另有原因。

污染物質(zhì)受中國影響

日本國立環(huán)境研究所廣域大氣建模研究室主任大原利真舉出了光化學(xué)煙霧激增的3個(gè)原因：首先是全球變暖以及熱島現(xiàn)象使得光化學(xué)反應(yīng)更加活躍，更容易生成臭氧；其次是東亞地區(qū)產(chǎn)生的臭氧被風(fēng)吹送到了日本；再次是生成臭氧的起因物質(zhì)發(fā)生了變化。

關(guān)于第1個(gè)原因，對過去東京都的氣象和臭氧濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氣象因素對臭氧濃度增加產(chǎn)生促進(jìn)作用的比率僅為20％左右。

而對于第2個(gè)東亞來源說，首先根據(jù)東亞能源消費(fèi)量的統(tǒng)計(jì)值等數(shù)據(jù)，計(jì)算出氮氧化物排放量。2003年的排放量高達(dá)3000萬噸左右，已查明，其中50％為中國排放，20％為印度排放，5％為日本排放。

在上述排放數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，再考慮到季風(fēng)因素，用計(jì)算機(jī)模擬整個(gè)東亞地區(qū)的臭氧濃度，由此判斷出，日本在春季及秋季從東亞地區(qū)吹來的臭氧相當(dāng)多。由此得知，4月份日本本州地區(qū)的臭氧濃度最多有20％來源于東亞。相反，夏季來自太平洋的風(fēng)力較強(qiáng)，因此來自亞洲的影響較小。

日本海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAMSTEC）大氣組成變動預(yù)測研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人秋元肇等人通過觀測及模型，對從中國來到日本的臭氧量進(jìn)行了計(jì)算，得出的結(jié)果是，春季為月平均10～15ppb，夏季為20ppb。在日本，春季經(jīng)常會超過60ppb的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，夏季經(jīng)常出現(xiàn)120ppb以上的光化學(xué)煙霧。秋元肇認(rèn)為，造成日本光化學(xué)煙霧激增的原因“在春季及秋季很有可能是起源于亞洲其他國家的臭氧，夏季則是當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生的臭氧�！�

大原主任等人還用計(jì)算機(jī)預(yù)測了2020年的臭氧濃度（下圖）。在中國成為“可持續(xù)發(fā)展型社會”的情景下，中國的氮氧化物排放量將比2000年增加約40％，而中國東部的臭氧濃度為年平均60ppb，東京也將達(dá)到50ppb。

亞洲的光化學(xué)氧化劑濃度 根據(jù)亞洲的統(tǒng)計(jì)值等數(shù)據(jù)，計(jì)算出氮氧化物排放量及揮發(fā)性有機(jī)化合物排放量，再考慮季風(fēng)等因素，用計(jì)算機(jī)算出了臭氧（光化學(xué)氧化劑）的濃度。到2020年，中國東部的臭氧濃度將達(dá)到年平均60ppb以上，這將對日本的臭氧濃度帶來巨大影響。（信息來源：日本國立環(huán)境研究所）

關(guān)于第3個(gè)原因臭氧生成物質(zhì)的變化，人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識到，僅僅減少氮氧化物及揮發(fā)性有機(jī)化合物的量還不行，兩者的比率也至關(guān)重要。當(dāng)東京圈發(fā)生光化學(xué)煙霧時(shí)，通常東京灣工業(yè)地帶所排放的氮氧化物及揮發(fā)性有機(jī)化合物會被風(fēng)吹到內(nèi)陸地區(qū)，導(dǎo)致埼玉市周邊的臭氧濃度上升，并且向日本中部擴(kuò)散。不過在靠近排放源的東京圈，檢測到120ppb高濃度臭氧的事例正在增加。

破解這個(gè)謎題的關(guān)鍵，就是氮氧化物與揮發(fā)性有機(jī)化合物的比率。有調(diào)查結(jié)果顯示，1996年以后，在東京都，揮發(fā)性有機(jī)化合物濃度相對于氮氧化物濃度的比率正在上升。調(diào)查報(bào)告稱，這一比率越高，則臭氧的生成速度越快，早晨在靠近排放源的地方，臭氧可達(dá)到很高的濃度。

由此，大原主任推測：“東京臭氧的年平均濃度上升，是因?yàn)槠鹪从跂|亞的臭氧日益增加。而夏季之所以很容易檢測出高濃度臭氧，是因?yàn)閾]發(fā)性有機(jī)化合物相對于氮氧化物的比率提高了�！本褪钦f，來自中國的越境污染，以及起因于揮發(fā)性有機(jī)化合物比率升高的新型城市大氣污染，這兩者導(dǎo)致了光化學(xué)煙霧。

揮發(fā)性有機(jī)化合物、氮氧化物及顆粒物的關(guān)系

那么，應(yīng)該采取什么樣的對策呢？揮發(fā)性有機(jī)化合物的減排速度趕不上快速推進(jìn)的氮氧化物減排，因而其比率相對上升，容易發(fā)生高濃度臭氧。

另外一個(gè)難題是懸浮顆粒物與氮氧化物之間此消彼長的關(guān)系。如果減少了氮氧化物，由光化學(xué)反應(yīng)生成的懸浮顆粒物也隨之減少。然而另一方面，懸浮顆粒物也可由柴油車等途徑產(chǎn)生，在這方面，如果減少氮氧化物，則懸浮顆粒物將增加。

在不斷減少氮氧化物及懸浮顆粒物的同時(shí)，同步減少揮發(fā)性有機(jī)化合物，為此作出努力很重要。大原主任說：“為此，必須查明光化學(xué)反應(yīng)的原理，對揮發(fā)性有機(jī)化合物能以多快的速度生成何種物質(zhì)進(jìn)行定量化分析。這樣一來，揮發(fā)性有機(jī)化合物規(guī)制的效果就會變得更明顯�！�

關(guān)于光化學(xué)氧化劑（臭氧）對人體及生態(tài)系統(tǒng)的影響的研究也進(jìn)展遲緩。雖然日本從預(yù)防喉嚨痛等急性癥狀的角度制定了60ppb這一環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，但是，痙攣等神經(jīng)癥狀的發(fā)生原因尚未得到解釋。在歐美，著重于哮喘等長期性人體影響進(jìn)行光化學(xué)煙霧的風(fēng)險(xiǎn)評估，因此環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)沒有采用每小時(shí)值，而是采用了8小時(shí)平均值，美國規(guī)定為80ppb，歐盟則規(guī)定為55ppb。

然而在日本，不僅一直沒有對長期性影響進(jìn)行調(diào)查，而且不可思議的是，30多年來日本全國幾乎都沒有達(dá)到每小時(shí)值為60ppb這一環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。2005年度，在日本全國1184處大氣觀測站中，全年達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的僅有3處。

光化學(xué)煙霧不僅會造成長期性人體影響，還會對植物帶來影響，必須將其作為“早已有之的新型大氣污染”，再次著手從根本上查明其作用原理。（日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）