科普｜认识臭氧：既是地球卫士，又有健康隐患！

臭氧，化学式为O3，是氧气（O2）的一种同素异形体，具有特殊臭味的蓝色气体。在常温常压下，较低浓度的臭氧是无色气体。当空气中臭氧的浓度达到40μg/m3（感觉临界值）时，嗅觉灵敏的人便可察觉，当达到300μg/m3（嗅觉临界值）时，一般人即可嗅出。臭氧具有强氧化性，不稳定，易分解，因而在空气中一般不会有高浓度的臭氧持续存在。

一、臭氧是有益的吗？

臭氧虽然只是空气中的微量气体成分，但在我们的生活中确起着极为重要的作用。

距离地面30公里左右的高层大气中，集中了地球上90%的臭氧，被称为臭氧层。臭氧层的平均厚度大约3mm，能够吸收波长210～290nm的紫外线，使人类和动植物免受紫外线的伤害，是地球生态系统的保护伞；同时将紫外线中的能量转化为热能，维持大气循环、因而这部分的臭氧被称为“地球卫士”。

臭氧具备良好的杀菌、脱色、氧化、除臭功能，使用过程中产生的二次污染物和残留很少，因此臭氧被广泛的应用于水处理、空气净化、食品加工、医疗、农业纺织等领域。

二、臭氧是有害的吗？

近地面大气中的臭氧是一种公认的大气污染物，浓度过高时会对人体健康及生态系统造成危害。

臭氧通过呼吸进入人体，会刺激呼吸道，损伤肺细支气管和肺泡，造成肺功能改变，引起气道反应和气道炎症增加、哮喘加重等。当臭氧浓度为100～140μg/L时，人体会感到眼、鼻、喉黏膜有刺激；当浓度达到140～160μg/L时，可能出现口干舌燥、嗓子痛、咳嗽等症状。有研究显示，空气中每立方米臭氧含量每增加100微克，人的呼吸功能会减弱3%，在臭氧浓度高于200μg/m3时，短时间（1～3小时）的户外剧烈运动会增加肺功能下降的风险。慢性暴露可以影响儿童的肺功能；高浓度臭氧暴露，可损害中枢神经系统，造成头痛、思维能力下降。

臭氧也会对心血管系统造成危害，阻碍血液的输氧功能，造成组织缺氧。对老年人和心血管疾病患者影响较大。臭氧污染越严重，患有心血管疾病（心衰，心梗等）和慢性呼吸疾病的患者，心血管疾病和呼吸疾病的死亡风险会增高。

臭氧还会破坏皮肤的屏障功能，使皮肤出现起皱和黑斑的情况，加速衰老。

除此之外，臭氧污染还会对环境造成损害，比如很多植物对臭氧比较敏感，植物叶面可出现点彩状和青铜色伤斑，危害生态环境，造成农作物减产。臭氧对建筑材料、衣物及其他物质材料等有损坏作用，如加速橡胶和塑料老化，使纺织品褪色等。

三、近地面大气中的臭氧从何处来？

近地面臭氧的主要来源有人类生产生活排放和自然环境中形成

在我们工业生产，汽车尾气，能源使用过程中会产生大量的氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）等一次污染物，这些物质在强烈的紫外线照射下发生光化学反应，生成臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸酯等二次污染物。因此，作为臭氧生成的重要前体，氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）的排放量成为影响近地面臭氧浓度的重要因素，现阶段我国的VOCs和NOx排放总量仍在千万吨以上，整体处于高位。

在自然界中，平流层中的臭氧入侵对流层，‌土壤和植物排放，以及自然界闪电过程产生的氮氧化物，进而形成臭氧等，虽然贡献较小，却也是近地臭氧的一个来源。

另外，室内电器设备的使用，如复印机、激光打印机、负离子发生器、果蔬清洗机、鞋子消毒器等电器设备的使用，也会通过电离、光化学或紫外线照射等方式也会产生臭氧。

四、近地面大气中臭氧浓度是如何变化的？

人类活动是影响近地面大气中臭氧浓度的主要因素，我国城市群区域的臭氧污染尤为严重。例如，温带季风气候区的京津冀地区，亚热带季风气候区的长三角、珠三角、川渝城市群都是较发达的城市群，这些区域工业发达，人口稠密，交通通达度高，工业的发展和交通运输使得大量的氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）排放到空气中，在光化学作用下，更易产生臭氧污染。

自然因素对臭氧浓度变化也有较大影响。臭氧的浓度会受太阳辐射、温度、相对湿度、风向和风速等气象条件的影响。温度越高、相对湿度越低、风速越小，越有利于光化学反应的进行，在平均气温30℃以上、日平均相对湿度在25%～75%、较低风速时，臭氧日平均浓度普遍较高。另外，上海区域气象中心的监测数据还发现，臭氧浓度具有明显的“周末效应”，即周六周日臭氧浓度较高，这可能是由于交通模式的变化导致的NOx排放差异所致。总体来说，臭氧浓度在春季和夏季较高，同时表现出白天高、夜晚低的特点。

五、臭氧浓度较高时，应该如何进行防护？

多关注所在地区的环境空气质量指数（AQI）,当AQI达到轻度污染级别，且主要污染物为臭氧时,需引起注意,及时采取恰当的防护措施。

臭氧污染严重时，建议外出活动时间尽量避开下午2～4时臭氧浓度最高的时间段，同时降低运动强度；如需外出，敏感人群需要做好防护，可佩戴帽子、眼镜及口罩等防护产品。室外发生臭氧污染时，可及时关闭门窗，减少通风次数，室内臭氧浓度就会很快下降。

若办公室、复印室内同时使用多台激光打印机复印机等设备时，可能会引起室内臭氧污染，此时可用含活性炭滤网的空气净化器去除臭氧。

为应对臭氧污染，我国在《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)中，新增臭氧为常规检测指标，其控制标准为一级臭氧浓度限值为日最大8小时平均值为100µg/m³，1小时平均值为160µg/m³；二级臭氧浓度限值则分别为160µg/m³和200µg/m³，与世界卫生组织的标准基本一致。空气质量监测显示，2018～2022年，我国臭氧浓度总体基本稳定在140μg/m3左右。随着我国环境治理的深入，大气中二氧化硫，一次性颗粒物（PM2.5）排放量有了明显的降低，但臭氧浓度变化不明显，在我国部分城市以臭氧为主要污染物的天数比例已超过以细颗粒物(PM2.5)为主要污染物的天数，如2023年，上海市环境空气质量指数（AQI）优良天数为320天，全年45个污染天数中，首要污染物为臭氧的有30天，占66.7%次，臭氧已成为影响我国环境空气质量的重要因素。

“十四五”期间，生态环保部制定了《臭氧污染防治攻坚行动方案》，力求实验氮氧化物与VOCs控制减排，加强PM2.5和臭氧的协同治理，到“十四五”末期，使空气质量再上一个台阶，以满足人民群众日益增长的健康需求。

作者：上海市浦东新区疾病预防控制中心 主管技师 于娟