蓝天在夏秋季一再泛起，京津冀的空气似乎变好了。简直，PM2.5、PM10、二氧化硫等多种污染物在空气中都有显着镌汰，然而另一危害性强的污染物——臭氧，却趁我们不备逐年增强，并且在高温天气下格外嚣张（看看今年夏日的数据就知道）。好新闻掺杂着不太好的新闻，新情形总在一直泛起，这就是防治空气污染面临的现实。当我们对污染状态越多相识，就越知道不可毕其功于一役。知己知彼，百战不殆。那么，就让我们好好剖析下臭氧这个新敌手吧。
今天我们将继续为读者先容北大统计团队《空气质量报告》关于京津冀空气污染物的最新研究。上一期先容了其中PM2.5部分，我们知道，经由四年治理，京津冀地区PM2.5和PM10污染已经有了显着改善，13市降幅划分达27%和31%，今年京津冀有望实现“国十条”所设目的）。
但与此同时，臭氧污染的改善情形令人担心，2017年夏日最新效果禁止乐观:8小时臭氧浓度又创出新高。京津冀13个都会经气象调解后的8小时臭氧夏日平均浓度均凌驾100微克/立方米，抵达124微克/立方米，较2016年同期上升了12%。简直，从数值上看，津京冀离“我国现行标准划定的臭氧日最大8小时平均浓度160微克/立方米”尚有些许距离，也远远低于蓬勃国家光化学烟雾事务频发时期的历史水平（臭氧浓度可达1200微克/立方米以上，最高值甚至凌驾2000微克/立方米）。但我们需要小心和阻止的是，近几年京津冀的臭氧污染一连恶化的趋势。关于京津冀数据的剖析和治理的探讨，对我国重点区域臭氧污染防控将有借鉴意义。
以下内容摘编自《空气质量评估报告（四）——京津冀2013-2016年区域污染状态评估》，报告研究了六种空气质量通例污染物：PM2.5、PM10、二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)和臭氧(O3)的数据，我们这里将着重先容其中8小时臭氧部分。为利便公共阅读，文中省略了关于研究配景和统计要领的一些详细内容，感兴趣的读者请在文末“阅读原文”下载全文举行阅读。
三点说明：
1、由于2013年1月和2月京津冀地区站点的空气污染物数据有较高比例的缺失，数据质量不高，以是此报告选取的数据时段为2013年3月到2017年5月。因此，报告中使用的“年”并非自然年，而是一年的3月份到下一年2月份的“季节年”，涵盖一个完整的四序。
2、由于空气质量状态受气象条件的影响很大，为了得出并较量某一季节差别年份的空气质量数据，报告沿用前三个报告的要领，对污染物浓度举行气象调解，剔除了气象因素对空气质量的影响。盘算京津冀地区各个都会在可比气象条件下各污染物的平均值浓度和90%分位数浓度，并对其举行较量和剖析（污染物的平均值浓度反应了一个都会空气质量的平均水平，而其90%分位数浓度则描绘了该都会最严重的10%的极端污染状态）。
3、臭氧的天生极易受到光照影响，光照越强，臭氧浓度越高。因此，一天24小时中，各个小时的臭氧浓度差别且差别很大。如下昼3时一样平常是一天中臭氧浓度最高点，而破晓3时是最低的，两者可以相差2到3倍。由于人们的运动主要集中在光照较强的白天，若只剖析包括夜间时段的24小时浓度，则会低估臭氧对人体康健的影响。因而本文选取报告中最具代表性的8小时臭氧浓度来说明问题。
臭氧（O3）是一种有强氧化性的气体。距离地面约30公里的高空臭氧层，能够吸收紫外线、X射线、伽马射线等短波射线，因此被称为地球的“�；ど �。但近地面的臭氧则是一种大气污染气体，它主要泉源于人类的生产和生涯，爆发于氮氧化物和挥发性有机物之间的光化学反应。低空臭氧会严重影响人类康健，它会影响人体呼吸系统和神经系统。别的，由于臭氧是氧化性极强的催化剂，对金属、质料等均会爆发侵蚀作用，还会降低植物光相助用，造成农作物减产。同时，臭氧可促使空气中的大宗气体污染物转化为颗粒物，进而转化为PM2.5。因此，近地面臭氧浓度超标，其危害水平不亚于PM2.5超标。蓬勃国家的大气问题现在主要是臭氧污染，如美国洛杉矶的光化学污染。中国这几年臭氧污染问题日益突出，臭氧和PM2.5已成为中国大气污染的两个主要污染物。
低空臭氧的天生主要来自尊气的光化学反应。现在已知的可以天生低空臭氧的一个主要途径是二氧化氮经由光照天生臭氧和一氧化氮的反应：
这一反应说明二氧化氮在白天光照下会增进臭氧天生，同时也意味着在光照强度最高的中午和下中午段臭氧的浓度会最高。在通常状态下，上述反应还伴有逆反应：
这个反应不需要光照作为条件，在白天和夜晚都会爆发�Ｎ扌俺敌惺�，尤其是低速行驶时燃料的不完全燃烧，会爆发氮氧化物（NOx）。从上述两个反应中可以看到，二氧化氮是臭氧的主要前体物，而一氧化氮又能中和部分臭氧。
我国关于臭氧的标准基于最高的8小时平均浓度。其中，一级标准限值是100微克/立方米，二级是160微克/立方米。美国情形�；な鸸赜诔粞醯南拗当曜嘉�0.07ppm（约为140微克/立方米），但要求一年间第四高的最大8小时平均浓度值的三年平均不凌驾以上限值，这现实上是很是严酷的。
思量到国家标准是基于臭氧最高8小时的浓度，因此，我们这里剖析中午12时到黄昏20时共8小时的臭氧浓度数据，并盘算其气象调解后的平均浓度。
臭氧成夏日空气污染元凶
京津冀13市气象调解后24小时和8小时臭氧季平均浓度的年度转变序列（微克/立方米）
上图展示了24小时（实线）与8小时（虚线）的经气象调解的臭氧季平均值�？梢韵宰诺目吹�，基于中午12时到黄昏8时的臭氧浓度做调解所得的臭氧季平均浓度显着高于基于24小时的视察所得的数值。这种差别在冬季最小，一样平常在4~10微克/立方米左右；然而在光照较强的夏日，8小时的臭氧浓度会显着横跨24小时的20~40微克/立方米左右。同时，可以看到，京津冀地区8小时臭氧浓度整个夏日的平均值基本都凌驾了中国和世卫组织100微克/立方米的标准�？梢运�，夏日臭氧污染已经成为京津冀大气污染的一个突出问题。
作为岑岭期，春夏日臭氧污染事实有何等“浓郁”？我们通过下图感受一下：
京津冀13市2013-2016春夏日8小时臭氧调解年均值
近年有改善吗？恰恰相反
值得小心的是，近几年京津冀的臭氧污染有一连恶化趋势，每个都会的8小时臭氧浓度近四年来一直在升高。
京津冀13市气象调解后8小时臭氧四年累计降幅及年平均降幅
京津冀13个都会2013年8小时的臭氧浓度大多漫衍在60~70微克/立方米之间，而到了2016年，大部分都会的年均浓度升高到70微克/立方米左右，其中三个都会（张家口， 衡水和沧州）凌驾了80微克/立方米。
京津冀13市气象调解后8小时臭氧年平均浓度转变序列（微克/立方米）
与PM2.5等其它五种污染物的显着镌汰差别，京津冀地区臭氧污染近三年在一直加重。13个都会24小时臭氧的年平均浓度四年来上升了6.7微克/立方米，升幅为13.3%。其中北部地区浓度水平最高，增添幅度也最快。三个区域整年8小时臭氧浓度在2016年均凌驾70微克/立方米，其中夏日均凌驾107微克/立方米。
2017年情形禁止乐观
在2017年春季，8小时臭氧浓度比2016年同期在三个区域均升高了7.5%以上。而在刚刚已往的夏日，8小时臭氧浓度又创出新高。京津冀13个都会经气象调解后的8小时臭氧夏日平均浓度首次凌驾120微克/立方米（国家一级标准为100微克/立方米），抵达124微克/立方米的新高，较2016年同期上升了12%；相比2013年夏日区域平均浓度102微克/立方米，8小时臭氧夏日区域平均浓度5年中累计上升了21.6%。
需要小心的是，虽然2013年京津冀整个区域夏日的8小时臭氧平均浓度凌驾了国家一级标准，可是，仍有承德、廊坊等5个都会切合这一标准。但到2017年夏日，京津冀13个都会的8小时臭氧夏日平均浓度首次所有凌驾了100微克/立方米的国家标准。北京今年夏日的8小时臭氧浓度为121微克/立方米，基本与去年同期持平。
京津冀三个区域气象调解后五种污染物年平均浓度时间序列（微克/立方米）
沿太行山脉：保定、石家庄、邢台、邯郸和衡水；
环渤海：唐山、天津、沧州，北京和廊坊；
北部：张家口、承德和秦皇岛
控制PM2.5和臭氧污染须双管齐下
京津冀区域是天下大气污染的重灾区。近年来，在PM2.5获得有用控制的同时，臭氧污染却越来越严重，成为不可忽视的污染问题，亟需接纳有用步伐控制其继续恶化。
京津冀13市PM2.52013-2016调解年均值转变图
京津冀13市臭氧2013-2016调解年均值转变图
差别于颗粒物，臭氧不降低能见度，因而禁止易被察觉。已往4年颗粒物浓度的显著下降和臭氧浓度的大幅升高，也说明我们没有对臭氧污染给予足够的重视。怎样在控制PM2.5浓度的同时阻止臭氧的增添，无疑是京津冀大气污染防治确当务之急�？刂拼笃廴尽⒏纳瓶掌柿啃枰傩邢低郴⑷只耐牒褪笛�，不可左支右绌。借鉴蓬勃国家的生长历程，颗粒物污染和臭氧污染是都会生长历程中最容易遇到的问题。下一步，我们应该接纳越发直接有用的步伐来控制京津冀地区臭氧污染。我们建议像管控PM2.5一样，对京津冀地区以致天下主要污染区域设定臭氧改善的详细数值目的，以便接纳有力步伐实时阻止污染趋势、有用降低臭氧浓度。
课题组成员
陈磊，伟易博博士研究生，主要完成人
郭斌，西南财经大学统计学院助理教授，主要完成人
黄家盛，北京大学数学学院博士研究生，主要完成人
张澍一，伟易博博士研究生
王恒放，Iowa State University统计系博士研究生
何婧，西南财经大学统计学院助理教授
陈松蹊，伟易博、统计科学中心讲席教授，课题认真人
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