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恶棍臭氧及帮凶VOC-蔡工

文章来源:http://www.iwuchen.com/  2020年02月05日  点击数:353
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,官员赚政绩。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 =1000 ppb ≈ 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。靠权力能够抹去的VOC,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》。我说怎么穿制服的突然一下子全都会念VOC了。

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。

2019年6月下旬,周边绝大多数企业被限令白天停产,原因是有人告诉官员臭氧超标,要整治它的帮凶VOC。接着,官员把预警延迟到8月末,共要停两个半月,也不管这期间臭氧是否超标。今天(2019年8月8日)上午,一拨人进入已经停产的车间,转悠了几分钟,然后说了几项不合格,拉闸断电,强制停产整顿。理由包括:“未安装VOC在线装置”,“未上传(环保设备)电表数据”等,从来没有哪个部门对我提出过的新要求。厂门外贴了张提前用70 g/m2 A4纸打印的《公示牌》,那块“牌子”的制作成本(不计人工费)连同浆糊不超过五毛钱。停产理由是现场填写的,打印好的落款日期是3天前。有7个部门落款,其中,“区纪委监察委员会”忘了盖公章,主管我们这片儿的“开发区管委”没露面,替他出头的是开发区下属的镇政府。听说这几天周边大部分工厂都受到这待遇,我算晚的,他挺给面子。我对这个《公示牌》提了一条意见,VOS写错了,应该是VOC。他说这两种写法相同,我说我是搞空气净化的,我说错了就是错了,他就让下属改了,我扳回一局。

坊间传,9月份还要继续停产一个月,为的是营造国庆节期间北京的“阅兵蓝”。俺河北的口号是:牺牲GDP,死保北京的蓝天。看看两家的臭氧监测数据,咱好像没必要扯那么大的嗓门。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。俺家的父母官应该调到北京去负责关停工厂。不敢评论河北省邯郸市永某区,我和我的企业在那里生存。人家山东海滨烟某市比我们猛,郊区的家禽和牲畜判违法,因为排放VOC。城里的狗狗免责。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,除了有权修理我的官员。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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