以PM2.5為代表的細(xì)粒子污染，已成為我國目前城市空氣污染中*重要的污染源，并漸漸為大眾所了解。然而人們不知道的是：在PM 2.5形成之前，還有一個**重要的前體物———VOCs（揮發(fā)性有機(jī)物）。正是它的萬千變化，讓細(xì)粒子污染漸趨嚴(yán)重。

洛杉機(jī)光化學(xué)煙霧事件

　　VOCs的身影*早出現(xiàn)在美國洛杉磯。位于西海岸的洛杉磯，三面環(huán)山，一面臨海，長年陽光明媚。然而，上世紀(jì)40-50年代，這個美麗的港口城市逐漸被陰云籠罩……

　　人們發(fā)現(xiàn)，每年夏季的正午或午后，這里的天空經(jīng)常會出現(xiàn)一片渾沌不清的淺藍(lán)色煙霧，而遠(yuǎn)離城市1公里外的松林莫名其妙地成片枯死，柑橘減產(chǎn)；更多的居民開始患上各種眼疾和呼吸道**。到1955年，洛杉磯已有400多名65歲以上的老人相繼去世。

　　這就是有名的洛杉機(jī)光化學(xué)煙霧事件。也正是從這一年起，美國科學(xué)家開始著手探究，究竟是誰在謀殺洛杉磯的天空及人群？

　　經(jīng)美國科學(xué)家不懈努力，人們發(fā)現(xiàn)這是一種**大氣污染，是由汽車尾氣和其它工業(yè)生產(chǎn)排放出來的大量碳?xì)浠衔锖偷趸?，在陽光紫外線作用下，*終變成了讓人致病或致命的毒氣。

　　作為一種危險的揮發(fā)性有機(jī)物VOCs，此時雖然已經(jīng)在美國西海岸肇事闖禍，但半個世紀(jì)后，它潛伏的身影才影影綽綽地出現(xiàn)在科學(xué)家視野之中。就是今天，關(guān)于大氣VOCs的研究，仍屬世界*前沿科學(xué)領(lǐng)域。

危險的信號：近幾年低濃度、高毒性的VOCs在PM2.5中的比重上升很快

　　人類生存所必需的空氣，一旦被污染，對被污染區(qū)域的所有人都將是滅頂之災(zāi)?？梢诳床灰娒恢慕卮髿鈱又腥?zhǔn)確搜尋出一個個的影子殺手，對全球科學(xué)家而言，一直是一個巨大的挑戰(zhàn)。

　　在我國，上世紀(jì)80年代之前，大氣污染主要表現(xiàn)為煤煙型污染，即以二氧化硫的顆粒物污染為主，然而80年代之后，城市化加速，經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)張，各大城市機(jī)動車保有量也隨之迅猛增長，國內(nèi)的蘭州、北京、上海、廣州等大城市相繼出現(xiàn)光化學(xué)煙霧污染，引起大氣化學(xué)科學(xué)家們的注意。

　　尤其近幾年，珠三角、長三角、京津冀等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)大氣污染日趨嚴(yán)重，灰霾天變得越來越多，這使得臭氧和PM 2 .5所代表的細(xì)粒子污染，漸漸發(fā)展為大城市和區(qū)域空氣污染的首要大敵。國家開始投入相當(dāng)多的科研經(jīng)費，進(jìn)行大氣污染研究。

　　然而，長期以來，由于VOCs在大氣中的含量很低，一般都在PPbv（十億分之一體積比）級，國內(nèi)現(xiàn)有的監(jiān)測和分析手段不足，使得VOCs的研究進(jìn)展相對緩慢，且早期大多數(shù)研究屬于零星式研究，缺乏對污染物質(zhì)有計劃和系統(tǒng)的研究。

　　“研究VOCs，首先要求測量和分析儀器相對精準(zhǔn)以及大大小小所有實驗過程的準(zhǔn)確無誤”，中科院大氣物理研究所是國內(nèi)*早進(jìn)行大氣污染研究的科研機(jī)構(gòu)之一，相關(guān)科研人員介紹，直到1993年，該所利用世行貸款從國外購買回來一臺商品化的臺式氣相色譜/質(zhì)譜儀（GC/MS）。但“這臺國內(nèi)幾乎***的儀器，也只能檢測出大氣中ppm級氣體，比如氮氣、氧氣、二氧化碳等無機(jī)氣體，對VOCs無能為力”。

　　于是，大氣所科學(xué)家自己動手對儀器進(jìn)行研究改良。經(jīng)過幾年的探索，大氣所終于研制出了一套大氣痕量有機(jī)污染物兩步深冷凍濃縮進(jìn)樣系統(tǒng)，并完善系列檢測方法，使儀器靈敏度整整提高了一百萬倍。

　　整體上講，我國科學(xué)家對VOCs的研究，比歐美國家要落后10-20年，但近些年隨著區(qū)域大氣污染日益嚴(yán)重，VOCs研究進(jìn)展很快，并已日漸系統(tǒng)化。

　　“以前北京地區(qū)大氣中，有機(jī)物（VOC）在PM2.5細(xì)粒子中的比重僅20-30%，但近幾年上升很快，有機(jī)物已經(jīng)占到PM 2.5的30-40%，其中很大一部分來自由VOCs在大氣中向顆粒物的轉(zhuǎn)化。去年冬季的觀測結(jié)果表明，嚴(yán)重灰霾天PM1.0中有機(jī)物含量達(dá)到了40%以上，而今年10月29日-11月2日強(qiáng)霾污染過程，PM1.0中的有機(jī)物含量已經(jīng)超過了50%.這是一個非常危險的信號”，中科院大氣物理研究所研究員王躍思博士分析，因為近些年盡管北京市大氣污染中的二氧化硫、氮氧化物和PM10都在下降，但夏季臭氧濃度卻在增加，而VOCs是臭氧生成和其它細(xì)粒子生成的共同前體物，所以VOCs已引起國內(nèi)大氣化學(xué)科學(xué)家們的共同重視。

　　如今，經(jīng)國內(nèi)眾多科研機(jī)構(gòu)努力，低濃度、高毒性的VOCs面目，在科學(xué)家的探索面前逐漸清晰。

　　健康殺手VOCs造成大量有毒有害物質(zhì)進(jìn)入人體沉積

　　據(jù)研究，目前確定對環(huán)境和人類產(chǎn)生危害的大氣污染物約有幾百種，VOCs即是其中重要一員。

　　“這幾百種大氣污染物中，影響范圍較廣的污染物主要有大氣顆粒物、硫化物、氮氧化物、含鹵素化合物、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和放射性物質(zhì)等。而PM 2 .5細(xì)粒子污染，幾乎涵蓋了前五種污染物”，中科院大氣所相關(guān)科學(xué)家解釋。

　　在大氣科學(xué)家眼里，空氣中占到99%以上的是氧氣、氮氣和二氧化碳，污染物只是其中很小一個部分。然而就是這一個很小部分內(nèi)，又包含了細(xì)粒子、臭氧、氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳和品種繁多的VOCs.而VOCs對人體健康的影響有直接效應(yīng)，更多的是間接效應(yīng)。

　　“如果把PM10中成千上億的細(xì)小顆粒物聚合體，當(dāng)成一個巨大的反應(yīng)床，那么VOCs就既是臭氧和細(xì)粒子生成的一個*重要前體物，又直接貢獻(xiàn)細(xì)粒子，因此必須非常重視”，中國工程院院士唐孝炎老師解釋，VOCs是一大類化合物的總稱，它在大氣中實際包含了成千上萬種微量有機(jī)揮發(fā)物，比如目前科學(xué)家在VOCs中能分辨出的，就有正構(gòu)烷烴、支鏈脂肪酸、正構(gòu)烷醇、脂肪二元酸、芳香多元酸、多環(huán)芳烴（PAHs）、異構(gòu)烷烴、三酮類化合物等幾百種。

　　“由于VOCs具有相對強(qiáng)的活性，是一種性格比較活潑的氣體，導(dǎo)致它們在大氣中既可以以一次揮發(fā)物的氣態(tài)存在，又可以在紫外線照射下，在PM10顆粒物中發(fā)生無窮無盡的變化，再次生成為固態(tài)、液態(tài)或二者并存的二次顆粒物存在”，“且參與反應(yīng)的這些化合物壽命還相對較長，可以隨著風(fēng)吹雨淋等天氣變化，或者飄移擴(kuò)散，或者進(jìn)入水和土壤，污染環(huán)境”，唐認(rèn)為，盡管目前科學(xué)界對VOCs在大氣污染中的具體作為和反應(yīng)機(jī)理還沒有完全弄清楚，但它的危險性卻已是昭然大白。

　　經(jīng)科學(xué)家研究，大氣中的顆粒物粒徑越小，越容易通過人體呼吸道進(jìn)入肺部，比如粒徑小于7微米的顆粒物，可通過上呼吸道進(jìn)入人體；粒徑小于3.3微米的顆粒物，可沉積在支氣管或肺泡內(nèi)；粒徑小于1微米的顆粒物，就可以直達(dá)肺泡。這些細(xì)小而無形的潛入者，一些本身就有毒性，比如硫酸液滴、鉛粒子、氯粒子等，還有些則攜帶有毒物質(zhì)，如煙炭吸附的多環(huán)芳烴等多種有害氣體。

　　一旦出現(xiàn)細(xì)粒子污染的灰霾天氣，近地大氣中的細(xì)粒子無時無刻不在產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，生活在地面的人群和其它動植物，則無時無刻不在呼吸交換氣體，于是造成大量有毒有害物質(zhì)進(jìn)入人體沉積，人體健康受損。“從各國科學(xué)家的研究成果來看，細(xì)粒子污染可導(dǎo)致肺癌、呼吸道**、心血管疾管和神經(jīng)性**等，甚至直接參與破壞人體血液循環(huán)，但具體作用于人體的病理學(xué)機(jī)理尚需進(jìn)一步研究”，中科院大氣物理研究所研究員王躍思稱。

　　美國哈佛大學(xué)曾對8000名成年人，進(jìn)行了長達(dá)16年研究追蹤，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PM 2.5與死亡率增加之間的相關(guān)性，比PM 10要高。也就是說，PM 2 .5對造**體死亡更關(guān)鍵。另外也有科學(xué)家研究表明：每增加10微克/立方米的顆粒物吸入量，將導(dǎo)致嬰兒早產(chǎn)死亡率增加1%；對已出生兒童，則會造成智力受損。

　　層層追兇：汽車尾氣和油氣揮發(fā)成VOCs主要來源

　　在科學(xué)研究中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，PM10中所含有的PA H s（多環(huán)芳烴，V O Cs之一種）60%-70%附著在粒徑小于1.1微米的細(xì)粒子中。

　　顯然，具致畸致癌性的多環(huán)芳烴是人體健康的重要殺手之一。而PA H s中根據(jù)分子式環(huán)數(shù)的不同，又多達(dá)幾十種之多。

　　“鎖定造成大氣污染中元兇的過程，是一個層層剝皮的過程，先剔除對大氣污染影響不重要的無機(jī)大氣，再剔除VOCs（揮發(fā)性有機(jī)物）中不活躍、但占到總烴70%-80%的甲烷，然后再剔除活躍NHMC（非甲烷烴濃度）中毒性不強(qiáng)或活躍性不強(qiáng)的有機(jī)成分，*終科學(xué)家將目標(biāo)縮小到PAHS、烷烴、烯烴、苯系物等少量幾個對象身上”，中科院大氣所介紹，目前國內(nèi)對VOCs的研究路徑大抵如此，“也就是一個尋找大氣氣溶膠中有機(jī)物來源的指標(biāo)物質(zhì)的艱苦過程”。

　　可大氣中這些有害的VOCs又到底來自哪里呢？王躍思博士通過對1999-2010年間北京大氣污染的監(jiān)測研究發(fā)現(xiàn)，VOCs的來源廣泛而且不斷變化，北京觀測數(shù)據(jù)顯示，2009-2010年汽車尾氣的貢獻(xiàn)率為25%；溶劑和油氣揮發(fā)（加油站、電路板清洗、噴涂和裝修等）占30%；工業(yè)排放（尤其是石油化工）占10%；植物排放揮發(fā)不到10%；其它面源污染，如餐飲業(yè)、有機(jī)質(zhì)燃燒和居民日?；顒拥龋欧糯蠹s25%.

　　“從這組數(shù)據(jù)可以看出，汽車尾氣和油氣揮放對VOCs的貢獻(xiàn)率已超過一半以上，因此，要想真正治理夏季臭氧超標(biāo)和前年P(guān)M2.5所帶來的細(xì)粒子污染，控制住VOCs的來源*為關(guān)鍵”，王躍思認(rèn)為，比如可以通過對汽車尾氣的嚴(yán)格控制、在加油站加汽站等安裝油氣回收裝置；以及通過對為汽車裝修、維修和保養(yǎng)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)加強(qiáng)監(jiān)管，堅持廢棄油品回收上繳；控制涂料生產(chǎn)的環(huán)保性，不符合環(huán)保的涂料拒絕進(jìn)入市場等綜合措施，“肯定可以控制住VOCs增長勢頭”。

　　目前，隨著社會對PM2.5的高度關(guān)注，國家環(huán)保部已將PM2.5標(biāo)準(zhǔn)納入2016年新的空氣質(zhì)量檢測體系。對此，不少大氣化學(xué)科學(xué)家表示欣慰。

　　“由于我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不平衡，有的地方要控制臭氧、PM2.5，或更前一步要控制VOCs；有的地方還必須要控制二氧化硫和PM10，所以導(dǎo)致國標(biāo)A PI顯得滯后”，王躍思博士認(rèn)為，國家十二五環(huán)境規(guī)劃中肯定要考慮臭氧、氮氧化物和PM 2.5調(diào)控策略，而下一個五年計劃，VOCs也將被系統(tǒng)納入國家空氣質(zhì)量管理體系，“控制大氣質(zhì)量的指標(biāo)體系要有個漸次提升的過程，要一步步走”。

　　VOCs（揮發(fā)性有機(jī)物）污染

　　盡管目前科學(xué)界對VOCs在大氣污染中的具體作為和反應(yīng)機(jī)理還沒有完全弄清楚，但它的危險性卻已是昭然大白：

　　“由于VOCs具有相對強(qiáng)的活性，是一種性格比較活潑的氣體，導(dǎo)致它們在大氣中既可以以一次揮發(fā)物的氣態(tài)存在，又可以在紫外線照射下，在PM 10顆粒物中發(fā)生無窮無盡的變化，再次生成為固態(tài)、液態(tài)或二者并存的二次顆粒物存在；且參與反應(yīng)的這些化合物壽命還相對較長，可以隨著風(fēng)吹雨淋等天氣變化，或者飄移擴(kuò)散，或者進(jìn)入水和土壤，污染環(huán)境”。