高中生关注臭氧污染 做调查称京西北臭氧浓度最高

　　北京高中生关注臭氧污染问题 研究发现

　　“上风上水”西北部臭氧浓度最高

　　每天的天气预报里，大家都会看到各种污染指数。不久前，臭氧也作为一项污染指标天天播报。北京五中高二年级的陈梓睿同学，两年前就开始关注臭氧污染问题。她还利用假期到中国科学院城市与环境生态研究中心和北京教学植物园城市生态观测站，在张红星博士的指导下开展了城近郊区臭氧污染与风向关系的调查。结果显示，大家一贯认为“上风上水”的京城西北低山南部，臭氧浓度最高，而市区交通干线附近，臭氧浓度反而最低。

　　关于臭氧的“存疑”

　　喜欢做科学实验的陈梓睿，在初中时曾经在北京中小学生绿色科技俱乐部做过一个环境课题：北京城区12种行道树树叶对二氧化碳的固定能力比较。当时在采集树叶样本时，陈梓睿发现臭椿叶片上有水渍状的斑点，然而在叶片上没有发现明显的昆虫和霉斑。这个爱刨根问底的小姑娘对这种症状产生了疑问。她咨询了一些专家，他们认为臭椿叶片的不正常症状可能是臭氧伤害引起的。从此，陈梓睿就把“臭氧”这个名词记在了脑子里。

　　高一的一堂化学课上，老师写的一个化学方程式里出现了O3这个符号。老师说，这表示臭氧。陈梓睿立刻想起了初中疑惑过的问题，一连串的问号挤进脑袋：臭氧对植物有害，对人有没有害？它在北京不同地区浓度有多大？能不能利用植物对臭氧浓度进行预警？她想把这些问题彻底搞明白。

　　通过查阅资料，陈梓睿了解到，臭氧对人类而言有利有弊。在海拔约15至30公里以上的平流层中，臭氧可以吸收太阳的高能紫外辐射，从而保护地球上的生物免遭紫外线的伤害。然而，在距离地表15公里高度范围内的对流层中，臭氧却是一种对地球上的生物有害的气体污染物。1940年，在美国洛杉矶首次出现了光化学污染烟雾。它的特征是烟雾呈现蓝色，具有强氧化性，刺激人的眼睛，伤害植物叶片，使大气能见度降低，甚至可使橡胶开裂。科学家于十多年后确定了空气中的刺激性气体成分中就有臭氧。继洛杉矶之后，光化学污染在世界各地不断出现。上世纪末，在长江三角洲城市群、珠江三角洲城市群和京津冀城市群都出现了比较严重的区域性光化学烟雾。

　　臭氧主要是由汽车尾气形成的，工业革命以来，全球大气臭氧浓度上升了36%。到2012年，北京机动车保有量已经超过500万辆，随着汽车保有量的增加，北京臭氧浓度有继续提升的趋势。

　　每周一天爬梯日

　　北京臭氧的大气污染主要在夏季。陈梓睿在五中科学老师的指导下，确定了研究计划，中小学生绿色科技俱乐部的指导老师帮她联系了中国科学院城市生态与环境研究中心的张红星博士作为指导专家。于是陈梓睿利用高一的暑假对北京部分地区的大气臭氧浓度进行了实地观测。在中科院的实验室里，陈梓睿见到了可以测量臭氧浓度的仪器，名叫“被动采样仪”。它看起来像个小方盒子，但没有底，仪器藏在小盒子里。这种小盒子要拴在距离地面3米高的地方进行采样。

　　为了评估北京地表臭氧污染的空间分布规律及其对植物伤害状况，陈梓睿调查取样选址的方法是沿着北京地区夏季的主要风向，从东南到西北，呈线性布点，横跨城南郊区、核心城区、城西北远郊山区，共选择了7个监测点。这7个地点分布于大兴、东城、海淀、昌平、延庆等5个区县。从西北向东南依次是：延庆大庄科乡的山梁、昌平区的蟒山国家森林公园、海淀区的中国科学院生态环境研究中心、北京城区北四环西路海淀桥、北京城区西四环四季青桥、东城区北京教学植物园、大兴区亦庄凉水河滨河公园。整个暑假，陈梓睿和这7个观测点较上了劲。从7月1日到8月30日，连续八周，每周要抽出一天和科学家们一起把7个观测点都跑一遍，把旧的采样仪收回测试，把新采样仪拴到3米高的采样处。“老师带着我和梯子，斜穿整个北京，每次都是早上9点出门，晚上9点才到家。第二天再用一天时间到实验室对采集的样本进行测量分析。”陈梓睿丝毫不觉得爬梯子辛苦或者实验繁琐。“我最喜欢做这些事了，做实验是我的最爱。”小姑娘说起做实验满脸兴奋。

　　实验结果出乎意料

　　当实验结果最终出炉的时候，发现测量数据超出了大家的预想：从北京的西北远郊前山地区横跨核心城区，再到东南郊区，7个监测地点测到的夏季平均臭氧浓度依次为：53.66 PPb、55.89 PPb、36.65 PPb、26.68 PPb、27.25 PPb、35.22 PPb、31.02 PPb。从区域分布看，北京城乡臭氧浓度整体从东南到西北呈现逐步增加的趋势。这与大家通常认为的“西北部上风上水”的概念正好相反。

　　“结果出来的时候很多人都不相信，连我高中的科技老师也觉得惊讶。因为大家都觉得西北地区有山有树，空气质量应该很好。但其实风向决定污染物向什么方向飘移，这是臭氧污染分布规律的重要驱动因素。在测定臭氧期间，把中国科学院生态环境研究中心每天的平均风向数据做成雷达图，结果表明从7月1日到8月30日，北京的主要风向是东南风，污染物被吹到京城西北部，而由于西北山脉的阻挡，污染物在山前聚集，这就使得西北地区臭氧浓度升高。”

　　另一个出乎意料的结果是，在城区观测地点位于交通干线附近的环境条件下，臭氧平均浓度值最低。在7个观测点中，距离交通干线附近的北四环海淀桥和西四环四季青桥测量出的臭氧浓度最低。臭氧主要由汽车尾气造成，为什么在交通干线附近浓度反而最低？陈梓睿分析，交通干线附近受机动车排放的还原性物质的影响比较大，易发生“滴定反应”(即各种复杂的化学元素比较多，瞬间反应中和了)，所以臭氧浓度反而最低。

　　根据臭氧浓度相对高低，陈梓睿把北京的臭氧浓度分为红黄蓝三级，绘制出了臭氧浓度分布格局图。北京西北部前山地区的臭氧浓度最高，为第一级；其次是中国科学院生态环境研究中心、城里的园区北京教学植物园、东南五环外大兴亦庄凉水河等远离交通干线的区域，为第二级；距离交通干线附近区域的北四环最低，为第三级。

　　识臭椿桑树可辨臭氧

　　臭氧对植物有明显的危害，能否找到一些植物作为臭氧的指示植物呢？

　　在测量臭氧浓度的同时，陈梓睿和指导老师还分别对7个臭氧监测地点方圆3公里范围内沿自然道路进行了线性考察，看是否有植物受到臭氧伤害，鉴定植物伤害特征，对确认是臭氧伤害的植物叶片进行拍照。结果在7个监测地点附近共发现受到伤害的植物15种，其中臭椿、桑树、五叶地锦、榆树、金叶槐伤害特征最为明显。调查结果初步表明：臭椿、桑树出现频率最大，山地平原都有分布，比较适合作为臭氧伤害的指示植物。陈梓睿提醒大家：“如果在没有昆虫伤害的情况下，叶片出现整体失绿，或者有斑点的情况，就要警惕是否是因为臭氧浓度高造成的。”(记者 李莉)