作者：王恩眷（中國氣象局華風氣象傳媒集團）
1995年1月23日聯合國大會決定，把每年的9月16日定為“國際保護臭氧層日”，意在透過相關活動來喚醒公眾對保護臭氧層的認知。
20世紀80年代起，當科學家觀測到臭氧層這把“保護傘”在南極上空出現了“空洞”時，所有人都為之擔憂，並採取一系列行動保護它。
而近年來，劇情又發生了大反轉，各種觀測和研究發現：臭氧，原本待在“天上”默默守護地球的“天使”，不僅來到了我們身邊，還成了危害人類健康的“反派”，亦正亦邪的臭氧到底經歷了怎樣的轉變？我們又該如何應對呢？
“我”和氧氣其實是一家人
臭氧分子結構
人類開始認識臭氧始於19世紀，1839年，德裔瑞士化學家克里斯蒂安 · 弗雷德裡克 · 舍拜恩在電解稀硫酸時，發現有一種特殊臭味的氣體釋放出，他提出這種臭味同自然界閃電後產生的氣味相同，併為它取名為“Ozein”（希臘語，意為“臭味”），後來的科學家研究後發現這種氣體的分子結構是3個結合在一起的氧原子，最終將其命名為臭氧（Ozone）。
臭氧分子結構的發現也表明了臭氧是氧氣的“孿生兄弟”，它們在一定的條件下可以相互轉化。
1913年，法國物理學家法布里透過光學和光譜學的研究，最終成功地證明了高層大氣中臭氧的存在。
臭氧層位於地球大氣的平流層中
在此基礎上，英國地球物理學家卡普曼又解釋了臭氧層的形成，他提出：大氣中的臭氧主要是由氧原子同氧分子進行三體碰撞（三個質點同時在同一地點相碰的現象）而產生。在60千米以上的高空，由於太陽紫外線強，氧分子大量離解，三體碰撞機會減少，導致臭氧含量極少。而在5千米以下的低空，紫外線大大減弱，氧原子很少，臭氧也難以形成。
只有在20-25千米的高度範圍內，既有足夠的氧原子，又有足夠的氧分子，最有利於三體碰撞出臭氧。
3毫米的“保護傘”究竟有何用
在離地面20-25千米高度處的大氣層，因為大量臭氧聚集在此，因此形成了臭氧層。如果在0℃的溫度下，把地球大氣層中所有的臭氧壓縮到一個標準大氣壓（1013。25百帕），那麼臭氧層的平均厚度僅僅只有3毫米，對於整個大氣層高度來說，佔比更是隻有幾千萬分之一。這薄薄的臭氧層究竟有什麼作用呢？
臭氧層會吸收大部分紫外線
我們知道，太陽輻射能量巨大，太陽輻射出的紫外線（按照波長由長到短）包括紫外線A、紫外線B和紫外線C，也就是我們常說的UVA、UVB、UVC。其中波長最短、蘊含能量最大、對面板等傷害最大的就是UVC，而臭氧層恰恰會把UVC全部吸收，阻隔在地球以外。它同時還會吸收大部分的UVB，最終就是這“薄薄”的臭氧層阻絕了97%-99%的紫外線輻射，使地球上的人類和動植物免受傷害，真是名副其實的“保護傘”。
2006年9月測定的南極上空產生的臭氧層空洞（圖片來源/維基百科）
臭氧：是“天使”也是“反派”
整個地球大氣中的臭氧，絕大多數（約佔90%）存在於高空大氣的臭氧層中，這裡的臭氧默默守護著地球上的生命，是“保護傘”、是“天使”。可是還有約10%的臭氧存在於近地面層，也就是我們人類生活的這個空間。在這裡，臭氧不再是“天使”，而可能變成一種汙染，危害人類健康。
臭氧是如何來到地面的呢？又是如何變成一種汙染的呢？
其實，我們身邊的臭氧，只有少量是由高空大氣中“逃逸”而來，絕大部分還是人類的生產生活造成的。汽車尾氣、工業化工等排放的氮氧化物（NOx）和日常生活中的各種揮發性有機物（VOCs），正是形成臭氧汙染的源頭。NOx和VOCs遇到高溫和強光照時，經過一系列複雜的光化學反應，都容易形成臭氧。當臭氧大量形成，濃度超過一定限值，就會成為危害人類健康的“臭氧汙染”，又稱為光化學煙霧。
據統計，2016年中國338個地級及以上城市中，86%（288個）出現臭氧汙染超標現象。生態環境部最新發布的《2019中國生態環境狀況公報》顯示，2019年中國337個地級及以上城市臭氧濃度達到148微克/立方米，以臭氧為首要汙染物的超標天數佔超標總天數的41。8%（該佔比在2015年為16。9%），僅次於佔比45%的PM2。5（細顆粒物）。
夏季晴空下的“隱形天氣反派”
臭氧作為一種氣體汙染，不容易被察覺，很容易“傷人於無形”，可以說是“隱形的反派”。但它的“行蹤”還是有跡可循的。從全年來看，臭氧汙染的出現，一般在晴朗少雲的春末以及夏秋季。從每年的4月份開始，一直持續到10月份，其中6-8月濃度較高。
有助於臭氧汙染形成的天氣條件主要有：高溫、晴朗少雲、乾燥、少風，這些天氣條件可以總結成：“熱、曬、幹、靜”這四個字。
晴朗少雲和乾燥的天氣，都容易出現強光照；而少風或者無風，有利於臭氧的積累和濃度升高。一天之中，一般來說，從早上開始，隨著氣溫升高，紫外線輻射增強，臭氧濃度不斷增加，在中午2點到下午6點濃度最高，之後隨著輻射減弱，臭氧濃度逐漸降低。
中午2點到下午6點臭氧濃度最高（圖源：中國天氣）
中國幅員遼闊，南北方氣候差異大，各地臭氧濃度的四季變化不盡相同。
在北方芒種時節（6月5日—20日)很容易集“熱、曬、幹、靜”這四種天氣於一身。在南方的夏季尤其是發生“伏旱”（不下雨乾旱的三伏天）時，臭氧汙染也容易產生。
而在初秋，隨著中國南北方降雨的減少，秋高氣爽的天氣開始盛行，中午到下午還是有些熱，碧空如洗的大氣由於透明度高，所以依然要防範臭氧這一隱形的健康反派。
由於臭氧汙染是氣體汙染，因此，透過戴口罩的方式基本起不到有效的防護，最好的方式便是主動躲避，在夏季和初秋晴朗的中午到下午，儘量待在屋裡，少出門，窗戶也少開，因為開窗戶臭氧容易趁虛而入。在有列印室、計算機房等裝置的房間工作本身就容易產生臭氧汙染，因此，這樣的房間要保持通風。
臭氧汙染氣象預報
近年來，隨著人們對臭氧汙染的認識和重視，氣象部門開始將臭氧汙染預報加入到空氣汙染預報業務中來。2018年6月1日，《全國臭氧氣象預報業務規範》正式印發並實施。按照這個規範，每年5月至10月，氣象部門會開展臭氧氣象預報，包括臭氧汙染區域預報和臭氧濃度站點預報。當臭氧成為首要汙染物，而且達到輕度甚至更高程度的汙染級別時，預報圖上會標註“光化學煙霧”符號（由3個藍色句號組成的三角形標誌）。
2020年全國空氣汙染氣象條件預報圖（圖源：中國氣象局）
減少臭氧汙染，控制汙染源是關鍵。面對臭氧汙染，國家和社會已經把PM2。5和臭氧的協同控制納入了國民經濟和社會發展的“十四五”規劃（2021-2025年）當中。青少年作為國家的未來和社會的一份子，也需要一起為清潔空氣貢獻一點自己的力量，為了大家有更好的生存環境，抵制臭氧汙染，請大家遵循以下原則：
（1）多向周圍的人宣傳臭氧汙染的相關知識，推廣綠色生活理念。
（2）節約用電，夏季空調溫度的設定不要太低。
（3）綠色出行，公交、腳踏車、步行，環保又健康。
（4）日常生活中少用包裝劣質和帶有嚴重揮發性氣味的日化用品。
（5）提醒父母家居裝修時多選擇水性環保塗料，汽車加油時選擇更清潔的汽油。
