荊勇

【摘 要】本文查閱大量相關(guān)文獻，通過分析飛機尾氣成分和臭氧污染的危害，總結(jié)了臭氧污染的來源及其與飛機尾氣排放的關(guān)聯(lián)，并提出了改善航空臭氧污染問題的有效策略，旨在為大氣環(huán)境保護提供理論參考。

【關(guān)鍵詞】飛機尾氣；氮氧化合物；臭氧；污染

1 前言

臭氧是一種揮發(fā)性碳氫化合物和氮氧化物等在太陽光照射下引起光化學反應(yīng)的產(chǎn)物。而所謂氮氧化物和可揮發(fā)性有機物，一般來自于汽車尾氣、石油化工廠廢氣以及森林植被排放等。高溫、強輻射會加速光化學反應(yīng)，導致大量臭氧出現(xiàn)。這種有害混合煙霧中除氮氧化物等污染物外，主要含臭氧和醛類物質(zhì)等，也有細顆粒物，對人體呼吸系統(tǒng)有直接影響。與一直縈繞在我們耳邊的PM2.5相比，臭氧確實并沒有太多引起公眾的重視，因為它沒有前者那般“張牙舞爪”，但卻悄悄潛伏在萬里晴空，被稱為“透明殺手”。當臭氧濃度高于一定范圍后，容易引發(fā)光化學煙霧、灰疆等污染問題，嚴重影響生活和生產(chǎn)。近些年臭氧污染日益嚴重，已經(jīng)成為全球環(huán)境保護領(lǐng)域?qū)＜谊P(guān)注的熱點問題。

2 飛機尾氣成分

燃氣飛機渦輪發(fā)動機的燃料在燃燒室內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槿細猓瑸轱w機前行提供推動力，燃料燃燒后的產(chǎn)物會從機身尾部排入外界環(huán)境中，尾氣成分主要分為四大類：

（1）燃料燃燒的理想產(chǎn)物：水、二氧化碳、二氧化硫；

（2）燃燒副產(chǎn)物：氮氧化合物；

（3）不完全燃燒產(chǎn)物：有機揮發(fā)性物質(zhì)、細小的顆粒、粉塵等；

（4）未參與燃燒的成分：氮氣、氧氣。

3 臭氧污染的危害

3.1 人體危害

臭氧在空氣中的實際含量相比其它成分低很多，是典型的二次污染?？諝庵谐粞鯘舛纫鹑藛T一定反應(yīng)的濃度為0.5ppm，時間長了會感到口干等不適，濃度達到1ppm會引起人員咳嗽，對人體呼吸系統(tǒng)、肺功能等造成嚴重的刺激反應(yīng)，引發(fā)哮喘、呼吸道炎癥或慢性支氣管炎等臨床癥狀。高濃度臭氧還會刺激眼睛，出現(xiàn)頭痛癥狀，甚至誘發(fā)心臟疾病。

3.2 植物危害

臭氧的植物毒性主要體現(xiàn)于它的強氧化性上，通過破壞植物細胞壁而引發(fā)急性植物細胞病變，造成植物死亡。

4 臭氧污染的來源及其與飛機尾氣排放的關(guān)聯(lián)

4.1 臭氧污染物來源

有研究表明地面層臭氧污染中約四分之一來自大自然臭氧層輸送，二分之一來自于氮氧化物和揮發(fā)性有機污染物的光化學反應(yīng)，其余的則來自區(qū)域外傳輸。

4.2臭氧污染物與飛機尾氣排放的關(guān)聯(lián)

隨著民事航空事業(yè)的不斷發(fā)展，因具備速度快，節(jié)約時間等有利條件，飛機已經(jīng)成為當前人們旅游、出差等外出活動常選的交通工具。但隨著環(huán)境保護宣傳力度的不斷加大，人們也開始逐漸意識到飛機尾氣對人體健康、空氣環(huán)境以及氣候等造成的危害。21世紀初期，英國環(huán)境學專家評估了飛機尾氣排放量，通往美國和歐洲的噴氣式飛機，每往返一次所排放二氧化碳、氮氧化物以及揮發(fā)性有機污染物的總量是一輛家用汽車一年的排放量。

臭氧不屬于飛機尾氣成分，但其形成過程與飛機尾氣有很大的關(guān)聯(lián)。高溫條件下，飛機燃料經(jīng)燃燒后的氮氧化合物容易和碳氫化合物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)物中有臭氧。同時。進入空氣層中的氮氧化合物在光照下也會碳氫化合物發(fā)生光化學反應(yīng)，生成臭氧，增加太陽光輻射強度，形成光化學煙霧。燃油一氧化氮主要來源于燃料中有機氮的轉(zhuǎn)化，其含量和燃料中氮含量息息相關(guān)。但飛機發(fā)動機燃料多數(shù)是煤油，氮含量較低，因此所產(chǎn)生的氮氧化合物相對較少。飛機處于巡航或滑行狀態(tài)時，由于借助于強大的推動力，容易因燃燒不充分導致?lián)]發(fā)性有機物含量和副產(chǎn)物氮氧化物增加，加劇臭氧污染。

5 控制飛機尾氣臭氧污染物排放策略

一氧化氮在良好的空氣狀態(tài)下可以和臭氧發(fā)生化學反應(yīng)，生成二氧化氮等氣體，不容易造成臭氧累積。但若飛機尾氣中同時排出揮發(fā)性有機污染物，一氧化氮會優(yōu)先和其發(fā)生反應(yīng)，臭氧會在空氣中大量積累，誘發(fā)臭氧污染。由此也可以看出，臭氧污染防治的關(guān)鍵不僅僅是控制某種特定的污染物，而是協(xié)同控制多種污染物的排放。

控制臭氧污染的關(guān)鍵問題是控制其前體物。常見臭氧前體物包括氮氧化物、揮發(fā)性有機污染物?；陲w機發(fā)動機的工作原理和飛機燃油的特性，全球飛機尾氣研究人員研究的熱點主要集中于一氧化碳、碳氫化合物、水、二氧化碳、可吸入性粉塵、煙霧以及氮氧化物的排放上，其中，研究最為廣泛的是氮氧化物。隨著民航客機出行率的逐年增加，為了減少飛機尾氣中氮氧化合物含量，降低可引發(fā)臭氧污染物質(zhì)的排放量，可以采取以下幾種措施加以改善。

（1）加大對新型、環(huán)保型飛機研發(fā)的投入資金，優(yōu)化發(fā)動機設(shè)計，降低臭氧污染物排放量。以氮氧化物為基準，使用新型復合材料，研究新型綠色環(huán)保飛機，降低飛機自重。若可以在全國范圍內(nèi)推廣使用環(huán)保飛機，臭氧污染問題可得到有效改善。

（2）減少飛機在地面滑行的時間或改進其滑行路線。處于慢車或滑行工作模式下的飛機，相比其他飛行狀態(tài)，單位耗油量下經(jīng)尾氣排出氮氧化物污染物總量高50%。據(jù)調(diào)查資料顯示，民航客機滑行時間由27min減少至22min，尾氣中氮氧化物含量可降低10%左右。由此數(shù)據(jù)可以看出，為了減少飛機尾氣引發(fā)的臭氧污染，節(jié)約燃油成本，建設(shè)飛機跑道時要充分結(jié)合具體情況，優(yōu)化滑行路線，降低飛機尾氣中臭氧污染物的含量。

（3）推廣地面電源替代飛機輔助動力裝置，重點區(qū)域民航機場在飛機?？科陂g主要使用岸電替代輔助動力系統(tǒng)，減少飛機怠速狀態(tài)下的空氣污染。

6 結(jié)論

隨著航空事業(yè)的飛速發(fā)展導致全球飛機能源消耗和尾氣排放量逐年增加，加大了生態(tài)環(huán)境的負荷，也容易引發(fā)溫室效應(yīng)和臭氧污染等問題，環(huán)境保護專家對飛機尾氣的研究也越來越充分?；陲w機尾氣引發(fā)的臭氧污染問題，航空材料研發(fā)人員必須具備創(chuàng)新思維，采用綠色無污染燃料來降低飛機尾氣中臭氧污染物的排放量。

參考文獻：

[1]張華，陳琪，謝冰，et al. 中國的PM2.5和對流層臭氧及污染物排放控制對策的綜合分析[J]. 氣候變化研究進展，2014，10（4）：289-296.

[2]崔詩夢，杜磊，呂樹彬. 基于機動車尾氣排放的地級市臭氧污染對策研究——以朔州市為例[J]. 時代汽車，2017（16）：42-42.

[3]陸冬冬. 淺析汽車尾氣污染的危害及控制對策[J]. 商情，2011（24）：158-158.

[4]夏卿. 飛機發(fā)動機排放對機場大氣環(huán)境影響評估研究[D]. 南京航空航天大學，2009.

[5]吳琳，薛麗坤，王文興. 基于觀測的臭氧污染研究方法[J]. 地球環(huán)境學報，2017.

（作者單位：陜西省西咸新區(qū)空港新城管理委員會）