存在于平流层中的臭氧层是人类——乃至地球生命的保护者。以南极的臭氧层空洞为代表的臭氧层削减直接影响到我们的生活，致使到达地面的紫外线增强，皮肤癌的发病率增高，也会遭受白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病。
远方的“守护者”——平流层臭氧
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地球的大气层与从苹果树上落地的苹果一样，因为地心引力的作用而留在地球身边。距离地面越远，大气就越稀薄。在地球以外，各类宇宙射线对地球“虎视眈眈”，随时准备突破大气层的“防线”冲到地面。然而，由于大气层的阻挡作用，高能、破坏力强的宇宙射线在刚刚接触到稀薄的外层大气时就被吸收殆尽，无法影响到地面上的生命；而大气中的分子也因吸收了高能辐射而牺牲，变为大量的原子、离子；这一层也因为吸收辐射而具有较高的温度，被称为“暖层”。虽然较为零散的高能宇宙辐射被拦截在远离地面的地方，但与太阳光一同前往地球的紫外线仍然长驱直入。作为短波辐射，紫外线携带的能量虽然不及那些高能的宇宙射线，但比起可见光仍要高得多，可以对生物体的表面，如人体的皮肤造成伤害；如果放任这些紫外线到达地面，生活在地面的生物，包括人类，将始终面临被紫外线灼伤的危险。
所幸，高能量的紫外线在抵达地面之前，即在平流层的中部与大气中的氧气发生反应。在平流层中部，波长短于242nm的短波紫外线的辐射可以导致大量存在的氧气分子破裂，生成氧原子：
生成的氧原子非常不稳定，可以与氧气发生反应，就此生成臭氧：
平流层的条件对于臭氧生成可谓得天独厚：平流层的氧气相对于极度稀薄的高层大气，已属浓厚，光解生成的氧原子有机会与氧气结合为臭氧；此外，破坏力更强的高能射线已在高层大气被拦截，不至于直接导致臭氧的分解。由此，臭氧层存在于平流层是有道理的。或许会有这样一个问题：太阳无时无刻不照耀着地球，随之而来的紫外线也不会停止，那么臭氧岂不是会逐步积累起来么？并非如此。臭氧本身也可以吸收紫外线：
相对于生成氧原子所需要的短波紫外线，臭氧所能吸收的紫外线范围更广，波长小于242纳米的短波紫外线与波长小于320nm的长波均可被其吸收。太阳辐射出的紫外线中，长波紫外线本身的破坏力较弱，但辐射量大，同样对人体与其它生命体具有伤害；所幸的是，臭氧将这一部分紫外线也吸收掉了。这样，到达地面的紫外线相比而言就少了很多。
另外，臭氧也可以与氧原子反应：
上文所描述的化学反应式构成了平流层中臭氧层的氧气与臭氧循环过程，被称为查普曼（Chapman）循环。在这样一个循环里，臭氧的生成一旦加快（例如，紫外线辐射强度增强），其去除量也随之变快；臭氧的生成量与去除量相同之时，臭氧的含量即稳定在一定水平上，也即臭氧达到了平衡状态。臭氧层就是臭氧与氧气达到这一平衡状态的所在，那里距离地面尚有二、三十公里，即使是乘坐飞机也不会接触到；由于臭氧本身依赖于紫外线生成，又通过吸收紫外线来维持在稳定的水平，这些臭氧就在那里默默地为地面上的生命阻拦紫外线辐射。
图 地球大气层结构、温度分布（红线），以及相关航空、航天活动以及天气现象所处高度示意图。右侧标尺上显示，臭氧层即处在平流层的中部。(图源自网络)
图 对流层、平流层臭氧浓度随高度变化曲线（Ahrens, C. D., 2018）
可远观不可近邻——对流层近地面臭氧
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在近地面大气中，臭氧作为一种空气污染物存在。在每日的空气质量预报里，臭氧以“污染物”的身份出现；在臭氧污染严重的时候，则作为“首要污染物”。在我国北方的夏季和南方的夏秋季，阳光明媚之时，光化学烟雾的污染过程正在悄悄地发生，中午或是下午出现臭氧高值，有时会出现 “中度、重度污染，首要污染物臭氧”的预警。
图 生态环境部全国空气质量预报平台的示意图，图中是2021年7月16日银川市5天空气质量预报的信息；可以看到，未来5天内银川市可能会受到臭氧污染的影响，图中所示“首要污染物”为了臭氧（以8小时平均值记，“O3-8H”）
臭氧层吸收了大部分的短波紫外线，但并不是全部紫外线。地面附近仍然有波长处在320-370nm范围的紫外线通过重重防御。但这些紫外线不能导致氧气的光解，能量较低，看似不会再引起危害了。然而，机动车、工厂排放出大量的一氧化氮（NO）尾气；这些尾气在空气中可以被较快地转化为二氧化氮（NO2） 而NO2可以被这一波长的紫外线光解：
如此，生成的氧原子就可以和氧气结合为臭氧。不过，在NO消耗完毕后，臭氧仍然可以通过前述查普曼循环而分解，而光解生成的NO也可以与臭氧反应，再次消耗臭氧：最终还是达成平衡时，臭氧浓度的上升程度有限。可是，工厂生产、机动车尾气、烹饪过程、化石燃料和生物质燃料等的燃烧过程，甚至植物都会排放出一定量的有机物气体，被称为挥发性有机物（VOCs）。VOCs在光照下与NOx发生化学反应，被氧化为更复杂的有机物；碰巧的是，VOCs在和NOx反应的过程中可以通过一些自由基顺便把NO源源不断地转化为NO2，于是生成的臭氧就不会被NO吃掉，而NO2也可以不断地参与到臭氧的生成中。这样，在NO2与VOCs的共同作用下，在平流层还在保护我们的臭氧就开始在对流层快速积累，形成了所谓的“光化学烟雾”。由于臭氧的氧化性很强，高浓度的臭氧会严重损害人的皮肤和呼吸道，对人体健康产生重要影响。也就是说，在地表附近，臭氧反而成为了危害健康的凶手。
图 对流层中臭氧的生成与清除机制示意(Young, P. J., 2018)
转自《VOCs前沿》微信公号
END
污泥资源化制备非金属陶粒技术
随着社会经济快速发展和城市化水平不断提高，生活污水、工业污水的排放量日益增多，污水处理厂污泥，河道淤泥，河湖底泥，建筑渣土，工业固废处理迫在眉睫。国家于2020年9月新修订的《固废法》正式实施，提出了法律监管处罚量刑的严格要求。
为彻底解决污泥污染问题，促进成熟先进技术得以广泛推广应用，经过近5年的具体项目工程化验证，新推出“环境友好型绿色领跑者技术——污泥资源化制备无机非金属新型建材陶粒。它是一种具有微孔状的轻质颗粒，呈圆形、椭圆形球体或不规则碎石形，具有质轻、高强、保温、隔音、抗震等作用，可替代沙子、石子作为人造轻集料广泛应用于海绵城市、水体治理、高铁吸音、建筑节能、透水砖，无土栽培等多个领域。
产品特点
资源化再生产品的主要特点为：（1）密度小、质轻；（2）保温、隔热；（3）耐火性优异；（4）抗震性好；（5）吸水率低，抗冻性能和耐久性能好；（6）抗渗性优异；（7）抗酸，碱集料反应能力优异；（8）适应性强。
特殊用途
根据用途不同和市场需要，可以生产不同堆积密度和粒度的陶粒产品（超轻陶粒、结构陶粒），也可生产有特殊用途的陶粒，比如耐高温陶粒、耐酸陶粒和花卉陶粒等。
领域范围
近年来随着无机非金属新材料陶粒制造和应用技术的提高，应用范围更加宽广，重点领域包括四大类：
（1）装配式建筑：叠合楼板、预制楼梯、内墙板等构件，可有效降低建筑自重，同时隔音、保温、抗渗等性能较传统构件大幅提升，是未来建筑业发展的方向；
（2）建筑节能：超轻陶粒制品目前已广泛应用于建筑物墙体保温、屋面保温、隔音等领域，其较低的导热系数，较好的阻燃性能必将在建筑节能领域得到长足发展；
（3）环境治理：围绕陶粒产品所形成的环保产业链，其上游生产环节可以实现协同处置污泥等固体废弃物，下游陶粒产品可应用于土壤修复、水体治理等领域；
（4）海绵城市：陶粒微孔结构使其具有较好的蓄水功能，陶粒本身又具有一定的强度，作为海绵城市蓄水、透水材料施工非常方便，是一种理想的“有强度的海绵体”！
我们的合作模式多元化，基本采取BOT模式（投资，建设，运营），在有条件的城市（日产生污泥量达100吨为起点），镇县办厂。此项目作为地方政府部门招商引资，活跃地方经济的绿色环保项目广受欢迎。
为扩大应用规模，我们竭诚欢迎各个城市政府、招商局，住建、水务，环保等相关部门洽谈合作，共同为我国固废、资源化，变废为宝做出应有贡献。
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