研究人员称「当前臭氧浓度已引起粮食产量损失，中国小麦平均相对产量损失达 33%」，哪些措施能减少损失？ 第1页

专家高估了人类活动对地球的影响，一个火山喷发造成的污染是人类几年的，可是你能控制吗？

臭氧也是一样的，今天臭氧空洞了，明天臭氧又过多了，能怎样？论文实在不会写了吗？

找不到影响因素了吗？我还说人类噪声影响粮食产量呢？有去研究的吗？

所以不要一天天危言耸听，单一因素不可能造成这种大规模的损失！

另外河南是小麦主产地，去年河南的洪水有没有影响呢？农民粮食被水泡了受损失更大，所以加快工业化，加快发展，提高大家的生活水平才重要，不要一天天限制这个限制那个，是要把农村当你家后花园，做旅游景点吗？

有数据统计，北半球地表的臭氧浓度已从前工业化时期的10-15ppb增加到目前的约50ppb。

臭氧浓度长期在31-50ppb范围内，可使全球小麦、水稻和玉米的年产量分别降低7.1%、4.4%和6.1%，并可能导致每年数十亿美元的综合经济损失。

按照这个数据，工业化以前粮食产量应该更高啊。

现实呢？

这种研究的意义在哪？

你把抗臭氧的东西放到小试验田增产了？

这个东西本身就需要验证。

这个抗臭氧的东西多少钱？增产的价值够不够？

不够你研究个蛋。

为了增产你100亿花10000亿？

社会面上已经有很多年不谈臭氧了。可能很多人上一次听到臭氧，还是南极臭氧空洞，发生在平流层。文章里说的小麦减产，发生在对流层。

平流层臭氧太少，对流层臭氧太多，匀点？

一、平流层的臭氧

臭氧层在平流层中20~26km（也有说是20~30Km）高度。

在地球形成的初期，围绕地球的大气是还原性的。主要由氮、氢、甲烷、氨、硫化氢等还原性气体和少量水蒸气构成。在亿万年的演变过程中，主要是由于水的不断光解和植物的光合作用，氧的浓度逐渐增高。在紫外光的作用下，一部分氧气可以转变为臭氧。在多种光化学反应的综合作用下，大气中维持着氧和臭氧之间的平衡，形成了今天生物所必需的相对稳定的臭氧层。

生物体最容易受到紫外光伤害的是DNA和RNA，它们的最大吸收波段在波长260～265nm。臭氧对紫外光的吸收范围大概在200~300nm，最大吸收在波长255nm，可以有效地降低紫外线对生物的杀伤作用。

1970年代后期，科学家发现了大气臭氧层遭到了严重破坏。一是大气中存在人类活动排放的氟里昂（人为因素）等消耗臭氧的物质；二是南极平流层极地涡旋中的低温( 自然因素)。只有在平流层冰晶云表面吸附了大气污染物质，才能通过光化学反应大量消耗臭氧，在南极春季（每年10月前后）形成臭氧洞。大气环流管不了，但氟利昂可以控制。于是，1987年通过《蒙特利尔议定书》，冻结并减少消耗臭氧层物质的生产和消耗，包括氟利昂、哈龙等。目前，臭氧空洞正在缓慢恢复。

二、对流层的臭氧

与平流层相反，对流层中的臭氧却是一种污染物，同时也是重要的温室气体。对流层臭氧不仅能吸收地气系统的长波辐射从而加热大气，还可以参与大气光化学反应，进而改变其他温室气体的含量和分布，影响地气系统的辐射平衡。特别是高浓度的近地面臭氧（地面至2 km左右）将影响人类健康，对植被和农作物也会造成严重影响。

既然平流层的臭氧少到出现空洞，而对流层的臭氧多到粮食减产、影响人类健康，能匀点不？反正都在大气层，还离得挺近，把地表的臭氧送上天去填补臭氧层空洞，岂不是一举两得？

答案是不行，对流层的臭氧浓度相对于平流层来说太低了，臭氧层空洞扩大的根本原因是飘逸到平流层的氯氟烃催化臭氧大量分解，因此只要还有人偷偷排放氯氟烃，破坏臭氧层，即使把地表的臭氧都送到对流层也只是杯水车薪。再说，也送不上去，只能靠微弱的自然扩散。所以虽然愿望很美好，但是地表臭氧污染和臭氧层空洞不能用一套办法解决。

对流层的臭氧污染主要是三个原因：

一是自然形成：1）平流层臭氧入侵，但平均贡献不足10%，且主要影响的是对流层上部，对低海拔地区近地面臭氧的影响很小。2）自然界产生的氮氧化物（NOx）（土壤、闪电等）与植物排放的挥发性有机物（VOCs，甲烷、萜烯类化合物）反应也会生成臭氧。

二是人为大量排放臭氧前体物质：人类排放大量的NOx和VOCs，通过光化学反应生成臭氧。下面这张图中，红色的“NOx循环”（主要由NOx参与）和绿色的“ROx”循环（主要由VOCs参与）相互作用，导致环境中臭氧积累、浓度上升。

三是气象条件影响：晴朗高温少雨的气象条件有利于臭氧生成。这既与全球气候变暖有关联，也与雾霾控制有关联。

奇怪的事情出现了：PM2.5降低了，天气晴朗，蓝天白云，然后臭氧超标了……这是很让各地环保局头疼的事情，把PM2.5降低了，反而把臭氧升上去了。下面这个图是疫情期间武汉的污染物浓度图，NO2、PM2.5降了，臭氧升高了。（蓝色曲线代表2020年数据，红色曲线代表2017−2019年平均数据，红色竖线代表2020年社会隔离开始时间）

天然的臭氧基本控制不了，晴天也不能控制，总不能为了降臭氧再搞出雾霾吧，所以只能控制VOCs、NOx。

三、近地面臭氧控制

一个区域环境空气中的臭氧浓度受到背景值、区域和局地化学生成、沉降以及化学去除的综合影响。但核心还是VOCs、NOx排放。

我国人为源VOCs排放主要来自机动车、工业涂装、建筑涂料与胶粘剂、石化、通用型防腐涂料、油品储运销、居民生活能源使用、生物质露天燃烧、焦化、印刷等，排放量在2600–2900万吨/年的范围内波动，天然源VOCs排放量与人为源排放几乎相当。NOx排放主要来自移动源、电力供热、钢铁、工业锅炉等人为源，排放量自2012年的峰值约2900万吨逐渐下降到2020年的约2200万吨。在城市层面上O3生成对人为源VOCs排放十分敏感，在区域层面上对于NOx和VOCs排放均比较敏感，在郊区等天然源VOCs排放高的区域通常对于NOx更为敏感。

所以国家从几年前就开始控制工业和机动车的VOCs、NOx污染排放。每年到了夏天，各省都很紧张，都要发布《夏季臭氧与PM2.5污染协同控制方案》，协同很重要，PM2.5降了很多情况下伴随着臭氧升了，蓝蓝的天空，但是天气预报说是中度污染完全可能。

四、农作物耐臭氧

整个华北平原小麦的相对产量损失超过35%，由于主要小麦生产省份（如河南和山东）位于华北平原，中国的全国平均相对产量损失达到33%。韩国全国平均损失也高达28%，大多数小麦种植区的AOT40超过10 ppmh。相比之下，日本大约85%的小麦种植区的AOT40低于10ppmh，全国平均损失约为16%。

数据准确性无力评判。但北半球地表的臭氧浓度已从前工业化时期的10-15ppb增加到目前的约50ppb，以及臭氧浓度长期在31-50ppb范围内可使小麦、水稻和玉米减产是真的。

对于种在大田的农作物，防护措施没用，臭氧就在空气中，无处不在，如果没有，刮个风就吹过来了。所以，可能需要从基因下手了，建立保护机制。

当前情况下，转基因是下策，上策还是工业和机动车污染控制，反正碳中和也要一起做。

参考资料

[1] Wang et al., 2017. Ozone pollution in China: A review of concentrations, meteorological influences, chemical precursors, and effects, Science of The Total Environment, 575: 1582-1596.

[2] Sicard P, De Marco A, Agathokleous E, Feng Z, Xu X, Paoletti E, Jaime J, Rodriguez D, Calatayud V (2020) Amplified ozone pollution in cities during the COVID-19 lockdown. Science of the Total Environment 735: 139542.

[3] Fu, Y., and Tai, A. P. K., 2015. Impact of climate and land cover changes on tropospheric ozone air quality and public health in East Asia between 1980 and 2010, Atmospheric Chemistry and Physics, 15(17): 10093-10106.

从发文章角度看，这没毛病，有特点，有噱头，有数据，有逻辑，不错的文章。

从实际角度看，少了太多条件，缺失信息导致的片面分析。

这文章明显的能看到瞎掰的成份。其中最典型的瞎掰是相对产量损失达33%的这个数据。

整体逻辑是没问题，但是这个数值存在疑问的。

1、臭氧浓度变化的原因

East Asia is a hotspot of surface ozone (O3) pollution, which hinders crop growth and reduces yields. Here, we assess the relative yield loss in rice, wheat and maize due to O3by combining O3elevation experiments across Asia and air monitoring at about 3,000 locations in China, Japan and Korea. China shows the highest relative yield loss at 33%, 23% and 9% for wheat, rice and maize, respectively. The relative yield loss is much greater in hybrid than inbred rice, being close to that for wheat. Total O3-induced annual loss of crop production is estimated at US$63 billion. The large impact of O3on crop production urges us to take mitigation action for O3emission control and adaptive agronomic measures against the rising surface O3levels across East Asia.

上面是原文的摘要，翻译如下：

东亚是地表臭氧（O3）污染的热点，它阻碍作物生长并降低产量。在这里，我们通过结合亚洲各地的臭氧升高试验和中国、日本和韩国约3000个地点的空气监测，评估了臭氧对水稻、小麦和玉米的相对产量损失。中国小麦、水稻和玉米的相对产量损失最高，分别为33%、23%和9%。杂交稻的相对产量损失远大于自交稻，接近小麦。臭氧导致的作物生产年度损失总额估计为63美元 十亿O3对作物生产的巨大影响促使我们采取缓解行动，控制O3排放，并针对整个东亚表面O3水平的上升采取适应性农艺措施。

上图很明确的讲了臭氧的危害。其实就是汽车尾气等的原因。

臭氧是一氧化二氮与阳光互动产生的光化学烟雾的一部分，对动植物有毒，而且会死人的。这点毋庸置疑。

一氧化氮，二氧化氮等跟臭氧形成复杂的光化学反应，危害很大，会导致严重的污染，的确值得严重的关切。

这点比农作物减产更值得关注。因为死人事件，比少长粮食更能引发人的关注。

因此从原理上说，这文章没毛病。

2、33%的数据有毛病

文章称 2017 到 2019 年我国当前的地表臭氧浓度引起小麦相对产量损失 33%、水稻损失 23%、玉米损失 9%。

既然提出了相对损失为33%

那本来的数据是多少呢？显然不是2016年的中国小麦的产量。

文章作者以前做过相同的研究。有人就给出了重要的反驳意见，比如河南，即便有33%的小麦相对损失量，

可是造成这个损失的原因是多方面，不仅仅是臭氧浓度变化形成的。

比如河南发大水了。也会造成小麦的减产与损失。

把发大水归因到臭氧浓度的变化显然是不合理的。

3、尽管数值整得有点像标题党，但是臭氧问题要重视并关注

做个广告，大家买清洁能源车。

比如电动车。比如小鹏汽车。

另外多搞一些清洁能源。比如中国就大力发展光电的。尤其是农村的那些自有产权的房屋屋顶。

多一份清洁能源，就能多长粮食。

除了上面的粮食问题。其实更严重的是会不会死人问题。

比如美国洛杉矶光化学烟雾事件就是一个例子。一旦到了那种严重的程度，治理起来就蛋疼了。

1. NO + O2 ---> NO2 + u.v. ---> O + NO石油的燃烧产生的一氧化氮（NO）被大气中的氧气氧化生成二氧化氮（NO2），也就是洛杉矶市民在烟雾中看到的棕色气体。当阳光使二氧化氮裂解，氧自由基（O）就产生了。氧自由基会引发其它化学反应。
2. O + O2 ---> O3氧自由基能和氧气生成臭氧气体。
3. O3 + NO ---> O2 + NO2此反应常发生在傍晚。所以傍晚的臭氧含量会下降。
4. RC + O ---> RCO + O2 ---> RCO3RC 表示碳氢化合物，它们和氧自由基反应生成各种醛和酮，也就是式中的 RCO。RCO 又能和氧气生成过氧化物自由基。
5. O2 + RCO3 ---> O3 + RCO2过氧化物自由基能促进臭氧的生成。
6. NO+ RCO3 ---> NO2 + RCO2过氧化物自由基还能促进二氧化氮的生成。

上面是光雾反应的具体过程。

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  MarryMea 网友的相关建议: 
      

对流层臭氧是氮氧化物等与阳光互动产生的光化学烟雾的一部分，对动植物有毒，确实可以影响农业生产、提高某些呼吸道疾病和心血管疾病的病死率，在美国每年造成的早死人数约为 2021 年美国新冠疫情的百分之一。题目谈“长途运输可能增加臭氧浓度”的时候，谈的其实是内燃机排放的氮氧化物的影响。

冯兆忠团队在 2015 年发表过基于建模的此类研究[1]，拿暴露于臭氧的浓度跟气孔臭氧通量-反应的关系去算，认为中国当时的地表臭氧水平导致小麦相对产量损失 6.4%~14.9%，将来会扩大到 14.8%~23.0%，当时就引起质疑。这次搞了一些实验^[2]，就敢整出更大的数字了呢。

冯兆忠团队称 2017 到 2019 年我国当前的地表臭氧浓度引起小麦相对产量损失 33%、水稻损失 23%、玉米损失 9%，这不是指“产量比 2016 年减少了那么多”，而是“本来应该能产更多，结果没产那么多”——那个“本来”是虚构的，大概是纳入了无关的影响因素。例如河南的小麦产量本就明显低，在臭氧浓度起来之前就低，况且这项研究压根就没有在华北平原地区进行臭氧升高实验，而是在气候和土壤条件明显不同的长江三角洲进行。合作研究的日本学者承认这容易出现偏差。

减少损失的基本措施当然是减少氮氧化物排放，由于氮氧化物有温室效应、酸雨等多种危害，减排本来就规划过了，不必赘述。可以选育耐臭氧污染的农作物品种，但并不容易期待其全方面性能优越。题目谈到的 EDU（C4H10N4O2）可以在一定浓度的地表臭氧下保护水稻等农作物，冯兆忠团队也搞过这方面的研究^[3]，这可能是他们的重点。在北极圈，溴化合物可以通过尚未完全阐明的光化学反应将地表附近的臭氧基本清除^[4]，可以研究如何利用这类反应。

EDU 的效果与小麦品种有明显的关联^[5]，要用的话也需要选育特定品种出来。

顺便说，对流层臭氧很难自己飘上去加入臭氧层，对臭氧层损耗的问题没有帮助——其实，臭氧层里的臭氧还在缓慢地掉到对流层里来。至于“公众有段时间没听说臭氧”，那大概是因为公众连腾讯都不看了。

参考

1. ^ https://doi.org/10.1016/j.envpol.2015.01.016
2. ^ Feng, Z., Xu, Y., Kobayashi, K. et al. Ozone pollution threatens the production of major staple crops in East Asia. Nat Food 3, 47–56 (2022). https://doi.org/10.1038/s43016-021-00422-6
3. ^ https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151341
4. ^ https://acp.copernicus.org/articles/7/4375/2007/
5. ^ Singh S, Agrawal SB. Use of ethylene diurea (EDU) in assessing the impact of ozone on growth and productivity of five cultivars of Indian wheat (Triticum aestivum L.). Environ Monit Assess. 2009 Dec;159(1-4):125-41. doi: 10.1007/s10661-008-0617-7. Epub 2008 Nov 8. PMID: 18998224.