城市環(huán)境空氣中臭氧的污染綜合分析報(bào)告
——以西安市城區(qū)2013年環(huán)境空氣臭氧監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例

杜新黎, 杜 濤, 李養(yǎng)養(yǎng), 曹 磊, 關(guān)建玲, 丁 強(qiáng)

(陜西省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，陜西 西安 710077)

新近頒布的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)增加了臭氧8小時(shí)濃度限值。近年來，在試行新標(biāo)準(zhǔn)的城市中，如我省關(guān)中城市群時(shí)有臭氧超標(biāo)現(xiàn)象，而且是晴天麗日、陽光普照，感覺空氣質(zhì)量不錯(cuò)，但監(jiān)測(cè)結(jié)果卻顯示空氣質(zhì)量輕度污染。這回“肇事”的不是大家關(guān)心的PM2.5，而是臭氧。本文主要以西安市城區(qū)2013年度環(huán)境空氣中臭氧濃度及其變化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例，分析其來源，提出控制對(duì)策，供研究和決策參考。

1 臭氧及其來源分析

1.1 臭氧及其“好壞”

臭氧，英文名稱Ozone，氣體密度(0℃，g/L)2.144；液體密度(-150℃，g/cm3)1.473，氣態(tài)臭氧厚層帶藍(lán)色，有刺激性腥臭氣味，濃度高時(shí)與氯氣氣味相像；液態(tài)臭氧深藍(lán)色，固態(tài)臭氧紫黑色。另外，臭氧為純凈物。在常溫下，易分解，生成氧氣和氧原子，用于水的消毒和空氣的臭氧化，在化學(xué)工業(yè)中用作強(qiáng)氧化劑。臭氧很不穩(wěn)定，在常溫常態(tài)常壓下即可分解為氧氣。

在離地表20-30公里的高空，臭氧是“好東西”，是阻止太陽紫外線輻射危害地球生物的天然屏障。但在地面，臭氧是危害人體健康的“壞東西”。輻射增強(qiáng)、氣溫增高導(dǎo)致地表臭氧濃度升高，此時(shí)，大氣中的氣態(tài)污染物也能被氧化成細(xì)顆粒物，對(duì)PM2.5的形成有促進(jìn)作用。夏季，往往PM2.5濃度高的時(shí)候，臭氧濃度也很高。臭氧對(duì)人體健康的危害主要是強(qiáng)烈刺激呼吸道，造成肺功能改變，引起氣道反應(yīng)和氣道炎癥增加、哮喘加重等。很多植物對(duì)臭氧比較敏感，植物葉面可出現(xiàn)點(diǎn)彩狀和青銅色傷斑。臭氧對(duì)建筑材料、衣物及其他物質(zhì)材料等有損壞作用，如加速橡膠和塑料老化，使紡織品褪色等。

1.2 地面臭氧的主要來源

臭氧同鉛污染、硫化物等一樣，它也是源于人類活動(dòng)，汽車、燃料、石化等都是臭氧的重要污染源。在車水馬龍的街上行走，常?？吹娇諝饴詭\棕色，又有一股辛辣刺激的氣味，這就是通常所稱的光化學(xué)煙霧。臭氧就是光化學(xué)煙霧的主要成分，它不是直接被排放，而是轉(zhuǎn)化而成的，比如汽車排放的氮氧化物，只要在陽光輻射及適合的氣象條件下就可以生成臭氧。隨著汽車和工業(yè)排放的增加，地面臭氧污染成為普遍現(xiàn)象。

強(qiáng)陽光中的強(qiáng)紫外線確實(shí)是光化學(xué)煙霧污染的觸發(fā)條件，但是并不是有陽光的地區(qū)都一定會(huì)出現(xiàn)臭氧超標(biāo)。出現(xiàn)臭氧超標(biāo)的根本原因其實(shí)是人類活動(dòng)排放了生成臭氧的前驅(qū)污染物。形成臭氧的“前驅(qū)物”主要有氮氧化物、VOC(揮發(fā)性有機(jī)物)和一氧化碳，它們都是一次污染物，當(dāng)空氣中的這些污染物超過了大氣的正常容納程度，在紫外線強(qiáng)烈的情況下就會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而生成臭氧。

臭氧是二次污染物，所以要治理臭氧必須先治理它的前驅(qū)物二氧化氮、VOC、CO等。二氧化硫的來源主要是油品和煤的燃燒產(chǎn)生的，氮氧化物主要來自于高溫燃燒，一氧化碳主要來自不完全燃燒。但VOC的來源非常復(fù)雜廣泛，涉及到上千種物質(zhì)和眾多產(chǎn)業(yè)，其中主要包括石油化工、造船、汽車制造等需要大規(guī)模噴涂的產(chǎn)業(yè)、印刷、造紙、家具、膠合板、化妝用品、文具、家庭裝修，以及人們忽視的電子行業(yè)的清洗環(huán)節(jié)。

2 西安市城區(qū)2013年度臭氧污染基本情況

西安市城區(qū)現(xiàn)有國控環(huán)境空氣自動(dòng)站13個(gè)，從2012年起采用新的環(huán)境空氣標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由3個(gè)因子增加到6個(gè)因子，環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)采用AQI(空氣質(zhì)量指數(shù))。AQI在50以下為優(yōu)，509-100為良，100-150為輕度污染，150-200為中度污染，200-300為重度污染，超過300則屬于嚴(yán)重污染。

臭氧1小時(shí)平均濃度一級(jí)、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值分別為0.16μg/m3、0.20 μg/m3；臭氧日最大8小時(shí)濃度限值一級(jí)、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別為0.10μg/m3、0.16 μg/m3。

2.1 臭氧月際8小時(shí)平均濃度超標(biāo)狀況

2013年度西安市城區(qū)臭氧8小時(shí)平均濃度超標(biāo)28天，1小時(shí)平均濃度值超標(biāo)3天，1小時(shí)和8小時(shí)平均濃度值均超標(biāo)2天，超標(biāo)情況詳見表1。

表1 臭氧月超標(biāo)天數(shù)統(tǒng)計(jì)表 單位：天

其中七、八月份連續(xù)多天超標(biāo)，臭氧夏天超標(biāo)頻率高于其他季節(jié)。

2.2 臭氧日最大8小時(shí)平均濃度超標(biāo)點(diǎn)位情況

臭氧日最大8小時(shí)平均濃度超標(biāo)點(diǎn)位情況見表2，西安市13個(gè)點(diǎn)位中有9個(gè)點(diǎn)臭氧曾超標(biāo)。高壓開關(guān)、經(jīng)開區(qū)和曲江的超標(biāo)天數(shù)位居前三名。

表2 臭氧超標(biāo)點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)表 單位：天

2.3 臭氧8小時(shí)平均濃度變化情況

西安市各點(diǎn)位臭氧8小時(shí)最大濃度值見表3和圖1。

由表可知，2013年度，臭氧8小時(shí)平均濃度最大值為264 μg/m3，超標(biāo)0.65倍，最大值出現(xiàn)在臨潼點(diǎn)位。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上來看，城市郊區(qū)的臭氧超標(biāo)天數(shù)比城區(qū)多。原因是在一定條件下，城市近地面的臭氧被汽車尾氣排放的一氧化氮“吃掉”了，被氧化為二氧化氮。這樣，給地面監(jiān)測(cè)造成了城區(qū)臭氧污染輕、郊區(qū)污染重的現(xiàn)象。另外與機(jī)動(dòng)車、工業(yè)污染源直接排放的一次污染物不一樣。臭氧大部分是二次污染物，需要通過前驅(qū)物(氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)化合物)在陽光照射下，通過光合作用產(chǎn)生。而前驅(qū)物主要來自城市污染源，比如機(jī)動(dòng)車尾氣等。前驅(qū)物排放后至臭氧形成需要幾個(gè)小時(shí)。某一時(shí)刻，前驅(qū)物在市區(qū)開始反應(yīng)。等幾個(gè)小時(shí)后才會(huì)生成臭氧，而這個(gè)時(shí)候。臭氧早已經(jīng)被風(fēng)吹到城市的四周去了。

表3 臭氧各點(diǎn)位8小時(shí)平均濃度最大值 單位：μg/m3

圖1臭氧各點(diǎn)位8小時(shí)平均濃度最大值

2.4 臭氧8小時(shí)平均濃度月際變化情況

由表4和圖2可知，臭氧最大8小時(shí)平均濃度出現(xiàn)在6月份，6-10月臭氧濃度偏高.超標(biāo)與強(qiáng)陽光有關(guān)，而空氣中一項(xiàng)未納入監(jiān)測(cè)的污染物VOCs，在光化學(xué)作用下，是導(dǎo)致臭氧超標(biāo)的最重要因素之一。

表4 臭氧8小時(shí)濃度月際變化 單位：μg/m3

圖2臭氧8小時(shí)濃度月積變化圖

2.5 臭氧一天24小時(shí)的變化情況

選取7月-8月份臭氧變化較大的月份，分析一天24小時(shí)的變化規(guī)律，在氣象條件穩(wěn)定的情況下，一定是太陽出來之后逐漸升高，見圖3.12時(shí)至16時(shí)臭氧濃度由高向低變化，14時(shí)達(dá)到峰值。

圖3 7月25日-8月3日臭氧城市小時(shí)均值濃度統(tǒng)計(jì)圖

3 西安市臭氧的主要污染來源分析

(1)臭氧污染與機(jī)動(dòng)車尾氣排放密切相關(guān)。尾氣主要含有一氧化碳、氮氧化物和碳?xì)浠衔?，這些化學(xué)物質(zhì)遇到光之后，就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生臭氧，光照越強(qiáng)，臭氧污染越嚴(yán)重。西安市汽車保有量200萬輛，污染物氮氧化物、一氧化碳和顆粒物的排放總量約為30萬噸。其中氮氧化物18萬噸。環(huán)境空氣中二氧化氮的濃度有上升的趨勢(shì)，在2012年西安市二氧化氮的年均濃度超過二氧化硫。

(2)臭氧污染與工業(yè)污染源密切相關(guān)，其中：火電、冶金、建材、石油化工、合成材料、制藥、塑料加工、表面涂裝、電子產(chǎn)品與設(shè)備制造、包裝、印刷等等行業(yè)貢獻(xiàn)較大。西安市有電廠6家，關(guān)中城市群有21家。關(guān)中地區(qū)燃煤量約達(dá)五千多萬噸，西安市工業(yè)污染源排放二氧化硫約9萬噸，氮氧化物約8萬噸煙塵約3萬噸，形成臭氧的“前驅(qū)物”。

(3)臭氧污染與房地產(chǎn)開發(fā)有密切關(guān)系，VOC是揮發(fā)性有機(jī)化合物的英文簡稱，通常所說的油漆、乳膠漆中對(duì)人體有害的化學(xué)物質(zhì)(重金屬除外)指的就是VOC。墻壁、天花板、地面等建材，以及乳膠漆、墻紙、絕熱材料、粘合劑等裝飾材料都是VOC的主要來源。

(4)飲食業(yè)、干洗業(yè)、印刷業(yè)對(duì)環(huán)境空氣污染有一定作用。國人喜歡吃煎炸、爆炒的食物。每人每天消耗油10-50克，還有調(diào)料，西安市城區(qū)每天排放到空氣中的VOC約0.5萬噸。干洗劑、油墨、氣霧劑的排放形成臭氧的“前驅(qū)物”。

4 城區(qū)臭氧污染防治的基本對(duì)策

從城市可持續(xù)發(fā)展的角度講，對(duì)大氣臭氧污染的防治要采取多種手段結(jié)合，主要應(yīng)采取以下幾方面手段。

4.1 強(qiáng)化機(jī)動(dòng)車污染防治，有效控制氮氧化物的排放

大力開展可持續(xù)交通體系建設(shè)，發(fā)展關(guān)中“五市一區(qū)”城市公交系統(tǒng)，鼓勵(lì)購買清潔能源公交車，控制機(jī)動(dòng)車保有量。

為配合機(jī)動(dòng)車國Ⅳ、國Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，在關(guān)中城市群應(yīng)加大國Ⅳ配套成品車用汽油和柴油的供應(yīng)。

實(shí)施國家第Ⅳ階段排放標(biāo)準(zhǔn)。擴(kuò)大環(huán)保監(jiān)督抽查覆蓋范圍，確保企業(yè)批量生產(chǎn)的車輛達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

加強(qiáng)營運(yùn)車輛強(qiáng)制報(bào)廢的有效管理和監(jiān)控，加強(qiáng)廢舊汽車拆解回收環(huán)境監(jiān)管，推進(jìn)“黃標(biāo)車”加速淘汰進(jìn)程，對(duì)“黃標(biāo)車”實(shí)行區(qū)域限行

4.2 明確重點(diǎn)控制區(qū)，實(shí)施分區(qū)分類管理

劃分重點(diǎn)控制區(qū)，對(duì)重點(diǎn)控制區(qū)和一般控制區(qū)實(shí)施差異化的控制要求。

優(yōu)化工業(yè)空間布局，西安市禁止新建燃煤燃油電廠(除熱電聯(lián)產(chǎn)以外的火電廠)、水泥、鋼鐵、石化及煤化工等重污染項(xiàng)目，現(xiàn)有企業(yè)要不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)、使用清潔能源和原料，改造為先進(jìn)的生產(chǎn)工藝技術(shù)與設(shè)備、改善管理，提升清潔生產(chǎn)水平，逐步達(dá)到行業(yè)一級(jí)清潔水平。

加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，在單位面積排放強(qiáng)度大的地區(qū)要進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，遏制高耗能、高污染產(chǎn)業(yè)過快發(fā)展；以技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行為依據(jù)，對(duì)重點(diǎn)行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)、清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以及落后產(chǎn)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，倒逼火電、鋼鐵、水泥建材、焦化、有色、化工等重點(diǎn)行業(yè)提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平，優(yōu)化發(fā)展方式，減少污染物新增量。

4.3 加強(qiáng)能源清潔利用，控制區(qū)域煤炭消費(fèi)總量

加大清潔能源使用，充分利用天然氣、地?zé)崮堋⑻柲?、風(fēng)能、煤層氣、生物質(zhì)能。

劃定高污染燃料禁燃區(qū)，發(fā)展城市集中供熱，建立清潔能源利用的重點(diǎn)示范項(xiàng)目，優(yōu)化清潔能源分配方案，控制煤炭消費(fèi)要求。

4.4 實(shí)施多污染物協(xié)同控制，全面改善空氣質(zhì)量

推進(jìn)二氧化硫、氮氧化物減排，大力削減顆粒物污染排放，推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物污染防治，強(qiáng)化有毒廢氣污染防治，開展溫室氣體排放控制，深化面源污染管理

4.5 創(chuàng)新區(qū)域管理機(jī)制，提升聯(lián)防聯(lián)控管理能力

建立關(guān)中城市群大氣污染聯(lián)防聯(lián)控聯(lián)席會(huì)議制度；實(shí)現(xiàn)區(qū)域大氣污染源統(tǒng)一監(jiān)管；建立重大項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)會(huì)商機(jī)制；建立環(huán)境信息共享機(jī)制；建立關(guān)中城市群大氣污染跨界傳輸評(píng)估機(jī)制；建立關(guān)中城市群大氣污染預(yù)警應(yīng)急機(jī)制。

創(chuàng)新環(huán)境管理政策措施：完善財(cái)稅補(bǔ)貼激勵(lì)政策；深入推進(jìn)價(jià)格與金融貿(mào)易政策；開征揮發(fā)性有機(jī)物排污費(fèi)；全面推行排污許可證制度；實(shí)施重點(diǎn)行業(yè)環(huán)保核查制度；推行污染治理設(shè)施建設(shè)運(yùn)行特許經(jīng)營；實(shí)施環(huán)境信息公開制度；推進(jìn)城市環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)管理；試行區(qū)域排污交易。

4.6 提高區(qū)域大氣污染預(yù)警應(yīng)急能力

加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室大氣污染應(yīng)急能力建設(shè)。加強(qiáng)西安市環(huán)境監(jiān)測(cè)站的應(yīng)急監(jiān)測(cè)儀器、實(shí)驗(yàn)室相關(guān)檢測(cè)設(shè)備的配備，保證能夠應(yīng)對(duì)突發(fā)性大氣污染事件的監(jiān)測(cè)能力。

完善大氣污染預(yù)警及應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，增強(qiáng)應(yīng)急能力。建立以環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)、污染源監(jiān)測(cè)和環(huán)境信息支撐為核心的環(huán)境監(jiān)測(cè)信息網(wǎng)；利用區(qū)域動(dòng)態(tài)排放源清單、模型模擬、通訊網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)手段，搭建區(qū)域突發(fā)性污染事件監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警平臺(tái)。

4.7 加強(qiáng)宣傳教育，提高公眾的環(huán)保意識(shí)

增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)和加強(qiáng)環(huán)保教育，提高市民對(duì)大氣污染的認(rèn)識(shí)程度，使市民了解大氣環(huán)境保護(hù)和防治污染的意義，激發(fā)市民保護(hù)大氣的熱情和積極性，將保護(hù)環(huán)境深入到每個(gè)人的生活中，從而制止資源浪費(fèi)和污染大氣的行為。

5 結(jié)語

新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)已經(jīng)把臭氧濃度限值納入其中，2012年已經(jīng)在京津冀、長三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域以及直轄市和省會(huì)城市實(shí)施；2013年已經(jīng)在113個(gè)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)城市和國家環(huán)保模范城市實(shí)施；2015年將在所有地級(jí)以上城市實(shí)施；2016年1月1日起將在全國實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)。西安市從2012年試點(diǎn)實(shí)施，2013年正式實(shí)施，兩年多的實(shí)踐證明，在治理城市環(huán)境空氣中臭氧的污染時(shí)，要從源頭抓起，從治理形成臭氧的“前體物”做起，不斷減少排放，加大清潔能源使用，才能全面改善城市環(huán)境空氣質(zhì)量。

[1] 環(huán)境保護(hù)部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[GB 3095-2012][S]. 中國環(huán)境科學(xué)出版社，2012.

[2] 環(huán)境保護(hù)部.環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)(HJ 633-2012)[S]. 中國環(huán)境科學(xué)出版社，2012.

[3] 西安市環(huán)境保護(hù)局.西安環(huán)境質(zhì)量報(bào)告(2013年度)[R].西安市環(huán)境保護(hù)局，2013.

[4] 晏國政，王井懷.專家詳解臭氧污染三大疑問[OL].[2013-09-21]http://news.xinhuanet.com/politics/2013-09/21/c_117440117.htm.

[5] 佚名.臭氧的益處與危害[OL].[2012-11-25]http://www.tahua.net/thread-460438-1-1.html.

[6] 劉軍，劉雙，張馳.晴天臭氧就超標(biāo)不能老怪太陽[OL].[2012-09-14]http://roll.sohu.com/20120914/n353108548.shtml.