漯河市城區(qū)PM2.5 及臭氧形成原因初探

郭英麗

(漯河市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，河南 漯河 462000)

隨著霧霾天氣的增多，PM2.5污染問題越來越受到人們的關(guān)注，與此同時(shí)，臭氧污染在一些地區(qū)開始呈現(xiàn)出季節(jié)性加劇的趨勢(shì)，臭氧污染不得不提上日程［1］。因此，了解臭氧產(chǎn)生的原因及其對(duì)人類的危害，有助于增強(qiáng)人類的環(huán)境意識(shí)，避免人們受到PM2.5和臭氧污染的危害。

一、PM2.5與臭氧危害及污染機(jī)理

大氣中直徑小于或等于2.5 微米的顆粒物，被稱為空氣細(xì)顆粒物，又叫可入肺顆粒物，簡(jiǎn)稱PM2.5。PM2.5是造成霧霾天氣、降低能見度，影響交通安全的主要因素，同時(shí)PM2.5還可能攜帶有鉛、甲基汞、苯并芘等致癌物質(zhì)通過呼吸道進(jìn)入肺泡，危害人體健康。PM2.5的基本特征是體積小、重量輕，在大氣中滯留時(shí)間長(zhǎng)，可以被大氣環(huán)流輸送到很遠(yuǎn)的地方，造成大范圍的空氣污染。PM2.5對(duì)環(huán)境的影響范圍和對(duì)人體健康的危害程度比PM10 和TSP 更大、更嚴(yán)重。

臭氧是天然大氣的重要微量組分，大部分集中在平流層，對(duì)流層臭氧約占10% 。平流層臭氧主要集中于10 千米至30千米高度。由于其特殊的空間位置，對(duì)地面形成了一層保護(hù)層，免除了傷害性極強(qiáng)的短波紫外線對(duì)地球生命的危害，使得人類和各種動(dòng)植物能無憂無慮地沐浴陽光，被稱為“生命的內(nèi)保護(hù)層”，因此，平流層臭氧又被稱為“有益”的臭氧。

對(duì)流層臭氧的重要來源是光化學(xué)過程，由來自天然源和人為源排放的NOx (氮氧化物)和VOCs (揮發(fā)性有機(jī)物)經(jīng)陽光中紫外線照射后發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成。臭氧是光化學(xué)煙霧污染的重要標(biāo)志物，近地面高濃度的臭氧能加快材料老化、影響人體健康，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。自20 世紀(jì)50年代以來，臭氧污染在世界各地不斷出現(xiàn)，至今仍是歐洲、美國(guó)、日本等國(guó)的主要環(huán)境問題。近年來隨著石化工業(yè)發(fā)展、城市車輛增多和油品溶劑的使用等，使排放到大氣中的NOx 和VOCs 不斷增加，人為活動(dòng)對(duì)臭氧的影響日益顯著，臭氧污染問題已成為我國(guó)城市發(fā)展過程中迫切需要解決的重要環(huán)境問題。

由于臭氧污染多發(fā)生在晴熱高溫太陽直射紫外線較強(qiáng)的天氣時(shí)段，可能成為今后夏季大氣污染的常態(tài)。進(jìn)入夏季，臭氧取代了PM2.5，成為不少地區(qū)的首要污染物，即使輕微超標(biāo)，頭頂依然藍(lán)天白云，人們往往不把它放在眼里。它的危害較PM2.5有過之而無不及，最壞的結(jié)果就是制造“光化學(xué)煙霧污染”，這種大面積的污染曾讓洛杉磯多人喪命，東京2萬多人患紅眼病。臭氧污染的生成原因復(fù)雜，防治難度更高，在未來很長(zhǎng)的一段時(shí)間，我們都會(huì)遭其危害。在大多數(shù)人的印象中，臭氧層是保護(hù)地球免遭紫外線損害的功臣，很難理解為什么臭氧會(huì)污染環(huán)境。實(shí)際上，高空中的臭氧和地面上的臭氧雖然是同一種物質(zhì)，作用卻截然不同，保護(hù)人類的是離地面大約30 公里的臭氧層，而人類活動(dòng)在地面形成的臭氧是一種污染物，對(duì)動(dòng)植物都有害［2］。臭氧并非直接排放到大氣中的污染物，而是氧氣、氮氧化物及揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)在陽光作用下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成的二次污染物［3］。

二、漯河市城區(qū)空氣質(zhì)量現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)

漯河市城區(qū)目前共設(shè)置環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位4 個(gè)，分別是漯河大學(xué)、市水利局、市廣電局、3515 工廠。漯河大學(xué)代表居住文教區(qū)、市水利局代表行政金融文教區(qū)、市廣電局代表居住、商業(yè)混合區(qū)、3515 工廠代表工業(yè)、商業(yè)、居住混合區(qū)。

從2014年1月開始，漯河市開始按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 (GB3095-2012)對(duì)指標(biāo)SO2、NO2、PM10、PM2.5、臭氧、CO 進(jìn)行監(jiān)測(cè)，截止到2015年3月31日，漯河市環(huán)境空氣質(zhì)量按AQI 指標(biāo)體系結(jié)果如表4。

漯河市城區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量AQI 指標(biāo)體系結(jié)果一覽表

由監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，漯河全市春、秋、冬季首要污染物是PM2.5及PM10等顆粒物;6-9月臭氧超標(biāo)嚴(yán)重，取代PM2.5成為首要污染物，臭氧污染呈現(xiàn)很強(qiáng)的季節(jié)性，6-9月日照強(qiáng)烈，氣溫較高，就容易產(chǎn)生大量的臭氧，形成局部污染。

三、漯河市城區(qū)PM2.5與臭氧來源初步解析

經(jīng)初步分析研究，影響漯河市大氣質(zhì)量的主要因素中，外來輸送及周邊區(qū)域影響的貢獻(xiàn)約占20～30%，主要責(zé)任還是在本地的污染排放。本地污染貢獻(xiàn)主要來源于燃煤、揚(yáng)塵、工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)動(dòng)車尾氣排放，餐飲、汽車修理、畜禽養(yǎng)殖、建筑涂裝、燃放爆竹等，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

第一，燃料燃燒污染。2014年，漯河市燃煤總量400.1萬噸，其中工業(yè)用煤量362.4萬噸，生活用煤量為34.65萬噸;燃油消耗量為127.3萬噸;天然氣消耗量為870.75萬立方米。燃料燃燒不僅直接排放PM2.5，排放的其它一些氣體污染物如SO2、NOX、VOCs等在空氣中也會(huì)轉(zhuǎn)變成PM2.5，同時(shí)NOX、VOCs對(duì)臭氧8 小時(shí)濃度的超標(biāo)也起了促進(jìn)作用。

第二，揚(yáng)塵污染。主要包括道路揚(yáng)塵、建筑施工揚(yáng)塵。2014年漯河市建筑及拆遷工地共80 個(gè)，是揚(yáng)塵污染的主要來源。

第三，機(jī)動(dòng)車尾氣污染。截至2014年底，漯河市機(jī)動(dòng)車保有量16萬輛，年排放顆粒物949 噸，氮氧化物10887 噸，一氧化碳50543 噸，碳?xì)浠衔?124 噸。汽車尾氣不僅含有顆粒物，還含有氮氧化物 (NOx)和揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)，NOx 和VOCs 在高溫、強(qiáng)光輻射的作用下，經(jīng)過一系列復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)，形成二次污染物臭氧。夏季的高氣溫和強(qiáng)光照，對(duì)臭氧前提污染物的合成和臭氧的累積效應(yīng)有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，進(jìn)而引起臭氧污染物濃度超標(biāo)。因此，機(jī)動(dòng)車尾氣也是影響PM2.5及臭氧濃度的關(guān)鍵因素。

第四、工業(yè)污染源。漯河市以食品工業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，在食品及配套包裝生產(chǎn)過程中，不僅會(huì)排放工業(yè)粉塵，且會(huì)揮發(fā)出大量有機(jī)化合物，加劇顆粒物及臭氧污染。

第五，其他污染源。主要包括餐飲油煙、露天燒烤、秸稈焚燒等。六月份麥?zhǔn)掌陂g，漯河市主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，東南方向臨近市縣有焚燒秸稈的現(xiàn)象，廢氣中的氮氧化物對(duì)漯河市臭氧8 小時(shí)濃度的貢獻(xiàn)值較大。此外，臭氧為氣態(tài)污染物，而PM2.5為大氣顆粒物。但是大量的臭氧會(huì)增加空氣的氧化性，從而導(dǎo)致空氣中的SO2、NOx、VOCs 被氧化并逐漸凝結(jié)成顆粒物，進(jìn)而造成了PM2.5濃度的增高。

四、漯河市城區(qū)空氣質(zhì)量控制措施

漯河市城區(qū)環(huán)境空氣污染現(xiàn)狀為傳統(tǒng)的燃料型污染、汽車尾氣污染等與二次污染相互疊加形成的復(fù)合型污染。從目前的研究結(jié)果來看，漯河市大氣復(fù)合型污染的主要產(chǎn)物就是PM2.5和臭氧，即霧霾和光化學(xué)煙霧。很顯然，臭氧污染已經(jīng)成為漯河市大氣污染的新課題，亟待采取切實(shí)有效的措施治理。針對(duì)漯河情況，提出以下建議:

一是嚴(yán)格控制燃煤和工業(yè)大氣污染，強(qiáng)力推進(jìn)電力、造紙、化工等行業(yè)工業(yè)污染防治和燃煤機(jī)組(含自備電廠)、20t/h 燃煤鍋爐的脫硫、脫硝、除塵提標(biāo)，達(dá)到新的國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn);

二是嚴(yán)格控制城市揚(yáng)塵、油煙等低空面源污染，全面推進(jìn)“綠色工地”建設(shè)，嚴(yán)控建筑工地、構(gòu)筑物拆除、物料堆場(chǎng)等各類施工場(chǎng)所的揚(yáng)塵污染;

三是強(qiáng)化機(jī)動(dòng)車污染防治，全面推行機(jī)動(dòng)車排氣污染檢驗(yàn)和環(huán)保標(biāo)志管理。對(duì)未取得環(huán)保檢驗(yàn)標(biāo)志的機(jī)動(dòng)車，公安交通管理部門不予核發(fā)機(jī)動(dòng)車安全檢驗(yàn)合格標(biāo)志，車輛不得上路行駛;嚴(yán)格外地轉(zhuǎn)入車輛監(jiān)管;

四是加快建立突發(fā)大氣環(huán)境事件綜合預(yù)警和應(yīng)急機(jī)制，落實(shí)責(zé)任主體，明確應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)及其職責(zé)、預(yù)警預(yù)報(bào)及響應(yīng)程序、應(yīng)急處置及保障措施等內(nèi)容，并向社會(huì)公布。

［1］白建輝，于明星.地面臭氧光化學(xué)過程規(guī)律的初步研究［J］，上海環(huán)境科學(xué)，1998，17 (1):36－38.

［2］王雪梅，符春，梁桂熊.城市區(qū)域臭氧濃度變化的研究［J］，環(huán)境科學(xué)研究，2001，14 (5):1－3.

［3］王雪松，李金龍，人為源排放VOC 對(duì)北京地區(qū)臭氧生成的貢獻(xiàn).中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2002，22 (6).