北碚區(qū)環(huán)境空氣臭氧污染特征及防治對策

廖偉 馬艷

摘要：指出了隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展、城市規(guī)模的不斷擴大和人口增長，近地面臭氧污染特征已是當今環(huán)境科學研究領域中的一個重要研究方向，其引發(fā)的大氣環(huán)境問題正引起人類的廣泛關注。結合北碚區(qū)2014～2016年環(huán)境空氣質量中臭氧的連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析，由此提出了該區(qū)域環(huán)境空氣中臭氧的污染特征及防治對策。

關鍵詞：臭氧;污染特征;防治對策

中圖分類號：X515

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）4-0087-04

1 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟的高度發(fā)展和城市化進程加快，能源大量消耗導致大氣污染物排放量隨之大幅增加，大氣污染成為我國目前面臨的重要環(huán)境問題之一，大氣中可吸人顆粒物（PMio）、細顆粒物（PM2.5）、二氧化硫（S02）、臭氧（03）、氮氧化物（NOx）等物質已成為影響城市大氣環(huán)境質量的重要污染物[1-3]。隨著中國各地工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的持續(xù)推進，人為排放的大氣污染物越來越多，高濃度的近地面O3能加快材料老化，影響人類健康，導致農(nóng)作物減產(chǎn)，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的危害[4-8]，故O。及其前體物對公眾健康的危害引起了越來越廣泛的關注[9，10]。根據(jù)北碚區(qū)2014～2016年環(huán)境空氣質量中03的連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析該區(qū)域03濃度變化等污染特征，并討論其防治對策。

2 方法

2.1 采樣點位

目前，北碚城區(qū)空氣自動監(jiān)測點位設置4個，分別位于縉云山、天生、城南和蔡家，空氣質量自動監(jiān)測實施24 h連續(xù)采樣。自動監(jiān)測項目為S02、NOz、03、PM10、PM2.5、風向、風速、氣溫、氣壓、濕度等相關參數(shù)，監(jiān)測頻率為24 h連續(xù)自動監(jiān)測，執(zhí)行《環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ/T193- 2005），詳見表1。

2.2 監(jiān)測時間

2014～2016年。

3 結果

3.1 近年基本情況

近年來，通過北碚區(qū)在產(chǎn)業(yè)結構調整優(yōu)化、清潔生產(chǎn)、煤炭管理與油品供應、燃煤小鍋爐整治、工業(yè)大氣污染治理、大氣面源污染治理、機動車污染防治、建筑節(jié)能與供熱計量、完善環(huán)境經(jīng)濟政策和法律法規(guī)體系、大氣環(huán)境管理等多個方面卓有成效的工作下，轄區(qū)PM2.5和PMio年均濃度下降趨勢明顯，現(xiàn)階段濃度值相比2013年已下降近半，S02、NO2和CO等均保持濃度達標，03濃度總體達標但出現(xiàn)多次超標，近來呈現(xiàn)出“來得早、去得晚、天數(shù)多、污染重”的趨勢，特別是夏季最為突出。2014～2016年，臭氧污染超標天數(shù)持續(xù)保持高位，分別為28 d、22 d和27 d，各占全年總天數(shù)的7.7%、6.3%和7.4%。

3.2 03質量濃度時間變化

2014～2016年北碚區(qū)4個空氣自動觀測站O。和O3（日最大8h）年均質量濃度變化見圖1和圖2，由圖可知，除城南點位（2016年6-9月因故停運，夏高峰數(shù)據(jù)缺失導致年均值偏低）外，天生、蔡家、縉云山和年均值均表現(xiàn)為明顯的逐年上升趨勢，2015～2016年度上升趨勢相對明顯。其中，縉云山作為重慶主城區(qū)清潔點位，自然植被覆蓋率高，樹木通過光合作用產(chǎn)生足夠多的氧氣，便于通過光化學反應形成的O3，且縉云山夜間消耗小而導致O3出現(xiàn)累積，而天生和蔡家點位年均值變化不大，變化趨勢持同，因區(qū)域人口眾多，工業(yè)交通相對發(fā)達，汽車尾氣中排放的NO快速消耗了空氣中的03，故縉云山測點03濃度整體比城區(qū)測點偏高。

3.3 03質量濃度季節(jié)變化

2014～2016年4個監(jiān)測點位季節(jié)濃度變化見圖3～6，有圖可知，縉云山、天生和蔡家觀測站點O3日均濃度值在夏秋季相對較高，冬春季相對較低，O3日均質量濃度呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化特征，這與地面臭氧形成的三個前提相吻合：一是高溫，即高空臭氧層減薄使到達地面的紫外線增強，導致近地面空氣中的氧氣和氮氧化物被分解并重新組合;二是森林植被好，森林里的樹木葉片的光合作用產(chǎn)生足夠多的氧氣，當氣溫達35℃以上，樹木在光合作用釋放氧氣的同時還產(chǎn)生大量的異戊二烯和單一芬多精（VOC），以中午時段排放量較大;三是空氣中存在足夠多的氮氧化物和碳氫化合物，強光紫外線不僅可以分解氧氣，還可以分解機動車尾氣排放的氮氧化物和碳氫化合物，使其形成以臭氧為主的光化學煙霧。

3.4 氣象因素對O3質量濃度的影響

氣象條件是影響近地面O3濃度的主要因素之一，是造成03濃度晝夜變化、日際變化、節(jié)際變化、年際變化的根本因素。太陽輻射、氣溫、風向、風速、相對濕度等是臭氧濃度變化比較重要的影響因素。從圖3～7可以看出，2014～2016年觀測期間，日平均氣溫變化幅度較大（0.7～34.2℃），最高氣溫出現(xiàn)在秋季;春季和冬季濕度變化較小，全年濕度在47.3%～99%范圍內，北碚區(qū)O。濃度均值呈現(xiàn)出顯著地季節(jié)差異，一年中一般9月03質量濃度最高，11月03質量濃度最低。因夏季的高溫有利于03的形成，風速增大時有利于該地區(qū)03的擴散，而濕度對其影響比較小，但相對濕度大時空氣中水蒸汽含量也大，大量的水分子吸收太陽輻射，同時也吸收一部分游離態(tài)臭氧，反而不利于臭氧的生成[11]。此外太陽輻射、氣流來源不同、城市熱島效應和逆溫現(xiàn)象對03質量濃度也不可忽略，如氣流來源不同也是影響O3質量濃度的重要因素，來自清潔地區(qū)的氣流中污染氣體濃度一般較低，而來自污染地區(qū)的氣流中往往混雜著大量污染氣體，可能包括O3或其前體物[12]，因此，O3質量濃度隨著影響該地區(qū)風向的不同呈現(xiàn)出高低差異。結合O3濃度數(shù)據(jù)，當其濃度連續(xù)出現(xiàn)高值時，對應的天氣情況一般為高溫、低濕、大風，氣壓變化不明顯，O3質量濃度與溫度呈正相關，與相對濕度和風速呈負相關，靜風天氣條件容易造成污染氣體局地積累，相對濕度的高低是天空中云層覆蓋多少的重要參數(shù)和降水過程發(fā)生的有效指標，這些條件都是影響大氣中03質量濃度的因素。

3.5 03濃度和前體物NO_x的關系

圖8～11為不同季節(jié)下的NO_x（以NO2為例）季度濃度變化曲線。由中可以看出，北碚地區(qū)NO2濃度季節(jié)變化趨勢比較明顯，秋季NO2濃度明顯小于春季、夏季、冬季?？N云山點位總體低于其他3個點位，各點位基本上保持春季濃度>冬季濃度>夏季濃度>秋季濃度的規(guī)律，與03濃度基本上呈現(xiàn)負相關。其中，03在一天中主要呈現(xiàn)的“午后單峰”和NO_x呈現(xiàn)的“早晚雙峰”特征，明顯受到交通源排放的NO_x及揮發(fā)性有機物等污染物影響。以渝武高速為例，渝武高速公路北環(huán)至合川段設計流量2.5萬輛/d，目前北碚至北環(huán)段實際流量8萬輛/天，高峰時間達到11萬輛/d，僅2015年渝武高速公路北碚段發(fā)生交通事故就高達1563起，其中北碚隧道714起，平均每天發(fā)生2起事故。大量車輛長期低速、怠速行駛，加之內環(huán)貨車限行，導致大量重型貨車被限制在北環(huán)和北碚之間的路段上行駛，造成汽車尾氣長期嚴重超標排放。

4 結論

（1）北碚區(qū)4個觀測站點O3質量濃度呈明顯季節(jié)性變化，各點位基本上保持秋季濃度>夏季濃度>春季濃度>冬季濃度的規(guī)律。

（2）氣溫、風速和濕度是影響北碚區(qū)大氣O3質量濃度的重要因素，高溫、低濕、大風時O3相對濃度較高，而相對濕度大時空氣中水蒸汽含量也大，大量的水分子吸收太陽輻射，同時也吸收一部分游離態(tài)臭氧，反而不利于03的生成。

（3）前體物NO_x主要受交通源影響，并與03濃度基本上呈現(xiàn)負相關，而現(xiàn)有道路無法同汽車保有量同比增長，尾氣污染難以控制。

（4）受地理位置和周邊地區(qū)工業(yè)發(fā)展影響，北碚區(qū)環(huán)境空氣質量受外來污染影響明顯，上風向合川區(qū)存在水泥廠、火電廠等燃煤企業(yè)和汽車工業(yè)園區(qū)等揮發(fā)性有機物產(chǎn)生企業(yè)。

5 污染防治措施

（1）理順體制。建議明確藍天行動的牽頭機構成為“有人做事、集權做事、逗硬做事”的常設機構，并安排專門的編制和給予綜合執(zhí)法的行政處罰授權。

（2）強力問責。建議環(huán)保部門、建設部門等單位嚴格按照職責和目標任務推進大氣污染防治工作，對未按職責落實的單位，由兩辦督查室開展專項督查并通報，必要時由監(jiān)察部門進行行政效能問責，以確保工作推動和落實。

（3）城區(qū)限行。建議制定符合區(qū)情的黃標車或貨車分時段分區(qū)域限行方案，同時加大對冒黑煙車、不達標成品油等進行專項檢查和綜合整治。

（4）加大投入。建議財政部門將藍天行動工作經(jīng)費納入年初預算，加大對藍天工作所需設施設備的投入，尤其是增配環(huán)衛(wèi)清掃和噴灑車輛。

（5）低碳出行。建議加強城市交通管理，優(yōu)化公交線路，調高城市中心區(qū)域停車費，在條件適宜區(qū)域引入共享單車等，引導市民低碳出行，減少機動車尾氣排放。

（6）工作重點。一是以減排NO_x和VOC_s為首要工作，重點控制其排放，并組織開展流動源、油品儲運、涂料與溶劑使用以及工業(yè)源整治，探索開展機動車加油期間燃料蒸發(fā)氣體的回收。二是加強上風方向區(qū)域大氣污染防治的聯(lián)防聯(lián)控，督促治理和監(jiān)管工作有效推進，從源頭進行控制。三是盡快推進渝武高速公路北碚段擴能等交通緩解措施，確保道路暢通，減少大量車輛及重型貨車長期低速怠速行駛產(chǎn)生的污染。

參考文獻：

[1]鄧曉蓓.我國大氣污染的成因及治理措施[J].北方環(huán)境，2013，29（2）：11～12.

[2]孫穎，潘月鵬，李杏茹，等.京津冀典型城市大氣顆粒物化學成分同步觀測研究[J].環(huán)境科學，2011，32（9）：2733～2734.

[3]楊俊益，辛金元，吉東生，等.2008～2011年夏季京津冀區(qū)域背景大氣污染變化分析J].環(huán)境科學，2012，33（11）：3693～3694.

[4] Musselman R C，Minnick T J.Nocturnal stomatal conductanceand ambient air quality standards for ozone[J]. ATMOSPHERICENVIRONMENT，2000（34）：719～733.

[5]Kim S Y， Lee J T，Hong Y C，et al_Determining the thresholdeffect of ozone on daily mortality： an analysis of ozone and mortality in Seoul， Korea， 1995 -1999 [J]. ENVIRONMENTAL RESEARCH，2004（94）：113～119.

[6]Burnett R T， Brook J R， Yung W T，et al.Association betweenozone and hospitalization for respiratory diseases in 16 Canadiancities [J].ENVIRONMENTAL RESEARCH，1997 （ 72） ：24～ 31.

[7]Manning W J. Detecting plant effects is necessary to give biologicalsignificance to ambient ozone monitoring data and predictive ozone standards [J]. ENVIRONMENTAL POLLUTION， 2003 （126） ：375一379.

[8]Rabl A， Eyre N. An estimate of regional and global 03 damagefrom precursor NOx and VOC emissions [J]. ENVIRONMENTINTERNATIONAL，1998 （24） ：835～ 850.

[9]2hang Y H，Huang W，Stephanie J L，et al.Ozone and daily mor-tality in Shanghai，China [J].Environmental Health Prespectives，2006，114（8） ：1227～1232.

[lO]Liu T，Li T T，Zhang Y H，et al.The short-term effect of ambi-ent ozone on mortality is modified by temperature in Guangzhou，China [J].Atmospheric Environment，2013 （76） ： 59一 67.大學，2008：33～34.

[12]TU Jun， XIA Zaigang， WANG Haisi， et al. Temporal variationsin surface ozone and its precursors and meteorological effects atan urbansite in China [J]. Atmospheric Research， 2007（85） ： 310～337.