2015～2018年寧夏臭氧濃度變化特征分析

文_孟江紅 辛亮 張超 寧夏生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心

近地面O3是城市大氣的重要污染物，主要由氮氧化物（NOX）、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCS）等前體物在合適的氣象條件下光化學(xué)反應(yīng)生成。高濃度的O3會(huì)對(duì)動(dòng)植物生長(zhǎng)、人體健康造成傷害。2012年環(huán)境保護(hù)部頒布了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095-2012），標(biāo)準(zhǔn)中增加了O3日最大8h滑動(dòng)平均濃度限值（以下簡(jiǎn)稱O3-8h）。

近年來(lái)，隨著城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展資源能源消耗和污染物排放總量的增長(zhǎng)，寧夏空氣環(huán)境質(zhì)量一直處于《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095-2012)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)或以下的水平，所以必須高度重視O3的監(jiān)測(cè)和防治。文中將研究寧夏臭氧長(zhǎng)期濃度水平和變化趨勢(shì)，為污染控制與治理提供科學(xué)依據(jù)。研究利用2015～2018年寧夏全區(qū)和5個(gè)地級(jí)市空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析O3濃度時(shí)空變化特征和趨勢(shì)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究所使用的O3及其他相關(guān)污染物濃度數(shù)據(jù)來(lái)源于2015～2018年逐日監(jiān)測(cè)結(jié)果。數(shù)據(jù)有效性按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)和《環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》（試行）（HJ663-2013）執(zhí)行。

1.2 評(píng)價(jià)方法

O3日評(píng)價(jià)依據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012)，O3年評(píng)價(jià)依據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》（試行）（HJ663-2013），采用O3-8h第90百分位進(jìn)行評(píng)價(jià)，當(dāng)城市1a內(nèi)O3-8h第90百分位濃度值大于160μg/m3時(shí)，該城市O3超標(biāo)。

2 結(jié)果與討論

2.1 O3污染時(shí)空特征

2.1.1 空間分布

2015～2018年中O3-8h第90百分位平均濃度值分別為135μg/m3、142μg/m3、154μg/m3、151μg/m3。2015～2017年濃度呈上升趨勢(shì)。濃度最高值出現(xiàn)在銀川市，從空間分布看O3高值主要分布在銀川都市圈，即銀川市、石嘴山市和吳忠市。

2.1.2 時(shí)間分布

寧夏全區(qū)和5個(gè)地級(jí)市2018年12個(gè)月O3小時(shí)濃度的日變化趨勢(shì)如圖1所示。由圖1可知，小時(shí)濃度日分布整體呈現(xiàn)“單峰型”特點(diǎn)，白天濃度明顯高于夜間，由于夜間光照弱、溫度低等原因?qū)е律蒓3的光化學(xué)反應(yīng)較弱，且NO不斷滴定消耗O3，凌晨至早上8：00 O3維持較低濃度，9：00起光照加強(qiáng)、溫度上升，O3濃度緩慢上升， 13：00～19：00 O3達(dá)到較高濃度，之后隨著太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的減弱，O3濃度再次降低。從峰值平均濃度來(lái)看O3表現(xiàn)出明顯的季節(jié)差異特征，5～8月O3濃度較高，因?yàn)槭軠囟?、光照和太?yáng)輻射等的影響，光化學(xué)反應(yīng)較為強(qiáng)烈。

日、月變化特征：質(zhì)量濃度高值主要集中于13：00～19：00，6月平均質(zhì)量濃度最高。全區(qū)5個(gè)地級(jí)市O3小時(shí)濃度高值時(shí)段和月變化略有不同。銀川市主要集中在13：00～18：00，7月O3-8h平均質(zhì)量濃度最高， 7月（180μg/m3）＞6月（177μg/m3）＞8月（170μg/m3）＞5月（177μg/m3）；石 嘴山 市主要集中在13：00～18：00，6月O3-8h平均質(zhì)量濃度最高，6月（183μg/m3）＞5 月（179μg/m3）＞7 月（177μg/m3）＞4 月（161μg/m3）；吳忠市主要集中在 14：00 ～17：00，6月 O3-8h平均質(zhì)量濃度最高，6月（176μg/m3）＞7月（150μg/m3）＞5月（139μg/m3）；固原市主要集中在 12：00 ～18：00，6月 O3-8h平均質(zhì)量濃度最高，6月（157μg/m3）＞5月（154μg/m3）＞4月（151μg/m3）；中衛(wèi)市主要集中在 13：00 ～19：00，6月O3-8h平均質(zhì)量濃度最高，6月（155μg/m3）＞7月（137μg/m3）＞5月（136μg/m3）。

2.2 O3污染變化趨勢(shì)

2.2.1 超標(biāo)變化

2015～2018年6項(xiàng)基本污染物超標(biāo)天數(shù)如圖2所示。由圖2可知，近4年里超標(biāo)天數(shù)中以PM10、PM2.5和O3為首要污染物的天數(shù)較多，分別為990d、705d、412d，PM10、PM2.5超標(biāo)天數(shù)逐年減少，而O3超標(biāo)天數(shù)逐年增加。

2015～2018年全區(qū)共計(jì)出現(xiàn)O3超標(biāo)天數(shù)分別為61、70、130、119d，平均銀川市出現(xiàn)O3超標(biāo)128d，超標(biāo)主要集中在5～8月。石嘴山市出現(xiàn)O3超標(biāo)133d，超標(biāo)主要集中在4～7月；吳忠市出現(xiàn)O3超標(biāo)47d，超標(biāo)主要集中在6～7月；固原市出現(xiàn)O3超標(biāo)12d，超標(biāo)主要集中在6～7月；中衛(wèi)市出現(xiàn)O3超標(biāo)60d，超標(biāo)主要集中在6～7月。

2015～2016年全區(qū)O3-8h平均濃度逐月變化如圖3所示。由圖3可知，1～6月O3-8h濃度呈明顯的上升趨勢(shì)，7月～12月呈下降趨勢(shì)，6～7月O3濃度值全年最高，2015～2016年7月份濃度值全年最高，污染主要集中于5～8月；2017～2018年6月份濃度值全年最高，污染主要集中于5～8月。

2015～2018年全區(qū)O3為首要污染物的天數(shù)占比變化如表1所示。由表1可以看出，2015～2018年全區(qū)O3為首要污染物的天數(shù)占比分別為12.6%、15.2%、29.5%、26.6%，2015～2018年呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。

表1 2015～2018年全區(qū)O3為首要污染物的天數(shù)占比變化 （%）

2.2.2 O3-8h第90百分位濃度變化

2015～2018年O3-8h第90百分位濃度變化范圍為123～169μg/m3。銀 川市為125～169μg/m3，石 嘴山 市為155～162μg/m3，吳忠市為130～147μg/m3，固原市為123～143μg/m3，中衛(wèi)市為139～157μg/m3，最高值出現(xiàn)在2017年銀川市。

3 結(jié)語(yǔ)

2015～2018年中O3-8h第90百分位質(zhì)量濃度總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，分別為 135μg/m3、142μg/m3、154μg/m3、151μg/m3。

臭氧區(qū)域性污染明顯，銀川都市圈O3污染問(wèn)題較為突出，銀川市、石嘴山市和吳忠市為污染前三的城市。

O3污染呈明顯日、月變化特征。日變化質(zhì)量濃度高值主要集中在13：00～19：00；超標(biāo)日主要集中于5～8月，最高值出現(xiàn)在6月。

5～8月中O3作為首要污染物的天數(shù)占比分別為12.6%、15.2%、29.5%、26.6%，2015～2018年呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，O3會(huì)成為繼顆粒物以后影響寧夏環(huán)境空氣質(zhì)量的突出問(wèn)題。