某市臭氧濃度變化特征分析及其污染防控對(duì)策

韓榮敏

（賀州市生態(tài)環(huán)境局，廣西賀州 524899）

1 引言

近年來(lái)，某市近地面環(huán)境空氣質(zhì)量總體好轉(zhuǎn)，各項(xiàng)大氣污染物SO2，NOX，CO，PM10，PM2.5等年均濃度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但是以臭氧為首要污染物的污染天數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，臭氧污染已成為繼PM2.5之后又一個(gè)使空氣質(zhì)量超標(biāo)的主要污染物之一，近地面臭氧污染已成為日益引人關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題［1］。研究［2］顯示，我國(guó)的部分地區(qū)臭氧已經(jīng)于前幾年取代PM2.5成為全年首要污染物。臭氧污染與顆粒物污染不同，臭氧是區(qū)域大氣污染物中的二次污染物，并非來(lái)源于污染源直接排放，而是NOX和揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）等在高溫和強(qiáng)日照天氣下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的［3］。研究［4］表明，氣象條件（氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速及風(fēng)向）變化以及NOX，VOCs 的濃度對(duì)臭氧的形成影響較大。近地面臭氧污染會(huì)引起呼吸系統(tǒng)等疾病，直接影響人體健康［5］。因此，正確掌握近地面臭氧分布特征以及與前體物之間的變化關(guān)系，從而制定科學(xué)可行的污染防控措施顯得尤為重要。

2 材料與評(píng)價(jià)方法

2.1 數(shù)據(jù)資料來(lái)源

本文采用的O3-8 h 濃度、CO 濃度、NO2濃度數(shù)據(jù)均來(lái)源于網(wǎng)站發(fā)布的空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)。時(shí)間段為2017 年1 月1 日—2019 年12 月31日。

2.2 評(píng)價(jià)方法

臭氧的評(píng)價(jià)指標(biāo)為日最大質(zhì)量濃度，判斷臭氧超標(biāo)的依據(jù)是《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012），將城市O3-8 h 平均濃度與O3-8 h 標(biāo)準(zhǔn)限制比較得出結(jié)果。統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法及評(píng)價(jià)方法參照《環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ 663—2013）及《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ 633—2012）進(jìn)行。

3 結(jié)果與討論

3.1 臭氧污染概況

某市輕度及以上污染天氣的首要污染物為PM2.5及臭氧。2017 年、2018 年及2019 年臭氧年均濃度分別為130，128，137 μg/m3，年均濃度雖在2018 年度有所下降，但是2019 年度又有所上升。2017 年、2018 年、2019 年以臭氧為首要污染物的污染天數(shù)分別為6，8，19 d，且臭氧污染天數(shù)占全年污染天數(shù)的比例分別為13.33%，23.53%，70.37%，以臭氧為首要污染物的污染天數(shù)及其所占全年污染天數(shù)比例呈逐年增加的趨勢(shì)。

由圖1 可見(jiàn)，從臭氧超標(biāo)天數(shù)季節(jié)分布來(lái)看，9，10，11 月臭氧污染天數(shù)最多，平均每月達(dá)到了4 d?？傮w表現(xiàn)為秋季以臭氧為首要污染物的污染天數(shù)最多，其次是夏季。這與南京市臭氧超標(biāo)主要集中在4—9 月［6］存在較大差異，臭氧污染的時(shí)間分布表現(xiàn)出明顯的地域差異及氣候特點(diǎn)。在某市，秋季時(shí)間持續(xù)較長(zhǎng)、日照強(qiáng)烈、大氣氧化性強(qiáng)，有利于臭氧的生成。

圖1 臭氧超標(biāo)天數(shù)季節(jié)分布

3.2 臭氧濃度的時(shí)間變化特征

由圖2 可見(jiàn)，2017—2019 年某市臭氧濃度的日變化趨勢(shì)都呈現(xiàn)單峰型的特點(diǎn)，和日照強(qiáng)度的日變化趨勢(shì)基本相同，晚上O3-8 h 的濃度都比較小，最小濃度基本都出現(xiàn)在7：00 或者8：00，之后隨著太陽(yáng)升起，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，溫度不斷升高，促使一次污染物NOX，VOCs 發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，臭氧濃度不斷升高，直至15：00 出現(xiàn)峰值，達(dá)到一天中最大濃度，之后隨著太陽(yáng)輻射強(qiáng)度及溫度逐漸降低，光化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)度減弱，臭氧濃度也隨之降低。陳長(zhǎng)虹等［7］的研究亦表明，午后臭氧的濃度較高，除與午后太陽(yáng)光照強(qiáng)、輻射強(qiáng)度高、溫度高促進(jìn)光化學(xué)反應(yīng)有關(guān)外，還與臭氧形成的前體物NOX及VOCS的濃度有關(guān)。

圖2 2017—2019 年臭氧濃度的小時(shí)分布特征

3.3 臭氧與CO 及NO2 之間的關(guān)系

由圖3 可見(jiàn)，2019 年某市臭氧濃度日變化曲線呈單峰型分布特征，臭氧最低小時(shí)濃度出現(xiàn)在8：00，為28.6 μg/m3，9：00—15：00 為迅速增加時(shí)段，臭氧高濃度時(shí)段分布在11：00—20：00，峰值出現(xiàn)在15：00，為81.2 μg/m3，夜間濃度開(kāi)始緩慢下降。2019年某市NO2變化曲線呈現(xiàn)雙峰型分布特征，與臭氧的變化趨勢(shì)相反，在臭氧出現(xiàn)峰值時(shí)，NO2濃度維持較低濃度，表現(xiàn)為下午濃度低，晚上濃度高，在11：00—18：00 保持較低的濃度。2019 年某市CO濃度在一天中的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)弱三峰型的分布特征，相比NO2的雙峰更為明顯。CO 濃度較高時(shí)段為8：00—10：00 及18：00—23：00，剛好與臭氧濃度處在下降時(shí)段一致，亦表現(xiàn)出與臭氧濃度變化相反的趨勢(shì)。

圖3 臭氧、NO2 及CO 濃度日變化趨勢(shì)

4 防控臭氧污染對(duì)策

4.1 完善監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制

完善臭氧污染的監(jiān)測(cè)及預(yù)警機(jī)制，充分利用臭氧污染的規(guī)律，在臭氧污染概率較高的季節(jié)加強(qiáng)監(jiān)控，密切關(guān)注臭氧濃度日變化趨勢(shì)，及時(shí)采取有效的降低前體物的應(yīng)急防治措施，預(yù)防以臭氧為首要污染物的污染天氣出現(xiàn)。

4.2 大力推廣使用清潔能源

各級(jí)政府統(tǒng)籌推廣使用清潔能源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、天然氣等，以減少煤炭的消耗，減少VOCs 及NOX的排放［8］。

4.3 落實(shí)各項(xiàng)污染防治措施

根據(jù)各地的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，政府各個(gè)職能部門(mén)需加強(qiáng)聯(lián)防聯(lián)控，貫徹落實(shí)《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，嚴(yán)格控制機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染，加強(qiáng)人造崗石、包裝印刷以及塑料加工等行業(yè)的VOCs 污染控制，推進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)清潔生產(chǎn)，推進(jìn)工業(yè)企業(yè)脫硝治理設(shè)施建設(shè)運(yùn)行，嚴(yán)格控制工業(yè)NOX的污染排放。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)2017—2019 年某市臭氧污染趨勢(shì)分析，提出臭氧污染防控對(duì)策。該市的臭氧污染主要集中在秋季（9—11 月），其次是夏季（5—8 月）。臭氧污染時(shí)期的氣象特征主要表現(xiàn)為高氣溫、低濕度、低風(fēng)速，氣象條件的變化是引起臭氧超標(biāo)的重要因素。當(dāng)未來(lái)天氣滿(mǎn)足這些條件時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)臭氧濃度變化監(jiān)控，結(jié)合濃度變化趨勢(shì)，適時(shí)考慮發(fā)布臭氧污染預(yù)警，及時(shí)采取有效措施預(yù)防臭氧污染天氣出現(xiàn)。同時(shí)需注重從前體物的治理以及加強(qiáng)區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控等多方面入手，防治臭氧污染。