吉林省臭氧污染時間變化特征分析

于珊珊，楊成江，秦 楊

（吉林省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，吉林 長春 130000）

臭氧是影響空氣質量的因素之一，臭氧超標不會造成大氣感官環(huán)境的變差，較難引起人們的注意，但近地面高濃度臭氧對氣候變化、生態(tài)環(huán)境和人體健康有非常重要的影響[1]。研究表明，我國近地面臭氧濃度超標現(xiàn)象已較為普遍，且呈現(xiàn)日漸加劇態(tài)勢[2-3]，臭氧污染問題已逐漸成為我國大氣環(huán)境研究的熱點。

2020 年5 月中國環(huán)境監(jiān)測總站要求各省開展臭氧預報工作。吉林省空氣質量預報工作較其他省份起步晚，從2015 年開始執(zhí)行空氣質量標準后，吉林省才著手開展該項工作，對臭氧的研究與京津冀、長三角和珠三角等地區(qū)相比更是缺乏，因此亟需開展臭氧污染變化特征及其影響因素等相關研究。本文通過對吉林省近五年臭氧的時間變化特征進行分析，為客觀揭示吉林省臭氧污染特征提供科學依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源及統(tǒng)計分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文使用的吉林省9 地市2015-2019 年臭氧濃度數(shù)據(jù)來自環(huán)保部設置在上述9 地市的環(huán)境空氣質量國控監(jiān)測點自動監(jiān)測設備。

1.2 統(tǒng)計分析方法

根據(jù)《環(huán)境空氣質量指數(shù)（AQI）技術規(guī)定（試行）》（GB3095-2012）[4]，臭氧評價按濃度劃分為五個等級，即優(yōu)（1-100ug/m3）、良（101-160ug/m3）、輕度污染（161-215ug/m3）、中度污染（216-265ug/m3）、重度及以上污染（>265ug/m3）。

按上述標準統(tǒng)計2015-2019 年研究區(qū)域內臭氧濃度的時間（年、月、日）分布情況及污染超標情況。根據(jù)《環(huán)境空氣質量標準（GB3095-2012）》[5]，本文中“臭氧1 小時濃度”指某一時刻國家空氣自動站實際監(jiān)測值，“臭氧濃度”指日連續(xù)8 小時臭氧濃度滑動平均值的最大值。

2 結果與分析

2.1 臭氧污染的年際變化特征分析

通過計算2015-2019 年臭氧濃度年均值（圖1）可看出，雖然2018 年臭氧濃度較2017 年和2019 年有所降低，但歷年整體呈上升趨勢。其中2019 年最高（90.23ug/m3），2015 年最低（84.27ug/m3），相差5.96ug/m3。2016-2018 年三年的臭氧濃度分別為85.91ug/m3、89.19ug/m3和87.79ug/m3。吉林省臭氧濃度年均值連續(xù)五年小于空氣質量指數(shù)二級標準160ug/m3，年均達標率為100%。

圖1 2015-2019 年臭氧濃度年均值

圖2 2015-2019 年臭氧達標天數(shù)占比

圖3 歷年1-12 月臭氧濃度均值

通過統(tǒng)計2015-2019 年臭氧達標天數(shù)占比（圖2）可看出，2015-2017 年臭氧達標天數(shù)逐年上升，超標天數(shù)逐年下降，但2018-2019 年臭氧達標天數(shù)逐年下降，超標天數(shù)逐年上升，臭氧超標狀況值得關注。

結合圖1 和圖2，雖然2015-2017 年臭氧年均濃度逐年上升，但超標天數(shù)逐年下降，超標天數(shù)與濃度呈負相關，說明未發(fā)生臭氧污染時臭氧濃度有所升高。2018-2019 年臭氧超標天數(shù)隨濃度升高而升高，呈正相關，對比2015-2017 年可見，臭氧濃度和污染等級都有所升高，污染形勢日趨嚴重。

2.2 臭氧污染的月變化特征分析

根據(jù)歷年1-12 月臭氧濃度均值（圖3）可見，臭氧濃度月變化明顯。其中，6 月濃度最高，12 月濃度最低，濃度高值月份為4-7 月，濃度值分別為111.91ug/m3、121.50ug/m3、121.80ug/m3和113.94ug/m3。濃度低值月份為1 月、11 月和12 月，對應濃度值分別為56.82ug/m3、56.95ug/m3和50.27ug/m3。4-7 月臭氧分指數(shù)對應空氣質量等級為良，其余月份均為優(yōu)。

圖4 歷年1-12 月超標天數(shù)百分比

圖5 臭氧的日變化特征

根據(jù)歷年1-12 月超標天數(shù)百分比（圖4），對照《環(huán)境空氣質量指數(shù)（AQI）技術規(guī)定（試行）》（GB3095-2012）二級標準160ug/m3，臭氧超標情況的月變化明顯。超標月份主要集中于5-7 月，3-4 月、8-11 月超標不明顯，歷年1 月、2 月和12 月臭氧均無超標情況。2018 年6 月超標比例最高，占比為22.22%。2016 年5 月和2019 年5 月超標相對較高，分別為19.00%和19.35%。

2.3 臭氧污染的日變化特征分析

從上文可知，2018 年6 月臭氧月均值最高。這里采用吉林省2018 年6 月臭氧1 小時濃度均值分析臭氧的日變化特征（圖5）。

如圖5 所示，臭氧濃度日變化明顯，午后濃度較高，清晨和夜晚濃度較低。臭氧1 小時濃度從0 時開始逐漸下降，6 時達到最低，而后逐漸升高，14 時達到峰值，而后逐漸下降，高值區(qū)集中在13-16 時。與其他城市稍有差異，但都集中在一天中光照最強的時間段[6]。

3 結束語

（1）雖然全國臭氧達標城市比例逐年下降，但吉林省臭氧濃度年均值達標率為100%，2019 年最高為90.23ug/m3，仍未超過國家空氣質量二級標準。從整體看，臭氧濃度和污染等級都有所升高，污染形勢日趨嚴重，符合全國臭氧濃度升高的大趨勢[2，7]。（2）臭氧濃度的月變化明顯，6 月最高，12 月最低。臭氧超標情況的月變化明顯，超標月份主要集中于5-7 月，其中，2018 年6 月超標比例最高，占比為22.22%。而吉林省高溫月份主要集中在6 月中旬至8 月上旬，7 月最多[8]?？梢姵粞醺邼舛仍路菖c高溫月份有重疊，但并不是完全吻合。臭氧的生成不僅與氣象條件有關[9-10]，還與VOC 和NOx等前體物有關[7，11，12]，吉林省在相關方面有待深入研究。（3）臭氧濃度日變化明顯，午后濃度較高，清晨和夜晚濃度較低。高值區(qū)集中在13-16 時，14 時達到峰值。由于各省氣候條件不同，高值落區(qū)略有偏差，但在午后達到峰值與已有的相關研究保持一致[13-15]。

總之，目前吉林省臭氧污染問題不突出，但因為濃度和污染等級逐年升高，應該引起足夠重視，且需加強對吉林省臭氧前體物來源的分析，以及各元素對吉林省臭氧污染超標的貢獻率，為科學治污和精準治污提供決策依據(jù)。在5-7 月臭氧濃度較高月份，應注意臭氧污染的管控和治理，敏感人群應減少戶外劇烈活動，有相關疾病人群應避免長時間戶外活動，并做好防范工作[16]。