城市環(huán)境空氣中臭氧污染特征及其影響因素

六盤水市生態(tài)環(huán)境區(qū)域監(jiān)測(cè)站 楊麗霞

在綠色生態(tài)理念下，開展環(huán)境保護(hù)與污染治理已經(jīng)成為我國生態(tài)建設(shè)的重要內(nèi)容，在城市生態(tài)建設(shè)中，應(yīng)重視大氣污染問題的有效治理。現(xiàn)階段，臭氧污染是城市大氣污染的重要形態(tài)，其污染狀況嚴(yán)重、影響因素多樣，有必要分析臭氧污染特征，針對(duì)性采取措施對(duì)其進(jìn)行防治處理。

一、城市臭氧污染現(xiàn)狀

臭氧主要分布在平流層和對(duì)流程，在大氣環(huán)境控制中，確保臭氧濃度比例合理，能起到一定的保護(hù)作用，減少紫外線對(duì)地表的輻射危害。但是當(dāng)今社會(huì)中，石油化工、交通運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)均獲得了快速發(fā)展，這些產(chǎn)業(yè)在帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，使得一部分有毒有害氣體未經(jīng)處理就排入大氣中，造成了較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。在煙塵、粉塵排放中，大氣中臭氧的含量逐漸增多，臭氧污染問題日益嚴(yán)重，并且從發(fā)展態(tài)勢(shì)來看，大氣環(huán)境中臭氧污染的范圍在不斷擴(kuò)大。臭氧污染不僅會(huì)給地表動(dòng)物、植物造成較大傷害，而且會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人體肺功能，造成人體眼鼻疼痛、呼吸困難等多種癥狀，危害人類身體健康。故而有必要在大氣環(huán)境保護(hù)中把臭氧污染治理工作的位置擺正，做好臭氧污染的有效治理。

二、城市臭氧污染特征分析

（一）區(qū)域性

區(qū)域性是城市臭氧污染的基礎(chǔ)特征，即在不同的城市地區(qū)，臭氧污染的程度是具有差異性的，這是因?yàn)槌粞跷廴締栴}的產(chǎn)生與工業(yè)發(fā)展、氣象、濕度等因素有較大關(guān)系?，F(xiàn)實(shí)情況是，各地區(qū)的氣象氣候有較大差異，而且工業(yè)發(fā)展水平各不相同，這些影響因素的不同引起了城市臭氧污染區(qū)域性的差異?，F(xiàn)階段，在我國300多個(gè)城市中，因臭氧超標(biāo)而引起臭氧污染的城市已經(jīng)超過了60個(gè)，并且在這些城市中，約3/4的城市分布在東部沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)圈或經(jīng)濟(jì)帶內(nèi)。在已發(fā)生臭氧污染的區(qū)域，對(duì)比農(nóng)村臭氧污染，城市臭氧污染問題明顯較為嚴(yán)重。受臭氧活性強(qiáng)、氣體流動(dòng)性特征突出等因素的影響，郊區(qū)臭氧污染比城市中心臭氧污染更加嚴(yán)重。故而在臭氧污染治理過程中，需充分考慮臭氧污染的區(qū)域特征，結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況進(jìn)行針對(duì)性的防治和科學(xué)處理。

（二）時(shí)間性

在不同月份、不同季節(jié)，城市空氣中臭氧的濃度也有較大差異，這顯示出城市臭氧污染具有極強(qiáng)的時(shí)間特性。

據(jù)西部某城市環(huán)境空氣臭氧最大8小時(shí)滑動(dòng)平均濃度數(shù)據(jù)顯示（數(shù)據(jù)變化圖表詳見圖1），從季節(jié)差異性表現(xiàn)來看，在春夏季節(jié)，城市空氣中臭氧的濃度明顯增加，濃度最高值出現(xiàn)在夏季，這是因?yàn)樵诖杭?、夏季時(shí)，空氣中的氧含量較大，同時(shí)雷電天氣使得大氣中的紫外線能量較大，臭氧本身具有吸收云層紫外線的能力，在紫外線能量不斷增大的情況下，空氣中臭氧的濃度也會(huì)逐漸增加，最終形成較為嚴(yán)重的臭氧污染問題[1]。

圖1 某城市2018—2020年臭氧最大8小時(shí)滑動(dòng)平均濃度值變化情況圖

（三）超標(biāo)率逐年上升

可持續(xù)發(fā)展理念的指導(dǎo)下，我國高度重視生態(tài)環(huán)境的治理問題，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測(cè)和治理手段的有效創(chuàng)新，這在一定程度上使得城市空氣質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)。譬如，近年來，城市空氣中細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度、一氧化碳濃度處于持續(xù)下降狀態(tài)，尤其是細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度已經(jīng)接近正常水平。但不可否認(rèn)的是，相比于單一污染物治理，臭氧污染治理難度較大。現(xiàn)階段，在大氣污染治理過程中，臭氧污染治理是整個(gè)工作開展的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。在大氣環(huán)境污染治理中，應(yīng)考慮空氣的成分，然后結(jié)合臭氧污染影響因素開展治理工作。城市臭氧污染的形成受多種因素影響，僅從污染源層面來看，碳化物、氮化物、硫化物、細(xì)顆粒物等均與臭氧污染有較大關(guān)系。目前，我國臭氧污染治理與理想目標(biāo)仍存在較大差距，并且在部分地區(qū)，臭氧濃度出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，且超標(biāo)率處于逐漸上升的狀態(tài)。如在我國珠三角地區(qū)，以往空氣污染超標(biāo)天數(shù)中，臭氧污染超標(biāo)天數(shù)占31%，現(xiàn)階段，該指標(biāo)已經(jīng)上升到了70%，嚴(yán)重影響了人們的生活，危害人們的身體健康。

三、城市臭氧污染影響因素

（一）污染源

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)會(huì)向空氣中排放一定的廢氣，該環(huán)節(jié)中，有的工業(yè)企業(yè)出于自身經(jīng)濟(jì)效益考慮，未能規(guī)范化地進(jìn)行工業(yè)廢氣的凈化處理，這些廢氣在多種因素的作用下會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的大氣污染及臭氧污染問題。就臭氧本身而言，其具有強(qiáng)氧化性、不穩(wěn)定性的特征，在空氣中，臭氧容易擴(kuò)散，而且濃度受多種因素影響。正常情況下，平流層的臭氧對(duì)于地球生物具有極強(qiáng)的保護(hù)作用，但是對(duì)流層濃度超標(biāo)的臭氧則對(duì)我們具有較大危害。在我國，造成臭氧污染的污染源較多，除生活垃圾、工業(yè)垃圾外，汽車尾氣、工業(yè)廢氣等均和臭氧污染問題的形成有較大關(guān)系。社會(huì)生產(chǎn)生活中，這些污染源本身不能直接排放臭氧，但是其會(huì)散發(fā)出各種有毒有害氣體，在大氣環(huán)境中，這些有毒有害氣體會(huì)在多種條件作用下發(fā)生反應(yīng)，致使空氣中臭氧的濃度增加。譬如，我國城市汽車的數(shù)量處于逐年增長(zhǎng)狀態(tài)，汽車在運(yùn)行中會(huì)排放大量含有氮氧化合物的尾氣，在光輻射作用下，氮氧化合物會(huì)使得空氣中臭氧的濃度增加，間接引起臭氧污染問題。

（二）氣象

氣象因素會(huì)對(duì)空氣中臭氧的濃度造成影響。在不同氣象條件下，氣溫和光照條件具有明顯的差異，這種差異會(huì)引起空氣中臭氧濃度的變化。譬如，結(jié)合臭氧時(shí)間差異性特征可知，在夏季時(shí)，空氣中臭氧的濃度較高，而到冬季，空氣中臭氧的濃度會(huì)有所降低，造成這種現(xiàn)象的原因有兩個(gè)方面：一方面，夏冬兩個(gè)季節(jié)的氣溫具有較大差異，在高溫條件下，加快了不同污染物的反應(yīng)速度，而臭氧污染主要由空氣中的氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）在高溫、強(qiáng)紫外線條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成，導(dǎo)致臭氧的濃度升高。在冬季，較低的氣溫會(huì)放緩空氣分子的流動(dòng)速度，進(jìn)而使得臭氧的濃度降低。另一方面，在春夏兩季，太陽光照的時(shí)間明顯較長(zhǎng)，光照強(qiáng)度有所增強(qiáng)，這會(huì)造成空氣中臭氧濃度增加，而在秋冬季節(jié)，光照時(shí)間的縮短會(huì)使得空氣中臭氧濃度降低。改變風(fēng)速對(duì)臭氧濃度也有客觀的影響，當(dāng)風(fēng)速增大時(shí)，有利于水平擴(kuò)散作用對(duì)濃度的稀釋，當(dāng)風(fēng)速減小時(shí)，在臭氧傳輸過程中不穩(wěn)定的大氣就將上層高濃度臭氧向底層輸送，這種混合作用強(qiáng)于擴(kuò)散作用就導(dǎo)致近地面臭氧濃度升高。濕度的變化對(duì)臭氧濃度有較小的影響，濕度增強(qiáng)時(shí)，臭氧的濃度會(huì)有所降低，濕度降低時(shí)，空氣中臭氧的濃度會(huì)有所增加，而濕度變化對(duì)臭氧濃度的影響較溫度來說很小。

（三）細(xì)顆粒物（PM2.5）

細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度也是影響臭氧濃度的重要因素，其與臭氧濃度之間存在負(fù)相關(guān)系。即隨著空氣中顆粒物濃度的上升，臭氧的濃度會(huì)有所下降，反之當(dāng)顆粒物濃度下降時(shí)，臭氧的濃度會(huì)有所上升。當(dāng)臭氧濃度上升且超過極限時(shí)，會(huì)引起一定的臭氧污染問題。分析細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度與臭氧濃度作用機(jī)理可知，顆粒物本身具有一定的消光性，能有效吸收大氣中的紫外線，達(dá)到降低臭氧濃度的作用。

四、城市臭氧污染防治措施

（一）揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）污染防治

臭氧污染控制中，首先應(yīng)注重VOCs污染的有效控制。從本質(zhì)上講，VOCs屬于光反應(yīng)有機(jī)化合物，其不僅包含非甲烷烴類，而且涉及含氮有機(jī)物等物質(zhì)，含硫有機(jī)物也是VOCs的重要組成。在臭氧污染防治中，應(yīng)注意VOCs排放的控制和消減?，F(xiàn)階段，VOCs的來源極為廣泛，天然源、人為源是VOCs兩個(gè)基本的來源渠道，其中，人為源又包含了工業(yè)、交通、農(nóng)業(yè)、生活等多個(gè)層面，故而在這些行業(yè)生產(chǎn)中，首先應(yīng)注重生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)，開始實(shí)施綠色化生產(chǎn)，并加強(qiáng)生產(chǎn)過程精細(xì)化管理。其次應(yīng)重視污染物排放的監(jiān)控，最大限度減少VOCs排放，并且在廢氣排放前，重視廢氣的凈化處理。此外應(yīng)重視現(xiàn)有VOCs污染的治理，減少VOCs對(duì)空氣的進(jìn)一步污染和影響。

（二）NOx污染防治

鍋爐、窯爐、交通源是NOx污染物的主要來源，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)重視低脫硫脫硝裝置的應(yīng)用，而在汽車運(yùn)行中，應(yīng)配置低氮燃燒器，以此來減少NOx污染物排放，預(yù)防臭氧污染問題發(fā)生。

（三）污染天氣應(yīng)對(duì)

要進(jìn)一步減少臭氧污染對(duì)人體的危害，應(yīng)注重以下幾點(diǎn)：其一，在減排控制方面，建議城市居民盡可能地選擇綠色交通出行工具，真正地將綠色發(fā)展理念落到實(shí)處，同時(shí)應(yīng)重視城市工業(yè)空間布局優(yōu)化，實(shí)施工業(yè)企業(yè)整改，取締或減少高污染的工業(yè)企業(yè)。此外，要求在現(xiàn)代生產(chǎn)中重視清潔能源的應(yīng)用。其二，在既有污染改善過程中，應(yīng)重視多家單位的協(xié)調(diào)，通過源頭治理、過程優(yōu)化等手段，實(shí)現(xiàn)臭氧污染、大氣污染的有效治理。其三，在個(gè)人健康防護(hù)中，要求實(shí)施大氣污染預(yù)警，如要求城市居民在上午10h至下午17h，盡量減少戶外活動(dòng)等。

五、結(jié)語

臭氧污染嚴(yán)重影響了城市大氣環(huán)境質(zhì)量，影響了人們的身體健康和生命安全。新時(shí)期，環(huán)境保護(hù)工作者只有充分認(rèn)識(shí)到大氣污染中臭氧污染的特征和影響因素，有針對(duì)性地進(jìn)行預(yù)防處理，這樣才能有效提升臭氧污染治理質(zhì)量，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的綠色、可持續(xù)發(fā)展。