2020 年遼寧省臭氧污染分析

王琳琳

（遼寧省大連生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116000）

1 環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果及評價

2020 年，遼寧省空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）范圍為17～500。其中，內(nèi)陸城市空氣質(zhì)量指數(shù)最高的地區(qū)為1 月25 日的朝陽（AQI 446），空氣質(zhì)量為嚴重污染，首要污染物為細顆粒物；最低為9 月10 日的鐵嶺（AQI 17），空氣質(zhì)量為優(yōu)；沿海城市空氣質(zhì)量指數(shù)最高的地區(qū)為1 月25 日的錦州（AQI 500），空氣質(zhì)量為嚴重污染，首要污染物為細顆粒物；最低為9 月10 日的錦州，空氣質(zhì)量為優(yōu)[1]。

2020 年，遼寧省空氣質(zhì)量達標天數(shù)范圍為283～350 天，達標天數(shù)比例范圍為77.3～95.6%，平均為83.8%。其中，內(nèi)陸城市空氣質(zhì)量達標天數(shù)比例范圍為77.3～89.6%，平均為82.3%，達標天數(shù)最多的城市為本溪，達標天數(shù)為328 天（其中優(yōu)97 天，良231 天，輕度污染31 天，中度污染7 天），達標天數(shù)最少的城市為撫順，達標天數(shù)為283 天（其中優(yōu)80 天，良203 天，輕度污染66 天，中度污染12 天，重度污染5 天）；沿海城市空氣質(zhì)量達標天數(shù)比例范圍為79.5～95.6%，平均為85.5%，達標天數(shù)最多的城市為丹東，達標天數(shù)為350天（其中優(yōu)166 天，良184 天，輕度污染15 天，中度污染1 天），達標天數(shù)最少的城市為錦州，達標天數(shù)為291 天（其中優(yōu)74 天，良217 天，輕度污染53 天，中度污染19 天，重度污染2 天，嚴重污染1 天）。

2020 年，遼寧省主要的首要污染物依次為臭氧、細顆粒物和可吸入顆粒物，占首要污染物比例分別為37.8%、35.6%和24.9%。污染日中以細顆粒物為首要污染物的天數(shù)占比為61.4%，以臭氧為首要污染物的天數(shù)占比為34.7%。其中，內(nèi)陸城市主要的首要污染物依次為細顆粒物、臭氧和可吸入顆粒物，占首要污染物比例分別為35.2%、35.0%和29.2%，污染日中以細顆粒物為首要污染物的天數(shù)占比為60.5%，以臭氧為首要污染物的天數(shù)占比為34.0%；沿海城市主要的首要污染物依次為臭氧、細顆粒物和可吸入顆粒物，占首要污染物比例分別為41.9%、35.6%和18.9%，污染日中以細顆粒物為首要污染物的天數(shù)占比為62.9%，以臭氧為首要污染物的天數(shù)占比為35.8%。統(tǒng)計結(jié)果顯示，首要污染物中臭氧占比是沿海城市高于內(nèi)陸城市，可吸入顆粒物是內(nèi)陸城市高于沿海城市，細顆粒物差別不大；污染日中首要污染物占比沿海城市與內(nèi)陸城市差別不大。

2020 年，遼寧省各項污染物濃度年均值依次為細顆粒物39μg/m3、可吸入顆粒物65μg/m3、二氧化硫16μg/m3、二氧化氮27μg/m3、臭氧146μg/m3、一氧化碳1.6mg/m3，除細顆粒物外，其余污染物均符合《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB 3095-2012）中的二級標準，以下簡稱二級標準，細顆粒物超標0.1 倍[2]。其中，內(nèi)陸城市各項污染物濃度年均值為細顆粒物40μg/m3、可吸入顆粒物70μg/m3、二氧化硫16μg/m3、二氧化氮27μg/m3、臭氧146μg/m3、一氧化碳1.7mg/m3，除細顆粒物外，其余污染物均符合二級標準限值要求，細顆粒物超標0.1 倍；沿海城市各項污染物濃度年均值為細顆粒物38μg/m3、可吸入顆粒物59μg/m3、二氧化硫16μg/m3、二氧化氮27μg/m3、臭氧145μg/m3、一氧化碳1.6mg/m3，除細顆粒物外，其余污染物均符合二級標準限值要求，細顆粒物超標0.09 倍。統(tǒng)計結(jié)果顯示，沿海城市可吸入顆粒物濃度年均值遠低于內(nèi)陸城市，其余污染物差別不大。

2 臭氧污染年度特征

2020 年遼寧省臭氧年均值為146μg/m3，符合二級標準限值要求。其中，內(nèi)陸城市臭氧年均值為146μg/m3，各城市臭氧年均值范圍為128～160μg/m3，最高為阜新，最低為本溪；沿海城市臭氧年均值為145μg/m3，各城市臭氧年均值范圍為122～156μg/m3，最高為營口，最低為丹東。統(tǒng)計結(jié)果顯示沿海城市與內(nèi)陸城市臭氧濃度差異不大，僅沿海城市臭氧濃度范圍較內(nèi)陸城市略窄[3]。

以臭氧為首要污染物的污染日天數(shù)，2020 年全省14 個城市共有289 天（輕度污染258 天，中度污染30天，重度污染1 天），平均21 天/城市。其中，8 個內(nèi)陸城市臭氧污染日共有175 天（輕度污染150 天，中度污染24 天，重度污染1 天），平均22 天/城市；6 個沿海城市臭氧污染日共有114 天（輕度污染108 天，中度污染6天），平均19 天/城市。統(tǒng)計結(jié)果顯示，2020 年內(nèi)陸城市比沿海城市臭氧污染嚴重。

時間上，2019 年全省臭氧年均值為153μg/m3，與2019 年相比，2020 年全省臭氧污染有所改善，但實際上由于受2020 年新冠肺炎疫情影響，省內(nèi)生產(chǎn)處于非正常狀況下，因此導致臭氧前體物VOCs 排放量減少，從而導致臭氧濃度下降。

空間上，2020 年遼寧省臭氧濃度年均值呈現(xiàn)西高東低的地域特點?？傮w上內(nèi)陸城市臭氧濃度略高于沿海城市，內(nèi)陸城市中的阜新和沈陽，臭氧濃度明顯高于周邊城市。沿海城市中的丹東，臭氧濃度明顯低于周邊城市[4]。2020 年遼寧省臭氧空間分布見圖1。

圖1 2020 年遼寧省臭氧空間分布

3 臭氧污染季節(jié)變化特征

臭氧濃度與溫度和日照強度正相關(guān)導致季節(jié)上春季臭氧濃度開始升高，夏季臭氧濃度達到高值，秋季臭氧濃度開始回落，冬季臭氧濃度達到低值。2020 年不同季節(jié)的全省臭氧濃度均值依次為春季149μg/m3、夏季176μg/m3、秋季117μg/m3、冬季82μg/m3，除夏季外均符合二級標準限值要求，夏季臭氧濃度超標倍數(shù)為0.1 倍。其中，內(nèi)陸城市不同季節(jié)臭氧濃度均值依次為春季150μg/m3、夏季180μg/m3、秋季113μg/m3、冬季83μg/m3。各內(nèi)陸城市中春季阜新最高（158μg/m3），遼陽最低（141μg/m3）；夏季沈陽最高（198μg/m3），本溪最低（153μg/m3）；秋季阜新最高（122μg/m3），本溪最低（100μg/m3）；冬季鐵嶺最高（93μg/m3），鞍山最低（77μg/m3）。沿海城市不同季節(jié)臭氧濃度均值依次為春季147μg/m3、夏季170μg/m3、秋季124μg/m3、冬季81μg/m3。各沿海城市中春季營口最高（166μg/m3），丹東最低（129μg/m3）；夏季葫蘆島最高（189μg/m3），丹東最低（127μg/m3），秋季大連最高（139μg/m3），丹東最低（95μg/m3）；冬季大連和丹東最高（84μg/m3），葫蘆島最低（75μg/m3）。統(tǒng)計結(jié)果顯示，春季和夏季沿海城市臭氧濃度低于內(nèi)陸城市，秋季沿海城市臭氧濃度高于內(nèi)陸城市，冬季臭氧濃度基本持平。這主要是由于沿海城市受海洋氣候影響，春夏季升溫和秋季降溫的速度均比內(nèi)陸城市慢。

從臭氧污染的范圍上看，春季僅營口臭氧濃度超過二級標準限值要求，超標倍數(shù)為0.04；夏季除丹東和本溪外其余城市臭氧濃度均超過二級標準限值要求，最大超標倍數(shù)為0.24（沈陽）；秋季和冬季，全省城市臭氧濃度均符合二級標準限值要求。

從臭氧污染天數(shù)上看，春季全省14 個城市共有64 個臭氧污染日，其中內(nèi)陸城市臭氧污染日占比51.6%，沿海城市占比48.4%；夏季全省14 個城市共有217 個臭氧污染日，其中內(nèi)陸城市臭氧污染日占比64.1%，沿海城市占比35.9%；秋季全省14 個城市共有8 個臭氧污染日，其中內(nèi)陸城市臭氧污染日占比37.5%，沿海城市占比62.5%；冬季全省無臭氧污染日。統(tǒng)計結(jié)果顯示由于氣候因素，春夏季內(nèi)陸城市比沿海城市臭氧污染重，秋季內(nèi)陸城市比沿海城市臭氧污染重，冬季全省臭氧污染均較輕[5]。

空間上，2020 年遼寧省臭氧濃度呈現(xiàn)季節(jié)上的地域特點[6]。2020 年遼寧省臭氧四季空間分布見圖2。

圖2 2020 年遼寧省臭氧四季空間分布

春季，全省臭氧污染程度較輕。內(nèi)陸城市較沿海城市臭氧濃度相對穩(wěn)定，內(nèi)陸城市中僅沈陽市區(qū)臭氧濃度略高于周邊地區(qū)；沿海城市臭氧濃度差異性較大，其中營口臭氧濃度明顯高于周邊城市，丹東臭氧濃度明顯低于周邊城市。

夏季，全省臭氧污染是一年中最嚴重的，內(nèi)陸城市相比沿海城市臭氧污染更為嚴重。內(nèi)陸城市中沈陽臭氧濃度明顯高于周邊城市，本溪臭氧濃度明顯低于周邊城市；沿海城市中丹東臭氧濃度明顯低于周邊城市。

秋季，全省臭氧污染明顯改善，臭氧濃度迅速降低，濃度上呈現(xiàn)西高東低的特點。內(nèi)陸城市中，西部城市臭氧濃度低于東部城市；沿海城市中，大連和營口臭氧濃度明顯高于周邊城市。

冬季，全省臭氧污染程度是一年中最輕的，內(nèi)陸城市和沿海城市臭氧濃度均較低。

4 臭氧污染月變化特征

臭氧月均值呈現(xiàn)駝峰狀，1～4 月臭氧濃度逐步升高，5 月由于氣象條件（風向、降水等）臭氧濃度小幅回落，6～7 月臭氧濃度上升到最高值，8～12 月臭氧濃度逐步回落。2020 年全省各月份臭氧濃度范圍為61～186μg/m3，其中，內(nèi)陸城市各月份臭氧月均值范圍為60～188μg/m3，最高為6 月的阜新，臭氧月均值為226μg/m3，最低為12 月本溪，臭氧月均值為53μg/m3；沿海城市各月份臭氧月均值范圍為62～183μg/m3，最高為6 月的錦州，臭氧月均值為196μg/m3，最低為12 月的丹東，臭氧月均值為54μg/m3。1～7 月內(nèi)陸城市臭氧月均值均低于沿海城市，8～12 月內(nèi)陸城市臭氧月均值均高于沿海城市。值得一提的是丹東4～10 月均保持全省臭氧濃度月均值的最低值。2020 年遼寧省臭氧濃度月均值見圖3。

圖3 2020 年遼寧省臭氧濃度月均值

從臭氧污染的程度上看，4 月、6 月和7 月全省臭氧月均值高于二級標準限值要求，超標倍數(shù)分別為0.05，0.16 和0.12。內(nèi)陸城市4 月、6 月和7 月臭氧月均值高于二級標準限值要求，超標倍數(shù)分別為0.07，0.18 和0.16；沿海城市同樣4 月、6 和7 月臭氧月均值高于二級標準限值要求，超標倍數(shù)分別為0.03，0.14 和0.06[7]。

從臭氧污染的范圍上看，臭氧月均值超標的月份中，4 月全省14 個城市中有10 個城市臭氧濃度超標，其中內(nèi)陸城市臭氧月均值超標率為75%，沿海城市臭氧月均值超標率為67%；6 月全省有13 個城市臭氧濃度超標，其中內(nèi)陸城市臭氧月均值超標率為100%，沿海城市臭氧月均值超標率為83%；7 月全省有11 個城市臭氧濃度超標，其中內(nèi)陸城市臭氧月均值超標率為88%，沿海城市臭氧月均值超標率為67%[7]。

從臭氧污染天數(shù)上看，1 月、2 月、11 月和12 月全省無臭氧污染日，3 月、9 月和10 月全省臭氧污染日極少，4 月、5 月和8 月全省14 個城市共出現(xiàn)臭氧污染日天數(shù)依次為42 天、21 天和17 天，6 月和7 月全省臭氧污染日集中，14 個城市共出現(xiàn)臭氧污染日天數(shù)分別為96 天和104 天。分析平均每個城市每月出現(xiàn)臭氧污染日的天數(shù)，統(tǒng)計結(jié)果顯示，除沒有臭氧污染的月份，5～7月，內(nèi)陸城市臭氧污染日平均天數(shù)高于沿海城市，其余月份沿海城市臭氧污染日平均天數(shù)高于內(nèi)陸城市[8]。

空間上，遼寧省臭氧濃度月均值分布與臭氧的季節(jié)分布具有一致性，因此選取2020 年各季節(jié)中典型的代表月份1 月、4 月、6 月和10 月進行全省臭氧月濃度空間分析[9]。2020 年全省典型月份臭氧空間分布見圖4。

圖4 2020 年1 月、4 月、6 月、10 月遼寧省臭氧空間分布

1 月，全省臭氧污染程度較輕。內(nèi)陸城市中鐵嶺存在一個臭氧濃度相對的高值中心，其余內(nèi)陸城市臭氧濃度均較低；沿海城市中丹東存在一個臭氧濃度相對的高值中心，其余沿海城市臭氧濃度均較低。

4 月，全省臭氧濃度迅速升高。內(nèi)陸城市中撫順臭氧濃度高于周邊地區(qū)，朝陽臭氧濃度低于周邊地區(qū)；沿海城市中營口臭氧濃度明顯高于周邊地區(qū)，大連和丹東臭氧濃度低于周邊地區(qū)。

6 月，全省臭氧濃度達到最高值。內(nèi)陸城市中阜新臭氧濃度明顯高于周邊地區(qū)，本溪臭氧濃度低于周邊地區(qū)；沿海城市中大部分城市臭氧濃度均處于高值區(qū)，僅丹東臭氧濃度明顯低于周邊地區(qū)。

10 月，全省臭氧濃度開始迅速回落。內(nèi)陸城市中阜新臭氧濃度高于周邊地區(qū)，本溪臭氧濃度低于周邊地區(qū)；沿海城市中葫蘆島和大連濃度明顯高于周邊地區(qū)，丹東臭氧濃度明顯低于周邊地區(qū)。

5 臭氧污染日變化特征

臭氧濃度在一日內(nèi)的變化隨著光照和溫度呈現(xiàn)正弦波動變化。清晨5～7 時濃度達到最低，上午隨著日照強度增強和溫度升高臭氧濃度開始升高，午后15～17時濃度達到最高，傍晚隨著日照強度減弱和溫度降低臭氧濃度開始降低。內(nèi)陸城市中選取沈陽作為代表城市，沿海城市中選取大連作為代表城市，從2020 年四季中各選取有代表性的一天分析臭氧濃度的日變化特征[10]。2020 年大連和沈陽典型臭氧濃度日變化見圖5。

圖5 2020 年大連和沈陽典型臭氧濃度日變化

2 月處于冬季，臭氧濃度處于低值區(qū)，大連和沈陽在2 月4 日這一天空氣質(zhì)量均為優(yōu)。由于全天臭氧濃度均很低，所以二者的臭氧日濃度變化的正弦趨勢不明顯，基本全天臭氧小時濃度均處于75μg/m3以下。

4 月已經(jīng)進入春季臭氧污染的高發(fā)季節(jié)，大連和沈陽在4 月29 日這一天空氣質(zhì)量均為輕度污染，首要污染物均為臭氧。臭氧日濃度變化的正弦趨勢也比較明顯，但二者臭氧濃度的變化趨勢略有不同。大連由于前一天晚上臭氧濃度頗高，導致凌晨至清晨時段臭氧濃度下降緩慢，7 點臭氧濃度才降到最低值107μg/m3，然后隨著第二天的日照、溫度等因素臭氧濃度開始升高，最高值出現(xiàn)在14 時，臭氧小時濃度為201μg/m3，午后臭氧濃度開始降低；沈陽在凌晨的臭氧濃度雖不及大連高，但是在4 點臭氧濃度開始突然升高，一直到11 點，臭氧濃度一直維持在120～130μg/m3左右，從12點開始才出現(xiàn)臭氧濃度日變化典型正弦波動趨勢，午后16 時達到最高值，臭氧小時濃度為177μg/m3，隨后開始降低，雖然沈陽臭氧濃度最高值不及大連，但是沈陽在晚上臭氧濃度的下降趨勢不明顯，反而在20～22點出現(xiàn)一次臭氧濃度上升的反彈過程。

6 月是夏季臭氧污染最嚴重的時節(jié)，大連和沈陽在6 月20 日這一天空氣質(zhì)量均為中度污染，首要污染物均為臭氧，但二者臭氧濃度的變化趨勢同樣略有不同。大連由于前一天晚上臭氧濃度頗高，導致凌晨至清晨時段臭氧濃度下降緩慢，這與4 月29 日同時段大連情況類似。第二天臭氧隨著日照、溫度等因素濃度逐步升高積累，導致9 點開始，臭氧濃度就超過160μg/m3，12點開始臭氧濃度超過200μg/m3，16 點和18 點臭氧濃度達到最高值234μg/m3，不利的擴散因素導致臭氧濃度一直居高不降，直到22 點才開始下降。沈陽這一天的臭氧濃度是典型的正弦波動變化，4 點臭氧濃度為最低值62μg/m3，然后迅速開始升高，升高的速度遠大于大連，同為9 點開始，臭氧濃度超過160μg/m3，午后13 點臭氧濃度達到最高值243μg/m3，隨后臭氧濃度開始下降，傍晚17 時開始臭氧濃度下降的速度開始加快，21 點開始臭氧濃度低于160μg/m3。

10 月進入秋季，臭氧污染有所緩解，大連和沈陽在10 月8 日這一天空氣質(zhì)量均為良，首要污染物均為臭氧。二者在清晨臭氧濃度達到低值后開始上升，午后達到高值后開始下降的過程基本相同，臭氧濃度也基本相同，不同的是大連前一天晚上臭氧濃度相對沈陽較高，濃度維持在90μg/m3，6 點臭氧濃度才開始有下降的趨勢，8 點達到最低值58μg/m3，而沈陽0～8 點的臭氧濃度維持在6-25μg/m3。

6 結(jié)論

（1）2020 年，全省空氣質(zhì)量達標天數(shù)范圍為283～350 天，達標天數(shù)比例平均為83.8%，臭氧為全省最主要的首要污染物。

（2）臭氧污染年度特征：2020 年全省臭氧年均值符合二級標準限值要求，受新冠疫情疫情影響臭氧污染較2019 年有所改善；從臭氧污染天數(shù)上看，內(nèi)陸城市比沿海城市臭氧污染嚴重；空間上全省臭氧濃度呈現(xiàn)西高東低的地域特點。

（3）臭氧污染季節(jié)變化特征：2020 年全省臭氧濃度季節(jié)均值除夏季外均符合二級標準限值要求；春季臭氧濃度開始升高，夏季達到高值，秋季開始回落，冬季達到低值；空間上，春夏季內(nèi)陸城市比沿海城市臭氧污染重，秋季內(nèi)陸城市比沿海城市臭氧污染重，冬季全省臭氧污染均較輕。

（4）臭氧污染月變化特征：臭氧一年的月均值呈現(xiàn)駝峰狀，1～4 月臭氧濃度逐步升高，5 月由于氣象條件（風向、降水等）臭氧濃度小幅回落，6～7 月上升到最高值，8～12 月逐步回落；除1 月、2 月、11 月和12 月無臭氧污染日外，5～7 月，內(nèi)陸城市臭氧污染日平均天數(shù)高于沿海城市，其余月份沿海城市臭氧污染日平均天數(shù)高于內(nèi)陸城市；空間上，全省臭氧濃度月均值分布與臭氧的季節(jié)分布具有一致性。

（5）臭氧污染日變化特征：臭氧在一日內(nèi)的變化隨著光照和溫度呈現(xiàn)正弦波動變化。清晨5～7 時濃度達到最低，上午開始升高，午后15～17 時達到最高，傍晚開始降低，具體還要根據(jù)臭氧生成因素、本地擴散條件及周邊污染形勢具體分析。