西充縣“十三五”期間的臭氧污染現(xiàn)狀及對(duì)策研究

董磊磊

（南充市西充生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，四川 南充 637200）

近年來，隨著國(guó)家對(duì)大氣污染防治工作的重視程度不斷提高，以及各項(xiàng)防治措施的有力推進(jìn)，各地環(huán)境空氣質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)，特別是細(xì)顆粒物PM2.5的年均濃度不斷下降，但臭氧污染問題卻越來越引起社會(huì)的廣泛關(guān)注。臭氧是氧的同位素，是淡藍(lán)色氣體且具有強(qiáng)氧化性與特殊臭味，是光化學(xué)煙霧的主要組成部分之一[1]。臭氧對(duì)人體以及植物都有很大的危害性，其隱蔽性強(qiáng)，區(qū)域性污染特征明顯，但成因復(fù)雜，來源廣泛，治理難度大。

目前，西充縣環(huán)境空氣質(zhì)量雖然于2019年達(dá)到了國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其大氣污染防治也取得了顯著成效，但空氣質(zhì)量不穩(wěn)定，尤其是冬季PM2.5、夏季臭氧污染突出，同時(shí)，受氣候因素影響嚴(yán)重，空氣質(zhì)量持續(xù)改善將面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著大氣污染防治工作的深入，西充縣大氣污染狀況出現(xiàn)了新的特點(diǎn)。從季節(jié)變化來看，冬季污染較嚴(yán)重，其次是夏季，春季和秋季污染天氣出現(xiàn)較少。從首要污染物來看，冬季仍以細(xì)顆粒物（PM2.5）為主，夏季則臭氧（O3）污染較多。因此，近幾年，臭氧濃度持續(xù)升高，其作為首要污染物的污染天數(shù)逐漸增多，大有超過細(xì)顆粒物（PM2.5）為首要污染物的趨勢(shì)，并呈現(xiàn)出臭氧將成為全年首要污染物污染天數(shù)最多的特點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于西充縣環(huán)保局辦公樓頂?shù)沫h(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，坐標(biāo)為E105°52′45″、N30°59′09″，該站能監(jiān)測(cè)SO2、NO2、O3-8 H、PM2.5、PM10的濃度和氣壓、溫濕度、風(fēng)速等氣象因子。其時(shí)間段為2017年1月1日至2020年12月31日。

1.2 適用標(biāo)準(zhǔn)

適用標(biāo)準(zhǔn)為《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）。

2 臭氧污染時(shí)間分布特征

2.1 年度變化特征

根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在2017～2020年，西充縣城區(qū)臭氧90百分位質(zhì)量濃度分別為127 μg/m3、141 μg/m3、126 μg/m3、128 μg/m3，均達(dá)到了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（160 μg/m3）?？傮w來看，在2017～2020年，臭氧（O3）年均濃度出現(xiàn)了先升后降至穩(wěn)定的小幅度變化過程，即2018年濃度小幅度上升，2019年下降，然后在2020年與2019年均處于基本持平的一個(gè)變化過程。

在2017年，全年沒有出現(xiàn)臭氧污染天氣，而2018年有13 d，2019年8 d，2020年達(dá)15 d之多[2]。從天數(shù)來看，臭氧污染雖然不是逐年增加，但從全年的污染天數(shù)比例來看，增加趨勢(shì)十分明顯，且從2017～2020年分別為0%、25%、36%、63%。從對(duì)全年空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良達(dá)標(biāo)率的影響來看，臭氧污染占全年的比例分別為0%、3%、2.1%、5.2%。由此可見，該縣臭氧污染呈現(xiàn)出愈演愈烈的趨勢(shì)，其對(duì)全年優(yōu)良達(dá)標(biāo)率影響巨大，也是影響全縣環(huán)境空氣質(zhì)量目標(biāo)任務(wù)的重要因素。

2.2 季節(jié)變化特征

西充縣屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，氣候溫和，年降水量在970 mm左右，其雨季為7～9月。按照氣象學(xué)標(biāo)準(zhǔn)劃分四季為：3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，12月～次年2月為冬季。該縣2017～2020年臭氧濃度季節(jié)分布如圖1所示。

圖1 2017～2020年O3濃度季節(jié)分布

從圖1可以看出，從2017～2020年，西充縣春季臭氧日最大8 h平均質(zhì)量濃度分別為112 μg/m3、145 μg/m3、127 μg/m3、156 μg/m3，呈現(xiàn)出先升后降再升的變化趨勢(shì)；夏季臭氧日最大8 h平均質(zhì)量濃度分別為111 μg/m3、152 μg/m3、140 μg/m3、127 μg/m3，呈現(xiàn)出先升后降的倒“V”型；秋季臭氧日最大8 h平均質(zhì)量濃度分別為70 μg/m3、109 μg/m3、94 μg/m3、94 μg/m3，與夏季變化趨勢(shì)一致，也呈現(xiàn)出先升后降的倒“V”型；冬季臭氧日最大8 h平均質(zhì)量濃度分別為80 μg/m3、66 μg/m3、80 μg/m3、78 μg/m3，濃度變化范圍不大。從總體來看，西充縣城區(qū)臭氧濃度具有明顯的季節(jié)性，春夏兩季臭氧濃度高，秋冬季低，與氣溫變化趨勢(shì)基本一致，均達(dá)到了國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，西充縣臭氧污染天氣具有鮮明的季節(jié)性特征，主要集中在春夏兩季。從2018年有臭氧污染記錄以來，全年臭氧污染天數(shù)為13 d，其中春季為5 d，夏季8 d；2019年臭氧污染天數(shù)為8 d，其中春季2 d，夏季6 d；2020年臭氧污染天數(shù)為15 d，其中春季12 d，夏季3 d。由以上數(shù)據(jù)可以看出，污染天氣越來越多，而時(shí)間多集中在春、夏兩季。

2.3 月變化特征

西充縣在2017年沒有出現(xiàn)臭氧污染天氣，2018～2020年月均臭氧質(zhì)量濃度分布如圖2所示。從圖2可以看出，西充縣臭氧污染主要集中在4～8月份，11月～次年2月臭氧濃度較低。并且，從2018～2020年臭氧月均濃度變化大致呈“M”字型，即峰值濃度出現(xiàn)在4月和8月，或5月和8月，歷年6、7月份臭氧濃度都較低，這與西充縣氣象條件變化有一定的關(guān)系。而在4～5月份，由于氣溫開始升高，降水較少，所以光化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)烈，有利于臭氧的生成。在6～9月份，西充縣是屬于多雨季節(jié)，且8月是一年當(dāng)中氣溫最高的，晴天太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，光化學(xué)反應(yīng)條件充分，臭氧生成潛勢(shì)大，容易出現(xiàn)污染天氣。

圖2 2017～2020年月均O3質(zhì)量濃度分布

從2018～2020年，西充縣臭氧污染日天數(shù)最多的月份各不相同，但總體來看，5月和8月最多。詳細(xì)記錄如下：2018年5月污染2 d，8月4 d；2019年8月份4 d；2020年5月7 d，8月1 d。

從2017～2020年，西充縣臭氧峰值濃度出現(xiàn)在5、7、8、5月份，濃度分別為127 μg/m3、166 μg/m3、161 μg/m3、175 μg/m3。除2017年達(dá)標(biāo)，其余年份分別超標(biāo)0.04%、0.01%、0.09%。

2.4 日變化特征

從2017～2020年，西充縣臭氧污染主要集中在4～8月份。2018年有13 d輕度污染，首個(gè)污染日出現(xiàn)在4月8日，臭氧日8 h最大滑動(dòng)平均值最高的為5月16日，達(dá)到190 μg/m3，超出二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.19倍；2019年有8 d輕度污染，首個(gè)污染日出現(xiàn)在4月7日，臭氧日8 h最大滑動(dòng)平均值最高為6月14日和8月6日，均達(dá)到174 μg/m3，超出二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.09倍；2020年有15 d輕度污染，首個(gè)污染日出現(xiàn)在3月20日，臭氧日8 h最大滑動(dòng)平均值最高的為5月2日，達(dá)到209 μg/m3，超出二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.31倍。由此可知，西充縣每年首個(gè)臭氧污染日越來越早，其質(zhì)量濃度峰值也在升高（最高達(dá)209 μg/m3），所以，該縣臭氧污染形勢(shì)較為嚴(yán)峻。

2.5 小時(shí)變化特征

選擇西充縣臭氧污染的最嚴(yán)重時(shí)段，來分析其臭氧污染濃度日變化特征。在2020年5月，臭氧90第百分位濃度達(dá)175 μg/m3，出現(xiàn)了7個(gè)輕度污染天氣。將該月每日二氧化氮和臭氧濃度按時(shí)刻進(jìn)行算術(shù)平均，得到臭氧和二氧化氮濃度的日變化曲線[3]，詳細(xì)情況如圖3所示。西充縣臭氧濃度日變化呈“單峰單谷”型特征。臭氧濃度從8時(shí)開始快速上升，至17時(shí)達(dá)到峰值，其中8～14時(shí)臭氧濃度上升速度最快，達(dá)到14.7 μg/（m3·h），15～19時(shí)臭氧濃度仍維持在較高水平；20時(shí)以后隨著太陽(yáng)輻射的減弱，氣溫的下降，臭氧濃度開始緩慢下降，至次日7時(shí)達(dá)到最低。

圖3 2020年5月O3和NO2小時(shí)平均濃度日變化特征

從圖3可以看出，臭氧前體物二氧化氮濃度日變化與臭氧濃度總體上呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，呈“雙峰雙谷”型特征。二氧化氮濃度峰值出現(xiàn)在22時(shí)，這可能是受大氣邊界層降低，以及人類活動(dòng)排放累積的共同影響；次峰出現(xiàn)在早上8時(shí)，可能是受上下班高峰期的汽車尾氣排放影響；低值出現(xiàn)在14時(shí)，此時(shí)可能是受光化學(xué)反應(yīng)影響消耗增大及大氣擴(kuò)散條件有利影響；次谷出現(xiàn)在凌晨5時(shí)，主要是受污染物的擴(kuò)散沉降以及大氣自凈作用的影響。通過以上分析發(fā)現(xiàn)，西充縣臭氧和二氧化氮濃度日變化特征與咸寧市[3]基本相似，其臭氧濃度峰值出現(xiàn)的時(shí)間基本一致，二氧化氮谷值時(shí)刻也大致相同，只是峰值濃度的高低不一致。

3 對(duì)策建議

從以上研究數(shù)據(jù)可以看出，西充縣臭氧污染形勢(shì)較為嚴(yán)峻，秋冬主要污染物為顆粒物，春夏以臭氧為首要污染物的局面基本形成，已直接影響到優(yōu)良天數(shù)達(dá)標(biāo)率，且污染天氣明顯增多。臭氧是光化學(xué)反應(yīng)形成的二次污染物，其成因復(fù)雜，來源廣泛，治理難度大。因此，西充縣一方面需要了解臭氧污染現(xiàn)狀，另一方面也要加大臭氧前體物的來源治理，減少排放，從而減少臭氧污染。

3.1 加大對(duì)工業(yè)企業(yè)以及加油站、儲(chǔ)油庫(kù)等涉及VOCs源頭的治理

在實(shí)際的臭氧污染治理工作中，要建立工業(yè)企業(yè)污染治理臺(tái)賬，分行業(yè)實(shí)施源頭替代；積極推廣使用低含量原輔材料、生產(chǎn)工藝和設(shè)備，同時(shí)，加快單一采用光氧化、光催化、低溫等離子、一次性活性炭吸附等低效技術(shù)企業(yè)的升級(jí)改造。并且，推動(dòng)建設(shè)園區(qū)集中涂裝中心，溶劑回收中心、活性炭集中處置中心等；推動(dòng)一批設(shè)施老化、治理效果不佳的加油站、儲(chǔ)油庫(kù)、油罐車等治理設(shè)施更新，提升油氣回收治理效率[4]。此外，嚴(yán)格控制加油站、儲(chǔ)油庫(kù)和油罐車裝卸油的工作時(shí)間，各加油站、儲(chǔ)油庫(kù)和油罐車實(shí)施在6～8月高溫天氣的8～18時(shí)暫停裝卸油。

3.2 實(shí)施揮發(fā)性有機(jī)物達(dá)標(biāo)治理行動(dòng)，提高治理“三率”

要排查全縣涉VOCs排放污染的工業(yè)企業(yè)，并建立臺(tái)賬清單，逐一排查揮發(fā)性有機(jī)物排放污染治理設(shè)施的安裝率、收集率、達(dá)標(biāo)率。同時(shí)，開展揮發(fā)性有機(jī)物達(dá)標(biāo)專項(xiàng)治理行動(dòng)，對(duì)治污設(shè)施設(shè)備不安裝、廢氣收集處置率低、不能達(dá)標(biāo)排放的企業(yè)，強(qiáng)化執(zhí)法力度，促進(jìn)其整改，且在規(guī)定時(shí)限內(nèi)仍整改不到位、不能達(dá)標(biāo)排放的企業(yè)，報(bào)請(qǐng)縣人民政府依法關(guān)停。通過一系列行動(dòng)，爭(zhēng)取從源頭減少臭氧前體物VOCs的排放，減少臭氧的生成潛勢(shì)。

3.3 強(qiáng)化機(jī)動(dòng)車尾氣等移動(dòng)源及油品的質(zhì)量監(jiān)管

由于機(jī)動(dòng)車尾氣排放的NOx和VOCs是臭氧生成的重要前體物，尤其是超標(biāo)車輛對(duì)污染“貢獻(xiàn)”更大，所以，公安、生態(tài)環(huán)境、交通等部門要開展常態(tài)化路檢路查，依法查處排放不合格車輛上路行駛的違法行為。同時(shí)，加大資金投入，建設(shè)智能化機(jī)動(dòng)車尾氣遙感監(jiān)控系統(tǒng)，減少移動(dòng)源尾氣污染排放。此外，還需持續(xù)加大銷售環(huán)節(jié)油品質(zhì)量抽檢，其年度抽檢率不低于30%。而對(duì)于問題率高、整改不積極的企業(yè)開展公開曝光和約談，嚴(yán)厲打擊“黑加油站（車）”。

3.4 加強(qiáng)污染天氣應(yīng)對(duì)

為了進(jìn)一步加強(qiáng)西充縣的臭氧監(jiān)測(cè)和聯(lián)防聯(lián)控，針對(duì)臭氧區(qū)域性的污染過程，可根據(jù)區(qū)域預(yù)警提示按照統(tǒng)一時(shí)間和要求提前采取減排措施。同時(shí)，加強(qiáng)督促重點(diǎn)企業(yè)錯(cuò)峰生產(chǎn)，避免在白天高溫時(shí)段開展道路瀝青鋪裝、劃線、噴涂、露天電焊切割等作業(yè)。鼓勵(lì)錯(cuò)峰加油、加油站夜間卸油，增加灑水降溫增濕頻次，且重點(diǎn)區(qū)域要加強(qiáng)交通疏導(dǎo)、減少擁堵，并加強(qiáng)餐飲油煙凈化設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)。