城市空氣臭氧監(jiān)測(cè)及其污染治理研究

梁丹丹

（普洱市生態(tài)環(huán)境局景東分局生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，云南 普洱 676299）

1 引言

在2021年5月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《2020年中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》，根據(jù)公報(bào)所公布的數(shù)據(jù)顯示，在全國(guó)337個(gè)地級(jí)市中，有135個(gè)城市空氣質(zhì)量未達(dá)標(biāo)，占全部城市數(shù)量的40.1%。而以臭氧為首要污染物的超標(biāo)天數(shù)占總超標(biāo)天數(shù)的11.7%，僅次于細(xì)顆粒物超標(biāo)天數(shù)的占比（37.1%）。因此，城市大氣臭氧污染應(yīng)引起相關(guān)部門(mén)的足夠重視。

臭氧作為一種較為典型的空氣污染物，是由揮發(fā)性有機(jī)物與大氣中氮氧化物等，在光照條件下發(fā)生的反應(yīng)而生成的，且在生成后還將繼續(xù)參與城市大氣中其他的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，其特性主要表現(xiàn)為強(qiáng)活潑性、存活周期短等。所以，臭氧污染已逐漸成為繼細(xì)顆粒物和可吸入顆粒物之后的，影響城市大氣的主要污染物之一。近年來(lái)，隨著市民環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，以及“大氣十條”的實(shí)施，國(guó)家加大了對(duì)細(xì)顆粒物整治力度。因此，在實(shí)際工作中，做好城市大氣中臭氧污染物的監(jiān)測(cè)，熟悉臭氧監(jiān)測(cè)的技術(shù)和方法，以及相應(yīng)提出臭氧污染防治的建議，對(duì)于城市臭氧監(jiān)測(cè)以及污染的實(shí)踐指導(dǎo)具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

2 臭氧的相關(guān)概述

2.1 臭氧的基本概念

臭氧的化學(xué)符號(hào)是O3，其本身有一股臭味，為淡藍(lán)色氣體。通常，空氣中的一部分臭氧存在于平流層，可以吸收太陽(yáng)光中的紫外線之類(lèi)的光線，能有效防止紫外線對(duì)人體的傷害，而另一部分臭氧則存在于對(duì)流層，其會(huì)對(duì)人們產(chǎn)生不利影響，所以，要采取有效方法降低臭氧造成的傷害[1]。

2.2 明確影響臭氧的實(shí)際因素

臭氧主要會(huì)受到兩種情況的干擾：第一，是所在地區(qū)的氣候環(huán)境；第二，是太陽(yáng)的照射情況，以及風(fēng)力的大小和方向。倘若晴空萬(wàn)里，太陽(yáng)照射得很厲害，天氣非常熱，這種情況下光化學(xué)反應(yīng)迅速，臭氧會(huì)越來(lái)越多，倘若沒(méi)有陽(yáng)光，風(fēng)力較大，基本上沒(méi)有什么紫外線，這個(gè)時(shí)候臭氧就非常少。

2.3 臭氧污染區(qū)域的分布特征

一般情況下，不同地方的臭氧污染情況不一樣。比如在北方范圍內(nèi)，臭氧濃度會(huì)有特定的變化規(guī)律，一年中從1月份開(kāi)始濃度逐漸增大，到6月份的時(shí)候就處于頂峰時(shí)期，隨后濃度逐漸減??；而南方地區(qū)就不同，其變化情況可以總結(jié)成M形，有兩個(gè)最高值，一開(kāi)始的時(shí)候也是濃度逐漸增大，但到5、6月份的時(shí)候會(huì)處于第一個(gè)最高值，然后濃度逐漸減小，再逐漸升高，快到10月份的時(shí)候濃度又達(dá)到第二個(gè)最高值。因此，從整體上分析，南方比北方的臭氧污染要厲害很多，并且，高于標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候更長(zhǎng)；從城市的角度來(lái)分析，市內(nèi)和市郊是主要的污染區(qū)域，而市郊的污染要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)市內(nèi)，究其原因發(fā)現(xiàn)，由于市內(nèi)范圍的污染物較多，而臭氧本身的化學(xué)性質(zhì)又較為活潑，所以當(dāng)環(huán)境越來(lái)越惡化的時(shí)候，會(huì)在一定程度上加速臭氧分解，使其變成別的物質(zhì)，隨后借助風(fēng)勢(shì)進(jìn)入市郊范圍內(nèi)，且又經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的化學(xué)變化又變回了臭氧[2]。有關(guān)研究表明，在市內(nèi)的下風(fēng)區(qū)域，超過(guò)150 km的地方，臭氧濃度依舊很高，所以，對(duì)環(huán)境造成的影響也極為厲害。另外，臭氧的濃度也會(huì)隨著地區(qū)發(fā)生變化，比如在工業(yè)化發(fā)展水平較高的城市，北京、上海、廣州以及深圳這些地方，空氣中污染物的含量就較高，這也是造成周邊地區(qū)臭氧濃度增大的主要原因。

3 臭氧污染造成的危害

3.1 對(duì)人們身體健康的影響

臭氧污染給人們帶來(lái)了諸多不利影響，最直接的影響就是對(duì)人們身體產(chǎn)生的危害。這是因?yàn)橐坏┐髿庵谐粞醯暮砍^(guò)標(biāo)準(zhǔn)，人們的身體就會(huì)受到一定侵襲：第一，如果吸進(jìn)人體內(nèi)的臭氧太多，肺部的腐蝕是最嚴(yán)重的，會(huì)引起肺功能減弱或肺氣腫，以及肺組織損傷，而損傷之后是不可修復(fù)的。而且，還會(huì)對(duì)呼吸道產(chǎn)生很強(qiáng)的破壞性，會(huì)刺激和損害鼻黏膜，進(jìn)而引發(fā)呼吸道或支氣管炎癥。第二，臭氧含量過(guò)大還會(huì)引起人們的神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，會(huì)造成頭暈頭痛，視力下降，而記憶力也會(huì)慢慢喪失[3]。第三，臭氧會(huì)導(dǎo)致人體的免疫力下降，從而損傷人體的細(xì)胞和組織，同時(shí)，還會(huì)破壞皮膚內(nèi)的纖維素，使皮膚不再光滑，形成黑斑。

3.2 對(duì)環(huán)境的危害

臭氧對(duì)環(huán)境的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止是降低空氣質(zhì)量這一點(diǎn)，還會(huì)對(duì)土壤造成不同程度的損害，如臭氧濃度過(guò)大，會(huì)打破土壤內(nèi)各種有機(jī)物的比例，從而使各種營(yíng)養(yǎng)成分缺乏，導(dǎo)致農(nóng)作物不能健康成長(zhǎng)，最終減少產(chǎn)量。并且，一旦空氣內(nèi)的臭氧含量增大，還會(huì)使綠色植物不能有效地進(jìn)行光合作用，導(dǎo)致葉綠素不能正常生成，綠葉就會(huì)逐漸地變黃，凋落。而對(duì)于農(nóng)作物來(lái)講，如果不能正常進(jìn)行光合作用，產(chǎn)量就難以保證。有調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一旦臭氧含量等于50 ppb，小麥和大豆的產(chǎn)量都會(huì)不同程度地降低。另外，如果不能有效地進(jìn)行光合作用，大氣中的氧氣含量也會(huì)因此而減少，而空氣中的氣體含量將不再處于平衡狀態(tài)[4]。

4 加強(qiáng)對(duì)臭氧監(jiān)測(cè)的必要性

4.1 強(qiáng)化臭氧的消毒優(yōu)勢(shì)

通常，臭氧在一定情況下會(huì)起到消毒的作用，所以，加強(qiáng)對(duì)臭氧含量的監(jiān)測(cè)能發(fā)揮一定的積極作用。當(dāng)臭氧含量較低時(shí)，可用于水的凈化處理，但需要注意的是，一定要控制好其濃度，否則就會(huì)造成非常嚴(yán)重的影響。因此，只有科學(xué)、合理地強(qiáng)化臭氧監(jiān)測(cè)，才能促使臭氧更好地發(fā)揮消毒作用[5]。

4.2 對(duì)保障生態(tài)平衡具有促進(jìn)優(yōu)勢(shì)

加強(qiáng)對(duì)臭氧進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能有效促進(jìn)生態(tài)處于平衡狀態(tài)。在城市中，由于汽車(chē)尾氣和工廠廢氣的過(guò)量排放，導(dǎo)致市內(nèi)空氣中的有害氣體含量特別高，因此，臭氧污染就越來(lái)越厲害。如果能對(duì)臭氧的含量進(jìn)行有效監(jiān)管，相關(guān)部門(mén)就能以此為參考，并采取有針對(duì)性的方法進(jìn)行解決。比如，可對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)實(shí)施限號(hào)管理，同時(shí)，要確保汽車(chē)尾氣達(dá)標(biāo)排放，另外，還要加強(qiáng)對(duì)工廠排放的廢氣含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而盡可能減少臭氧給人們帶來(lái)的危害，確保生態(tài)平衡能處于穩(wěn)定狀態(tài)[6]。

5 城市空氣臭氧監(jiān)測(cè)及污染治理方法

5.1 控制城市機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量，設(shè)置排放標(biāo)準(zhǔn)

隨著人們生活水平的提高，城市的汽車(chē)越來(lái)越多，除了帶來(lái)一定的交通問(wèn)題，還使空氣質(zhì)量越來(lái)越惡化。在城市中，汽車(chē)尾氣是造成臭氧污染的主要原因，所以，車(chē)輛監(jiān)管單位一方面要對(duì)進(jìn)入市區(qū)內(nèi)的汽車(chē)數(shù)量進(jìn)行限制，另一方面還要對(duì)汽車(chē)尾氣的排放設(shè)置一定標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)，新能源汽車(chē)逐漸得到推廣應(yīng)用，尤其是電動(dòng)車(chē)的普及。對(duì)此，國(guó)家要做好新能源汽車(chē)的保障措施，要給予一定的優(yōu)惠政策，并積極引導(dǎo)人們購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)。除此之外，還要加強(qiáng)對(duì)公共交通的管理，要確保公共交通能更好地滿(mǎn)足人們的出行，同時(shí)，要大力倡導(dǎo)低碳環(huán)保的理念，引導(dǎo)人們盡量選擇公共交通出行，以減少私家車(chē)的使用，確?？諝赓|(zhì)量合格達(dá)標(biāo)[7]。

5.2 采取有效措施減少污染物排放

煤炭的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體，這也是空氣中的主要污染物，但目前，有些企業(yè)還需要煤炭進(jìn)行生產(chǎn)。近年來(lái)，隨著新能源逐漸投放到市場(chǎng)，有效緩解了煤炭使用的壓力。所以，各企業(yè)一方面要改進(jìn)煤炭燃燒的裝置，將有害氣體控制在一定范圍內(nèi)，而另一方面，還要加強(qiáng)新能源的創(chuàng)新應(yīng)用，盡可能地減少煤炭的使用。另外，相關(guān)部門(mén)還要對(duì)企業(yè)采取強(qiáng)有力的措施進(jìn)行管理，對(duì)于污染防治不達(dá)標(biāo)的企業(yè)，要禁止其施工，或工廠遷移，相互兼并等，而對(duì)于違規(guī)生產(chǎn)的企業(yè)，要有一定的懲罰措施[8]。

臭氧污染，大多數(shù)情況是由氮氧化物造成的，而氮氧化物是在光化學(xué)反應(yīng)中生成的，所以，降低空氣中的氮氧化物能有效防止臭氧的形成。但產(chǎn)生氮氧化物的源頭有很多，比如企業(yè)排放的廢氣，汽車(chē)排放的尾氣等，所以，只有加大對(duì)這些源頭的管理力度，才能從根本上提升空氣質(zhì)量。另外，對(duì)于污染比較嚴(yán)重的企業(yè)，要實(shí)施精準(zhǔn)控制，比如石化業(yè)長(zhǎng)途輸送的時(shí)候，一定要求其做好密封工作，避免漏氣現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)，還要督促企業(yè)進(jìn)一步調(diào)整和改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，相關(guān)的機(jī)器裝備上要配置低氮燃燒器，特別是一些高硝設(shè)備，要有效控制氮氧化物釋放到空氣中，且廢氣必須凈化達(dá)標(biāo)后才能釋放到空氣中。

5.3 做好頂層制度設(shè)計(jì)

第一，應(yīng)將臭氧污染物的前體物納入減排體系。這主要是指有助于臭氧形成的一些有害氣體，可將其作為重要的監(jiān)管對(duì)象，比如VOCs、氮氧化物等。這些氣體是當(dāng)前減排的重要管理目標(biāo)。第二，要做好臭氧污染防治的監(jiān)督檢查。國(guó)家環(huán)保部門(mén)要對(duì)重點(diǎn)范圍內(nèi)的臭氧含量實(shí)施監(jiān)測(cè)，特別是空氣污染非常嚴(yán)重時(shí)，要加大執(zhí)法管理的力度，確保一些地區(qū)的臭氧管理能取得顯著成效。第三，建立區(qū)域行業(yè)防治目錄。對(duì)于一些關(guān)鍵地方的關(guān)鍵企業(yè)，要制定相應(yīng)的臭氧管理實(shí)施辦法，并以此為參照，促使整個(gè)范圍內(nèi)的臭氧污染防治形成一個(gè)長(zhǎng)效機(jī)制，確保臭氧管理工作落到實(shí)處[9]。

5.4 構(gòu)建跨區(qū)域治理體系

通常情況下，臭氧所造成的污染有一定集中性，如在一些先進(jìn)城市，污染相對(duì)嚴(yán)重，所以，對(duì)這些重點(diǎn)地方要進(jìn)行統(tǒng)一的排查管理，尤其是要開(kāi)展氮氧化物的防治工作，同時(shí)，構(gòu)建跨區(qū)域治理體系，充分發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì)，一起打好這場(chǎng)攻堅(jiān)戰(zhàn)。比如構(gòu)建珠三角、長(zhǎng)三角、京津冀等綜合防治體系，一起聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行臭氧管理，并確保各種信息數(shù)據(jù)能及時(shí)呈現(xiàn)，從而有效促進(jìn)跨區(qū)域污染防治體系能取得顯著成效。

5.5 合理選用臭氧檢測(cè)方法

一般情況下，臭氧監(jiān)測(cè)有三種方法，分別是碘量法、比色法和檢測(cè)管法，而國(guó)內(nèi)往往采用碘量法實(shí)施監(jiān)測(cè)，而這種方法在國(guó)際上也能得到大家的認(rèn)可。該方法不僅操作簡(jiǎn)單，而且測(cè)量效果好。如在《臭氧發(fā)生器臭氧濃度、產(chǎn)量、電耗的測(cè)量》中就要求必須采用碘量法[10]。該方法主要是通過(guò)臭氧跟碘化鉀發(fā)生一定的化學(xué)變化，將其中的碘離子氧化成碘單質(zhì)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于碘濃度不同，所以呈現(xiàn)出的顏色也不同，所以，可以以此為參照控制臭氧的含量。碘量法的效果非常明顯，只需要一些簡(jiǎn)單的設(shè)備就可以完成，其缺點(diǎn)在于，易被NO、Cl2這些物質(zhì)所影響。而比色法主要是通過(guò)臭氧跟其他的化學(xué)物質(zhì)混合后，會(huì)呈現(xiàn)一定的顏色，再根據(jù)顏色的不同，判斷臭氧的含量。另外，比色的時(shí)候可以采用人工比色，也可以采用比色計(jì)進(jìn)行比色。當(dāng)前，相關(guān)人員往往是在臭氧中加入碘化鉀溶液，再根據(jù)其顯示的顏色判斷臭氧的含量。當(dāng)臭氧含量較高時(shí)，可采用檢測(cè)管法進(jìn)行檢測(cè)，一般是先把用于檢測(cè)臭氧的物質(zhì)在檢測(cè)管中封存起來(lái)，測(cè)量的時(shí)候再把兩頭切斷，連上抽氣機(jī)，并吸取空氣中的臭氧與其發(fā)生化學(xué)作用。一般情況下，臭氧的濃度不一樣就會(huì)出現(xiàn)不一樣的變化，然后，直接根據(jù)刻度讀數(shù)就可以了。

5.6 加強(qiáng)臭氧污染危害的宣傳

當(dāng)前，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，已認(rèn)識(shí)到環(huán)保的重要性，并且，對(duì)臭氧污染方面的知識(shí)也有了一定了解。然而，對(duì)于臭氧形成的原因還不是很了解，更不了解臭氧對(duì)人們?cè)斐傻奈：?，所以，一定要加?qiáng)臭氧危害的宣傳。因此，相關(guān)部門(mén)應(yīng)加大力度進(jìn)行宣傳，并借助媒體的作用讓大家都能了解臭氧污染的危害性。比如，可以在電視臺(tái)進(jìn)行正面宣傳，錄制公益性的視頻進(jìn)行播放，或印制一些臭氧防治的小冊(cè)子，或組織相關(guān)方面的培訓(xùn)活動(dòng)等，這樣才能將臭氧防治工作落到實(shí)處，才能讓更多的人自愿加入到臭氧防治的隊(duì)伍中來(lái)。

5.7 合理選擇監(jiān)測(cè)站的位置

國(guó)內(nèi)的臭氧防治工作沒(méi)有其他國(guó)家開(kāi)始得早，大概在20世紀(jì)中期才有了專(zhuān)業(yè)用于臭氧監(jiān)測(cè)的站點(diǎn)?，F(xiàn)階段，對(duì)于檢測(cè)臭氧含量的辦法有很多種，其中有科學(xué)依據(jù)的達(dá)十多種，而國(guó)內(nèi)比較廣泛應(yīng)用的判斷方法有靛藍(lán)二磺酸鈉分光度法和測(cè)定紫外光度法，而采取智能化操作的有紫外熒光法、差分吸收光譜分析法。在實(shí)際工作中，為了進(jìn)一步完善和改進(jìn)相應(yīng)的臭氧監(jiān)測(cè)，要下大力度擴(kuò)大觀測(cè)站的規(guī)模，且人力配備要齊全，從而強(qiáng)化臭氧防治管理體系。第一，建設(shè)臭氧污染監(jiān)測(cè)站一般都是根據(jù)哪里污染厲害就在哪里建設(shè)的原則。比如重工業(yè)比較先進(jìn)的地區(qū)，輕工業(yè)比較發(fā)達(dá)的城市，新一線和交通樞紐城市等，這些都是人員相對(duì)集中的城市，應(yīng)作為臭氧監(jiān)測(cè)的首選。第二，對(duì)于觀測(cè)站人力的配備要盡量挑選有一定地理和化學(xué)基礎(chǔ)的高學(xué)歷人員。第三，還應(yīng)注意到氣候的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，城市大氣臭氧污染的形勢(shì)較為嚴(yán)峻，這就需要生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)實(shí)時(shí)做好監(jiān)測(cè)，以為相關(guān)部門(mén)做好臭氧污染防治提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料。同時(shí)，交通、財(cái)政、稅收、公共衛(wèi)生等其他相關(guān)職能部門(mén)也應(yīng)積極參與，且要對(duì)臭氧防治工作給予大力支持，并共同做好臭氧污染防治工作，從而為市民健康和城市的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。