漯河市城區PM2.5 及臭氧形成原因初探

郭英麗

(漯河市環境監測中心站，河南 漯河 462000)

隨著霧霾天氣的增多，PM2.5污染問題越來越受到人們的關注，與此同時，臭氧污染在一些地區開始呈現出季節性加劇的趨勢，臭氧污染不得不提上日程［1］。因此，了解臭氧產生的原因及其對人類的危害，有助于增強人類的環境意識，避免人們受到PM2.5和臭氧污染的危害。

一、PM2.5與臭氧危害及污染機理

大氣中直徑小于或等于2.5 微米的顆粒物，被稱為空氣細顆粒物，又叫可入肺顆粒物，簡稱PM2.5。PM2.5是造成霧霾天氣、降低能見度，影響交通安全的主要因素，同時PM2.5還可能攜帶有鉛、甲基汞、苯并芘等致癌物質通過呼吸道進入肺泡，危害人體健康。PM2.5的基本特征是體積小、重量輕，在大氣中滯留時間長，可以被大氣環流輸送到很遠的地方，造成大范圍的空氣污染。PM2.5對環境的影響范圍和對人體健康的危害程度比PM10 和TSP 更大、更嚴重。

臭氧是天然大氣的重要微量組分，大部分集中在平流層，對流層臭氧約占10% 。平流層臭氧主要集中于10 千米至30千米高度。由于其特殊的空間位置，對地面形成了一層保護層，免除了傷害性極強的短波紫外線對地球生命的危害，使得人類和各種動植物能無憂無慮地沐浴陽光，被稱為“生命的內保護層”，因此，平流層臭氧又被稱為“有益”的臭氧。

對流層臭氧的重要來源是光化學過程，由來自天然源和人為源排放的NOx (氮氧化物)和VOCs (揮發性有機物)經陽光中紫外線照射后發生光化學反應生成。臭氧是光化學煙霧污染的重要標志物，近地面高濃度的臭氧能加快材料老化、影響人體健康，導致農作物減產，對生態環境造成嚴重危害。自20 世紀50年代以來，臭氧污染在世界各地不斷出現，至今仍是歐洲、美國、日本等國的主要環境問題。近年來隨著石化工業發展、城市車輛增多和油品溶劑的使用等，使排放到大氣中的NOx 和VOCs 不斷增加，人為活動對臭氧的影響日益顯著，臭氧污染問題已成為我國城市發展過程中迫切需要解決的重要環境問題。

由于臭氧污染多發生在晴熱高溫太陽直射紫外線較強的天氣時段，可能成為今后夏季大氣污染的常態。進入夏季，臭氧取代了PM2.5，成為不少地區的首要污染物，即使輕微超標，頭頂依然藍天白云，人們往往不把它放在眼里。它的危害較PM2.5有過之而無不及，最壞的結果就是制造“光化學煙霧污染”，這種大面積的污染曾讓洛杉磯多人喪命，東京2萬多人患紅眼病。臭氧污染的生成原因復雜，防治難度更高，在未來很長的一段時間，我們都會遭其危害。在大多數人的印象中，臭氧層是保護地球免遭紫外線損害的功臣，很難理解為什么臭氧會污染環境。實際上，高空中的臭氧和地面上的臭氧雖然是同一種物質，作用卻截然不同，保護人類的是離地面大約30 公里的臭氧層，而人類活動在地面形成的臭氧是一種污染物，對動植物都有害［2］。臭氧并非直接排放到大氣中的污染物，而是氧氣、氮氧化物及揮發性有機化合物(VOCs)在陽光作用下發生光化學反應形成的二次污染物［3］。

二、漯河市城區空氣質量現狀及變化趨勢

漯河市城區目前共設置環境空氣自動監測點位4 個，分別是漯河大學、市水利局、市廣電局、3515 工廠。漯河大學代表居住文教區、市水利局代表行政金融文教區、市廣電局代表居住、商業混合區、3515 工廠代表工業、商業、居住混合區。

從2014年1月開始，漯河市開始按照《環境空氣質量標準》 (GB3095-2012)對指標SO2、NO2、PM10、PM2.5、臭氧、CO 進行監測，截止到2015年3月31日，漯河市環境空氣質量按AQI 指標體系結果如表4。

漯河市城區環境空氣質量AQI 指標體系結果一覽表

由監測結果分析，漯河全市春、秋、冬季首要污染物是PM2.5及PM10等顆粒物;6-9月臭氧超標嚴重，取代PM2.5成為首要污染物，臭氧污染呈現很強的季節性，6-9月日照強烈，氣溫較高，就容易產生大量的臭氧，形成局部污染。

三、漯河市城區PM2.5與臭氧來源初步解析

經初步分析研究，影響漯河市大氣質量的主要因素中，外來輸送及周邊區域影響的貢獻約占20～30%，主要責任還是在本地的污染排放。本地污染貢獻主要來源于燃煤、揚塵、工業生產、機動車尾氣排放，餐飲、汽車修理、畜禽養殖、建筑涂裝、燃放爆竹等，具體體現在以下幾個方面:

第一，燃料燃燒污染。2014年，漯河市燃煤總量400.1萬噸，其中工業用煤量362.4萬噸，生活用煤量為34.65萬噸;燃油消耗量為127.3萬噸;天然氣消耗量為870.75萬立方米。燃料燃燒不僅直接排放PM2.5，排放的其它一些氣體污染物如SO2、NOX、VOCs等在空氣中也會轉變成PM2.5，同時NOX、VOCs對臭氧8 小時濃度的超標也起了促進作用。

第二，揚塵污染。主要包括道路揚塵、建筑施工揚塵。2014年漯河市建筑及拆遷工地共80 個，是揚塵污染的主要來源。

第三，機動車尾氣污染。截至2014年底，漯河市機動車保有量16萬輛，年排放顆粒物949 噸，氮氧化物10887 噸，一氧化碳50543 噸，碳氫化合物6124 噸。汽車尾氣不僅含有顆粒物，還含有氮氧化物 (NOx)和揮發性有機化合物(VOCs)，NOx 和VOCs 在高溫、強光輻射的作用下，經過一系列復雜的光化學反應，形成二次污染物臭氧。夏季的高氣溫和強光照，對臭氧前提污染物的合成和臭氧的累積效應有較強的促進作用，進而引起臭氧污染物濃度超標。因此，機動車尾氣也是影響PM2.5及臭氧濃度的關鍵因素。

第四、工業污染源。漯河市以食品工業為主導產業，在食品及配套包裝生產過程中，不僅會排放工業粉塵，且會揮發出大量有機化合物，加劇顆粒物及臭氧污染。

第五，其他污染源。主要包括餐飲油煙、露天燒烤、秸稈焚燒等。六月份麥收期間，漯河市主導風向為東南風，東南方向臨近市縣有焚燒秸稈的現象，廢氣中的氮氧化物對漯河市臭氧8 小時濃度的貢獻值較大。此外，臭氧為氣態污染物，而PM2.5為大氣顆粒物。但是大量的臭氧會增加空氣的氧化性，從而導致空氣中的SO2、NOx、VOCs 被氧化并逐漸凝結成顆粒物，進而造成了PM2.5濃度的增高。

四、漯河市城區空氣質量控制措施

漯河市城區環境空氣污染現狀為傳統的燃料型污染、汽車尾氣污染等與二次污染相互疊加形成的復合型污染。從目前的研究結果來看，漯河市大氣復合型污染的主要產物就是PM2.5和臭氧，即霧霾和光化學煙霧。很顯然，臭氧污染已經成為漯河市大氣污染的新課題，亟待采取切實有效的措施治理。針對漯河情況，提出以下建議:

一是嚴格控制燃煤和工業大氣污染，強力推進電力、造紙、化工等行業工業污染防治和燃煤機組(含自備電廠)、20t/h 燃煤鍋爐的脫硫、脫硝、除塵提標，達到新的國家排放標準;

二是嚴格控制城市揚塵、油煙等低空面源污染，全面推進“綠色工地”建設，嚴控建筑工地、構筑物拆除、物料堆場等各類施工場所的揚塵污染;

三是強化機動車污染防治，全面推行機動車排氣污染檢驗和環保標志管理。對未取得環保檢驗標志的機動車，公安交通管理部門不予核發機動車安全檢驗合格標志，車輛不得上路行駛;嚴格外地轉入車輛監管;

四是加快建立突發大氣環境事件綜合預警和應急機制，落實責任主體，明確應急組織機構及其職責、預警預報及響應程序、應急處置及保障措施等內容，并向社會公布。

［1］白建輝，于明星.地面臭氧光化學過程規律的初步研究［J］，上海環境科學，1998，17 (1):36－38.

［2］王雪梅，符春，梁桂熊.城市區域臭氧濃度變化的研究［J］，環境科學研究，2001，14 (5):1－3.

［3］王雪松，李金龍，人為源排放VOC 對北京地區臭氧生成的貢獻.中國環境科學，2002，22 (6).