江蘇省臭氧污染變化特征

陸維青　楊雪　陳誠

【摘 要】以江蘇省國控點臭氧濃度觀測資料為基礎，分析2013年-2015年臭氧變化特征，結果表明在江蘇省PM2.5污染顯著改善的同時，臭氧超標天數呈上升趨勢，使得達標率未見明顯上升。臭氧日變化呈現單峰型變化趨勢，峰值出現在14-16時，季節變化規律較為模糊，出現臭氧污染頻率最高的月份為5-6月，10月臭氧濃度水平依然較高。江蘇臭氧污染按變化特點可分為三類：一是，位于南部地區的南京、無錫、常州、蘇州市；二是，西北部的徐州、宿遷、連云港和淮安市；三是，揚州、泰州、鎮江、南通和鹽城市。

【關鍵詞】江蘇；臭氧；空間分布；時間分布

江蘇省經濟發達，是區域大氣污染聯防聯控的重點，受能源、產業結構、機動車保有量增加等多項因素的影響，近年來，污染物排放雖然得到控制，但相比公眾的期望仍有差距。江蘇省空氣監測數據顯示，2013年到2015年，臭氧是六項污染物中唯一一種達標率逐年下降的污染物，本文對江蘇省國控點位臭氧數據進行統計，對臭氧污染時空變化特征進行分析，以期為臭氧監測和治理提供科學依據和技術支撐。

1 數據來源

1.1 資料來源

數據來自江蘇省72個國控環境空氣質量自動監測站監測網絡，地理位置介于東經116°21′～121°56′，北緯30°45′～35°08′之間。13個省轄城市分別有4-9個站點，站點位于各城市的建成區內，并相對均勻分布，每個站點均可對臭氧進行24小時連續實時監測。選取2013年-2015數據進行統計分析。

數據有效性、計算及評價方法、按照《環境空氣質量指數（AQI）技術規定》（HJ633-2012）和《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）嚴格執行，以二級標準判定是否超標。

1.2 監測方法

臭氧分析方法以紫外光度法為主，該法的工作原理是基于臭氧分子內部電子共振而對紫外光（波長254nm）的吸收，直接測定紫外光通過臭氧時減弱的程度就可以計算出臭氧的濃度。該方法線性良好，響應較快。

2 結果與分析

2.1 江蘇省臭氧污染總體狀況

數據統計結果表明，2013-2015年，江蘇省各市臭氧超標超標情況整體呈現上升趨勢。2013年全省臭氧日最大8小時滑動平均值第90百分位數為139μg/m3，徐州市超過國家環境空氣質量二級標準，其余12市達標，超標天數在0-43天之間，超標率在0.0%-11.8%之間；2014年全省臭氧日最大8小時滑動平均值第90百分位數為154μg/m3，南京、無錫、常州、蘇州和淮安5市超標，其中南京濃度最高，超標23μg/m3，超標天數在8-59天之間，超標率2.2%-16.2%；2015年全省臭氧日最大8小時滑動平均值第90百分位數為167μg/m3，僅徐州、連云港和宿遷3市達標，鎮江市濃度最高，超標25μg/m3[1]。

與周邊省市相比，江蘇省臭氧污染問題相對嚴重。將我省與周邊省市臭氧日最大8小時滑動平均值的第90百分位數比較，2013年我省臭氧濃度在長三角處于最低水平，2014年和2015年升至最高。上海市和浙江省2015年臭氧日最大8小時滑動平均第90百分位數分別為161和135微克/立方米，分別比我省低3.7%和23.7%，江蘇是長三角兩省一市中唯一一個逐年上升的地區。

以臭氧為首要污染物的污染天出現頻率增加。2015年，江蘇省空氣質量達標率為68.2%，比13年67.9%和14年65.4%略有上升，但上升幅度遠遠低于PM2.5污染改善程度。統計發現，其原因為O3作為首要污染物的占比顯著增大，臭氧超標天數已占超標總天數的32.9%，比13和14年分別上升23.5和15.7和百分點。在我省其他五項污染物濃度逐年下降，尤其PM2.5污染顯著改善的同時，臭氧超標天數卻呈上升趨勢，必須遏制臭氧濃度升高的趨勢，空氣質量才可能得到全面改善。

2.2 江蘇省臭氧污染空間變化

2013-2015年上半年臭氧日最大8小時滑動平均值第90百分位數和平均濃度空間分布情況表現出不同的特征。第90百分位數主要反映臭氧高值的空間分布，均值反映臭氧平均濃度的分布。2013-2015年，臭氧平均濃度的空間分布特征基本一致，沿海地區較高，西部內陸地區較低，但整體濃度呈現升高趨勢。濃度高值2013年徐州市分布較多，2014年沿江地區較多，15年除西北部部分城市外，其他區域相差不大，整體濃度均較高（圖1、圖2）。

江蘇地理上跨越南北，氣候也同時具有南方和北方的特征，各市氣流方向、溫度、日照等氣象條件有一定差異。臭氧及其前體物的傳輸，受到不同氣象條件的影響，造成各市之間臭氧污染情況不同。區域尺度上，不同時段、不同區域的高空氣流方向、晴雨條件各不相同，會引起臭氧污染峰值出現時間和地區不固定。將臭氧出現超標的日期進行統計，江蘇臭氧污染出現在3-10月，雖然臭氧重污染較為集中的月份為溫度較高且光照充足的7-8月，但出現臭氧污染頻率最高的月份為5-6月（圖3）。

進一步細化到各市，根據臭氧濃度變化情況可將江蘇臭氧污染分布分為三個類型：一是，臭氧污染相對較重的南部部分地區，包括南京、無錫、常州、蘇州市，與2013年相比14年臭氧污染顯著加重，但15年污染水平低于14年；二是，位于西北部的徐州、宿遷、連云港和淮安市，臭氧污染在春末夏初的 5、6 月份相對突出，而晴熱高溫、紫外線較強的8、9 月份卻不明顯；三是，揚州、泰州、鎮江、南通和鹽城5市，2015年污染程度高于2014年，臭氧污染主要在6-8月。

2.3 江蘇省臭氧污染時空變化

將出現臭氧污染的3-10月數據進行統計，臭氧日變化與太陽輻射強度呈正相關性，呈現單峰型趨勢。最低值出現在7-8時，隨著居民活動和太陽輻射強度的增強，8時起濃度明顯上升，峰值區出現在14-16時之間，此時在強太陽輻射下，臭氧前體物光化學反應增強，臭氧濃度隨之增加[2]。隨著太陽輻射強度的降低，17時起濃度逐漸下降。值得注意的是，除3月O3濃度明顯較低外，其他月份差距不大，10月峰值甚至與盛夏相當[2-3]。

2.4 典型氣象特征下的臭氧污染

臭氧污染多發生在晴熱高溫、太陽直射、紫外線較強的天氣，臭氧峰值均出現在紫外線最強的午后。2015年8月中旬，江蘇省出現一次臭氧污染過程，除徐州、常州2市良好外，其余城市空氣質量均處于輕度-中度污染之間，AQI最高為193，首要污染物均為臭氧。

污染期間，鎮江市最為嚴重，臭氧小時平均濃度一度升至291微克/立方米，日最大8小時平均濃度達258微克/立方米。全省多數城市臭氧小時濃度超標持續9個小時。污染主要受靜穩和高溫天氣雙重作用。污染開始前正逢降雨結束，地面位于均壓場內，污染物持續累積；后受高壓脊控制，地面晴熱高溫，光化學反應強烈，進一步加劇了臭氧污染的嚴重性。污染物的大量累積和高溫、強日照下臭氧的生成共同導致了此次污染過程[3-4]。

3 結論

在江蘇省PM2.5污染顯著改善的同時，臭氧超標天數呈上升趨勢，使得達標率未見明顯上升。

2015年長三角區域中江蘇省臭氧污染水平最高，且臭氧污染呈逐年上升趨勢，出現臭氧污染頻率最高的月份為5-6月。

江蘇臭氧污染按變化特點可分為三類：一是，位于南部地區的南京、無錫、常州、蘇州市；二是，西北部的徐州、宿遷、連云港和淮安市；三是，揚州、泰州、鎮江、南通和鹽城市。

臭氧日變化呈現單峰型變化趨勢，峰值出現在14-16時，季節變化規律較為模糊，10月臭氧濃度水平依然較高。

江蘇在受高壓脊控制，天氣條件靜穩的情況下易產生晴熱高溫天氣，引發大面積臭氧污染。

【參考文獻】

[1]易睿，王亞林，等.長江三角洲地區城市臭氧污染特征與影響因素分析[J].環境科學與管理，2015（8）.

[2]王占山，李云婷，等.北京市臭氧的時空分布特征[J].環境科學，2014（12）.

[3]劉萍，翟崇治，等.重慶大氣中臭氧濃度變化及其前體物的相關性分析[J].環境科學與管理，2013（1）.

[4]沈琰，等.常州市典型臭氧污染天氣過程及成因分析研究[J].環境科學與管理，2013（12）.

[責任編輯：楊玉潔]