北碚區環境空氣臭氧污染特征及防治對策

廖偉 馬艷

摘要：指出了隨著全球經濟的發展、城市規模的不斷擴大和人口增長，近地面臭氧污染特征已是當今環境科學研究領域中的一個重要研究方向，其引發的大氣環境問題正引起人類的廣泛關注。結合北碚區2014～2016年環境空氣質量中臭氧的連續監測數據進行了統計分析，由此提出了該區域環境空氣中臭氧的污染特征及防治對策。

關鍵詞：臭氧;污染特征;防治對策

中圖分類號：X515

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）4-0087-04

1 引言

近年來，隨著我國經濟的高度發展和城市化進程加快，能源大量消耗導致大氣污染物排放量隨之大幅增加，大氣污染成為我國目前面臨的重要環境問題之一，大氣中可吸人顆粒物（PMio）、細顆粒物（PM2.5）、二氧化硫（S02）、臭氧（03）、氮氧化物（NOx）等物質已成為影響城市大氣環境質量的重要污染物[1-3]。隨著中國各地工業化和城鎮化的持續推進，人為排放的大氣污染物越來越多，高濃度的近地面O3能加快材料老化，影響人類健康，導致農作物減產，對生態環境造成嚴重的危害[4-8]，故O。及其前體物對公眾健康的危害引起了越來越廣泛的關注[9，10]。根據北碚區2014～2016年環境空氣質量中03的連續監測數據，分析該區域03濃度變化等污染特征，并討論其防治對策。

2 方法

2.1 采樣點位

目前，北碚城區空氣自動監測點位設置4個，分別位于縉云山、天生、城南和蔡家，空氣質量自動監測實施24 h連續采樣。自動監測項目為S02、NOz、03、PM10、PM2.5、風向、風速、氣溫、氣壓、濕度等相關參數，監測頻率為24 h連續自動監測，執行《環境空氣質量自動監測技術規范》（HJ/T193- 2005），詳見表1。

2.2 監測時間

2014～2016年。

3 結果

3.1 近年基本情況

近年來，通過北碚區在產業結構調整優化、清潔生產、煤炭管理與油品供應、燃煤小鍋爐整治、工業大氣污染治理、大氣面源污染治理、機動車污染防治、建筑節能與供熱計量、完善環境經濟政策和法律法規體系、大氣環境管理等多個方面卓有成效的工作下，轄區PM2.5和PMio年均濃度下降趨勢明顯，現階段濃度值相比2013年已下降近半，S02、NO2和CO等均保持濃度達標，03濃度總體達標但出現多次超標，近來呈現出“來得早、去得晚、天數多、污染重”的趨勢，特別是夏季最為突出。2014～2016年，臭氧污染超標天數持續保持高位，分別為28 d、22 d和27 d，各占全年總天數的7.7%、6.3%和7.4%。

3.2 03質量濃度時間變化

2014～2016年北碚區4個空氣自動觀測站O。和O3（日最大8h）年均質量濃度變化見圖1和圖2，由圖可知，除城南點位（2016年6-9月因故停運，夏高峰數據缺失導致年均值偏低）外，天生、蔡家、縉云山和年均值均表現為明顯的逐年上升趨勢，2015～2016年度上升趨勢相對明顯。其中，縉云山作為重慶主城區清潔點位，自然植被覆蓋率高，樹木通過光合作用產生足夠多的氧氣，便于通過光化學反應形成的O3，且縉云山夜間消耗小而導致O3出現累積，而天生和蔡家點位年均值變化不大，變化趨勢持同，因區域人口眾多，工業交通相對發達，汽車尾氣中排放的NO快速消耗了空氣中的03，故縉云山測點03濃度整體比城區測點偏高。

3.3 03質量濃度季節變化

2014～2016年4個監測點位季節濃度變化見圖3～6，有圖可知，縉云山、天生和蔡家觀測站點O3日均濃度值在夏秋季相對較高，冬春季相對較低，O3日均質量濃度呈現明顯的季節變化特征，這與地面臭氧形成的三個前提相吻合：一是高溫，即高空臭氧層減薄使到達地面的紫外線增強，導致近地面空氣中的氧氣和氮氧化物被分解并重新組合;二是森林植被好，森林里的樹木葉片的光合作用產生足夠多的氧氣，當氣溫達35℃以上，樹木在光合作用釋放氧氣的同時還產生大量的異戊二烯和單一芬多精（VOC），以中午時段排放量較大;三是空氣中存在足夠多的氮氧化物和碳氫化合物，強光紫外線不僅可以分解氧氣，還可以分解機動車尾氣排放的氮氧化物和碳氫化合物，使其形成以臭氧為主的光化學煙霧。

3.4 氣象因素對O3質量濃度的影響

氣象條件是影響近地面O3濃度的主要因素之一，是造成03濃度晝夜變化、日際變化、節際變化、年際變化的根本因素。太陽輻射、氣溫、風向、風速、相對濕度等是臭氧濃度變化比較重要的影響因素。從圖3～7可以看出，2014～2016年觀測期間，日平均氣溫變化幅度較大（0.7～34.2℃），最高氣溫出現在秋季;春季和冬季濕度變化較小，全年濕度在47.3%～99%范圍內，北碚區O。濃度均值呈現出顯著地季節差異，一年中一般9月03質量濃度最高，11月03質量濃度最低。因夏季的高溫有利于03的形成，風速增大時有利于該地區03的擴散，而濕度對其影響比較小，但相對濕度大時空氣中水蒸汽含量也大，大量的水分子吸收太陽輻射，同時也吸收一部分游離態臭氧，反而不利于臭氧的生成[11]。此外太陽輻射、氣流來源不同、城市熱島效應和逆溫現象對03質量濃度也不可忽略，如氣流來源不同也是影響O3質量濃度的重要因素，來自清潔地區的氣流中污染氣體濃度一般較低，而來自污染地區的氣流中往往混雜著大量污染氣體，可能包括O3或其前體物[12]，因此，O3質量濃度隨著影響該地區風向的不同呈現出高低差異。結合O3濃度數據，當其濃度連續出現高值時，對應的天氣情況一般為高溫、低濕、大風，氣壓變化不明顯，O3質量濃度與溫度呈正相關，與相對濕度和風速呈負相關，靜風天氣條件容易造成污染氣體局地積累，相對濕度的高低是天空中云層覆蓋多少的重要參數和降水過程發生的有效指標，這些條件都是影響大氣中03質量濃度的因素。

3.5 03濃度和前體物NO_x的關系

圖8～11為不同季節下的NO_x（以NO2為例）季度濃度變化曲線。由中可以看出，北碚地區NO2濃度季節變化趨勢比較明顯，秋季NO2濃度明顯小于春季、夏季、冬季。縉云山點位總體低于其他3個點位，各點位基本上保持春季濃度>冬季濃度>夏季濃度>秋季濃度的規律，與03濃度基本上呈現負相關。其中，03在一天中主要呈現的“午后單峰”和NO_x呈現的“早晚雙峰”特征，明顯受到交通源排放的NO_x及揮發性有機物等污染物影響。以渝武高速為例，渝武高速公路北環至合川段設計流量2.5萬輛/d，目前北碚至北環段實際流量8萬輛/天，高峰時間達到11萬輛/d，僅2015年渝武高速公路北碚段發生交通事故就高達1563起，其中北碚隧道714起，平均每天發生2起事故。大量車輛長期低速、怠速行駛，加之內環貨車限行，導致大量重型貨車被限制在北環和北碚之間的路段上行駛，造成汽車尾氣長期嚴重超標排放。

4 結論

（1）北碚區4個觀測站點O3質量濃度呈明顯季節性變化，各點位基本上保持秋季濃度>夏季濃度>春季濃度>冬季濃度的規律。

（2）氣溫、風速和濕度是影響北碚區大氣O3質量濃度的重要因素，高溫、低濕、大風時O3相對濃度較高，而相對濕度大時空氣中水蒸汽含量也大，大量的水分子吸收太陽輻射，同時也吸收一部分游離態臭氧，反而不利于03的生成。

（3）前體物NO_x主要受交通源影響，并與03濃度基本上呈現負相關，而現有道路無法同汽車保有量同比增長，尾氣污染難以控制。

（4）受地理位置和周邊地區工業發展影響，北碚區環境空氣質量受外來污染影響明顯，上風向合川區存在水泥廠、火電廠等燃煤企業和汽車工業園區等揮發性有機物產生企業。

5 污染防治措施

（1）理順體制。建議明確藍天行動的牽頭機構成為“有人做事、集權做事、逗硬做事”的常設機構，并安排專門的編制和給予綜合執法的行政處罰授權。

（2）強力問責。建議環保部門、建設部門等單位嚴格按照職責和目標任務推進大氣污染防治工作，對未按職責落實的單位，由兩辦督查室開展專項督查并通報，必要時由監察部門進行行政效能問責，以確保工作推動和落實。

（3）城區限行。建議制定符合區情的黃標車或貨車分時段分區域限行方案，同時加大對冒黑煙車、不達標成品油等進行專項檢查和綜合整治。

（4）加大投入。建議財政部門將藍天行動工作經費納入年初預算，加大對藍天工作所需設施設備的投入，尤其是增配環衛清掃和噴灑車輛。

（5）低碳出行。建議加強城市交通管理，優化公交線路，調高城市中心區域停車費，在條件適宜區域引入共享單車等，引導市民低碳出行，減少機動車尾氣排放。

（6）工作重點。一是以減排NO_x和VOC_s為首要工作，重點控制其排放，并組織開展流動源、油品儲運、涂料與溶劑使用以及工業源整治，探索開展機動車加油期間燃料蒸發氣體的回收。二是加強上風方向區域大氣污染防治的聯防聯控，督促治理和監管工作有效推進，從源頭進行控制。三是盡快推進渝武高速公路北碚段擴能等交通緩解措施，確保道路暢通，減少大量車輛及重型貨車長期低速怠速行駛產生的污染。

參考文獻：

[1]鄧曉蓓.我國大氣污染的成因及治理措施[J].北方環境，2013，29（2）：11～12.

[2]孫穎，潘月鵬，李杏茹，等.京津冀典型城市大氣顆粒物化學成分同步觀測研究[J].環境科學，2011，32（9）：2733～2734.

[3]楊俊益，辛金元，吉東生，等.2008～2011年夏季京津冀區域背景大氣污染變化分析J].環境科學，2012，33（11）：3693～3694.

[4] Musselman R C，Minnick T J.Nocturnal stomatal conductanceand ambient air quality standards for ozone[J]. ATMOSPHERICENVIRONMENT，2000（34）：719～733.

[5]Kim S Y， Lee J T，Hong Y C，et al_Determining the thresholdeffect of ozone on daily mortality： an analysis of ozone and mortality in Seoul， Korea， 1995 -1999 [J]. ENVIRONMENTAL RESEARCH，2004（94）：113～119.

[6]Burnett R T， Brook J R， Yung W T，et al.Association betweenozone and hospitalization for respiratory diseases in 16 Canadiancities [J].ENVIRONMENTAL RESEARCH，1997 （ 72） ：24～ 31.

[7]Manning W J. Detecting plant effects is necessary to give biologicalsignificance to ambient ozone monitoring data and predictive ozone standards [J]. ENVIRONMENTAL POLLUTION， 2003 （126） ：375一379.

[8]Rabl A， Eyre N. An estimate of regional and global 03 damagefrom precursor NOx and VOC emissions [J]. ENVIRONMENTINTERNATIONAL，1998 （24） ：835～ 850.

[9]2hang Y H，Huang W，Stephanie J L，et al.Ozone and daily mor-tality in Shanghai，China [J].Environmental Health Prespectives，2006，114（8） ：1227～1232.

[lO]Liu T，Li T T，Zhang Y H，et al.The short-term effect of ambi-ent ozone on mortality is modified by temperature in Guangzhou，China [J].Atmospheric Environment，2013 （76） ： 59一 67.大學，2008：33～34.

[12]TU Jun， XIA Zaigang， WANG Haisi， et al. Temporal variationsin surface ozone and its precursors and meteorological effects atan urbansite in China [J]. Atmospheric Research， 2007（85） ： 310～337.