京津冀地區臭氧污染特征與來源研究

周晶晶

（廊坊市環境保護局 河北廊坊 065000）

引言

臭氧具有兩面性，一方面平流層的臭氧承擔著降低地面紫外線的作用，保護著人體健康；另一方面臭氧污染也嚴重危害著人體健康。臭氧也有兩面性。近年來，臭氧污染已經成為了重要的空氣污染之一。尤其是，京津冀地區作為全國臭氧污染最嚴重的地區之一的臭氧污染具有較強的特征性。對此，本文對京津冀地區的臭氧污染特征進行了總結，對臭氧污染來源進行了分析。

1 京津冀地區臭氧污染特征

近年來，京津冀地區的臭氧污染情況一直未得到較好的改善。根據2017年夏季最新研究結果表明，臭氧污染情況不容樂觀，臭氧8小時平均濃度相比于16年夏季又有所升高，平均濃度已經超過了120微克/立方米，相較于2016年夏季同期上升了百分之十二。我國現行標準規定臭氧日最大8小時平均年濃度的二級標準為160微克/立方米，從數據上來看，京津冀地區的臭氧濃度離二級標準尚有一段距離。但是，我們仍應保持警惕，對京津冀地區臭氧污染特征進行分析。

京津冀地區的臭氧污染主要有三大特征。第一，京津冀地區的臭氧濃度含量較高且呈季節性波動。夏季是京津冀地區臭氧污染最嚴重的季節，也是大氣光化學污染最嚴重的季節。受到太陽紫外線輻射和車輛尾氣排放的影響,京津冀地區大氣中臭氧和氧化性物質（臭氧和二氧化氮）濃度在下午15點時呈現峰值，氮氧化物則會出現雙峰值，分別在7:00和23:00時出現。由于二氧化氮會遇光分，在正午時間二氧化氮濃度會出現峰值。氧化性物質的區域貢獻和局地貢獻也存在著明顯的季節性變化，區域貢獻主要受到區域背景臭氧的影響,在春季區域貢獻最大；局地貢獻主要受局地氮氧化物光化學反應的限制,在夏季局地貢獻最強。除此之外，氧化性物質的濃度變化呈現了顯著的晝夜變化，這是由于城市交通的影響。周末氧化性物質濃度會高于工作日，而臭氧的濃度變化則在白天差異較小，夜間工作日濃度遠高于周末。

第二，京津冀地區大氣臭氧總量平均為329DU,且呈現出冬季和春季較高，夏季較低的變化規律，而地面的紫外輻射強度則呈想法趨勢變化。由于城市大氣污染的影響，地面紫外輻射量大幅度減少，最大甚至減少百分之五十，在夏季呈現較大波動。云和空氣污染物對紫外輻射的影響較大，紫外輻射的衰減量甚至要大于總輻射量，為總輻射量的兩倍。城市低層大氣中臭氧和氮氧化物濃度的增加是造成紫外輻射衰減的重要原因。根據數據模型顯示，在午后臭氧濃度和紫外輻射衰減的線性函數相關系數為0.7.臭氧的濃度變化和溫度、風速也呈現正比例，與空氣相對濕度則呈現負相關，而且存在著顯著的季節變化，在夏季與溫度的相關系數較大，冬季較小，在冬季與風速的相關系數較大，夏季則較小。

第三，第三，京津冀地區大氣中光化學反應程度夏季最強,平均值在0.25左右。光化學反應的反應速率呈峰值變化曲線，在下午15:00左右呈現當日峰值。這是由于自由基和氮氧化物作用的結果,臭氧超標時，光化學反應反應速率相比于空氣質量良好的時候平均增加率了5.3倍。大氣非甲烷揮發性有機物濃度中在丙烯濃度等量的情況下苯乙烯濃度最高。臭氧產生效率的平均值為4.0,氧化性物質產生率隨著氮氧化物濃度的增加也呈現增長趨勢。在大氣中臭氧的凈產生率，在正午12:00為一日最大時間,其主要化學反應式如圖。京津冀地區大氣中臭氧濃度主要受非甲烷VOC濃度的影響,這些物質中以人為排放的活性芳香烴和烯烴類的揮發性氣體對大氣中臭氧的產生影響程度最大。此類物質的排放主要是人為活動產生的，因此對這類物質排放量減少也較為簡單。如建筑施工的涂料、精煉石油的廢氣、機動車的尾氣以及清潔劑等揮發性物質的使用，都會對臭氧的產生做出貢獻。

2 京津冀地區臭氧污染來源研究

京津冀地區從空間分布上來說，郊區地區的臭氧濃度要吸納朱高于城市中心地區。京津冀地區夏季臭氧小時平均濃度含量和二氧化氮的濃度呈現出顯著的非相關關系，而與其他空氣污染物則不存在這樣明顯的相關關系。京津冀地區臭氧的主要來源為氮氧化物和揮發性有機化合物（VOC）等空氣污染物，在日光照射下發生光化學反應產生的，這也是京津冀地區在夏季臭氧濃度最高的主要原因。因此，控制臭氧的反應物排放源是控制好臭氧濃度的有效途徑，尤其是對揮發性有機化合物排放的控制。

結語

總而言之，京津冀地區臭氧污染情況具有較強的季節性和晝夜差異性，在夏季呈現出濃度峰值，在午后15：00呈現出每日的峰值。京津冀地區臭氧的主要來源是氮氧化物和揮發性有機化合物發生光化學反應。