大氣光化學煙霧污染現狀與監測網絡構建建議

郭悅嵩，李 貝，邢 昱

（河南省環境監測中心（河南省環境監測技術重點實驗室），鄭州 450000）

我國大氣污染監測顯示，空氣中的主要污染物為PM10、PM2.5、臭氧（O3）、一氧化碳、NO2以及二氧化硫（SO2）等，并且以O3為主的光化學煙霧污染問題日益突顯[1]。國家相關部門對其進行連續監測，結果顯示，我國的光化學煙霧污染日益加重，以O3污染為主，同時光化學煙霧污染中的PAN（過氧乙酰硝酸酯）、O3以及醛類等的刺激性和氧化性較強，造成能見度下降，對人體、植物和動物產生較大危害[2]。當前，許多國家以O3作為監測光化學煙霧的重要指標，其在大氣中的分布與含量直接影響局地甚至全球氣候，也是導致植物葉子枯死、抑制植物生長的重要大氣污染物，破壞性較大[3]。本文根據河南省大氣監測系統數據，分析了河南省主要城市的光化學煙霧污染現狀，并探討了其監測網絡的構建問題。

1 光化學煙霧的污染現狀

1.1 河南省光化學煙霧污染現狀

本文重點分析了河南省18 個省轄市2016-2018年的O3監測結果，并據此分析光化學煙霧的污染 現狀。

《河南省生態環境狀況公報》顯示，2016-2018年，河南省18 個省轄市中，O3年百分位濃度超過二級標準的城市數量不斷增加。2016年，10 個城市超標，其中豫西2 個，豫南1 個，豫北4 個，豫中3 個，O3年百分位濃度由低到高分別為濟源（161 μg/m3）、漯河（161 μg/m3）、三門峽（162 μg/m3）、平頂山（165 μg/m3）、焦作（167 μg/m3）、南陽（170 μg/m3）、 新鄉（175 μg/m3）、濮陽（180 μg/m3）、鄭州（190 μg/m3）以及洛陽（195 μg/m3）；2017年，17 個城市超標，豫南2 個，豫西2 個，豫中4 個，豫東3 個，豫北6 個，O3年百分位濃度由低到高分別為漯河（165 μg/m3）、濟源（170 μg/m3）、 周口（177 μg/m3）、 商丘（180 μg/m3）、駐馬店（182 μg/m3）、南陽（184 μg/m3）、 平頂山（186 μg/m3）、 許昌（187 μg/m3）、 三門峽（188 μg/m3）、 開封（189 μg/m3）、 濮陽（190 μg/m3）、鄭州（200 μg/m3）、鶴壁（204 μg/m3）、 洛陽（207 μg/m3）、焦作（210 μg/m3）以及新鄉（210 μg/m3）；2018年18 個城市超標，O3年百分位濃度由低到高分別為三門峽（172 μg/m3）、漯河（174 μg/m3）、南陽（180 μg/m3）、信陽（182 μg/m3）、 許昌（185 μg/m3）、駐馬店（187 μg/m3）、平頂山（188 μg/m3）、商丘（188 μg/m3）、濟源（190 μg/m3）、 開封（193 μg/m3）、 洛陽（195 μg/m3）、 周口（195 μg/m3）、鄭州（197 μg/m3）、濮陽（197 μg/m3）、 安陽（200 μg/m3）、 鶴壁（205 μg/m3）、 焦作（205 μg/m3）以及新鄉（208 μg/m3）等。2016-2018年，河南省五區域O3年百分位濃度超標城市分布情況如表1所示，各區域O3日最大（8 h）平均濃度第90百分位數變化趨勢如圖1所示，超標天數比例變化趨勢如圖2所示。

表1 2016-2018年河南各區域O3年百分位濃度超標城市分布情況

圖1 O3日最大（8 h）平均濃度第90 百分位變化趨勢

圖2 O3 超標天數（%）比變化趨勢

由表1、圖1、圖2 可知，2018年豫北O3第90 百分位濃度均值為201 μg/m3，明顯高于豫東、豫西、豫中和豫南區域，2018年O3超標天數比例近15%，明顯高于全省其他區域，此結果表明豫北區域為河南全省O3嚴重污染區。2016-2018年，河南省五個區域中O3日最大（8 h）平均濃度第90 百分位數為上升趨勢，各區域超標天數比例亦呈上升狀態，超標天數中的首要污染物為O3的比例超過31%，可見O3已成為影響河南省城市大氣質量的重要污染物。整體看來，O3污染呈持續加重狀態，然而不同區域O3污染程度變化趨勢不完全一致，豫北和豫中的O3污染呈加重趨勢，而豫東、豫南相對 穩定。

1.2 污染特點

本文以五區域的焦作、南陽、洛陽、開封和鄭州5 市的O3監測結果分析O3的污染特征。2018年，焦作、南陽、洛陽、開封和鄭州5 市的月O3百分位濃度變化情況如圖3所示，一日內濃度變化情況如圖4所示。

圖3 2018年五區域典型城市每月O3 污染濃度 變化狀況

由圖3 發現，2018年，河南省各區域每月O3百分位濃度變化趨勢為：1-3月，O3百分位濃度均符合二級標準，4-10月，O3百分位濃度均超過國家二級標準，隨后O3百分位濃度逐漸下降。4-10月，氣溫逐漸上升，光照強度逐漸增強，其為O3污染最嚴重的月份，此時間段應作為全年監測光化學煙霧的重點時間點。

圖4 2018年7月12日各時間點O3 污染濃度變化情況

如圖4所示，2018年7月12日豫中的鄭州、豫北的焦作其O3濃度在0:00-8:00 呈下降趨勢，而豫西、豫東和豫南此時間段的O3濃度則緩慢上升；各區域O3濃度均在8:00 后顯著上升，并在12:00 達到峰值，而后緩慢下降。從上述分析可知，在同一天內，O3濃度最高點出現在12:00-14:00，而最低點常在04:00-07:00。

2 構建光化學煙霧污染的監測網絡建議

從分析2016-2018年河南省各區域O3污染程度及現狀來看，河南省光化學污染程度逐漸加重，并且豫中、豫北區域為河南省O3污染較為嚴重的區域，光化學污染形勢較為嚴峻，急需構建光化學煙霧污染監測網絡。同時，光化學煙霧污染具有較強的空間和時間分布規律，并且分布規律不同于傳統污染物的時空分布，因此布置監測點時應科學布設，因地制宜[4]。當前，我國在布設光化學煙霧監測點方面仍需借鑒國外先進經驗，在O3濃度高的區域、城市上風向、主城區下風向等布設監測點位。在監測時間點方面，應重點關注每年的4月至10月。

3 結論

綜合分析，環境監測技術是實現環境保護的重要手段，對于維持生態平衡、提高環境質量具有重要作用[5]。光化學煙霧污染使大氣能見度降低、人群眼睛紅腫、哮喘、喉頭發炎，并產生植物葉變白而枯萎、橡膠制品開裂等危害[5]。鑒于大氣光化學煙霧污染嚴重程度不斷增加，為更好地對光化學煙霧污染進行控制，人們急需構建光化學煙霧污染的監測網絡，因地制宜，科學地布設監測點位，注重O3高濃度區、O3前體物城市和下風向城區等，注重監測其污染生成物，重點關注4-10月的光化學煙霧監測，并確保監測結果的客觀性和準確性，以便為研究和控制光化學煙霧污染提供技術支持。