某市臭氧濃度變化特征分析及其污染防控對策

韓榮敏

（賀州市生態環境局，廣西賀州 524899）

1 引言

近年來，某市近地面環境空氣質量總體好轉，各項大氣污染物SO2，NOX，CO，PM10，PM2.5等年均濃度呈現下降趨勢，但是以臭氧為首要污染物的污染天數呈現上升趨勢，臭氧污染已成為繼PM2.5之后又一個使空氣質量超標的主要污染物之一，近地面臭氧污染已成為日益引人關注的環境問題［1］。研究［2］顯示，我國的部分地區臭氧已經于前幾年取代PM2.5成為全年首要污染物。臭氧污染與顆粒物污染不同，臭氧是區域大氣污染物中的二次污染物，并非來源于污染源直接排放，而是NOX和揮發性有機物（VOCs）等在高溫和強日照天氣下發生光化學反應產生的［3］。研究［4］表明，氣象條件（氣溫、相對濕度、風速及風向）變化以及NOX，VOCs 的濃度對臭氧的形成影響較大。近地面臭氧污染會引起呼吸系統等疾病，直接影響人體健康［5］。因此，正確掌握近地面臭氧分布特征以及與前體物之間的變化關系，從而制定科學可行的污染防控措施顯得尤為重要。

2 材料與評價方法

2.1 數據資料來源

本文采用的O3-8 h 濃度、CO 濃度、NO2濃度數據均來源于網站發布的空氣質量自動監測站點的數據。時間段為2017 年1 月1 日—2019 年12 月31日。

2.2 評價方法

臭氧的評價指標為日最大質量濃度，判斷臭氧超標的依據是《環境空氣質量標準》（GB 3095—2012），將城市O3-8 h 平均濃度與O3-8 h 標準限制比較得出結果。統計計算方法及評價方法參照《環境空氣質量評價技術規范（試行）》（HJ 663—2013）及《環境空氣質量指數（AQI）技術規定（試行）》（HJ 633—2012）進行。

3 結果與討論

3.1 臭氧污染概況

某市輕度及以上污染天氣的首要污染物為PM2.5及臭氧。2017 年、2018 年及2019 年臭氧年均濃度分別為130，128，137 μg/m3，年均濃度雖在2018 年度有所下降，但是2019 年度又有所上升。2017 年、2018 年、2019 年以臭氧為首要污染物的污染天數分別為6，8，19 d，且臭氧污染天數占全年污染天數的比例分別為13.33%，23.53%，70.37%，以臭氧為首要污染物的污染天數及其所占全年污染天數比例呈逐年增加的趨勢。

由圖1 可見，從臭氧超標天數季節分布來看，9，10，11 月臭氧污染天數最多，平均每月達到了4 d。總體表現為秋季以臭氧為首要污染物的污染天數最多，其次是夏季。這與南京市臭氧超標主要集中在4—9 月［6］存在較大差異，臭氧污染的時間分布表現出明顯的地域差異及氣候特點。在某市，秋季時間持續較長、日照強烈、大氣氧化性強，有利于臭氧的生成。

圖1 臭氧超標天數季節分布

3.2 臭氧濃度的時間變化特征

由圖2 可見，2017—2019 年某市臭氧濃度的日變化趨勢都呈現單峰型的特點，和日照強度的日變化趨勢基本相同，晚上O3-8 h 的濃度都比較小，最小濃度基本都出現在7：00 或者8：00，之后隨著太陽升起，太陽輻射強度不斷增強，溫度不斷升高，促使一次污染物NOX，VOCs 發生光化學反應，臭氧濃度不斷升高，直至15：00 出現峰值，達到一天中最大濃度，之后隨著太陽輻射強度及溫度逐漸降低，光化學反應強度減弱，臭氧濃度也隨之降低。陳長虹等［7］的研究亦表明，午后臭氧的濃度較高，除與午后太陽光照強、輻射強度高、溫度高促進光化學反應有關外，還與臭氧形成的前體物NOX及VOCS的濃度有關。

圖2 2017—2019 年臭氧濃度的小時分布特征

3.3 臭氧與CO 及NO2 之間的關系

由圖3 可見，2019 年某市臭氧濃度日變化曲線呈單峰型分布特征，臭氧最低小時濃度出現在8：00，為28.6 μg/m3，9：00—15：00 為迅速增加時段，臭氧高濃度時段分布在11：00—20：00，峰值出現在15：00，為81.2 μg/m3，夜間濃度開始緩慢下降。2019年某市NO2變化曲線呈現雙峰型分布特征，與臭氧的變化趨勢相反，在臭氧出現峰值時，NO2濃度維持較低濃度，表現為下午濃度低，晚上濃度高，在11：00—18：00 保持較低的濃度。2019 年某市CO濃度在一天中的變化趨勢呈現弱三峰型的分布特征，相比NO2的雙峰更為明顯。CO 濃度較高時段為8：00—10：00 及18：00—23：00，剛好與臭氧濃度處在下降時段一致，亦表現出與臭氧濃度變化相反的趨勢。

圖3 臭氧、NO2 及CO 濃度日變化趨勢

4 防控臭氧污染對策

4.1 完善監測預警機制

完善臭氧污染的監測及預警機制，充分利用臭氧污染的規律，在臭氧污染概率較高的季節加強監控，密切關注臭氧濃度日變化趨勢，及時采取有效的降低前體物的應急防治措施，預防以臭氧為首要污染物的污染天氣出現。

4.2 大力推廣使用清潔能源

各級政府統籌推廣使用清潔能源，如太陽能、風能、天然氣等，以減少煤炭的消耗，減少VOCs 及NOX的排放［8］。

4.3 落實各項污染防治措施

根據各地的產業結構，政府各個職能部門需加強聯防聯控，貫徹落實《大氣污染防治行動計劃》，嚴格控制機動車尾氣污染，加強人造崗石、包裝印刷以及塑料加工等行業的VOCs 污染控制，推進重點行業清潔生產，推進工業企業脫硝治理設施建設運行，嚴格控制工業NOX的污染排放。

5 結語

本文通過對2017—2019 年某市臭氧污染趨勢分析，提出臭氧污染防控對策。該市的臭氧污染主要集中在秋季（9—11 月），其次是夏季（5—8 月）。臭氧污染時期的氣象特征主要表現為高氣溫、低濕度、低風速，氣象條件的變化是引起臭氧超標的重要因素。當未來天氣滿足這些條件時，應加強臭氧濃度變化監控，結合濃度變化趨勢，適時考慮發布臭氧污染預警，及時采取有效措施預防臭氧污染天氣出現。同時需注重從前體物的治理以及加強區域聯防聯控等多方面入手，防治臭氧污染。