烏海市中心城區(qū)臭氧污染變化特征及成因分析研究

劉忠秀

(內蒙古烏海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站， 內蒙古 烏海 016000)

0 引言

近年來隨著國家環(huán)境保護力度的加大，環(huán)境空氣質量總體上呈現改善趨勢，烏海市的環(huán)境空氣質量總體上也呈現改善的勢頭，但是臭氧呈現上升的趨勢，所以有必要加以分析和研究。

1 監(jiān)測點位、方法及數據來源

1.1 監(jiān)測點位分布

烏海市中心城區(qū)設置的國控點環(huán)境空氣自動監(jiān)測點位數量有3個，分別為聚英學校子站、林業(yè)局子站和中海勃灣學校子站。監(jiān)測項目按照GB3095-2012國家環(huán)境空氣質量標準的要求監(jiān)測包括臭氧在內的六項污染物(詳見圖1)。

1.2 臭氧監(jiān)測方法

烏海市中心城區(qū)臭氧監(jiān)測儀器為EC9810B,分析方法為化學發(fā)光法，24h連續(xù)在線自動監(jiān)測。

1.3 數據來源

采用國家生態(tài)環(huán)境部國家大氣環(huán)境國控監(jiān)測網的數據，且經過審核。

2 烏海市近3a中心城區(qū)臭氧濃度監(jiān)測情況

2016年3月—2019年3月烏海市中心城區(qū)臭氧日最大8h平均濃度分別為96μg/m3、99μg/m3和110μg/m3；臭氧日最大8h第90百分位濃度分別為140μg/m3、152μg/m3和165μg/m3；超標率分別為2.5%、7.9%和12.3%。

3 臭氧監(jiān)測結果的時空變化規(guī)律

3.1 臭氧年度變化

烏海市中心城區(qū)2016—2018年，環(huán)境空氣中臭氧日最大8h第90百分位濃度分別為140μg/m3、152μg/m3和165μg/m3，每年分別以6.9%、8.6%和8.6%的速度增長，且2018年超出二級標準(GB 3095-2012)3.1%；環(huán)境空氣中臭氧日最大8h年均濃度分別以2.1%、3.1%和11.1%的速度增長。總的趨勢是日均濃度和百分位濃度都逐年在升高，直至超標。

3.2 臭氧季節(jié)變化

四季按照氣象部門的方法劃分，春季為3—5月、夏季為6—8月、秋季為9—11月、冬季12月—翌年2月。從2016—2018年各季臭氧日最大8h第90百分位濃度值看，春季為154μg/m3、夏季為180μg/m3、秋季為121μg/m3、冬季為94μg/m3。臭氧的第90百分位濃度夏季>春季>秋季>冬季。其中夏季超出二級標準12.5%，其他季節(jié)均低于二級標準160μg/m3(詳見圖2)。

3.3 臭氧月變化

從2016—2018年各月臭氧日最大8h第90百分位濃度值可以看出，5—8月超過二級標準(GB3095-2012)160μg/m3，其中6月和7月最高，第90百分位濃度均為184μg/m3,高出二級標準15.0%；最低值出現在1月，第90百分位濃度為81μg/m3(見圖3)，總體呈現倒立的“V”型。全年的臭氧污染防治重點在每年的5—8月份。

3.4 臭氧四季24h變化

從2016—2018年各年各季小時變化情況看，2018年所有時段的濃度均高于2017年和2016年，2016年和2017年各時段濃度相近。烏海市的臭氧日循環(huán)規(guī)律符合鄭東等分析的大連市區(qū)臭氧循環(huán)規(guī)律，也存在四個階段(前夜累積階段、臭氧抑制階段、光化學生產階段和臭氧被消耗階段)。一天中日出前后臭氧變化不大，呈現緩慢下降的趨勢，此階段為臭氧前夜累積階段，日出以后太陽紫外線較弱，隨著8∶00早高峰的到來，8∶00臭氧處于較低值，此時段為臭氧抑制階段；8∶00以后隨著太陽紫外線的增強，臭氧的濃度逐漸升高，在下午15∶00—17∶00出現較為明顯的極大值，此時段為臭氧累積階段；此后直到午夜為臭氧消耗階段，臭氧濃度逐漸開始下降(如圖4，圖5，圖6，圖7)。從曲線圖上看，2018年四季小時序列曲線圖均高于2017年和2016年的曲線圖，顯示臭氧監(jiān)測濃度呈上升趨勢。

3.5 臭氧空間變化規(guī)律

3.5.1 近3a烏海市臭氧空間變化規(guī)律

從圖8可以看出，2016年聚英學校子站臭氧第90百分位濃度高于其他兩個子站，市林業(yè)局子站較低；2017年中海勃灣學校子站臭氧第90百分位濃度高于其他兩個子站，市林業(yè)局子站較低；2018年中海勃灣學校子站臭氧第90百分位濃度高于其他兩個子站，聚英學校子站較低。反映了烏海市中心城區(qū)臭氧呈現逐年升高的趨勢，但聚英學校子站升高較慢，中海勃灣學校子站臭氧濃度升高較快，市林業(yè)局子站次之。

3.5.2 近3a烏海市臭氧空間季節(jié)變化規(guī)律

從表1可以看出，近3a烏海市中心城區(qū)三個國控點四季臭氧第90百分位濃度的數據均呈現不同增長趨勢。從春季來看，三個國控點子站均呈現螺旋增長趨勢，且2018年超過二級標準；從夏季來看，近3a均超過二級標準，且呈現增長趨勢；秋季變化不大，比較平穩(wěn)；冬季均未超標，但呈現弱增長趨勢，是四季里濃度最低的季節(jié)。

表1 近3a烏海市中心城區(qū)臭氧空間季節(jié)變化統(tǒng)計表

4 臭氧污染成因分析

4.1 特殊的地理位置

烏海市是內蒙古自治區(qū)西部典型的煤炭、化工新型工業(yè)城市，西岸是烏蘭布和沙漠，其它方向被7大重工業(yè)園區(qū)包圍。地域面積較小，總共1754km2，絕對環(huán)境容量較小，環(huán)境總承載力不高。

4.2 產業(yè)結構的原因

烏海市的產業(yè)結構依然是依靠煤化工及延伸產業(yè)，有機化工及精細化工為主要產業(yè)。

4.3 機動車增加的原因

根據烏海市統(tǒng)計局發(fā)布的數據，2016—2018年的機動車保有量分別為15.93萬輛、17.48萬輛和18.87萬輛，年增長率分別為7.1%、9.7%和8.0%。

4.4 臭氧前體物的自然源排放有一定的貢獻

自然植被在生命代謝過程中產生的VOCS，與土壤生態(tài)代謝、閃電和平流層垂直傳輸等過程產生的氮氧化物，在高濃度的有氧環(huán)境下和光照下，進行化學反應，產生大量的臭氧。

4.5 臭氧污染受區(qū)域傳輸的影響

烏海市中心城區(qū)，被工業(yè)園區(qū)“C”型包圍，且園區(qū)屬于不同的盟市管轄，受區(qū)域傳輸污染在所難免。且烏海常年的主導風向為偏南風，上風向上建立了大量的工業(yè)園區(qū)。

5 結語

需加強對烏海市本地及周邊臭氧前提物的分析與研究：科學研究臭氧前體物的人為來源和天然來源，以及各種來源對市區(qū)空氣中臭氧污染超標貢獻。摸清底數，摸清種類，估算VOCS的排放量，為科學治污和精準治污提供決策依據。加強夏季和春季臭氧污染的管控和治理。加強區(qū)域協同減排和區(qū)域聯防聯控的執(zhí)行力，有效控制區(qū)域和城區(qū)臭氧超標污染。