2018～2020年東北地區(qū)沿海城市臭氧污染趨勢及空間分布特征研究

王琳琳

(遼寧省大連生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116021)

1 引言

隨著近幾年顆粒物及細(xì)顆粒物污染的治理，臭氧污染逐漸凸顯，臭氧作為首要污染物的天數(shù)占比也逐年提升，2019年全國范圍以臭氧為首要污染物的超標(biāo)天數(shù)占總超標(biāo)天數(shù)的41.8%。臭氧污染因受地理位置、氣象條件、污染源排放及其前體物濃度等眾多因素影響，呈現(xiàn)一定的區(qū)域特點(diǎn)。東北地區(qū)沿海城市位于環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈，工業(yè)聚集、污染源多，研究其臭氧的空間分布及污染趨勢對東北沿海城市臭氧污染的現(xiàn)狀及分布，以及將來的治理有著重要意義。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

遼寧省省內(nèi)共有77個(gè)國控空氣自動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)位[1，2]，各地區(qū)監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)量見表1。研究用數(shù)據(jù)為全省內(nèi)所有國控空氣自動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)位采集[3]，審核上報(bào)至國家城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)。

表1 遼寧省國控空氣自動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)

2.2 分析方法

根據(jù)各監(jiān)測點(diǎn)位的臭氧小時(shí)數(shù)據(jù)，計(jì)算臭氧日最大8 h濃度作為臭氧日均值[4]，統(tǒng)計(jì)2020年1、4、6、10月份臭氧日均值第90百分位數(shù)作為臭氧月均濃度，統(tǒng)計(jì)2018～2020年各季節(jié)臭氧日均值第90百分位數(shù)作為臭氧季節(jié)濃度，統(tǒng)計(jì)2018～2020年各年度臭氧日均值第90百分位數(shù)作為臭氧年均濃度。

根據(jù)ArcGIS軟件空間分析功能，將省內(nèi)全部監(jiān)測點(diǎn)位的臭氧評(píng)價(jià)值進(jìn)行IDW插值分析，客觀反映全省臭氧濃度的空間分布。

3 空間分析

3.1 年均濃度空間分布特征

2018～2020年遼寧省監(jiān)測點(diǎn)位臭氧年均值的范圍為117～171 μg/m3，其中沿海城市監(jiān)測點(diǎn)位臭氧年均值的范圍為117～160 μg/m3。2018～2020年全省監(jiān)測點(diǎn)位臭氧年均值依次為158 μg/m3、152 μg/m3和146 μg/m3，其中沿海城市監(jiān)測點(diǎn)位臭氧年均值依次為157 μg/m3、153 μg/m3和145 μg/m3。可見，近三年全省臭氧年均濃度均符合國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)5，且臭氧污染逐年改善。

2018～2020年遼寧省及沿海城市臭氧濃度年評(píng)價(jià)值統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 2018～2020遼寧省及沿海城市臭氧濃度年評(píng)價(jià)值統(tǒng)計(jì)情況

由統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可見，2018～2020年遼寧省臭氧年均值空間分布上呈現(xiàn)西高東低的地域特征，且高值區(qū)范圍逐年縮小6。

2018年，臭氧相對高濃度中心位于營口和盤錦，朝陽、沈陽、撫順、錦州濃度略高于周邊區(qū)域，丹東及本溪的臭氧濃度比較低；沿海城市中，營口、盤錦臭氧最高，丹東臭氧最低。

2019年，有2個(gè)臭氧相對高濃度中心，分別位于營口和朝陽，沈陽、錦州、大連臭氧濃度略高于周邊區(qū)域，丹東及本溪的臭氧濃度比較低；沿海城市中，營口臭氧濃度最高，丹東臭氧濃度最低。

2020年，有2個(gè)臭氧相對高濃度中心，分別位于阜新以及沈陽，丹東及本溪的臭氧濃度比較低；沿海城市中，營口和盤錦臭氧濃度最高，丹東臭氧濃度最低。

3.2 季節(jié)濃度空間分布特征

2018～2020年遼寧省及沿海城市臭氧濃度均為春夏季高于秋冬季。

2018～2020年全省監(jiān)測點(diǎn)位不同季節(jié)臭氧濃度范圍依次為春季125～202 μg/m3，夏季113～213 μg/m3，秋季69～173 μg/m3，冬季56～166 μg/m3。其中沿海城市監(jiān)測點(diǎn)位濃度范圍依次為春季128～202 μg/m3，夏季113～213 μg/m3，秋季83～173 μg/m3，冬季65～166 μg/m3。

全省監(jiān)測點(diǎn)位三年臭氧濃度季節(jié)均值依次為春季160 μg/m3，夏季175 μg/m3，秋季125 μg/m3，冬季80 μg/m3。其中沿海城市監(jiān)測點(diǎn)位臭氧三年季節(jié)均值依次為春季161 μg/m3，夏季170 μg/m3，秋季135 μg/m3，冬季81 μg/m3。

統(tǒng)計(jì)表明，沿海城市的臭氧季節(jié)變化同全省臭氧的季節(jié)變化基本一致，均為春季開始逐漸升高，夏季達(dá)到濃度高值，秋季開始降低，冬季達(dá)到濃度低值，區(qū)別在于沿海城市夏季的濃度高值低于全省均值，秋季回落的趨勢也緩于全省7。2018～2020年遼寧省及沿海城市臭氧季節(jié)濃度統(tǒng)計(jì)情況見表3。

表3 2018～2020年遼寧省及沿海城市臭氧季節(jié)濃度統(tǒng)計(jì)情況

由統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可見，2018～2020年不同季節(jié)遼寧省監(jiān)測點(diǎn)位臭氧濃度呈現(xiàn)一定地域特征[8]。

2018～2020年春季，全省臭氧污染逐年改善的趨勢明顯。2018年春季全省除遼東的丹東情況良好外，全省近2/3地區(qū)春季臭氧超標(biāo)，營口和盤錦臭氧污染情況最重，春季臭氧均值超標(biāo)20 μg/m3以上。2019年春季較2018年春季，污染程度降低污染范圍縮小，遼西污染程度明顯高于遼東。2020年春季，全省臭氧污染程度較輕，除營口相對較高外，其他城市污染程度均較輕。

夏季為全年污染程度最重的季節(jié)，其中2018年污染程度最重，2019年改善后2020年再次惡化。2018年夏季，臭氧污染程度較重，除遼東南的丹東、本溪和大連外，其余城市夏季臭氧均值全部超標(biāo)，最嚴(yán)重的營口和鞍山夏季臭氧均值達(dá)到200 μg/m3左右。2019年夏季情況有所改善，全省1/3地區(qū)達(dá)標(biāo)，其余城市超標(biāo)20 μg/m3以內(nèi)。2020年夏季，臭氧污染的程度較上年有所加重。除遼東的丹東和本溪外，全省其余城市夏季臭氧均值均超標(biāo)，但是總體污染水平低于2018年。

2018～2020年秋季，全省臭氧均值均低于國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，2019年濃度高于2018年及2020年。2018年秋季，遼南的營口和大連略高于其他城市，整體遼東優(yōu)于遼西。2019年秋季，臭氧污染的程度較上年有所加重，環(huán)渤海區(qū)域濃度高于其他區(qū)域，整體遼東優(yōu)于遼西。2020年秋季，臭氧污染明顯改善，營口和大連臭氧濃度率高于全省其余地區(qū)。

2018～2020年冬季，全省臭氧濃度均較低，其中2019年最低。

3.3 月濃度空間分布特征

根據(jù)季節(jié)時(shí)間分布分析得知臭氧呈現(xiàn)季節(jié)變化特征，因此2020年四個(gè)季節(jié)各選取一個(gè)典型月份(1、4、6、10月)分析遼寧省臭氧月濃度空間分布特征。

2020年1、4、6、10月全省監(jiān)測點(diǎn)位臭氧濃度范圍依次為63～108 μg/m3、141～194 μg/m3、133～236 μg/m3和74～160 μg/m3，其中沿海城市監(jiān)測點(diǎn)位濃度范圍依次為67～87 μg/m3、141～194 μg/m3、133～221 μg/m3和74～158 μg/m3。2020年1、4、6、10月全省監(jiān)測點(diǎn)位臭氧月均值依次為80 μg/m3、168 μg/m3、187 μg/m3和129 μg/m3，其中沿海城市監(jiān)測點(diǎn)位臭氧月均值依次為78 μg/m3、163 μg/m3、183 μg/m3和134 μg/m3。

沿海城市的臭氧濃度月變化同全省的臭氧濃度月變化趨勢基本一致，月濃度區(qū)域平均水平與全省比較，除10月外，其余三個(gè)月份均低于全省均值，差異性不大9。2018～2020年遼寧省及沿海城市臭氧月濃度統(tǒng)計(jì)情況見表4。

表4 2020年遼寧省及沿海城市臭氧月濃度統(tǒng)計(jì)情況

由統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可見，1月臭氧濃度整體較低，全省臭氧濃度較為接近。

4月臭氧濃度升高，遼中、遼北地區(qū)臭氧高于遼西和遼東南地區(qū)。營口明顯高于其他城市；沿海城市中丹東、大連臭氧濃度最低，營口臭氧濃度最高。

6月臭氧濃度達(dá)到高值，遼西北臭氧濃度較高，東部丹東濃度最低。沿海城市中除丹東外，其余5市臭氧濃度水平較為接近。

10月臭氧濃度明顯降低，阜新、葫蘆島、大連略高于其他城市，東部丹東本溪臭氧濃度最低；沿海城市中丹東最低，大連和葫蘆島最高。

4 結(jié)論

2018～2020年，全省臭氧污染逐年改善，沿海城市臭氧與全省平均水平基本持平，其中營口、盤錦略高，丹東最低。空間分布上呈現(xiàn)西高東低的地域特征，且高值區(qū)范圍逐年縮小。

2018～2020年，全省臭氧濃度均為春夏季高于秋冬季，具體為春季開始逐漸升高，夏季達(dá)到濃度高值，秋季開始降低，冬季達(dá)到濃度低值。沿海城市的臭氧季節(jié)變化同全省臭氧的季節(jié)變化基本一致，區(qū)別為沿海城市夏季的濃度高值低于全省均值，秋季回落的趨勢也緩于全省。

2020年1、4、6和10月，全省及沿海城市臭氧的月濃度變化與該月份對應(yīng)的季節(jié)臭氧變化基本一致[10]。