城市環境空氣中臭氧污染特征及其影響因素

六盤水市生態環境區域監測站 楊麗霞

在綠色生態理念下，開展環境保護與污染治理已經成為我國生態建設的重要內容，在城市生態建設中，應重視大氣污染問題的有效治理。現階段，臭氧污染是城市大氣污染的重要形態，其污染狀況嚴重、影響因素多樣，有必要分析臭氧污染特征，針對性采取措施對其進行防治處理。

一、城市臭氧污染現狀

臭氧主要分布在平流層和對流程，在大氣環境控制中，確保臭氧濃度比例合理，能起到一定的保護作用，減少紫外線對地表的輻射危害。但是當今社會中，石油化工、交通運輸等產業均獲得了快速發展，這些產業在帶動經濟發展的同時，使得一部分有毒有害氣體未經處理就排入大氣中，造成了較為嚴重的環境污染問題。在煙塵、粉塵排放中，大氣中臭氧的含量逐漸增多，臭氧污染問題日益嚴重，并且從發展態勢來看，大氣環境中臭氧污染的范圍在不斷擴大。臭氧污染不僅會給地表動物、植物造成較大傷害，而且會嚴重損害人體肺功能，造成人體眼鼻疼痛、呼吸困難等多種癥狀，危害人類身體健康。故而有必要在大氣環境保護中把臭氧污染治理工作的位置擺正，做好臭氧污染的有效治理。

二、城市臭氧污染特征分析

（一）區域性

區域性是城市臭氧污染的基礎特征，即在不同的城市地區，臭氧污染的程度是具有差異性的，這是因為臭氧污染問題的產生與工業發展、氣象、濕度等因素有較大關系。現實情況是，各地區的氣象氣候有較大差異，而且工業發展水平各不相同，這些影響因素的不同引起了城市臭氧污染區域性的差異。現階段，在我國300多個城市中，因臭氧超標而引起臭氧污染的城市已經超過了60個，并且在這些城市中，約3/4的城市分布在東部沿海地區的經濟圈或經濟帶內。在已發生臭氧污染的區域，對比農村臭氧污染，城市臭氧污染問題明顯較為嚴重。受臭氧活性強、氣體流動性特征突出等因素的影響，郊區臭氧污染比城市中心臭氧污染更加嚴重。故而在臭氧污染治理過程中，需充分考慮臭氧污染的區域特征，結合區域實際情況進行針對性的防治和科學處理。

（二）時間性

在不同月份、不同季節，城市空氣中臭氧的濃度也有較大差異，這顯示出城市臭氧污染具有極強的時間特性。

據西部某城市環境空氣臭氧最大8小時滑動平均濃度數據顯示（數據變化圖表詳見圖1），從季節差異性表現來看，在春夏季節，城市空氣中臭氧的濃度明顯增加，濃度最高值出現在夏季，這是因為在春季、夏季時，空氣中的氧含量較大，同時雷電天氣使得大氣中的紫外線能量較大，臭氧本身具有吸收云層紫外線的能力，在紫外線能量不斷增大的情況下，空氣中臭氧的濃度也會逐漸增加，最終形成較為嚴重的臭氧污染問題[1]。

圖1 某城市2018—2020年臭氧最大8小時滑動平均濃度值變化情況圖

（三）超標率逐年上升

可持續發展理念的指導下，我國高度重視生態環境的治理問題，實現了環境監測和治理手段的有效創新，這在一定程度上使得城市空氣質量有所好轉。譬如，近年來，城市空氣中細顆粒物（PM2.5）濃度、一氧化碳濃度處于持續下降狀態，尤其是細顆粒物（PM2.5）濃度已經接近正常水平。但不可否認的是，相比于單一污染物治理，臭氧污染治理難度較大。現階段，在大氣污染治理過程中，臭氧污染治理是整個工作開展的重點和難點所在。在大氣環境污染治理中，應考慮空氣的成分，然后結合臭氧污染影響因素開展治理工作。城市臭氧污染的形成受多種因素影響，僅從污染源層面來看，碳化物、氮化物、硫化物、細顆粒物等均與臭氧污染有較大關系。目前，我國臭氧污染治理與理想目標仍存在較大差距，并且在部分地區，臭氧濃度出現超標現象，且超標率處于逐漸上升的狀態。如在我國珠三角地區，以往空氣污染超標天數中，臭氧污染超標天數占31%，現階段，該指標已經上升到了70%，嚴重影響了人們的生活，危害人們的身體健康。

三、城市臭氧污染影響因素

（一）污染源

現代工業生產會向空氣中排放一定的廢氣，該環節中，有的工業企業出于自身經濟效益考慮，未能規范化地進行工業廢氣的凈化處理，這些廢氣在多種因素的作用下會產生較為嚴重的大氣污染及臭氧污染問題。就臭氧本身而言，其具有強氧化性、不穩定性的特征，在空氣中，臭氧容易擴散，而且濃度受多種因素影響。正常情況下，平流層的臭氧對于地球生物具有極強的保護作用，但是對流層濃度超標的臭氧則對我們具有較大危害。在我國，造成臭氧污染的污染源較多，除生活垃圾、工業垃圾外，汽車尾氣、工業廢氣等均和臭氧污染問題的形成有較大關系。社會生產生活中，這些污染源本身不能直接排放臭氧，但是其會散發出各種有毒有害氣體，在大氣環境中，這些有毒有害氣體會在多種條件作用下發生反應，致使空氣中臭氧的濃度增加。譬如，我國城市汽車的數量處于逐年增長狀態，汽車在運行中會排放大量含有氮氧化合物的尾氣，在光輻射作用下，氮氧化合物會使得空氣中臭氧的濃度增加，間接引起臭氧污染問題。

（二）氣象

氣象因素會對空氣中臭氧的濃度造成影響。在不同氣象條件下，氣溫和光照條件具有明顯的差異，這種差異會引起空氣中臭氧濃度的變化。譬如，結合臭氧時間差異性特征可知，在夏季時，空氣中臭氧的濃度較高，而到冬季，空氣中臭氧的濃度會有所降低，造成這種現象的原因有兩個方面：一方面，夏冬兩個季節的氣溫具有較大差異，在高溫條件下，加快了不同污染物的反應速度，而臭氧污染主要由空氣中的氮氧化物和揮發性有機物（VOCs）在高溫、強紫外線條件下發生化學反應生成，導致臭氧的濃度升高。在冬季，較低的氣溫會放緩空氣分子的流動速度，進而使得臭氧的濃度降低。另一方面，在春夏兩季，太陽光照的時間明顯較長，光照強度有所增強，這會造成空氣中臭氧濃度增加，而在秋冬季節，光照時間的縮短會使得空氣中臭氧濃度降低。改變風速對臭氧濃度也有客觀的影響，當風速增大時，有利于水平擴散作用對濃度的稀釋，當風速減小時，在臭氧傳輸過程中不穩定的大氣就將上層高濃度臭氧向底層輸送，這種混合作用強于擴散作用就導致近地面臭氧濃度升高。濕度的變化對臭氧濃度有較小的影響，濕度增強時，臭氧的濃度會有所降低，濕度降低時，空氣中臭氧的濃度會有所增加，而濕度變化對臭氧濃度的影響較溫度來說很小。

（三）細顆粒物（PM2.5）

細顆粒物（PM2.5）濃度也是影響臭氧濃度的重要因素，其與臭氧濃度之間存在負相關系。即隨著空氣中顆粒物濃度的上升，臭氧的濃度會有所下降，反之當顆粒物濃度下降時，臭氧的濃度會有所上升。當臭氧濃度上升且超過極限時，會引起一定的臭氧污染問題。分析細顆粒物（PM2.5）濃度與臭氧濃度作用機理可知，顆粒物本身具有一定的消光性，能有效吸收大氣中的紫外線，達到降低臭氧濃度的作用。

四、城市臭氧污染防治措施

（一）揮發性有機物（VOCs）污染防治

臭氧污染控制中，首先應注重VOCs污染的有效控制。從本質上講，VOCs屬于光反應有機化合物，其不僅包含非甲烷烴類，而且涉及含氮有機物等物質，含硫有機物也是VOCs的重要組成。在臭氧污染防治中，應注意VOCs排放的控制和消減。現階段，VOCs的來源極為廣泛，天然源、人為源是VOCs兩個基本的來源渠道，其中，人為源又包含了工業、交通、農業、生活等多個層面，故而在這些行業生產中，首先應注重生產模式的轉型升級，開始實施綠色化生產，并加強生產過程精細化管理。其次應重視污染物排放的監控，最大限度減少VOCs排放，并且在廢氣排放前，重視廢氣的凈化處理。此外應重視現有VOCs污染的治理，減少VOCs對空氣的進一步污染和影響。

（二）NOx污染防治

鍋爐、窯爐、交通源是NOx污染物的主要來源，在現代工業生產中，應重視低脫硫脫硝裝置的應用，而在汽車運行中，應配置低氮燃燒器，以此來減少NOx污染物排放，預防臭氧污染問題發生。

（三）污染天氣應對

要進一步減少臭氧污染對人體的危害，應注重以下幾點：其一，在減排控制方面，建議城市居民盡可能地選擇綠色交通出行工具，真正地將綠色發展理念落到實處，同時應重視城市工業空間布局優化，實施工業企業整改，取締或減少高污染的工業企業。此外，要求在現代生產中重視清潔能源的應用。其二，在既有污染改善過程中，應重視多家單位的協調，通過源頭治理、過程優化等手段，實現臭氧污染、大氣污染的有效治理。其三，在個人健康防護中，要求實施大氣污染預警，如要求城市居民在上午10h至下午17h，盡量減少戶外活動等。

五、結語

臭氧污染嚴重影響了城市大氣環境質量，影響了人們的身體健康和生命安全。新時期，環境保護工作者只有充分認識到大氣污染中臭氧污染的特征和影響因素，有針對性地進行預防處理，這樣才能有效提升臭氧污染治理質量，促進社會經濟與生態的綠色、可持續發展。