2020 年遼寧省臭氧污染分析

王琳琳

（遼寧省大連生態環境監測中心，遼寧 大連 116000）

1 環境空氣質量監測結果及評價

2020 年，遼寧省空氣質量指數（AQI）范圍為17～500。其中，內陸城市空氣質量指數最高的地區為1 月25 日的朝陽（AQI 446），空氣質量為嚴重污染，首要污染物為細顆粒物；最低為9 月10 日的鐵嶺（AQI 17），空氣質量為優；沿海城市空氣質量指數最高的地區為1 月25 日的錦州（AQI 500），空氣質量為嚴重污染，首要污染物為細顆粒物；最低為9 月10 日的錦州，空氣質量為優[1]。

2020 年，遼寧省空氣質量達標天數范圍為283～350 天，達標天數比例范圍為77.3～95.6%，平均為83.8%。其中，內陸城市空氣質量達標天數比例范圍為77.3～89.6%，平均為82.3%，達標天數最多的城市為本溪，達標天數為328 天（其中優97 天，良231 天，輕度污染31 天，中度污染7 天），達標天數最少的城市為撫順，達標天數為283 天（其中優80 天，良203 天，輕度污染66 天，中度污染12 天，重度污染5 天）；沿海城市空氣質量達標天數比例范圍為79.5～95.6%，平均為85.5%，達標天數最多的城市為丹東，達標天數為350天（其中優166 天，良184 天，輕度污染15 天，中度污染1 天），達標天數最少的城市為錦州，達標天數為291 天（其中優74 天，良217 天，輕度污染53 天，中度污染19 天，重度污染2 天，嚴重污染1 天）。

2020 年，遼寧省主要的首要污染物依次為臭氧、細顆粒物和可吸入顆粒物，占首要污染物比例分別為37.8%、35.6%和24.9%。污染日中以細顆粒物為首要污染物的天數占比為61.4%，以臭氧為首要污染物的天數占比為34.7%。其中，內陸城市主要的首要污染物依次為細顆粒物、臭氧和可吸入顆粒物，占首要污染物比例分別為35.2%、35.0%和29.2%，污染日中以細顆粒物為首要污染物的天數占比為60.5%，以臭氧為首要污染物的天數占比為34.0%；沿海城市主要的首要污染物依次為臭氧、細顆粒物和可吸入顆粒物，占首要污染物比例分別為41.9%、35.6%和18.9%，污染日中以細顆粒物為首要污染物的天數占比為62.9%，以臭氧為首要污染物的天數占比為35.8%。統計結果顯示，首要污染物中臭氧占比是沿海城市高于內陸城市，可吸入顆粒物是內陸城市高于沿海城市，細顆粒物差別不大；污染日中首要污染物占比沿海城市與內陸城市差別不大。

2020 年，遼寧省各項污染物濃度年均值依次為細顆粒物39μg/m3、可吸入顆粒物65μg/m3、二氧化硫16μg/m3、二氧化氮27μg/m3、臭氧146μg/m3、一氧化碳1.6mg/m3，除細顆粒物外，其余污染物均符合《環境空氣質量標準》（GB 3095-2012）中的二級標準，以下簡稱二級標準，細顆粒物超標0.1 倍[2]。其中，內陸城市各項污染物濃度年均值為細顆粒物40μg/m3、可吸入顆粒物70μg/m3、二氧化硫16μg/m3、二氧化氮27μg/m3、臭氧146μg/m3、一氧化碳1.7mg/m3，除細顆粒物外，其余污染物均符合二級標準限值要求，細顆粒物超標0.1 倍；沿海城市各項污染物濃度年均值為細顆粒物38μg/m3、可吸入顆粒物59μg/m3、二氧化硫16μg/m3、二氧化氮27μg/m3、臭氧145μg/m3、一氧化碳1.6mg/m3，除細顆粒物外，其余污染物均符合二級標準限值要求，細顆粒物超標0.09 倍。統計結果顯示，沿海城市可吸入顆粒物濃度年均值遠低于內陸城市，其余污染物差別不大。

2 臭氧污染年度特征

2020 年遼寧省臭氧年均值為146μg/m3，符合二級標準限值要求。其中，內陸城市臭氧年均值為146μg/m3，各城市臭氧年均值范圍為128～160μg/m3，最高為阜新，最低為本溪；沿海城市臭氧年均值為145μg/m3，各城市臭氧年均值范圍為122～156μg/m3，最高為營口，最低為丹東。統計結果顯示沿海城市與內陸城市臭氧濃度差異不大，僅沿海城市臭氧濃度范圍較內陸城市略窄[3]。

以臭氧為首要污染物的污染日天數，2020 年全省14 個城市共有289 天（輕度污染258 天，中度污染30天，重度污染1 天），平均21 天/城市。其中，8 個內陸城市臭氧污染日共有175 天（輕度污染150 天，中度污染24 天，重度污染1 天），平均22 天/城市；6 個沿海城市臭氧污染日共有114 天（輕度污染108 天，中度污染6天），平均19 天/城市。統計結果顯示，2020 年內陸城市比沿海城市臭氧污染嚴重。

時間上，2019 年全省臭氧年均值為153μg/m3，與2019 年相比，2020 年全省臭氧污染有所改善，但實際上由于受2020 年新冠肺炎疫情影響，省內生產處于非正常狀況下，因此導致臭氧前體物VOCs 排放量減少，從而導致臭氧濃度下降。

空間上，2020 年遼寧省臭氧濃度年均值呈現西高東低的地域特點。總體上內陸城市臭氧濃度略高于沿海城市，內陸城市中的阜新和沈陽，臭氧濃度明顯高于周邊城市。沿海城市中的丹東，臭氧濃度明顯低于周邊城市[4]。2020 年遼寧省臭氧空間分布見圖1。

圖1 2020 年遼寧省臭氧空間分布

3 臭氧污染季節變化特征

臭氧濃度與溫度和日照強度正相關導致季節上春季臭氧濃度開始升高，夏季臭氧濃度達到高值，秋季臭氧濃度開始回落，冬季臭氧濃度達到低值。2020 年不同季節的全省臭氧濃度均值依次為春季149μg/m3、夏季176μg/m3、秋季117μg/m3、冬季82μg/m3，除夏季外均符合二級標準限值要求，夏季臭氧濃度超標倍數為0.1 倍。其中，內陸城市不同季節臭氧濃度均值依次為春季150μg/m3、夏季180μg/m3、秋季113μg/m3、冬季83μg/m3。各內陸城市中春季阜新最高（158μg/m3），遼陽最低（141μg/m3）；夏季沈陽最高（198μg/m3），本溪最低（153μg/m3）；秋季阜新最高（122μg/m3），本溪最低（100μg/m3）；冬季鐵嶺最高（93μg/m3），鞍山最低（77μg/m3）。沿海城市不同季節臭氧濃度均值依次為春季147μg/m3、夏季170μg/m3、秋季124μg/m3、冬季81μg/m3。各沿海城市中春季營口最高（166μg/m3），丹東最低（129μg/m3）；夏季葫蘆島最高（189μg/m3），丹東最低（127μg/m3），秋季大連最高（139μg/m3），丹東最低（95μg/m3）；冬季大連和丹東最高（84μg/m3），葫蘆島最低（75μg/m3）。統計結果顯示，春季和夏季沿海城市臭氧濃度低于內陸城市，秋季沿海城市臭氧濃度高于內陸城市，冬季臭氧濃度基本持平。這主要是由于沿海城市受海洋氣候影響，春夏季升溫和秋季降溫的速度均比內陸城市慢。

從臭氧污染的范圍上看，春季僅營口臭氧濃度超過二級標準限值要求，超標倍數為0.04；夏季除丹東和本溪外其余城市臭氧濃度均超過二級標準限值要求，最大超標倍數為0.24（沈陽）；秋季和冬季，全省城市臭氧濃度均符合二級標準限值要求。

從臭氧污染天數上看，春季全省14 個城市共有64 個臭氧污染日，其中內陸城市臭氧污染日占比51.6%，沿海城市占比48.4%；夏季全省14 個城市共有217 個臭氧污染日，其中內陸城市臭氧污染日占比64.1%，沿海城市占比35.9%；秋季全省14 個城市共有8 個臭氧污染日，其中內陸城市臭氧污染日占比37.5%，沿海城市占比62.5%；冬季全省無臭氧污染日。統計結果顯示由于氣候因素，春夏季內陸城市比沿海城市臭氧污染重，秋季內陸城市比沿海城市臭氧污染重，冬季全省臭氧污染均較輕[5]。

空間上，2020 年遼寧省臭氧濃度呈現季節上的地域特點[6]。2020 年遼寧省臭氧四季空間分布見圖2。

圖2 2020 年遼寧省臭氧四季空間分布

春季，全省臭氧污染程度較輕。內陸城市較沿海城市臭氧濃度相對穩定，內陸城市中僅沈陽市區臭氧濃度略高于周邊地區；沿海城市臭氧濃度差異性較大，其中營口臭氧濃度明顯高于周邊城市，丹東臭氧濃度明顯低于周邊城市。

夏季，全省臭氧污染是一年中最嚴重的，內陸城市相比沿海城市臭氧污染更為嚴重。內陸城市中沈陽臭氧濃度明顯高于周邊城市，本溪臭氧濃度明顯低于周邊城市；沿海城市中丹東臭氧濃度明顯低于周邊城市。

秋季，全省臭氧污染明顯改善，臭氧濃度迅速降低，濃度上呈現西高東低的特點。內陸城市中，西部城市臭氧濃度低于東部城市；沿海城市中，大連和營口臭氧濃度明顯高于周邊城市。

冬季，全省臭氧污染程度是一年中最輕的，內陸城市和沿海城市臭氧濃度均較低。

4 臭氧污染月變化特征

臭氧月均值呈現駝峰狀，1～4 月臭氧濃度逐步升高，5 月由于氣象條件（風向、降水等）臭氧濃度小幅回落，6～7 月臭氧濃度上升到最高值，8～12 月臭氧濃度逐步回落。2020 年全省各月份臭氧濃度范圍為61～186μg/m3，其中，內陸城市各月份臭氧月均值范圍為60～188μg/m3，最高為6 月的阜新，臭氧月均值為226μg/m3，最低為12 月本溪，臭氧月均值為53μg/m3；沿海城市各月份臭氧月均值范圍為62～183μg/m3，最高為6 月的錦州，臭氧月均值為196μg/m3，最低為12 月的丹東，臭氧月均值為54μg/m3。1～7 月內陸城市臭氧月均值均低于沿海城市，8～12 月內陸城市臭氧月均值均高于沿海城市。值得一提的是丹東4～10 月均保持全省臭氧濃度月均值的最低值。2020 年遼寧省臭氧濃度月均值見圖3。

圖3 2020 年遼寧省臭氧濃度月均值

從臭氧污染的程度上看，4 月、6 月和7 月全省臭氧月均值高于二級標準限值要求，超標倍數分別為0.05，0.16 和0.12。內陸城市4 月、6 月和7 月臭氧月均值高于二級標準限值要求，超標倍數分別為0.07，0.18 和0.16；沿海城市同樣4 月、6 和7 月臭氧月均值高于二級標準限值要求，超標倍數分別為0.03，0.14 和0.06[7]。

從臭氧污染的范圍上看，臭氧月均值超標的月份中，4 月全省14 個城市中有10 個城市臭氧濃度超標，其中內陸城市臭氧月均值超標率為75%，沿海城市臭氧月均值超標率為67%；6 月全省有13 個城市臭氧濃度超標，其中內陸城市臭氧月均值超標率為100%，沿海城市臭氧月均值超標率為83%；7 月全省有11 個城市臭氧濃度超標，其中內陸城市臭氧月均值超標率為88%，沿海城市臭氧月均值超標率為67%[7]。

從臭氧污染天數上看，1 月、2 月、11 月和12 月全省無臭氧污染日，3 月、9 月和10 月全省臭氧污染日極少，4 月、5 月和8 月全省14 個城市共出現臭氧污染日天數依次為42 天、21 天和17 天，6 月和7 月全省臭氧污染日集中，14 個城市共出現臭氧污染日天數分別為96 天和104 天。分析平均每個城市每月出現臭氧污染日的天數，統計結果顯示，除沒有臭氧污染的月份，5～7月，內陸城市臭氧污染日平均天數高于沿海城市，其余月份沿海城市臭氧污染日平均天數高于內陸城市[8]。

空間上，遼寧省臭氧濃度月均值分布與臭氧的季節分布具有一致性，因此選取2020 年各季節中典型的代表月份1 月、4 月、6 月和10 月進行全省臭氧月濃度空間分析[9]。2020 年全省典型月份臭氧空間分布見圖4。

圖4 2020 年1 月、4 月、6 月、10 月遼寧省臭氧空間分布

1 月，全省臭氧污染程度較輕。內陸城市中鐵嶺存在一個臭氧濃度相對的高值中心，其余內陸城市臭氧濃度均較低；沿海城市中丹東存在一個臭氧濃度相對的高值中心，其余沿海城市臭氧濃度均較低。

4 月，全省臭氧濃度迅速升高。內陸城市中撫順臭氧濃度高于周邊地區，朝陽臭氧濃度低于周邊地區；沿海城市中營口臭氧濃度明顯高于周邊地區，大連和丹東臭氧濃度低于周邊地區。

6 月，全省臭氧濃度達到最高值。內陸城市中阜新臭氧濃度明顯高于周邊地區，本溪臭氧濃度低于周邊地區；沿海城市中大部分城市臭氧濃度均處于高值區，僅丹東臭氧濃度明顯低于周邊地區。

10 月，全省臭氧濃度開始迅速回落。內陸城市中阜新臭氧濃度高于周邊地區，本溪臭氧濃度低于周邊地區；沿海城市中葫蘆島和大連濃度明顯高于周邊地區，丹東臭氧濃度明顯低于周邊地區。

5 臭氧污染日變化特征

臭氧濃度在一日內的變化隨著光照和溫度呈現正弦波動變化。清晨5～7 時濃度達到最低，上午隨著日照強度增強和溫度升高臭氧濃度開始升高，午后15～17時濃度達到最高，傍晚隨著日照強度減弱和溫度降低臭氧濃度開始降低。內陸城市中選取沈陽作為代表城市，沿海城市中選取大連作為代表城市，從2020 年四季中各選取有代表性的一天分析臭氧濃度的日變化特征[10]。2020 年大連和沈陽典型臭氧濃度日變化見圖5。

圖5 2020 年大連和沈陽典型臭氧濃度日變化

2 月處于冬季，臭氧濃度處于低值區，大連和沈陽在2 月4 日這一天空氣質量均為優。由于全天臭氧濃度均很低，所以二者的臭氧日濃度變化的正弦趨勢不明顯，基本全天臭氧小時濃度均處于75μg/m3以下。

4 月已經進入春季臭氧污染的高發季節，大連和沈陽在4 月29 日這一天空氣質量均為輕度污染，首要污染物均為臭氧。臭氧日濃度變化的正弦趨勢也比較明顯，但二者臭氧濃度的變化趨勢略有不同。大連由于前一天晚上臭氧濃度頗高，導致凌晨至清晨時段臭氧濃度下降緩慢，7 點臭氧濃度才降到最低值107μg/m3，然后隨著第二天的日照、溫度等因素臭氧濃度開始升高，最高值出現在14 時，臭氧小時濃度為201μg/m3，午后臭氧濃度開始降低；沈陽在凌晨的臭氧濃度雖不及大連高，但是在4 點臭氧濃度開始突然升高，一直到11 點，臭氧濃度一直維持在120～130μg/m3左右，從12點開始才出現臭氧濃度日變化典型正弦波動趨勢，午后16 時達到最高值，臭氧小時濃度為177μg/m3，隨后開始降低，雖然沈陽臭氧濃度最高值不及大連，但是沈陽在晚上臭氧濃度的下降趨勢不明顯，反而在20～22點出現一次臭氧濃度上升的反彈過程。

6 月是夏季臭氧污染最嚴重的時節，大連和沈陽在6 月20 日這一天空氣質量均為中度污染，首要污染物均為臭氧，但二者臭氧濃度的變化趨勢同樣略有不同。大連由于前一天晚上臭氧濃度頗高，導致凌晨至清晨時段臭氧濃度下降緩慢，這與4 月29 日同時段大連情況類似。第二天臭氧隨著日照、溫度等因素濃度逐步升高積累，導致9 點開始，臭氧濃度就超過160μg/m3，12點開始臭氧濃度超過200μg/m3，16 點和18 點臭氧濃度達到最高值234μg/m3，不利的擴散因素導致臭氧濃度一直居高不降，直到22 點才開始下降。沈陽這一天的臭氧濃度是典型的正弦波動變化，4 點臭氧濃度為最低值62μg/m3，然后迅速開始升高，升高的速度遠大于大連，同為9 點開始，臭氧濃度超過160μg/m3，午后13 點臭氧濃度達到最高值243μg/m3，隨后臭氧濃度開始下降，傍晚17 時開始臭氧濃度下降的速度開始加快，21 點開始臭氧濃度低于160μg/m3。

10 月進入秋季，臭氧污染有所緩解，大連和沈陽在10 月8 日這一天空氣質量均為良，首要污染物均為臭氧。二者在清晨臭氧濃度達到低值后開始上升，午后達到高值后開始下降的過程基本相同，臭氧濃度也基本相同，不同的是大連前一天晚上臭氧濃度相對沈陽較高，濃度維持在90μg/m3，6 點臭氧濃度才開始有下降的趨勢，8 點達到最低值58μg/m3，而沈陽0～8 點的臭氧濃度維持在6-25μg/m3。

6 結論

（1）2020 年，全省空氣質量達標天數范圍為283～350 天，達標天數比例平均為83.8%，臭氧為全省最主要的首要污染物。

（2）臭氧污染年度特征：2020 年全省臭氧年均值符合二級標準限值要求，受新冠疫情疫情影響臭氧污染較2019 年有所改善；從臭氧污染天數上看，內陸城市比沿海城市臭氧污染嚴重；空間上全省臭氧濃度呈現西高東低的地域特點。

（3）臭氧污染季節變化特征：2020 年全省臭氧濃度季節均值除夏季外均符合二級標準限值要求；春季臭氧濃度開始升高，夏季達到高值，秋季開始回落，冬季達到低值；空間上，春夏季內陸城市比沿海城市臭氧污染重，秋季內陸城市比沿海城市臭氧污染重，冬季全省臭氧污染均較輕。

（4）臭氧污染月變化特征：臭氧一年的月均值呈現駝峰狀，1～4 月臭氧濃度逐步升高，5 月由于氣象條件（風向、降水等）臭氧濃度小幅回落，6～7 月上升到最高值，8～12 月逐步回落；除1 月、2 月、11 月和12 月無臭氧污染日外，5～7 月，內陸城市臭氧污染日平均天數高于沿海城市，其余月份沿海城市臭氧污染日平均天數高于內陸城市；空間上，全省臭氧濃度月均值分布與臭氧的季節分布具有一致性。

（5）臭氧污染日變化特征：臭氧在一日內的變化隨著光照和溫度呈現正弦波動變化。清晨5～7 時濃度達到最低，上午開始升高，午后15～17 時達到最高，傍晚開始降低，具體還要根據臭氧生成因素、本地擴散條件及周邊污染形勢具體分析。