淺析眉山市主城區(qū)臭氧污染

余志清

（眉山市東坡生態(tài)環(huán)境局 四川眉山 620000）

引言

近年來，通過實施產業(yè)結構調整、揚塵污染防控、城市精細化管控、農業(yè)面源污染治理等大氣污染防治行動，顆粒物污染明顯好轉。但是，隨著經濟社會的發(fā)展，移動源和社會生活源排放的增加，由此帶來的光化學污染（臭氧污染）日益加劇。本文主要通過近三年的國控站點監(jiān)測數據找出污染因子季節(jié)特性與制約空氣質量優(yōu)良率的主要污染因子，結合今年6 月臭氧濃度與氣象條件相關性及臭氧生成前體物組分淺析，找出治理方向，為下一步臭氧污染治理提供管控建議。

1 眉山市主城區(qū)污染物的特征

眉山市主城區(qū)地處四川盆地成都平原西南邊緣，北挨成都，南靠樂山，西接雅安，東面與內江、資陽、自貢接壤[1]；四面環(huán)山，地形閉塞，晝夜溫差小，靜風出現的時間多，空氣對流效果不明顯，就使得盆地上空的污染物難以排出去[2]。

以2018 年-2020 年國控站點數據進行分析，影響眉山市主城區(qū)環(huán)境空氣質量優(yōu)良率的污染因子分別是O3、PM2.5、PM10。污染天數中，O3污染貢獻最大，占比均在50%以上，分別是50%、57.7%、69.6%；其次是PM2.5。臭氧污染已然成為制約眉山市主城區(qū)優(yōu)良天數達標的重要因素。各污染因子受排放源水平、四季氣候變化的影響，眉山市主城區(qū)以顆粒物為首要污染物的天氣主要出現在秋冬季的10 月-次年3 月之間，以臭氧為首要污染物的污染天氣主要出現在春夏季的4月-9 月之間。

2 臭氧污染淺析

有研究表明，日均溫度、濕度、紫外線指數、日照時數、降水量、風速等氣象要素對O3污染均有較為顯著的影響，具體影響情況詳見表1。此外，上述氣象要素中，氣溫、相對濕度對O3濃度影響程度遠高于其余其它氣象要素（氣溫每降低0.7℃或相對濕度每升高3%，O3濃度將降低約10ug/m3）。

表1 氣象要素對O3超標天數比例的影響

2.1 臭氧生成與氣象條件的關系

2021 年6 月以來，眉山市共經歷四次O3污染過程，第一次污染時段為6 月5 日至6 月6 日，第二次污染時間為6 月20 日，第三次污染時段為6 月22 日至6 月23 日，第四次污染時段為6 月28 日至6 月29 日。

通過6 月份日最高溫度、日平均濕度與日最大O3-8H 濃度數據分析表明，4 次污染過程，均呈現出氣溫越高，太陽輻射強度越強，有利于臭氧生產；濕度越高，水汽含量越高，對光的散射作用增加，減弱了紫外線輻射強度，故不利于臭氧生產。溫度、濕度等氣象條件與臭氧濃度的關系圖見圖1、圖2 所示。四次臭氧污染過程，風速在1-2 級且風速保持在1 級的時段較多，在高溫環(huán)境有利于日間光氧化反應，低風速的靜穩(wěn)天氣有利于污染物積累，最終促進臭氧污染。

圖1 日最大O3-8H濃度與日最高溫度關系

圖2 日最大O3-8H濃度與日平均濕度關系

2.2 臭氧與氮氧化物濃度關系

近地面臭氧在高溫和強紫外線照射下，由揮發(fā)性有機物和氮氧化物發(fā)生光化學反應形成。臭氧污染防治分為NOx控制區(qū)和VOCs 控制區(qū)。從眉山市主城區(qū)三個國控站點數據分析：臭氧濃度隨二氧化氮濃度的增加而降低，或二氧化氮濃度的減少而上升，即非線性的反比關系，屬于典型VOCs 控制區(qū)。從觀測數據繪制的監(jiān)測站點的EKMA 曲線分析本地生產的臭氧與前體物之間的關系，站點臭氧均處于VOCs 控制區(qū)，且NOx與VOCs 的減排比例至少為3:1，且減排比例越高越有利于O3快速下降。

2.3 臭氧前體物組分監(jiān)測解析

（1）臭氧前體物揮發(fā)性有機物種類研究

為精準治污、科學治污，有效減少臭氧生成。對眉山市主城區(qū)開展兩次VOCs 組分監(jiān)測和來源解析。2019 年9 月開展了涉及71 項的環(huán)境空氣VOCs 監(jiān)測，分別監(jiān)測了常見的含氧（氮）揮發(fā)性有機物、烯烴、炔烴、烷烴以及芳香烴）[4]以及非甲烷總烴，監(jiān)測結果顯示烷烴類物種數量最多（占比42.4%），醛酮類數量次之（占比35.5%）（詳見圖3）。2021 年6 月，采用了TO-15（47 種組分）、PAMS（57 種組分）與醛酮類（12 種組分）混合標氣，共對大氣中115 種VOCs 組分展開監(jiān)測，監(jiān)測結果顯示烷烴類化合物占比最高（占比37.9%），其次為含氧（氮）化合物（占比22.9%）。兩次對主城區(qū)不同點位布設監(jiān)測，監(jiān)測結果均顯示烷烴物種含量最多，其次是含氧（氮）揮發(fā)性有機物（詳見圖4）。

圖3 監(jiān)測點VOCs組分構成

圖4 監(jiān)測點位VOCs組分構成

機動車尾氣主要成分是一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物等；油品揮發(fā)性氣體以及有機可燃物體均含主要成分低碳烷烴[5]。丙酮主要來源于溶劑和工業(yè)使用；低碳烯烴來源廣泛，自然界植物釋放、燃燒產生、工業(yè)有機溶劑、醫(yī)藥等精細化學品原料使用[6][7]；低碳芳香烴主要與有機溶劑使用過程和流動源有關。可以初步得出眉山市主城區(qū)VOCs 主要來源于以下幾類：機動車尾氣、燃料泄漏及燃燒過程、溶劑使用以及植物揮發(fā)等幾方面。

（2）臭氧生成潛勢分析

通過活性（MIR）來計算VOCs 的臭氧生成潛勢，可以看出：烷烴類物種含量占比雖然最高，但其臭氧生成潛勢相對較低，烯烴類含量占比雖然較低，但其對臭氧生成作用最大，其次為芳香烴和烷烴。具體物種來看，排放濃度前十物種和OFP 前十物種見圖5，排名前十的組分有乙烯和苯。

圖5 監(jiān)測點位主要VOCs物種濃度與活性物種

（3）VOCs 源解析

結合大氣污染源清單，對監(jiān)測期間的VOCs 物種濃度數據進行來源解析，工業(yè)廢氣、移動源尾氣、有機物料燃燒廢氣貢獻率排名靠前，分別為29.5%、19.7%、17.7%，其次是有機溶劑使用、化工排放、天然源，貢獻率依次為15.1%、9.2%、8.8%。小時來源解析結果顯示，工業(yè)過程、機動車尾氣、燃燒源在夜間貢獻明顯增加。每日VOCs 來源解析結果顯示，臭氧污染日（6 月5日、6 月6 日）燃燒源和溶劑使用源貢獻率明顯高于非污染日，分別高出5%-20%和2%-12%。

3 管控建議

（1）進一步摸清溯源，找準癥結。眉山市主城區(qū)污染源相對復雜，無明顯主導行業(yè)，需進一步增加監(jiān)測點位，增加監(jiān)測頻次，深入開展研究，摸清重點污染源企業(yè)VOCs 成分譜，長期開展大氣VOC 組分觀測，對臭氧、VOCs 來源和臭氧生成敏感性進行解析，明確臭氧控制區(qū)和前體物削減比例，開展識別整個主城區(qū)前體物控制重點區(qū)域、重點行業(yè)和重點對象，為有效降低臭氧污染提供有力的科技支撐。

（2）通過潛勢分析，乙烯和苯這兩種組分同時兼具較高的臭氧貢獻潛勢與管控減排潛力，應重點管控。苯、乙烯可能受監(jiān)測站點周邊化工、橡膠和塑料制品等企業(yè)排放影響。間/對-二甲苯、鄰二甲苯、甲苯主要來自包裝印刷、木制品加工、工業(yè)涂裝等排放；1-丁烯、異戊烷主要來自機動車尾氣和油氣揮發(fā)；丙烯主要來自于機動車尾氣或者化工企業(yè)排放；丙醛則主要來自于食品加工行業(yè)排放。結合第二次全國污染源普查統計結果（基數年為2017 年），VOCs 排放較大行業(yè)為工業(yè)涂裝、化學原料制造業(yè)、家具制造業(yè)、塑料制品、包裝印刷業(yè)和醫(yī)藥制造業(yè)，這6 個行業(yè)VOCs 排放量占總量的95.8%。總體來看，眉山市主城區(qū)應重點加強化工、化學原料制造、包裝印刷、木制品加工、機動車尾氣和油氣揮發(fā)等排放源管控。

結語

臭氧污染已成為亟需解決的環(huán)境問題。根據臭氧生成機理，協同減排氮氧化物和揮發(fā)性有機物。提高揮發(fā)性有機物的監(jiān)測能力，找準臭氧前體物貢獻體，精準治理，從而不斷提升鞏固城區(qū)環(huán)境空氣質量。