福建省泉州市2018年-2020年臭氧污染特征分析

＊鐘晉陽

（泉州市豐澤區(qū)環(huán)境監(jiān)測站 福建 362000）

1.引言

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，大氣環(huán)境污染問題已嚴(yán)重制約城市發(fā)展，威脅社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民身心健康[1]，也成為環(huán)境學(xué)科研究的重點(diǎn)[2]。近年來，通過一系列措施，我國大氣環(huán)境質(zhì)量得到了顯著改善，隨著PM2.5等顆粒物污染得到了較好的控制，臭氧（O3）污染開始被人們重視，成為我國許多城市的主要污染物[3]。根據(jù)2020年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)，全國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37.1%，僅次于PM2.5（占比51.0%），臭氧成為夏季大氣污染防治的重點(diǎn)。臭氧是大氣中的一種痕量氣體，平流層大氣中的O3吸收太陽輻射的紫外線，保護(hù)人類與生物免受紫外線的危害，然而在近地面，由于人類活動排放大量揮發(fā)性有機(jī)物、氮氧化物等大氣污染物在一定的條件下，發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧則會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響[4]。因此，通過對區(qū)域臭氧濃度變化趨勢的研究，掌握其污染狀況產(chǎn)生原因及變化特征，為改善大氣環(huán)境質(zhì)量提供科學(xué)參考。本文對2018年-2020年福建省泉州市四個(gè)大氣國控點(diǎn)O3的年變化、月變化及特征月的日變化特征進(jìn)行分析。

2.材料與方法

(1)研究區(qū)域

泉州市位于福建省東南沿海屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫在16～21℃之間。泉州已形成以紡織鞋服、石雕石材、食品飲料、五金機(jī)械、建筑裝飾、船舶修造、石化化工、裝備制造、光電信息和旅游業(yè)等為特色的新興產(chǎn)業(yè)。2020年，泉州市實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）10158.66億元，經(jīng)濟(jì)總量連續(xù)22年保持福建省第一。

(2)數(shù)據(jù)來源、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

本文數(shù)據(jù)來源于泉州市4個(gè)環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測國家控制點(diǎn)位（涂山街、津頭埔、萬安、清源山）2018-2020年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)依照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）（及其修改單）中二級標(biāo)準(zhǔn)，將O3日最大8h滑動平均值的第90百分位數(shù)濃度大于160μg/m3，1小時(shí)平均值大于200μg/m3時(shí)定義為臭氧超標(biāo)。

3.結(jié)果與討論

(1)近地面O3質(zhì)量濃度的年變化

本文對2018年-2020年泉州市O3的質(zhì)量濃度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖1所示。

圖1 2018年-2020年泉州市O3質(zhì)量濃度的年變化

如圖1所示，總體來看，泉州市2018年-2020年O3濃度整體呈下降趨勢。O3形成的主要前體物質(zhì)是大氣中NOx和揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs），前者主要來自燃燒過程，此處還受到汽油揮發(fā)、溶劑涂料使用、機(jī)動車排放、植被排放等影響[5]。從各采樣點(diǎn)的情況來看，清源山的O3濃度在4個(gè)點(diǎn)中均最高，清源山是國務(wù)院公布的國家重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)，植被極其豐富，Wang等[6]認(rèn)為西安的臭氧污染事件與來自秦嶺的植物揮發(fā)性有機(jī)物密切相關(guān)，表明了植物排放在O3形成過程中的重要作用。

(2)近地面O3質(zhì)量濃度的月變化

近地面O3的形成是前體物質(zhì)在一定氣象條件下進(jìn)行的光化學(xué)反應(yīng)，因此，與溫度、濕度等季節(jié)因素有關(guān)。本文將2018年-2020年O3質(zhì)量濃度的月變化特征進(jìn)行了繪圖，結(jié)果如圖2所示。

圖2 2018-2020年泉州市O3質(zhì)量濃度的月變化

如圖2所示，O3的月變化呈明顯的雙峰模式，于每年的4-5月和9-10月出現(xiàn)高峰值，是典型的O3月變化特征，國內(nèi)許多南方城市均呈現(xiàn)此種分布形態(tài)[7-9]，該分布與氣象條件特征相關(guān)，一般，8-10月溫度較高、日照時(shí)數(shù)較長、相對濕度較低，有利于光化學(xué)反應(yīng)發(fā)生促進(jìn)O3生成，其中9月、10月是典型的高溫、低濕、強(qiáng)光照特征。4-5月雖溫度不高，但是日照強(qiáng)，雨水偏少，利于O3的生成和累積，因此，出現(xiàn)雙峰分布的特征。6-8月雖然氣溫高，但由于處在雨季，臺風(fēng)和雨水均偏多，濕度較大，不利于O3的生成。11月至次年3月溫度較低，光化學(xué)反應(yīng)較弱，臭氧濃度也較低。因此，泉州市應(yīng)在4-5月和9-10月加大O3污染防治力度，尤其9-10月是削峰治理的重點(diǎn)時(shí)期。

(3)代表月近地面O3質(zhì)量濃度的日變化

將2018年-2020年O3質(zhì)量濃度最高的月份（代表月）日變化進(jìn)行了繪圖（圖3）。如圖所示，O3質(zhì)量濃度表現(xiàn)出明顯的單峰模式，高峰期出現(xiàn)在14:00左右，這是由于，O3的形成是在前體物質(zhì)NOx在光照條件下發(fā)生光化學(xué)的引發(fā)反應(yīng)后，在VOCs的參與下發(fā)生鏈延長反應(yīng)，并導(dǎo)致O3的累積，因此一般污染出現(xiàn)在午后。

圖3 2018年-2020年典型月泉州市O3質(zhì)量濃度的變化特征

4.結(jié)論

基于4個(gè)國控點(diǎn)的數(shù)據(jù)，對泉州市2018年-2020年的O3質(zhì)量濃度的變化特征進(jìn)行分析，可得出以下結(jié)論：

（1）泉州市2018年-2020年O3濃度整體呈下降趨勢。從各采樣點(diǎn)的情況來看，清源山的O3濃度在4個(gè)點(diǎn)中均最高，與植物排放VOCs有關(guān)；

（2）O3的月變化呈明顯的雙峰模式，于每年的4-5月和9-10月出現(xiàn)高峰值，泉州市應(yīng)在4-5月和9-10月加大O3污染防治力度；

（3）典型月O3質(zhì)量濃度的日變化表現(xiàn)出明顯的單峰模式，高峰期出現(xiàn)在午后；

（4）鑒于數(shù)據(jù)時(shí)長和空間站點(diǎn)數(shù)量的有限性，對泉州市O3的變化特征及形成機(jī)理仍需進(jìn)一步探究和完善，為改善或治理大氣環(huán)境質(zhì)量提供一些科學(xué)依據(jù)或支撐。