泉港區大氣臭氧污染規律及污染防治對策

＊林友招

（泉州市泉港區環境監測站 福建 362000）

引言

臭氧（O3）是大氣中主要的二次污染物之一，由于其高度的化學活性，可以參與大氣光化學反應的全過程，是酸雨、光化學煙霧、大氣能見度等對流層污染現象的關鍵成分。眾多研究表明，對流層臭氧濃度過高，將會對人類健康、動植物生長和生態環境帶來嚴重危害。

泉州市泉港區地處福建省沿海中部的湄洲灣南岸，位于東經118°41’～119°01’，北緯25°03’～25°15’東臨湄洲灣。近年來，區域內及周邊大型煉化一體化產業及中下游產業項目集聚發展，陸地港口交通量日漸增長，工業源、移動源廢氣排放量隨之增加。石油化工作為泉港區的支柱產業，集中分布在泉港石化園區，位于泉港中心城區主道上風向。

近地面（對流層）大氣中的O3主要由光化學反應過程產生，即O3屬于“二次污染物”。氮氧化物（NOx）與揮發性有機物（VOCs）等前體物，在太陽光（紫外線）照射下，經過一系列復雜的光化學反應，產生O3污染物。近地面大氣O3還來源于高層大氣臭氧的垂直輸送、跨區域傳輸等。

石油化工產業雖已不斷加大VOCs治理力度，減少VOCs排放，但仍是區域內VOCs排放大戶，是本地O3生成的主要原因之一。本文通過對區域內兩座空氣質量自動監測站點近年來的監測數據，研究分析臭氧時空分布規律。

1.時間變化特征

(1)年變化趨勢

依據《環境空氣質量評價技術規范》（試行），臭氧年評價項目為日最大8小時滑動平均值第90百分位數。表1顯示：三年來，泉港區臭氧日最大8小時滑動平均值第90百分位數逐年上升，2018年比2017年略有上升，同比上升了0.2%，而2019年比2018年上升21μg/m3，同比上升16.9%。同時，分析泉州市三年來臭氧日最大8小時滑動平均值第90百分位數變化趨勢，發現泉港區與全市變化趨勢基本一致，2018年升幅很小，2019年突變較大。

表1 臭氧日最大8小時平均第90百分位數濃度（μg/m3）

表2、表3顯示：2017年以來，泉港區以臭氧為首要污染物天數逐年上升，全年占比以2019年上升幅度最大，同比上升了16.7%。與泉州市相比，上升趨勢一致，2019年以臭氧為首要污染物天數相近。

表2 2017-2019年泉港區臭氧為首要污染物天數

表3 2017-2019年泉州市臭氧為首要污染物天數

通過對2017-2019年各年度環境空氣質量綜合指數以及6個常規污染物單項指數分析，發現2017年PM2.5為最大指數，臭氧位列其次，2018年、2019年臭氧成為最大指數。表4顯示，三年來，泉港區環境空氣質量綜合指數逐年下降，但臭氧單項指數上升明顯，對綜合指數負荷逐年加重。

表4 臭氧單項指數及在各年度環境空氣質量綜合指數中占比

(2)月變化趨勢

2017年-2019年逐月臭氧日最大八小時平均值的第90百分位數濃度變化表明（如圖1所示），每年度都出現兩個峰值，2017年、2018年均出現在4月份和10月份，而2019年出現在5月份和9月份，各年度都以7月份為底部呈谷型。

圖1 2017年-2019年逐月臭氧日最大8小時平均值的第90百分位數濃度變化趨勢圖

如圖2所示，三年來，臭氧超標污染日出現于2、4、5、9、10、11月份，以4月份累計超標9天最多，9月、10月份均累計超標7天，結合各月份臭氧日最大八小時平均值的第90百分位數情況，可以認為每年4月、9月、10月發生臭氧最大八小時超標概率相對其他月份更高。

圖2 2017年-2019年逐月臭氧超標天數

(3)日變化趨勢分析

2017年-2019年逐日小時臭氧濃度均值變化情況表明（如圖3所示），三年來臭氧逐日小時濃度變化趨勢一致，臭氧濃度經過夜間消解，到早晨7時降至最低；隨著陽光輻射增加，9時臭氧濃度有明顯上升；之后隨著陽光照射轉向直射，地面氣溫上升，紫外線輻射增加，臭氧濃度逐時上升，午后14時，臭氧濃度出現峰值；隨著紫外線輻射減弱，地面氣溫回落，臭氧濃度逐時下降。全天臭氧小時濃度變化明顯呈單峰型，小時濃度也呈現逐年上升的趨勢。

圖3 2017年-2019年臭氧小時變化趨勢

三年來各季度臭氧逐日小時濃度變化情況表明（如圖4、圖5、圖6所示），臭氧小時濃度值變化呈單峰型。各年度各季度日最低、高濃度對應的時間如表5所示，由于夏季、秋季日照充分、云量少，臭氧最低濃度時間提早到6時；由于冬季日出遲、云量多，臭氧最低濃度時間推遲到8時；春季、冬季由于晝間氣溫回升較慢，降低了臭氧生成速率，臭氧最高濃度出現時間推遲到15時；相反在夏季，由于晝間氣溫上升較快，加大臭氧生成速率，臭氧最高濃度時間提早到13時。

圖4 2017年各季度臭氧小時濃度趨勢

圖5 2018年各季度臭氧小時濃度趨勢

圖6 2019年各季度臭氧小時濃度趨勢

表5 各季度最低濃度、最高濃度時間

在受污染傳輸影響的情況下，臭氧日變化趨勢將明顯改變。以2019年5月1日-3日為例（如圖7所示），受北方傳輸的污染氣團影響，2019年5月1日凌晨臭氧傳輸量比消解量大，凌晨0時到3時，呈上升趨勢，5時到8時下降至最低，隨后外來臭氧傳輸起主導作用，于下午17時達到當天峰值103μg/m3。入夜后濃度下降不明顯，反而于20時達到當天次高峰102μg/m3，5月1日小時濃度值出現雙肩峰。5月2日污染氣團繼續影響，除3時出現較小濃度值外，凌晨下降不明顯；在上午7時疊加本地生成的臭氧，濃度迅速上升，于上午10時至下午14時出現濃度范圍為180-183μg/m3的平頭峰。5月3日隨著污染氣團過境，臭氧日變化趨勢基本恢復為正常的單峰型曲線。

圖7 2019年5月1日-3日臭氧小時變化趨勢

2.空間分布特征

泉港區用于常年監測評價空氣質量的自動監測站有兩座，均位于石化工業園區常年風向（NNE）下風向，環保局子站（HBZ）位于城區東南面，距海岸1.5km，距石化工業園區污染源5.0km。鳳北子站（FBZ）位于城區西北面，距海岸4.5km，距石化工業園區污染源3.8km。三年來，兩個站點累積出現超標天數，HBZ為51天，FBZ為30天。臭氧最高小時濃度均值HBZ為213μg/m3，FBZ為197μg/m3。選取三年來兩站點日最大滑動八小時均值（O3(8h)）都超標的18天，最大滑動八小時均值O3(8h)HBZ高于FBZ的天數占72.2%，而FBZ高于HBZ的只有22.2%，這18天O3(8h)均值HBZ比FBZ高10μg/m3。

3.結論及建議

（1）從全年總體上看，出現臭氧污染的時期及規律與泉州市其他地區相似，春夏換季(4月、5月）、夏秋換季（9月、10月）是集中區間。

（2）從單日臭氧污染的變化趨勢為單峰型，全天最低濃度時間和最高濃度時間基本上分別出現于上午7時和下午14時；全天最低濃度時間在夏季、秋季可能提早1個小時，冬季可能推遲1個小時；全天最高濃度時間在春季、冬季可能推遲1個小時，夏季可能提早1個小時。在污染氣團過境時，日變化趨勢受傳輸源和本地源共同影響而改變明顯。

（3）從兩個監測站點的位置上看，環保子站（HBZ）相較于鳳北站（FBZ）受臭氧污染的程度更高，主要考慮其更接近于城市中心區，距離海岸更近，更趨于湄洲灣基地南、北岸的中心。

（4）建議

①根據臭氧污染出現的時間段，在每年4月、9月開展臭氧污染本地源的排查整治專項行動。一是集中排查石化園區VOCs排放源，針對生產工藝有組織排放、無組織排放，裝卸過程、儲存期間、設備動靜密封點泄漏、非正常工況（含開停工及維修）排放等VOCs無組織排放情況。二是在交通方面的汽車尾氣、建設裝修及垃圾焚燒等非工業領域多方面開展排查預防。三是對空氣自動站周邊微環境的排查整治，如餐飲機構、散亂污加工廠、建設工地等。四是建立污染天氣應急管控機制，在輕微污染天氣發生時或者上級部門預警即將發生時，采取臨時應急管控措施，減少污染物排放。

②加強石化園區大氣環境綜合整治，按照揮發性有機物綜合治理等相關要求，督促石化企業制定“一廠一策”，全面梳理本廠的VOCs排放源頭，核算產生量、排放量，復核企業應當要采取的管控要求以及落實情況，復核企業VOCs管控制度落實情況，提出削減排放、深度治理的目標要求。

③加強環境監測，特別是污染天氣集中出現的時間段，采用走航監測、現場排查應急監測，加強臭氧源頭的排查，推進區域上重要點源的治理。

④開展區域大氣揮發性有機物源清單的編制工作，分析臭氧污染來源，進一步了解掌握區域臭氧污染來源及規律，區別本地源和外部傳輸，有針對性地開展聯防聯控。