西充縣“十三五”期間的臭氧污染現狀及對策研究

董磊磊

（南充市西充生態環境監測站，四川 南充 637200）

近年來，隨著國家對大氣污染防治工作的重視程度不斷提高，以及各項防治措施的有力推進，各地環境空氣質量明顯好轉，特別是細顆粒物PM2.5的年均濃度不斷下降，但臭氧污染問題卻越來越引起社會的廣泛關注。臭氧是氧的同位素，是淡藍色氣體且具有強氧化性與特殊臭味，是光化學煙霧的主要組成部分之一[1]。臭氧對人體以及植物都有很大的危害性，其隱蔽性強，區域性污染特征明顯，但成因復雜，來源廣泛，治理難度大。

目前，西充縣環境空氣質量雖然于2019年達到了國家環境空氣質量二級標準，其大氣污染防治也取得了顯著成效，但空氣質量不穩定，尤其是冬季PM2.5、夏季臭氧污染突出，同時，受氣候因素影響嚴重，空氣質量持續改善將面臨嚴峻挑戰。隨著大氣污染防治工作的深入，西充縣大氣污染狀況出現了新的特點。從季節變化來看，冬季污染較嚴重，其次是夏季，春季和秋季污染天氣出現較少。從首要污染物來看，冬季仍以細顆粒物（PM2.5）為主，夏季則臭氧（O3）污染較多。因此，近幾年，臭氧濃度持續升高，其作為首要污染物的污染天數逐漸增多，大有超過細顆粒物（PM2.5）為首要污染物的趨勢，并呈現出臭氧將成為全年首要污染物污染天數最多的特點。

1 材料與方法

1.1 數據來源

本研究數據來源于西充縣環保局辦公樓頂的環境空氣質量自動監測站，坐標為E105°52′45″、N30°59′09″，該站能監測SO2、NO2、O3-8 H、PM2.5、PM10的濃度和氣壓、溫濕度、風速等氣象因子。其時間段為2017年1月1日至2020年12月31日。

1.2 適用標準

適用標準為《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）。

2 臭氧污染時間分布特征

2.1 年度變化特征

根據環境空氣質量監測數據顯示，在2017～2020年，西充縣城區臭氧90百分位質量濃度分別為127 μg/m3、141 μg/m3、126 μg/m3、128 μg/m3，均達到了《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）中二級標準（160 μg/m3）。總體來看，在2017～2020年，臭氧（O3）年均濃度出現了先升后降至穩定的小幅度變化過程，即2018年濃度小幅度上升，2019年下降，然后在2020年與2019年均處于基本持平的一個變化過程。

在2017年，全年沒有出現臭氧污染天氣，而2018年有13 d，2019年8 d，2020年達15 d之多[2]。從天數來看，臭氧污染雖然不是逐年增加，但從全年的污染天數比例來看，增加趨勢十分明顯，且從2017～2020年分別為0%、25%、36%、63%。從對全年空氣質量優良達標率的影響來看，臭氧污染占全年的比例分別為0%、3%、2.1%、5.2%。由此可見，該縣臭氧污染呈現出愈演愈烈的趨勢，其對全年優良達標率影響巨大，也是影響全縣環境空氣質量目標任務的重要因素。

2.2 季節變化特征

西充縣屬于亞熱帶濕潤季風氣候區，四季分明，氣候溫和，年降水量在970 mm左右，其雨季為7～9月。按照氣象學標準劃分四季為：3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，12月～次年2月為冬季。該縣2017～2020年臭氧濃度季節分布如圖1所示。

圖1 2017～2020年O3濃度季節分布

從圖1可以看出，從2017～2020年，西充縣春季臭氧日最大8 h平均質量濃度分別為112 μg/m3、145 μg/m3、127 μg/m3、156 μg/m3，呈現出先升后降再升的變化趨勢；夏季臭氧日最大8 h平均質量濃度分別為111 μg/m3、152 μg/m3、140 μg/m3、127 μg/m3，呈現出先升后降的倒“V”型；秋季臭氧日最大8 h平均質量濃度分別為70 μg/m3、109 μg/m3、94 μg/m3、94 μg/m3，與夏季變化趨勢一致，也呈現出先升后降的倒“V”型；冬季臭氧日最大8 h平均質量濃度分別為80 μg/m3、66 μg/m3、80 μg/m3、78 μg/m3，濃度變化范圍不大。從總體來看，西充縣城區臭氧濃度具有明顯的季節性，春夏兩季臭氧濃度高，秋冬季低，與氣溫變化趨勢基本一致，均達到了國家二級標準。

根據監測數據統計分析，西充縣臭氧污染天氣具有鮮明的季節性特征，主要集中在春夏兩季。從2018年有臭氧污染記錄以來，全年臭氧污染天數為13 d，其中春季為5 d，夏季8 d；2019年臭氧污染天數為8 d，其中春季2 d，夏季6 d；2020年臭氧污染天數為15 d，其中春季12 d，夏季3 d。由以上數據可以看出，污染天氣越來越多，而時間多集中在春、夏兩季。

2.3 月變化特征

西充縣在2017年沒有出現臭氧污染天氣，2018～2020年月均臭氧質量濃度分布如圖2所示。從圖2可以看出，西充縣臭氧污染主要集中在4～8月份，11月～次年2月臭氧濃度較低。并且，從2018～2020年臭氧月均濃度變化大致呈“M”字型，即峰值濃度出現在4月和8月，或5月和8月，歷年6、7月份臭氧濃度都較低，這與西充縣氣象條件變化有一定的關系。而在4～5月份，由于氣溫開始升高，降水較少，所以光化學反應強烈，有利于臭氧的生成。在6～9月份，西充縣是屬于多雨季節，且8月是一年當中氣溫最高的，晴天太陽輻射強烈，光化學反應條件充分，臭氧生成潛勢大，容易出現污染天氣。

圖2 2017～2020年月均O3質量濃度分布

從2018～2020年，西充縣臭氧污染日天數最多的月份各不相同，但總體來看，5月和8月最多。詳細記錄如下：2018年5月污染2 d，8月4 d；2019年8月份4 d；2020年5月7 d，8月1 d。

從2017～2020年，西充縣臭氧峰值濃度出現在5、7、8、5月份，濃度分別為127 μg/m3、166 μg/m3、161 μg/m3、175 μg/m3。除2017年達標，其余年份分別超標0.04%、0.01%、0.09%。

2.4 日變化特征

從2017～2020年，西充縣臭氧污染主要集中在4～8月份。2018年有13 d輕度污染，首個污染日出現在4月8日，臭氧日8 h最大滑動平均值最高的為5月16日，達到190 μg/m3，超出二級標準0.19倍；2019年有8 d輕度污染，首個污染日出現在4月7日，臭氧日8 h最大滑動平均值最高為6月14日和8月6日，均達到174 μg/m3，超出二級標準0.09倍；2020年有15 d輕度污染，首個污染日出現在3月20日，臭氧日8 h最大滑動平均值最高的為5月2日，達到209 μg/m3，超出二級標準0.31倍。由此可知，西充縣每年首個臭氧污染日越來越早，其質量濃度峰值也在升高（最高達209 μg/m3），所以，該縣臭氧污染形勢較為嚴峻。

2.5 小時變化特征

選擇西充縣臭氧污染的最嚴重時段，來分析其臭氧污染濃度日變化特征。在2020年5月，臭氧90第百分位濃度達175 μg/m3，出現了7個輕度污染天氣。將該月每日二氧化氮和臭氧濃度按時刻進行算術平均，得到臭氧和二氧化氮濃度的日變化曲線[3]，詳細情況如圖3所示。西充縣臭氧濃度日變化呈“單峰單谷”型特征。臭氧濃度從8時開始快速上升，至17時達到峰值，其中8～14時臭氧濃度上升速度最快，達到14.7 μg/（m3·h），15～19時臭氧濃度仍維持在較高水平；20時以后隨著太陽輻射的減弱，氣溫的下降，臭氧濃度開始緩慢下降，至次日7時達到最低。

圖3 2020年5月O3和NO2小時平均濃度日變化特征

從圖3可以看出，臭氧前體物二氧化氮濃度日變化與臭氧濃度總體上呈負相關關系，呈“雙峰雙谷”型特征。二氧化氮濃度峰值出現在22時，這可能是受大氣邊界層降低，以及人類活動排放累積的共同影響；次峰出現在早上8時，可能是受上下班高峰期的汽車尾氣排放影響；低值出現在14時，此時可能是受光化學反應影響消耗增大及大氣擴散條件有利影響；次谷出現在凌晨5時，主要是受污染物的擴散沉降以及大氣自凈作用的影響。通過以上分析發現，西充縣臭氧和二氧化氮濃度日變化特征與咸寧市[3]基本相似，其臭氧濃度峰值出現的時間基本一致，二氧化氮谷值時刻也大致相同，只是峰值濃度的高低不一致。

3 對策建議

從以上研究數據可以看出，西充縣臭氧污染形勢較為嚴峻，秋冬主要污染物為顆粒物，春夏以臭氧為首要污染物的局面基本形成，已直接影響到優良天數達標率，且污染天氣明顯增多。臭氧是光化學反應形成的二次污染物，其成因復雜，來源廣泛，治理難度大。因此，西充縣一方面需要了解臭氧污染現狀，另一方面也要加大臭氧前體物的來源治理，減少排放，從而減少臭氧污染。

3.1 加大對工業企業以及加油站、儲油庫等涉及VOCs源頭的治理

在實際的臭氧污染治理工作中，要建立工業企業污染治理臺賬，分行業實施源頭替代；積極推廣使用低含量原輔材料、生產工藝和設備，同時，加快單一采用光氧化、光催化、低溫等離子、一次性活性炭吸附等低效技術企業的升級改造。并且，推動建設園區集中涂裝中心，溶劑回收中心、活性炭集中處置中心等；推動一批設施老化、治理效果不佳的加油站、儲油庫、油罐車等治理設施更新，提升油氣回收治理效率[4]。此外，嚴格控制加油站、儲油庫和油罐車裝卸油的工作時間，各加油站、儲油庫和油罐車實施在6～8月高溫天氣的8～18時暫停裝卸油。

3.2 實施揮發性有機物達標治理行動，提高治理“三率”

要排查全縣涉VOCs排放污染的工業企業，并建立臺賬清單，逐一排查揮發性有機物排放污染治理設施的安裝率、收集率、達標率。同時，開展揮發性有機物達標專項治理行動，對治污設施設備不安裝、廢氣收集處置率低、不能達標排放的企業，強化執法力度，促進其整改，且在規定時限內仍整改不到位、不能達標排放的企業，報請縣人民政府依法關停。通過一系列行動，爭取從源頭減少臭氧前體物VOCs的排放，減少臭氧的生成潛勢。

3.3 強化機動車尾氣等移動源及油品的質量監管

由于機動車尾氣排放的NOx和VOCs是臭氧生成的重要前體物，尤其是超標車輛對污染“貢獻”更大，所以，公安、生態環境、交通等部門要開展常態化路檢路查，依法查處排放不合格車輛上路行駛的違法行為。同時，加大資金投入，建設智能化機動車尾氣遙感監控系統，減少移動源尾氣污染排放。此外，還需持續加大銷售環節油品質量抽檢，其年度抽檢率不低于30%。而對于問題率高、整改不積極的企業開展公開曝光和約談，嚴厲打擊“黑加油站（車）”。

3.4 加強污染天氣應對

為了進一步加強西充縣的臭氧監測和聯防聯控，針對臭氧區域性的污染過程，可根據區域預警提示按照統一時間和要求提前采取減排措施。同時，加強督促重點企業錯峰生產，避免在白天高溫時段開展道路瀝青鋪裝、劃線、噴涂、露天電焊切割等作業。鼓勵錯峰加油、加油站夜間卸油，增加灑水降溫增濕頻次，且重點區域要加強交通疏導、減少擁堵，并加強餐飲油煙凈化設施的運行維護。