鄂州市城区环境空气的臭氧污染特征及其防治对策

夏亚红

（鄂州市环境保护监测站，湖北鄂州436000）

鄂州市城区环境空气的臭氧污染特征及其防治对策

夏亚红

（鄂州市环境保护监测站，湖北鄂州436000）

利用鄂州市城区3个环境空气质量自动监测站2015—2016年的监测数据，对空气中臭氧（O3）的污染特征进行了分析。分析结果表明：鄂州市城区空气中臭氧作为首要污染物的占比有逐年增加的趋势。臭氧浓度具有明显的日变化和季节变化规律，日变化呈单峰型且高峰段在13:00—17:00；月变化规律显示6月—9月浓度最高。日照、气温、风向和风速等因素对臭氧浓度变化均有重要影响。结合实际提出了加强产业规划、强化污染治理、加大科普宣传等防治对策。

臭氧；变化规律；防治对策；鄂州市

臭氧（O3）在大气中的含量仅约占一亿分之一，其浓度因海拔高度而异。臭氧层是地球的保护层，位于离地面20～25 km高度处，能有效阻挡紫外线，保护人类健康。一般情况下，近地表环境空气中的臭氧含量非常低，但是随着城市化进程的加快，环境空气中气态污染物含量呈明显上升趋势[1]，在多种条件下，近地表环境空气中的臭氧含量会增加，导致臭氧污染。相对于水污染、烟污染以及雾霾污染等有形污染，公众乃至环保部门对无色无味的臭氧污染一直“掉以轻心”。臭氧污染其实比PM2.5更可怕，治理臭氧污染已成为环保新课题。臭氧几乎能与任何生物组织反应，对呼吸道的破坏性很强；会刺激眼睛，使视觉敏感度和视力降低；会阻碍血液输氧功能，造成组织缺氧等，而且会对人体健康[2]有较大影响。孕妇和儿童是受臭氧污染的最危险人群。

近年来，全国多个城市出现了臭氧污染，这也使国家更加重视环境空气中臭氧的监测与污染防治工作。多项研究表明，臭氧形成机理复杂，由挥发性有机污染物（VOCs）等在光照作用下发生光化学反应形成[3]。当前，控制臭氧污染是大气污染防治中的难题。

2012年2月我国颁布了新修订的《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）（以下简称新标准），调整了环境空气功能区分类，将三类区并入二类区，补充了新的环境空气评价因子：PM2.5及O3。环保部同时下发了《关于实施〈环境空气质量标准〉（GB 3095—2012）的通知》，湖北省环保厅和鄂州市委、市政府鉴于武汉城市圈环境空气质量现状，决定从2014年7月1日起鄂州市执行新标准。

1 鄂州市城区环境空气中臭氧的污染特征

鄂州市地处114°32′E～115°05′E，30°00′N～30°06′N，位于湖北东部的正中心，西临武汉，北挨黄冈，东连黄石，属典型的季风气候，四季有明显的风向。鄂州最主要的风向是偏北风，其次是偏东风。鄂州市城区共有3个空气自动监测点位，分别为市政府监测点、赵家坝监测点、凡口开发区监测点，监测项目包括二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入颗粒物（PM10）、臭氧（O3）、一氧化碳（CO）、细颗粒物（PM2.5）和能见度。在臭氧监测分析方面，市政府自动监测点采用美国ThermoFisher公司生产的49I型紫外光度法臭氧分析仪，赵家坝监测点、凡口开发区监测点采用武汉宇虹环保产业发展有限公司生产的TH-2003H型紫外光度法臭氧分析仪，监测方式为每天24 h连续监测。空气中臭氧质量标准采用《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）中二级标准中的日平均质量浓度，即160 μg/m3。现根据2015—2016年3个空气自动监测站监测数据对鄂州市臭氧污染特征进行分析。

1.1 年变化特征

2015年鄂州市城区的臭氧作为首要污染物占比达26.8%，2016年鄂州市城区臭氧作为首要污染物的占比较2015年增大，达到36.9%，臭氧污染有加重趋势。

表1是鄂州市城区3个环境空气质量自动监测站2015年和2016年臭氧日最大8 h值监测结果，从表1可以看出，2015年鄂州市O3日最大8 h第90百分位浓度为171 μg/m3，2016年鄂州市O3日最大8 h第90百分位浓度为175 μg/m3，总体呈现上升趋势，2016年较2015年增加2.3%。

全市三个测点臭氧日最大8小时滑动平均值的第90百分位数值范围166～182 μg/m3，3个测点除凡口开发区最大8 h滑动平均值第90百分位数值比2015年上升外，其他测点均下降，3个测点臭氧日最大8 h滑动平均值的第90百分位数均超过GB 3095—2012二级标准臭氧日最大8 h滑动平均值。

表12015 和2016年鄂州市城区环境空气臭氧日最大8 h值监测结果

1.2 月变化特征

月变化更能反映污染物浓度随季节的变化趋势。图1为2015和2016年臭氧日最大8 h滑动平均值的月变化情况。

图12015 —2016年鄂州市O3月变化情况

由图1可以看出，臭氧日最大8 h滑动平均值高值频次主要分布在4月—10月，其中6月—9月浓度（夏季）最高，低值频次主要集中在1月—2月和11月—12月（冬季）。

1.3 日变化特征

从选取的分析时段来看，臭氧小时日变化规律比较明显，在一天中呈单峰型变化（如图2）：1:00—8:00臭氧浓度处于较低水平并且变化不大，0:00左右臭氧浓度最低；7:00臭氧浓度开始上升，15:00时达到最高值，之后臭氧浓度逐渐降低。一天中臭氧污染高峰出现在13:00—17:00，低谷时段在0:00—6:00。

图2 鄂州市城区O3小时均值日变化趋势

2 臭氧污染形成的因素

形成臭氧的“前驱物”主要是挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物（NOx），VOCs在紫外线照射下和NOx发生反应会形成光化学烟雾，导致大气中臭氧浓度增加[4]。现根据2015—2016年3个空气自动监测站监测数据来分析鄂州市臭氧污染逐年加重的原因。

2.1 规划布局不合理

鄂州地域面积仅1 590 km2，由于历史原因，市内有5家钢铁企业，1家火电企业，1家球团厂等以燃煤、焦炭为燃料的企业。近年来，这类企业排放VOCs、NOx有增无减，对环境空气中臭氧浓度的贡献率有所增加。

2.2 企业监管不到位

一方面，一些企业在生产过程中，经常出现跑、冒、滴、漏等现象，这主要是设备老化，密闭程度不好、企业环保维护人员素质不高以及企业在环保设备投资方面较少等，造成VOCs和NOx排放量的增加，也导致臭氧的浓度增加。另一方面，一些环保监管人员，按部就班地检查企业生产情况。然而，在监管人员不在现场的情况下，企业为减少开支，少开或不开环保设备，排入空气中的污染物增加，导致臭氧的浓度增加。

2.3 气象条件的影响

气象条件是影响环境空气中臭氧浓度的最主要因素之一，其中日照、气温、降雨等因素对臭氧浓度变化均具有重要的影响。由2015—2016年 3个空气自动监测站监测数据可以看出，夏季天气更适合生成光化学污染，气温高、紫外线强，造成臭氧浓度昼夜变化、季节变化[5]；白天由于日照因素，臭氧浓度变化剧烈，而夜间的变化相对平缓。另外，2015年10月降雨偏少，有14 d因臭氧浓度高导致空气中度污染。除此之外，风向、风速、能见度、湿度等气象条件都会影响臭氧浓度的变化。

2.4 燃油汽车尾气的影响

随着经济的快速发展，截至2016年末，鄂州市区各类在用机动车已达14万辆之多，比2015年增加了1万辆，同时各种燃料、有机溶剂、涂料被大量使用，排放到大气中的NOx和VOCs总量不断增加，致使地面臭氧浓度不断升高[6]。

2.5 宣传力度不到位

对群众的宣传不够，群众不了解臭氧污染的危害性。在缺乏足够认识的情况下，群众不会主动去防治臭氧污染，仍在购买使用燃油汽车，大量使用化石燃料进行生产生活，不断增加VOCs、NOx的排放量，造成臭氧浓度增加。

3 臭氧污染的防治措施

臭氧是二次污染物，所以为了治理臭氧污染，必须先治理氮氧化物和挥发性有机物等“前驱物”，从源头、技术、管理等方面建立健全长效机制，切实有效改善鄂州市空气质量。

3.1 加强全市产业科学规划布局

鄂州市面积狭小，某一区域发生污染，对全市污染非常明显。为了有效改善这一现象，必须进一步强化规划环评与项目环评，科学合理地划分全市功能区，并在项目的引进方面进一步加以明确，特别要对主要污染物为NOx和VOCs的项目采取严格限制措施。

3.2 加强全市源头和末端的防控措施

结合鄂州市实际情况，大力防控挥发性有机物的使用，切实从源头上严控、中间严管、末端严惩，把涉及NOx和VOCs等重点的排放物企业作为清洁生产审核的重点，如：医药化工、橡胶制品、钢铁焦化、印刷等企业，通过强化企业生产过程管理，提高运行效力，优先采用连续化、自动化、密闭化生产工艺替代间歇式、敞开式生产工艺，减少物料与外界接触频率，切实减少企业在生产过程中跑、冒、滴、漏现象的发生。

3.3 强化全市重点污染源的整治

在省环境保护厅、省环境监测中心站的技术指导下，利用鄂州市环境空气自动监测站数据平台，进一步明确责任，对涉及NOx和VOCs排放的重点企业、重点行业、重点项目进行管控和整治，确保企业减排设施稳定运行。

3.4 强化全市重点企业减排技术的培养

鼓励有条件的企业先行先试，在资金的扶持、技术的引进、人才的培养等方面给予优惠政策，切实完善企业节能减排的指导，走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型企业之路。

3.5 加强全市监督管理力度

一是加强机动车环境的管理，特别是黄标车和老旧车辆的路检路查力度；二是坚决取缔城区小型燃煤锅炉，大力推广清洁能源的应用，并抓好大型锅炉脱硫脱硝工作的落实；三是加大对VOCs等排放的石化、炼焦、化工、印刷、喷涂等行业整治力度；四是加大督查力度，增加人员和检查频次，推动《环境保护法》《大气污染防治法》得到有效落实，实现企业稳定达标排放。

3.6 完善联防联控措施

一是加强全市主要企业VOCs污染物普查，建立排放台账；二是与相关科研部门合作，深入研究本地VOCs、NOx排放比例关系，减少O3污染；三是严格落实责任，制定本地区大气污染联防联控工作方案，将各项工作任务分解到单位和企业；四是完善考核机制，对全市各区大气污染防治的重点项目完成情况进行考核。

3.7 加大宣传力度

宣传臭氧污染的相关知识，强化普及人类生产生活是臭氧污染的主要原因等环保理念，提高社会公众环境危机意识，积极减少排放会产生臭氧的物质，共同维护大气环境安全。环保部门应提醒广大市民，臭氧超标的季节主要是春、夏、秋三季，夏季臭氧污染最严重。午后到傍晚，为臭氧的浓度峰值时段，一般情况下，室外比室内浓度更高，下风向比上风向浓度高。在臭氧浓度较高时，建议尽量减少户外活动。

[1]LEE C W，DAI Y T，CHIEN C H，et al.Characteristics and health impacts of volatile organic compounds in photocopy centers[J]. Environmental Research，2006，100（2）：139-149.

[2]ZHANG Y H，SU H，ZHONG L J，et al.Regional ozone pollution and observation-based approach for analyzing ozone-precursor relationship during the PRIDE-PRD2004 campaign[J].Atmospheric Environment，2008，42（25）：6203-6218.

[3]苏静.大连市石化企业挥发性有机物（VOCs）排放特点及防治对策[J].中国环境管理干部学院学报，2016，26（5）：70-74.

[4]程水源，李文忠，魏巍，等.炼油厂分季节VOCs组成及其臭氧生成潜势分析[J].北京工业大学学报，2013，39（3）：438-444.

[5]王闯，王帅，杨碧波，等.气象条件对沈阳市环境空气臭氧浓度影响研究[J].中国环境监测，2015，31（3）：33-34.

[6]唐孝炎，张远航，邵敏.大气环境化学[M].北京：高等教育出版社，2006：221-231.

（编辑：程俊）

Pollution Characteristics of Ozone in Ambient Air of Ezhou City and Its Control Countermeasures

Xia Yahong
（Ezhou Environmental Protection Monitoring Station,Ezhou Hubei 436000,China）

The pollution characteristics of ozone(O3)in the air were analyzed using the monitoring data of three environmental air quality automatic monitoring stations in Ezhou City.The results show that the proportion of ozone in the air of Ezhou City is increasing as the main pollutant.Ozone concentration has obvious diurnal variation and seasonal variation,and the diurnal variation is single peak and peak period is 13:00～17:00.The monthly variation shows the highest concentration from June to September.The factors such as sunshine,temperature,wind direction and wind speed have important influence on the change of ozone concentration.Combined with the actual conditions,it put forward to strengthen industrial planning,strengthen pollution control,increase public awareness and other prevention and control measures.

ozone,change law,control measures,Ezhou City

X511

A

1008-813X（2017）04-0082-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.04.21

2017-05-03

夏亚红（1973-），女，湖北鄂州人，毕业于湖北理工学院环境工程专业，工程师，主要从事环境自动监测及环境验收监测报告编制工作。