京津冀地区臭氧污染特征与来源研究

2018-02-05周晶晶

资源节约与环保 2018年10期

周晶晶

（廊坊市环境保护局河北廊坊 065000）

引言

臭氧具有两面性，一方面平流层的臭氧承担着降低地面紫外线的作用，保护着人体健康；另一方面臭氧污染也严重危害着人体健康。臭氧也有两面性。近年来，臭氧污染已经成为了重要的空气污染之一。尤其是，京津冀地区作为全国臭氧污染最严重的地区之一的臭氧污染具有较强的特征性。对此，本文对京津冀地区的臭氧污染特征进行了总结，对臭氧污染来源进行了分析。

1 京津冀地区臭氧污染特征

近年来，京津冀地区的臭氧污染情况一直未得到较好的改善。根据2017年夏季最新研究结果表明，臭氧污染情况不容乐观，臭氧8小时平均浓度相比于16年夏季又有所升高，平均浓度已经超过了120微克/立方米，相较于2016年夏季同期上升了百分之十二。我国现行标准规定臭氧日最大8小时平均年浓度的二级标准为160微克/立方米，从数据上来看，京津冀地区的臭氧浓度离二级标准尚有一段距离。但是，我们仍应保持警惕，对京津冀地区臭氧污染特征进行分析。

京津冀地区的臭氧污染主要有三大特征。第一，京津冀地区的臭氧浓度含量较高且呈季节性波动。夏季是京津冀地区臭氧污染最严重的季节，也是大气光化学污染最严重的季节。受到太阳紫外线辐射和车辆尾气排放的影响,京津冀地区大气中臭氧和氧化性物质（臭氧和二氧化氮）浓度在下午15点时呈现峰值，氮氧化物则会出现双峰值，分别在7:00和23:00时出现。由于二氧化氮会遇光分，在正午时间二氧化氮浓度会出现峰值。氧化性物质的区域贡献和局地贡献也存在着明显的季节性变化，区域贡献主要受到区域背景臭氧的影响,在春季区域贡献最大；局地贡献主要受局地氮氧化物光化学反应的限制,在夏季局地贡献最强。除此之外，氧化性物质的浓度变化呈现了显著的昼夜变化，这是由于城市交通的影响。周末氧化性物质浓度会高于工作日，而臭氧的浓度变化则在白天差异较小，夜间工作日浓度远高于周末。

第二，京津冀地区大气臭氧总量平均为329DU,且呈现出冬季和春季较高，夏季较低的变化规律，而地面的紫外辐射强度则呈想法趋势变化。由于城市大气污染的影响，地面紫外辐射量大幅度减少，最大甚至减少百分之五十，在夏季呈现较大波动。云和空气污染物对紫外辐射的影响较大，紫外辐射的衰减量甚至要大于总辐射量，为总辐射量的两倍。城市低层大气中臭氧和氮氧化物浓度的增加是造成紫外辐射衰减的重要原因。根据数据模型显示，在午后臭氧浓度和紫外辐射衰减的线性函数相关系数为0.7.臭氧的浓度变化和温度、风速也呈现正比例，与空气相对湿度则呈现负相关，而且存在着显著的季节变化，在夏季与温度的相关系数较大，冬季较小，在冬季与风速的相关系数较大，夏季则较小。

第三，第三，京津冀地区大气中光化学反应程度夏季最强,平均值在0.25左右。光化学反应的反应速率呈峰值变化曲线，在下午15:00左右呈现当日峰值。这是由于自由基和氮氧化物作用的结果,臭氧超标时，光化学反应反应速率相比于空气质量良好的时候平均增加率了5.3倍。大气非甲烷挥发性有机物浓度中在丙烯浓度等量的情况下苯乙烯浓度最高。臭氧产生效率的平均值为4.0,氧化性物质产生率随着氮氧化物浓度的增加也呈现增长趋势。在大气中臭氧的净产生率，在正午12:00为一日最大时间,其主要化学反应式如图。京津冀地区大气中臭氧浓度主要受非甲烷VOC浓度的影响,这些物质中以人为排放的活性芳香烃和烯烃类的挥发性气体对大气中臭氧的产生影响程度最大。此类物质的排放主要是人为活动产生的，因此对这类物质排放量减少也较为简单。如建筑施工的涂料、精炼石油的废气、机动车的尾气以及清洁剂等挥发性物质的使用，都会对臭氧的产生做出贡献。

2 京津冀地区臭氧污染来源研究

京津冀地区从空间分布上来说，郊区地区的臭氧浓度要吸纳朱高于城市中心地区。京津冀地区夏季臭氧小时平均浓度含量和二氧化氮的浓度呈现出显著的非相关关系，而与其他空气污染物则不存在这样明显的相关关系。京津冀地区臭氧的主要来源为氮氧化物和挥发性有机化合物（VOC）等空气污染物，在日光照射下发生光化学反应产生的，这也是京津冀地区在夏季臭氧浓度最高的主要原因。因此，控制臭氧的反应物排放源是控制好臭氧浓度的有效途径，尤其是对挥发性有机化合物排放的控制。