某市臭氧浓度变化特征分析及其污染防控对策

韩荣敏

（贺州市生态环境局，广西贺州 524899）

1 引言

近年来，某市近地面环境空气质量总体好转，各项大气污染物SO2，NOX，CO，PM10，PM2.5等年均浓度呈现下降趋势，但是以臭氧为首要污染物的污染天数呈现上升趋势，臭氧污染已成为继PM2.5之后又一个使空气质量超标的主要污染物之一，近地面臭氧污染已成为日益引人关注的环境问题［1］。研究［2］显示，我国的部分地区臭氧已经于前几年取代PM2.5成为全年首要污染物。臭氧污染与颗粒物污染不同，臭氧是区域大气污染物中的二次污染物，并非来源于污染源直接排放，而是NOX和挥发性有机物（VOCs）等在高温和强日照天气下发生光化学反应产生的［3］。研究［4］表明，气象条件（气温、相对湿度、风速及风向）变化以及NOX，VOCs 的浓度对臭氧的形成影响较大。近地面臭氧污染会引起呼吸系统等疾病，直接影响人体健康［5］。因此，正确掌握近地面臭氧分布特征以及与前体物之间的变化关系，从而制定科学可行的污染防控措施显得尤为重要。

2 材料与评价方法

2.1 数据资料来源

本文采用的O3-8 h 浓度、CO 浓度、NO2浓度数据均来源于网站发布的空气质量自动监测站点的数据。时间段为2017 年1 月1 日—2019 年12 月31日。

2.2 评价方法

臭氧的评价指标为日最大质量浓度，判断臭氧超标的依据是《环境空气质量标准》（GB 3095—2012），将城市O3-8 h 平均浓度与O3-8 h 标准限制比较得出结果。统计计算方法及评价方法参照《环境空气质量评价技术规范（试行）》（HJ 663—2013）及《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》（HJ 633—2012）进行。

3 结果与讨论

3.1 臭氧污染概况

某市轻度及以上污染天气的首要污染物为PM2.5及臭氧。2017 年、2018 年及2019 年臭氧年均浓度分别为130，128，137 μg/m3，年均浓度虽在2018 年度有所下降，但是2019 年度又有所上升。2017 年、2018 年、2019 年以臭氧为首要污染物的污染天数分别为6，8，19 d，且臭氧污染天数占全年污染天数的比例分别为13.33%，23.53%，70.37%，以臭氧为首要污染物的污染天数及其所占全年污染天数比例呈逐年增加的趋势。

由图1 可见，从臭氧超标天数季节分布来看，9，10，11 月臭氧污染天数最多，平均每月达到了4 d。总体表现为秋季以臭氧为首要污染物的污染天数最多，其次是夏季。这与南京市臭氧超标主要集中在4—9 月［6］存在较大差异，臭氧污染的时间分布表现出明显的地域差异及气候特点。在某市，秋季时间持续较长、日照强烈、大气氧化性强，有利于臭氧的生成。

图1 臭氧超标天数季节分布

3.2 臭氧浓度的时间变化特征

由图2 可见，2017—2019 年某市臭氧浓度的日变化趋势都呈现单峰型的特点，和日照强度的日变化趋势基本相同，晚上O3-8 h 的浓度都比较小，最小浓度基本都出现在7：00 或者8：00，之后随着太阳升起，太阳辐射强度不断增强，温度不断升高，促使一次污染物NOX，VOCs 发生光化学反应，臭氧浓度不断升高，直至15：00 出现峰值，达到一天中最大浓度，之后随着太阳辐射强度及温度逐渐降低，光化学反应强度减弱，臭氧浓度也随之降低。陈长虹等［7］的研究亦表明，午后臭氧的浓度较高，除与午后太阳光照强、辐射强度高、温度高促进光化学反应有关外，还与臭氧形成的前体物NOX及VOCS的浓度有关。

图2 2017—2019 年臭氧浓度的小时分布特征

3.3 臭氧与CO 及NO2 之间的关系

由图3 可见，2019 年某市臭氧浓度日变化曲线呈单峰型分布特征，臭氧最低小时浓度出现在8：00，为28.6 μg/m3，9：00—15：00 为迅速增加时段，臭氧高浓度时段分布在11：00—20：00，峰值出现在15：00，为81.2 μg/m3，夜间浓度开始缓慢下降。2019年某市NO2变化曲线呈现双峰型分布特征，与臭氧的变化趋势相反，在臭氧出现峰值时，NO2浓度维持较低浓度，表现为下午浓度低，晚上浓度高，在11：00—18：00 保持较低的浓度。2019 年某市CO浓度在一天中的变化趋势呈现弱三峰型的分布特征，相比NO2的双峰更为明显。CO 浓度较高时段为8：00—10：00 及18：00—23：00，刚好与臭氧浓度处在下降时段一致，亦表现出与臭氧浓度变化相反的趋势。

图3 臭氧、NO2 及CO 浓度日变化趋势

4 防控臭氧污染对策

4.1 完善监测预警机制

完善臭氧污染的监测及预警机制，充分利用臭氧污染的规律，在臭氧污染概率较高的季节加强监控，密切关注臭氧浓度日变化趋势，及时采取有效的降低前体物的应急防治措施，预防以臭氧为首要污染物的污染天气出现。

4.2 大力推广使用清洁能源

各级政府统筹推广使用清洁能源，如太阳能、风能、天然气等，以减少煤炭的消耗，减少VOCs 及NOX的排放［8］。

4.3 落实各项污染防治措施

根据各地的产业结构，政府各个职能部门需加强联防联控，贯彻落实《大气污染防治行动计划》，严格控制机动车尾气污染，加强人造岗石、包装印刷以及塑料加工等行业的VOCs 污染控制，推进重点行业清洁生产，推进工业企业脱硝治理设施建设运行，严格控制工业NOX的污染排放。

5 结语

本文通过对2017—2019 年某市臭氧污染趋势分析，提出臭氧污染防控对策。该市的臭氧污染主要集中在秋季（9—11 月），其次是夏季（5—8 月）。臭氧污染时期的气象特征主要表现为高气温、低湿度、低风速，气象条件的变化是引起臭氧超标的重要因素。当未来天气满足这些条件时，应加强臭氧浓度变化监控，结合浓度变化趋势，适时考虑发布臭氧污染预警，及时采取有效措施预防臭氧污染天气出现。同时需注重从前体物的治理以及加强区域联防联控等多方面入手，防治臭氧污染。