2018～2020年东北地区沿海城市臭氧污染趋势及空间分布特征研究

王琳琳

(辽宁省大连生态环境监测中心，辽宁 大连 116021)

1 引言

随着近几年颗粒物及细颗粒物污染的治理，臭氧污染逐渐凸显，臭氧作为首要污染物的天数占比也逐年提升，2019年全国范围以臭氧为首要污染物的超标天数占总超标天数的41.8%。臭氧污染因受地理位置、气象条件、污染源排放及其前体物浓度等众多因素影响，呈现一定的区域特点。东北地区沿海城市位于环渤海经济圈，工业聚集、污染源多，研究其臭氧的空间分布及污染趋势对东北沿海城市臭氧污染的现状及分布，以及将来的治理有着重要意义。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

辽宁省省内共有77个国控空气自动监测点位[1，2]，各地区监测点位数量见表1。研究用数据为全省内所有国控空气自动监测点位采集[3]，审核上报至国家城市环境空气质量监测网空气质量监测数据。

表1 辽宁省国控空气自动监测点位统计

2.2 分析方法

根据各监测点位的臭氧小时数据，计算臭氧日最大8 h浓度作为臭氧日均值[4]，统计2020年1、4、6、10月份臭氧日均值第90百分位数作为臭氧月均浓度，统计2018～2020年各季节臭氧日均值第90百分位数作为臭氧季节浓度，统计2018～2020年各年度臭氧日均值第90百分位数作为臭氧年均浓度。

根据ArcGIS软件空间分析功能，将省内全部监测点位的臭氧评价值进行IDW插值分析，客观反映全省臭氧浓度的空间分布。

3 空间分析

3.1 年均浓度空间分布特征

2018～2020年辽宁省监测点位臭氧年均值的范围为117～171 μg/m3，其中沿海城市监测点位臭氧年均值的范围为117～160 μg/m3。2018～2020年全省监测点位臭氧年均值依次为158 μg/m3、152 μg/m3和146 μg/m3，其中沿海城市监测点位臭氧年均值依次为157 μg/m3、153 μg/m3和145 μg/m3。可见，近三年全省臭氧年均浓度均符合国家二级标准5，且臭氧污染逐年改善。

2018～2020年辽宁省及沿海城市臭氧浓度年评价值统计见表2。

表2 2018～2020辽宁省及沿海城市臭氧浓度年评价值统计情况

由统计分析结果可见，2018～2020年辽宁省臭氧年均值空间分布上呈现西高东低的地域特征，且高值区范围逐年缩小6。

2018年，臭氧相对高浓度中心位于营口和盘锦，朝阳、沈阳、抚顺、锦州浓度略高于周边区域，丹东及本溪的臭氧浓度比较低；沿海城市中，营口、盘锦臭氧最高，丹东臭氧最低。

2019年，有2个臭氧相对高浓度中心，分别位于营口和朝阳，沈阳、锦州、大连臭氧浓度略高于周边区域，丹东及本溪的臭氧浓度比较低；沿海城市中，营口臭氧浓度最高，丹东臭氧浓度最低。

2020年，有2个臭氧相对高浓度中心，分别位于阜新以及沈阳，丹东及本溪的臭氧浓度比较低；沿海城市中，营口和盘锦臭氧浓度最高，丹东臭氧浓度最低。

3.2 季节浓度空间分布特征

2018～2020年辽宁省及沿海城市臭氧浓度均为春夏季高于秋冬季。

2018～2020年全省监测点位不同季节臭氧浓度范围依次为春季125～202 μg/m3，夏季113～213 μg/m3，秋季69～173 μg/m3，冬季56～166 μg/m3。其中沿海城市监测点位浓度范围依次为春季128～202 μg/m3，夏季113～213 μg/m3，秋季83～173 μg/m3，冬季65～166 μg/m3。

全省监测点位三年臭氧浓度季节均值依次为春季160 μg/m3，夏季175 μg/m3，秋季125 μg/m3，冬季80 μg/m3。其中沿海城市监测点位臭氧三年季节均值依次为春季161 μg/m3，夏季170 μg/m3，秋季135 μg/m3，冬季81 μg/m3。

统计表明，沿海城市的臭氧季节变化同全省臭氧的季节变化基本一致，均为春季开始逐渐升高，夏季达到浓度高值，秋季开始降低，冬季达到浓度低值，区别在于沿海城市夏季的浓度高值低于全省均值，秋季回落的趋势也缓于全省7。2018～2020年辽宁省及沿海城市臭氧季节浓度统计情况见表3。

表3 2018～2020年辽宁省及沿海城市臭氧季节浓度统计情况

由统计分析结果可见，2018～2020年不同季节辽宁省监测点位臭氧浓度呈现一定地域特征[8]。

2018～2020年春季，全省臭氧污染逐年改善的趋势明显。2018年春季全省除辽东的丹东情况良好外，全省近2/3地区春季臭氧超标，营口和盘锦臭氧污染情况最重，春季臭氧均值超标20 μg/m3以上。2019年春季较2018年春季，污染程度降低污染范围缩小，辽西污染程度明显高于辽东。2020年春季，全省臭氧污染程度较轻，除营口相对较高外，其他城市污染程度均较轻。

夏季为全年污染程度最重的季节，其中2018年污染程度最重，2019年改善后2020年再次恶化。2018年夏季，臭氧污染程度较重，除辽东南的丹东、本溪和大连外，其余城市夏季臭氧均值全部超标，最严重的营口和鞍山夏季臭氧均值达到200 μg/m3左右。2019年夏季情况有所改善，全省1/3地区达标，其余城市超标20 μg/m3以内。2020年夏季，臭氧污染的程度较上年有所加重。除辽东的丹东和本溪外，全省其余城市夏季臭氧均值均超标，但是总体污染水平低于2018年。

2018～2020年秋季，全省臭氧均值均低于国家二级标准限值，2019年浓度高于2018年及2020年。2018年秋季，辽南的营口和大连略高于其他城市，整体辽东优于辽西。2019年秋季，臭氧污染的程度较上年有所加重，环渤海区域浓度高于其他区域，整体辽东优于辽西。2020年秋季，臭氧污染明显改善，营口和大连臭氧浓度率高于全省其余地区。

2018～2020年冬季，全省臭氧浓度均较低，其中2019年最低。

3.3 月浓度空间分布特征

根据季节时间分布分析得知臭氧呈现季节变化特征，因此2020年四个季节各选取一个典型月份(1、4、6、10月)分析辽宁省臭氧月浓度空间分布特征。

2020年1、4、6、10月全省监测点位臭氧浓度范围依次为63～108 μg/m3、141～194 μg/m3、133～236 μg/m3和74～160 μg/m3，其中沿海城市监测点位浓度范围依次为67～87 μg/m3、141～194 μg/m3、133～221 μg/m3和74～158 μg/m3。2020年1、4、6、10月全省监测点位臭氧月均值依次为80 μg/m3、168 μg/m3、187 μg/m3和129 μg/m3，其中沿海城市监测点位臭氧月均值依次为78 μg/m3、163 μg/m3、183 μg/m3和134 μg/m3。

沿海城市的臭氧浓度月变化同全省的臭氧浓度月变化趋势基本一致，月浓度区域平均水平与全省比较，除10月外，其余三个月份均低于全省均值，差异性不大9。2018～2020年辽宁省及沿海城市臭氧月浓度统计情况见表4。

表4 2020年辽宁省及沿海城市臭氧月浓度统计情况

由统计分析结果可见，1月臭氧浓度整体较低，全省臭氧浓度较为接近。

4月臭氧浓度升高，辽中、辽北地区臭氧高于辽西和辽东南地区。营口明显高于其他城市；沿海城市中丹东、大连臭氧浓度最低，营口臭氧浓度最高。

6月臭氧浓度达到高值，辽西北臭氧浓度较高，东部丹东浓度最低。沿海城市中除丹东外，其余5市臭氧浓度水平较为接近。

10月臭氧浓度明显降低，阜新、葫芦岛、大连略高于其他城市，东部丹东本溪臭氧浓度最低；沿海城市中丹东最低，大连和葫芦岛最高。

4 结论

2018～2020年，全省臭氧污染逐年改善，沿海城市臭氧与全省平均水平基本持平，其中营口、盘锦略高，丹东最低。空间分布上呈现西高东低的地域特征，且高值区范围逐年缩小。

2018～2020年，全省臭氧浓度均为春夏季高于秋冬季，具体为春季开始逐渐升高，夏季达到浓度高值，秋季开始降低，冬季达到浓度低值。沿海城市的臭氧季节变化同全省臭氧的季节变化基本一致，区别为沿海城市夏季的浓度高值低于全省均值，秋季回落的趋势也缓于全省。

2020年1、4、6和10月，全省及沿海城市臭氧的月浓度变化与该月份对应的季节臭氧变化基本一致[10]。