城市环境空气中臭氧污染特征及其影响因素

2021-09-16六盘水市生态环境区域监测站杨丽霞

区域治理 2021年35期

六盘水市生态环境区域监测站杨丽霞

在绿色生态理念下，开展环境保护与污染治理已经成为我国生态建设的重要内容，在城市生态建设中，应重视大气污染问题的有效治理。现阶段，臭氧污染是城市大气污染的重要形态，其污染状况严重、影响因素多样，有必要分析臭氧污染特征，针对性采取措施对其进行防治处理。

一、城市臭氧污染现状

臭氧主要分布在平流层和对流程，在大气环境控制中，确保臭氧浓度比例合理，能起到一定的保护作用，减少紫外线对地表的辐射危害。但是当今社会中，石油化工、交通运输等产业均获得了快速发展，这些产业在带动经济发展的同时，使得一部分有毒有害气体未经处理就排入大气中，造成了较为严重的环境污染问题。在烟尘、粉尘排放中，大气中臭氧的含量逐渐增多，臭氧污染问题日益严重，并且从发展态势来看，大气环境中臭氧污染的范围在不断扩大。臭氧污染不仅会给地表动物、植物造成较大伤害，而且会严重损害人体肺功能，造成人体眼鼻疼痛、呼吸困难等多种症状，危害人类身体健康。故而有必要在大气环境保护中把臭氧污染治理工作的位置摆正，做好臭氧污染的有效治理。

二、城市臭氧污染特征分析

（一）区域性

区域性是城市臭氧污染的基础特征，即在不同的城市地区，臭氧污染的程度是具有差异性的，这是因为臭氧污染问题的产生与工业发展、气象、湿度等因素有较大关系。现实情况是，各地区的气象气候有较大差异，而且工业发展水平各不相同，这些影响因素的不同引起了城市臭氧污染区域性的差异。现阶段，在我国300多个城市中，因臭氧超标而引起臭氧污染的城市已经超过了60个，并且在这些城市中，约3/4的城市分布在东部沿海地区的经济圈或经济带内。在已发生臭氧污染的区域，对比农村臭氧污染，城市臭氧污染问题明显较为严重。受臭氧活性强、气体流动性特征突出等因素的影响，郊区臭氧污染比城市中心臭氧污染更加严重。故而在臭氧污染治理过程中，需充分考虑臭氧污染的区域特征，结合区域实际情况进行针对性的防治和科学处理。

（二）时间性

在不同月份、不同季节，城市空气中臭氧的浓度也有较大差异，这显示出城市臭氧污染具有极强的时间特性。

据西部某城市环境空气臭氧最大8小时滑动平均浓度数据显示（数据变化图表详见图1），从季节差异性表现来看，在春夏季节，城市空气中臭氧的浓度明显增加，浓度最高值出现在夏季，这是因为在春季、夏季时，空气中的氧含量较大，同时雷电天气使得大气中的紫外线能量较大，臭氧本身具有吸收云层紫外线的能力，在紫外线能量不断增大的情况下，空气中臭氧的浓度也会逐渐增加，最终形成较为严重的臭氧污染问题[1]。

图1 某城市2018—2020年臭氧最大8小时滑动平均浓度值变化情况图

（三）超标率逐年上升

可持续发展理念的指导下，我国高度重视生态环境的治理问题，实现了环境监测和治理手段的有效创新，这在一定程度上使得城市空气质量有所好转。譬如，近年来，城市空气中细颗粒物（PM2.5）浓度、一氧化碳浓度处于持续下降状态，尤其是细颗粒物（PM2.5）浓度已经接近正常水平。但不可否认的是，相比于单一污染物治理，臭氧污染治理难度较大。现阶段，在大气污染治理过程中，臭氧污染治理是整个工作开展的重点和难点所在。在大气环境污染治理中，应考虑空气的成分，然后结合臭氧污染影响因素开展治理工作。城市臭氧污染的形成受多种因素影响，仅从污染源层面来看，碳化物、氮化物、硫化物、细颗粒物等均与臭氧污染有较大关系。目前，我国臭氧污染治理与理想目标仍存在较大差距，并且在部分地区，臭氧浓度出现超标现象，且超标率处于逐渐上升的状态。如在我国珠三角地区，以往空气污染超标天数中，臭氧污染超标天数占31%，现阶段，该指标已经上升到了70%，严重影响了人们的生活，危害人们的身体健康。

三、城市臭氧污染影响因素

（一）污染源

现代工业生产会向空气中排放一定的废气，该环节中，有的工业企业出于自身经济效益考虑，未能规范化地进行工业废气的净化处理，这些废气在多种因素的作用下会产生较为严重的大气污染及臭氧污染问题。就臭氧本身而言，其具有强氧化性、不稳定性的特征，在空气中，臭氧容易扩散，而且浓度受多种因素影响。正常情况下，平流层的臭氧对于地球生物具有极强的保护作用，但是对流层浓度超标的臭氧则对我们具有较大危害。在我国，造成臭氧污染的污染源较多，除生活垃圾、工业垃圾外，汽车尾气、工业废气等均和臭氧污染问题的形成有较大关系。社会生产生活中，这些污染源本身不能直接排放臭氧，但是其会散发出各种有毒有害气体，在大气环境中，这些有毒有害气体会在多种条件作用下发生反应，致使空气中臭氧的浓度增加。譬如，我国城市汽车的数量处于逐年增长状态，汽车在运行中会排放大量含有氮氧化合物的尾气，在光辐射作用下，氮氧化合物会使得空气中臭氧的浓度增加，间接引起臭氧污染问题。

（二）气象

气象因素会对空气中臭氧的浓度造成影响。在不同气象条件下，气温和光照条件具有明显的差异，这种差异会引起空气中臭氧浓度的变化。譬如，结合臭氧时间差异性特征可知，在夏季时，空气中臭氧的浓度较高，而到冬季，空气中臭氧的浓度会有所降低，造成这种现象的原因有两个方面：一方面，夏冬两个季节的气温具有较大差异，在高温条件下，加快了不同污染物的反应速度，而臭氧污染主要由空气中的氮氧化物和挥发性有机物（VOCs）在高温、强紫外线条件下发生化学反应生成，导致臭氧的浓度升高。在冬季，较低的气温会放缓空气分子的流动速度，进而使得臭氧的浓度降低。另一方面，在春夏两季，太阳光照的时间明显较长，光照强度有所增强，这会造成空气中臭氧浓度增加，而在秋冬季节，光照时间的缩短会使得空气中臭氧浓度降低。改变风速对臭氧浓度也有客观的影响，当风速增大时，有利于水平扩散作用对浓度的稀释，当风速减小时，在臭氧传输过程中不稳定的大气就将上层高浓度臭氧向底层输送，这种混合作用强于扩散作用就导致近地面臭氧浓度升高。湿度的变化对臭氧浓度有较小的影响，湿度增强时，臭氧的浓度会有所降低，湿度降低时，空气中臭氧的浓度会有所增加，而湿度变化对臭氧浓度的影响较温度来说很小。

（三）细颗粒物（PM2.5）

细颗粒物（PM2.5）浓度也是影响臭氧浓度的重要因素，其与臭氧浓度之间存在负相关系。即随着空气中颗粒物浓度的上升，臭氧的浓度会有所下降，反之当颗粒物浓度下降时，臭氧的浓度会有所上升。当臭氧浓度上升且超过极限时，会引起一定的臭氧污染问题。分析细颗粒物（PM2.5）浓度与臭氧浓度作用机理可知，颗粒物本身具有一定的消光性，能有效吸收大气中的紫外线，达到降低臭氧浓度的作用。

四、城市臭氧污染防治措施

（一）挥发性有机物（VOCs）污染防治

臭氧污染控制中，首先应注重VOCs污染的有效控制。从本质上讲，VOCs属于光反应有机化合物，其不仅包含非甲烷烃类，而且涉及含氮有机物等物质，含硫有机物也是VOCs的重要组成。在臭氧污染防治中，应注意VOCs排放的控制和消减。现阶段，VOCs的来源极为广泛，天然源、人为源是VOCs两个基本的来源渠道，其中，人为源又包含了工业、交通、农业、生活等多个层面，故而在这些行业生产中，首先应注重生产模式的转型升级，开始实施绿色化生产，并加强生产过程精细化管理。其次应重视污染物排放的监控，最大限度减少VOCs排放，并且在废气排放前，重视废气的净化处理。此外应重视现有VOCs污染的治理，减少VOCs对空气的进一步污染和影响。

（二）NOx污染防治

锅炉、窑炉、交通源是NOx污染物的主要来源，在现代工业生产中，应重视低脱硫脱硝装置的应用，而在汽车运行中，应配置低氮燃烧器，以此来减少NOx污染物排放，预防臭氧污染问题发生。

（三）污染天气应对

要进一步减少臭氧污染对人体的危害，应注重以下几点：其一，在减排控制方面，建议城市居民尽可能地选择绿色交通出行工具，真正地将绿色发展理念落到实处，同时应重视城市工业空间布局优化，实施工业企业整改，取缔或减少高污染的工业企业。此外，要求在现代生产中重视清洁能源的应用。其二，在既有污染改善过程中，应重视多家单位的协调，通过源头治理、过程优化等手段，实现臭氧污染、大气污染的有效治理。其三，在个人健康防护中，要求实施大气污染预警，如要求城市居民在上午10h至下午17h，尽量减少户外活动等。