眉山市东坡区臭氧污染现状及防治对策建议

2022-04-26余志清

资源节约与环保 2022年3期

余志清

（眉山市东坡生态环境局四川眉山 620000）

引言

“十三五”以来，眉山市东坡区城市空气质量逐步改善，“东坡蓝”也频频出现在大家的朋友圈，2020年环境空气质量全面达标，东坡区广大市民环境幸福指数不断提升。随着东坡区大气污染防治工作的纵深推进，制约环境空气质量全面达标的颗粒物浓度逐年改善，而以臭氧为首要污染物的臭氧污染天数逐年增加，臭氧已然成为制约东坡区环境空气质量进一步改善的重要制约因素。本文主要通过2016年-2020 年臭氧污染特征及变化趋势，结合污染源数据，从实际提出臭氧管控建议。

1 臭氧的性质及危害

臭氧在常温常压下是一种具有特殊臭味的淡蓝色气体，具有不稳定性和强氧化性。在大气层的上部或平流层，可以形成臭氧层，吸收太阳的紫外辐射，从而保护地球上人类和生物避免紫外线带来的辐射。在常温常压下，臭氧即可分解为氧气，很容易氧化有机不饱和化合物。近地面臭氧在一定浓度范围内是无害的，当近地面臭氧浓度超过安全浓度时，对呼吸系统造成损伤，刺激眼睛，造成视力下降，破坏人体免疫机能，使甲状腺功能受损、骨骼钙化等。孕妇和儿童是受臭氧污染的最危险人群[4]。

2 东坡区臭氧污染现状及原因

2.1 眉山市东坡区臭氧污染现状分析

由图1 和图2 可以看出，2016 年-2020 年臭氧浓度基本呈逐年上升，由于PM2.5 平均浓度改善明显，臭氧污染天数占比逐年上升，2020 年臭氧污染天数已经占全年总污染天数的69.6%，超过其他五项污染物指标之和。

图1 2016年-2020年眉山市东坡区臭氧浓度值变化趋势图（单位：ug/m3）

图2 2016-2020年臭氧污染天数和占比

由图3 臭氧浓度日变化规律可以看出，臭氧浓度出现的峰值明显，每日上午8-9 时出现浓度峰值，此时正处于上班早高峰，机动车尾气排放的二氧化氮和一氧化碳平均浓度均呈现同步上升，在消耗臭氧的同时，又为臭氧的生成提供了前体物。随着温度上升，太阳辐射增强，光化学反应活性的增强，臭氧浓度逐渐增加，在下午15-17 时又达到峰值。表明氮氧化物、挥发性有机物和一氧化碳等前体物质在高温、低湿及强太阳辐射强度下生成臭氧，提升臭氧浓度[3]。

图3 2020年臭氧日变化规律

由图4 可以看出，臭氧高浓度出现在春夏季，而其他季节浓度较低。8 月受副热带高压控制，日照强、气温高，日照时数长，能提供足够的太阳辐射强度，利于臭氧生成；而春季臭氧的高峰现象可能由春季多发“对流层顶折叠”现象，导致对流层上部高浓度臭氧通过沉降和平流作用向下输送所造成。秋冬季虽有臭氧生成的前体物，但缺乏较强的太阳辐射，因此不具备臭氧生成的外部气象条件。

图4 2016-2020年臭氧月度浓度变化图

2.2 东坡区臭氧污染成因

2.2.1 地形和气候因素

东坡区属于眉山市的主城区，位于四川盆地西南部，四面环山，地形闭塞呈口袋状，冬季静风频率高、逆温强度大。东坡区常年主导风向为北风，当城区为北风和西南风时，有传输性污染因素影响。在白天时，四川盆地的地面温度较高，空气湿度大，空气对流效果不明显。在夜晚时，盆地内很容易出现逆温层，大气运动效果不明显，盆地上空聚焦的污染物质很难排出[1]。关照条件是臭氧生成的必要条件，通过臭氧的时空分布可以看出臭氧的生成季节和每日高值区时段都和光照密不可分。气温越高，太阳光辐射越强，越有利于臭氧生成；湿度越高，水蒸汽越高，因光散射增加而减弱了紫外线辐射，减弱臭氧生成。根据东坡区气象资料分析，东坡区常年主导风为北风和偏北风。经分析臭氧污染与风向关系，结果显示，臭氧污染与风向存在关联明显。当臭氧污染时，风向主要在北西北-北北东范围内，在此范围发生臭氧污染的频率最高，占总污染35%，因此东坡区臭氧污染除本地值因素外，存在一定的区域外影响。

2.2.2 氮氧化物浓度趋势变化分析

以2019 年国控站点监测数据进行氮氧化物日变化分析：每日上午8-10 时和晚上20-24 时的浓度高，每日浓度出现“W”变化趋势，两个时段对全年的氮氧化物贡献高达49%。早上上班高峰时段，随着机动车数量的增加，机动车尾气排放增加，导致氮氧化物出现早高峰浓度值。随着扩散条件的改善，排放尾气的减少以及氮氧化物光解被消耗等，浓度值逐渐降低。随着下班高峰时段的来临，加之晚上扩散条件变差，氮氧化物光解反应降低，加上一氧化氮被氧化生成累积，到22 时再次出现峰值。以近三年氮氧化物浓度月变化规律分析：因为春节期间，工厂停工和城区机动车出行量的减少，导致每年2 月氮氧化物浓度最低。3-9 月，随着静稳天气的减少、雨水的增加等气象条件改善，环境容量的增大，污染物扩散条件转好，以及紫外线对氮氧化物分解因素，氮氧化物浓度呈现下降趋势。可以看出，臭氧浓度或随氮氧化物浓度的增加而降低，或随氮氧化物浓度的减少而上升。

2.2.3 臭氧污染生成分析

臭氧浓度水平主要取决于臭氧前体物的排放水平、臭氧和臭氧前体物的区域传输及大气的光化学过程。臭氧浓度与氮氧化物浓度变化趋势，结合在O3-NOx-VOCs 的非线性光化学反应过程中，白天光化学反应生成臭氧，夜晚则主要为臭氧的消耗过程。根据臭氧生成机制来看，涉及臭氧化学的反应包括引发反应、自由基生成、自由基传递反应和终止反应，而前体物氮氧化物和挥发性有机物在光化学反应机制中起着引发反应和自由基传递的作用。因此氮氧化物和挥发性有机物为臭氧生成提供了重要的前体物。根据第二次全国污染源普查统计结果（基数年为2017 年），眉山市东坡区氮氧化物及挥发性有机物均主要来自于移动源、工业源及生活源。移动源中机动车及非道路移动机械氮氧化物及挥发性有机物排放量均较大。工业源中氮氧化物排放量较大的行业门类比较分散，分别为煤、燃油及天然气锅炉、化学原料生产、砖瓦及石材等建筑材料制造、常用有色金属冶炼，这4 个行业排放量达1881 吨、占排放总量的78.4%。挥发性有机物排放较大行业分别为铁路等运输设备制造业、化学原料和制品制造业、家具制造业、橡胶和塑料制品业、包装印刷业和医药制造业，这6 个行业挥发性有机物排放量占总排放量的95.8%。生活源主要是以建筑涂料使用、沥青道路铺装、干洗、餐饮和汽车维修行业为主。

3 眉山市东坡区臭氧污染防治对策建议

3.1 分行业统筹推进工业源污染治理

以造纸、水泥、砖瓦、耐火材料、陶瓷行业为重点，深入推进氮氧化物的深度治理，持续推进燃煤锅炉及工业炉窑采用清洁能源替代，对天然气锅炉推行低氮燃烧改造，运用科技手段，强化废气在线监测系统和现场治污设施运行电量监管措施，严格执行重点区域特别排放限值要求；以家具制造、机械设备制造、化工、化学原料药、包装印刷行业为重点，深入推进挥发性有机物专项整治，通过VOCs 走航监测、便携式VOCs 监测仪、废气在线监测设备等监管手段，指导企业逐步淘汰光氧催化、活性炭一级吸附等单一的挥发性有机物废气治理设施。规范企业管理，从原料堆场到生产车间，对每个涉及VOCs 产污节点做到应收尽收，减少挥发性有机物无组织排放。

3.2 加强移动源污染治理

加大非道路移动机械尾气抽测力度，严禁未备案登记或尾气不达标非道路移动机械，进入施工场地作业。高排放非道路移动机械禁行区，全面禁止高排放非道路移动机械入城行驶。鼓励公交车、出租车和公务用车优先采购清洁能源车辆；提升铁路运输能力，减少公路运输比例；合理规划公交路线，优化道路布局，减少机动车出行量同时减少机动车在停车起步过程产生大量的氮氧化物和一氧化碳污染物；同时加快建成绕城道路，禁止过境货车尤其是中重型载重货车入城行驶。利用遥感监测、柴油货车尾气路检、加大柴油货车用车大户监管等手段，禁止黑烟车和高排放车辆上路行驶。严厉打击黑加油站，严格杜绝违规私自销售不合格油品，积极推行新型能源。

3.3 开展城区面源污染治理

从源头管控，加强市场准入，工业企业有替代的环保型涂料必须使用环保型涂料，禁止高挥发性的有机物进入市场。督促餐饮服务行业安装、定期清洗维护油烟净化设施，禁止露天烧烤。对露天补漆的汽车维修等散乱污企业进行清理整顿，鼓励汽修行业提升喷涂工艺，且使用非溶剂型低VOCs 含量涂料，加大喷漆房废气治理设施运行效率。