西充县“十三五”期间的臭氧污染现状及对策研究

董磊磊

（南充市西充生态环境监测站，四川 南充 637200）

近年来，随着国家对大气污染防治工作的重视程度不断提高，以及各项防治措施的有力推进，各地环境空气质量明显好转，特别是细颗粒物PM2.5的年均浓度不断下降，但臭氧污染问题却越来越引起社会的广泛关注。臭氧是氧的同位素，是淡蓝色气体且具有强氧化性与特殊臭味，是光化学烟雾的主要组成部分之一[1]。臭氧对人体以及植物都有很大的危害性，其隐蔽性强，区域性污染特征明显，但成因复杂，来源广泛，治理难度大。

目前，西充县环境空气质量虽然于2019年达到了国家环境空气质量二级标准，其大气污染防治也取得了显著成效，但空气质量不稳定，尤其是冬季PM2.5、夏季臭氧污染突出，同时，受气候因素影响严重，空气质量持续改善将面临严峻挑战。随着大气污染防治工作的深入，西充县大气污染状况出现了新的特点。从季节变化来看，冬季污染较严重，其次是夏季，春季和秋季污染天气出现较少。从首要污染物来看，冬季仍以细颗粒物（PM2.5）为主，夏季则臭氧（O3）污染较多。因此，近几年，臭氧浓度持续升高，其作为首要污染物的污染天数逐渐增多，大有超过细颗粒物（PM2.5）为首要污染物的趋势，并呈现出臭氧将成为全年首要污染物污染天数最多的特点。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本研究数据来源于西充县环保局办公楼顶的环境空气质量自动监测站，坐标为E105°52′45″、N30°59′09″，该站能监测SO2、NO2、O3-8 H、PM2.5、PM10的浓度和气压、温湿度、风速等气象因子。其时间段为2017年1月1日至2020年12月31日。

1.2 适用标准

适用标准为《环境空气质量标准》（GB3095-2012）。

2 臭氧污染时间分布特征

2.1 年度变化特征

根据环境空气质量监测数据显示，在2017～2020年，西充县城区臭氧90百分位质量浓度分别为127 μg/m3、141 μg/m3、126 μg/m3、128 μg/m3，均达到了《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中二级标准（160 μg/m3）。总体来看，在2017～2020年，臭氧（O3）年均浓度出现了先升后降至稳定的小幅度变化过程，即2018年浓度小幅度上升，2019年下降，然后在2020年与2019年均处于基本持平的一个变化过程。

在2017年，全年没有出现臭氧污染天气，而2018年有13 d，2019年8 d，2020年达15 d之多[2]。从天数来看，臭氧污染虽然不是逐年增加，但从全年的污染天数比例来看，增加趋势十分明显，且从2017～2020年分别为0%、25%、36%、63%。从对全年空气质量优良达标率的影响来看，臭氧污染占全年的比例分别为0%、3%、2.1%、5.2%。由此可见，该县臭氧污染呈现出愈演愈烈的趋势，其对全年优良达标率影响巨大，也是影响全县环境空气质量目标任务的重要因素。

2.2 季节变化特征

西充县属于亚热带湿润季风气候区，四季分明，气候温和，年降水量在970 mm左右，其雨季为7～9月。按照气象学标准划分四季为：3～5月为春季，6～8月为夏季，9～11月为秋季，12月～次年2月为冬季。该县2017～2020年臭氧浓度季节分布如图1所示。

图1 2017～2020年O3浓度季节分布

从图1可以看出，从2017～2020年，西充县春季臭氧日最大8 h平均质量浓度分别为112 μg/m3、145 μg/m3、127 μg/m3、156 μg/m3，呈现出先升后降再升的变化趋势；夏季臭氧日最大8 h平均质量浓度分别为111 μg/m3、152 μg/m3、140 μg/m3、127 μg/m3，呈现出先升后降的倒“V”型；秋季臭氧日最大8 h平均质量浓度分别为70 μg/m3、109 μg/m3、94 μg/m3、94 μg/m3，与夏季变化趋势一致，也呈现出先升后降的倒“V”型；冬季臭氧日最大8 h平均质量浓度分别为80 μg/m3、66 μg/m3、80 μg/m3、78 μg/m3，浓度变化范围不大。从总体来看，西充县城区臭氧浓度具有明显的季节性，春夏两季臭氧浓度高，秋冬季低，与气温变化趋势基本一致，均达到了国家二级标准。

根据监测数据统计分析，西充县臭氧污染天气具有鲜明的季节性特征，主要集中在春夏两季。从2018年有臭氧污染记录以来，全年臭氧污染天数为13 d，其中春季为5 d，夏季8 d；2019年臭氧污染天数为8 d，其中春季2 d，夏季6 d；2020年臭氧污染天数为15 d，其中春季12 d，夏季3 d。由以上数据可以看出，污染天气越来越多，而时间多集中在春、夏两季。

2.3 月变化特征

西充县在2017年没有出现臭氧污染天气，2018～2020年月均臭氧质量浓度分布如图2所示。从图2可以看出，西充县臭氧污染主要集中在4～8月份，11月～次年2月臭氧浓度较低。并且，从2018～2020年臭氧月均浓度变化大致呈“M”字型，即峰值浓度出现在4月和8月，或5月和8月，历年6、7月份臭氧浓度都较低，这与西充县气象条件变化有一定的关系。而在4～5月份，由于气温开始升高，降水较少，所以光化学反应强烈，有利于臭氧的生成。在6～9月份，西充县是属于多雨季节，且8月是一年当中气温最高的，晴天太阳辐射强烈，光化学反应条件充分，臭氧生成潜势大，容易出现污染天气。

图2 2017～2020年月均O3质量浓度分布

从2018～2020年，西充县臭氧污染日天数最多的月份各不相同，但总体来看，5月和8月最多。详细记录如下：2018年5月污染2 d，8月4 d；2019年8月份4 d；2020年5月7 d，8月1 d。

从2017～2020年，西充县臭氧峰值浓度出现在5、7、8、5月份，浓度分别为127 μg/m3、166 μg/m3、161 μg/m3、175 μg/m3。除2017年达标，其余年份分别超标0.04%、0.01%、0.09%。

2.4 日变化特征

从2017～2020年，西充县臭氧污染主要集中在4～8月份。2018年有13 d轻度污染，首个污染日出现在4月8日，臭氧日8 h最大滑动平均值最高的为5月16日，达到190 μg/m3，超出二级标准0.19倍；2019年有8 d轻度污染，首个污染日出现在4月7日，臭氧日8 h最大滑动平均值最高为6月14日和8月6日，均达到174 μg/m3，超出二级标准0.09倍；2020年有15 d轻度污染，首个污染日出现在3月20日，臭氧日8 h最大滑动平均值最高的为5月2日，达到209 μg/m3，超出二级标准0.31倍。由此可知，西充县每年首个臭氧污染日越来越早，其质量浓度峰值也在升高（最高达209 μg/m3），所以，该县臭氧污染形势较为严峻。

2.5 小时变化特征

选择西充县臭氧污染的最严重时段，来分析其臭氧污染浓度日变化特征。在2020年5月，臭氧90第百分位浓度达175 μg/m3，出现了7个轻度污染天气。将该月每日二氧化氮和臭氧浓度按时刻进行算术平均，得到臭氧和二氧化氮浓度的日变化曲线[3]，详细情况如图3所示。西充县臭氧浓度日变化呈“单峰单谷”型特征。臭氧浓度从8时开始快速上升，至17时达到峰值，其中8～14时臭氧浓度上升速度最快，达到14.7 μg/（m3·h），15～19时臭氧浓度仍维持在较高水平；20时以后随着太阳辐射的减弱，气温的下降，臭氧浓度开始缓慢下降，至次日7时达到最低。

图3 2020年5月O3和NO2小时平均浓度日变化特征

从图3可以看出，臭氧前体物二氧化氮浓度日变化与臭氧浓度总体上呈负相关关系，呈“双峰双谷”型特征。二氧化氮浓度峰值出现在22时，这可能是受大气边界层降低，以及人类活动排放累积的共同影响；次峰出现在早上8时，可能是受上下班高峰期的汽车尾气排放影响；低值出现在14时，此时可能是受光化学反应影响消耗增大及大气扩散条件有利影响；次谷出现在凌晨5时，主要是受污染物的扩散沉降以及大气自净作用的影响。通过以上分析发现，西充县臭氧和二氧化氮浓度日变化特征与咸宁市[3]基本相似，其臭氧浓度峰值出现的时间基本一致，二氧化氮谷值时刻也大致相同，只是峰值浓度的高低不一致。

3 对策建议

从以上研究数据可以看出，西充县臭氧污染形势较为严峻，秋冬主要污染物为颗粒物，春夏以臭氧为首要污染物的局面基本形成，已直接影响到优良天数达标率，且污染天气明显增多。臭氧是光化学反应形成的二次污染物，其成因复杂，来源广泛，治理难度大。因此，西充县一方面需要了解臭氧污染现状，另一方面也要加大臭氧前体物的来源治理，减少排放，从而减少臭氧污染。

3.1 加大对工业企业以及加油站、储油库等涉及VOCs源头的治理

在实际的臭氧污染治理工作中，要建立工业企业污染治理台账，分行业实施源头替代；积极推广使用低含量原辅材料、生产工艺和设备，同时，加快单一采用光氧化、光催化、低温等离子、一次性活性炭吸附等低效技术企业的升级改造。并且，推动建设园区集中涂装中心，溶剂回收中心、活性炭集中处置中心等；推动一批设施老化、治理效果不佳的加油站、储油库、油罐车等治理设施更新，提升油气回收治理效率[4]。此外，严格控制加油站、储油库和油罐车装卸油的工作时间，各加油站、储油库和油罐车实施在6～8月高温天气的8～18时暂停装卸油。

3.2 实施挥发性有机物达标治理行动，提高治理“三率”

要排查全县涉VOCs排放污染的工业企业，并建立台账清单，逐一排查挥发性有机物排放污染治理设施的安装率、收集率、达标率。同时，开展挥发性有机物达标专项治理行动，对治污设施设备不安装、废气收集处置率低、不能达标排放的企业，强化执法力度，促进其整改，且在规定时限内仍整改不到位、不能达标排放的企业，报请县人民政府依法关停。通过一系列行动，争取从源头减少臭氧前体物VOCs的排放，减少臭氧的生成潜势。

3.3 强化机动车尾气等移动源及油品的质量监管

由于机动车尾气排放的NOx和VOCs是臭氧生成的重要前体物，尤其是超标车辆对污染“贡献”更大，所以，公安、生态环境、交通等部门要开展常态化路检路查，依法查处排放不合格车辆上路行驶的违法行为。同时，加大资金投入，建设智能化机动车尾气遥感监控系统，减少移动源尾气污染排放。此外，还需持续加大销售环节油品质量抽检，其年度抽检率不低于30%。而对于问题率高、整改不积极的企业开展公开曝光和约谈，严厉打击“黑加油站（车）”。

3.4 加强污染天气应对

为了进一步加强西充县的臭氧监测和联防联控，针对臭氧区域性的污染过程，可根据区域预警提示按照统一时间和要求提前采取减排措施。同时，加强督促重点企业错峰生产，避免在白天高温时段开展道路沥青铺装、划线、喷涂、露天电焊切割等作业。鼓励错峰加油、加油站夜间卸油，增加洒水降温增湿频次，且重点区域要加强交通疏导、减少拥堵，并加强餐饮油烟净化设施的运行维护。