石嘴山市臭氧污染状况及建议对策*

孙 欣，冯月春

(1.石嘴山市惠农区生态环境监测站，宁夏 石嘴山 753000；2.宁夏理工学院计算机学院，宁夏 石嘴山 753000)

自相继实施《大气污染防治行动计划》《打赢蓝天保卫战三年行动计划》以来，石嘴山市环境空气质量持续改善，但随着经济持续增长，能源消耗持续增加，大气污染治理的难度逐年递增。特别是，进入夏季后，臭氧为首要污染物的污染天数占比呈上升趋势，管控形势十分严峻。臭氧污染已成为我市空气质量持续改善的关键，开展臭氧污染防治迫在眉睫。

臭氧(O3)是典型的二次污染物，是大气对流层光化学污染的产物。人类活动大量排放的氮氧化物(NOx)、挥发性有机物(VOCs)，以及一氧化碳(CO)、甲烷等物质，在高温、强辐射的条件下发生反应生成O3，导致光化学污染[1-2]。

臭氧污染不仅会引发呼吸系统的疾病，严重的甚至还有死亡的风险[3-4]。本文依据石嘴山市2018—2021年国家环境空气质量监测网O3监测数据,分析石嘴山市 O3污染特征及变化趋势探讨石嘴山市O3浓度随季节变化的污染特征和时空分布特征，梳理石嘴山市臭氧污染现状，为石嘴山市臭氧污染防治、管控提供参考。

1 数据来源与评价方法

本文中臭氧数据采用石嘴山市国控4个环境空气自动监测点监测数据，分别为大武口黄河东街、惠农南大街、红果子镇惠新街、沙湖旅游区。数据采集为2018年1月—2021年12月期间连续监测的数据。监测过程严格执行《环境空气气态污染物(SO2、NO2、O3、CO)连续自动监测系统运行和质控技术规范》(HJ 818-2018)[5]等相关标准。数据有效性按照《环境空气质量标准》(GB3095-2012)[6]、《环境空气质量评价技术规范(试行)》(HJ663-2013)[7]的有关规范要求执行。

2 结果分析与讨论

2.1 石嘴山市臭氧污染状况

2018—2021年期间，石嘴山市O3日最大8h滑动均值(以下以O3-8 h 表示)质量浓度及超标天数见图1。从图1可知，石嘴山市O3日最大 8 h 滑动均值各年度质量浓度均值分别为144、151、148、153 μg/m3；全年质量浓度最大值分别186、186、186、199 μg/m3；臭氧超标天数分别为17、23、16、23天；全年污染天数的占比分别为16%、34%、19%、32%。从浓度及超标情况来看，2020年超标天数有所下降，但2021年又有所反升，全年O3-8 h 质量浓度最大值呈升高的趋势。

图1 2018—2021年石嘴山市O3—8 h质量浓度及超标天数

2.2 石嘴山市臭氧污染变化特征

2.2.1 月度变化特征

石嘴山市2018—2021年臭氧月质量浓度变化如图2所示。石嘴山市臭氧质量浓度月度变化总体呈倒“U”型分布，夏季高，冬季低。每年春季随着温度升高，臭氧质量浓度逐渐升高，6、7月份达到峰值，之后逐月下降，10月份以后未出现臭氧污染现象，臭氧质量浓度最低的月份是12月。

图2 2018—2021年石嘴山市臭氧月浓度水平变化

2.2.2 日变化特征

从2018—2021年臭氧日质量浓度变化来看(图3、图4、图5、图6)，2018年臭氧超标时间出现在4—7月，高质量浓度值集中在6月份；2019年臭氧高质量浓度值集中在7月份和8月份，7月份超标天连续出现4天；2020年臭氧超标时间出现在5—8月，高质量浓度值集中在6月份；2021年臭氧污染程度相对较重，超标时间出现在5—9月，高质量浓度值主要集中在7月份，7月6—10日连续 5 d 超标，7月13—15日连续 3 d 超标，其中7月13日臭氧日最大 8 h 滑动平均值高达 199 μg/m3。

图3 2018年石嘴山市臭氧日质量浓度变化趋势

图4 2019年石嘴山市臭氧日质量浓度变化趋势

图5 2020年石嘴山市臭氧日质量浓度变化趋势

图6 2021年石嘴山市臭氧日质量浓度变化趋势

2.2.3 小时变化特征

选取2021年具有代表性的臭氧超标日和非超标日情况下的臭氧小时质量浓度变化进行比较，如图7所示。石嘴山市臭氧质量浓度日变化特征为白天高夜间低，小时质量浓度呈单峰型分布。臭氧超标日，从9时开始生成速率加快，浓度快速升高，16时达到峰值，18时开始下降；臭氧非超标日，从9时开始升高，抬升速率缓慢，达到峰值时间与超标日类似，夜间降至最低。

图7 臭氧超标日与非超标日比较

超标日和非超标日的主要区别在于光化学反应初始时刻臭氧的初始质量浓度和提升速率，超标日的初始质量浓度显著高于非超标日，总的来看日变化趋势是一致的。

早9时开始升高，15—17时间质量浓度达到峰值，总的来看日变化趋势是一致的。

2.3 总结

1)2018—2021年，石嘴山市臭氧污染程度总体呈上升趋势。臭氧超标天数分别为17、23、16、23天；各年度质量浓度均值分别为144、151、148、153 μg/m3。

2)石嘴山市臭氧质量浓度月度变化总体呈倒“U”型分布，夏季高，冬季低。从臭氧超标出现时间看，2018年在4—7月，2019年在4—8月，2020年在5—8月，2021年在5-9月。整体来看，6、7、8月臭氧污染最严重，且超标最多。

3)臭氧超标日和非超标日小时浓度呈单峰型分布。

3 建议对策

1)加强臭氧污染防治基础能力建设。构建系统科学全面的大气光化学立体监测网，建立臭氧激光雷达，臭氧和臭氧前体物的垂直分布监测，持续更新完善臭氧前体物排放清单。

2)开展臭氧污染成因与来源解析。加强环境空气质量深度分析能力，充分发挥热点网格、微型站等监测设备作用，加强臭氧污染防治分析成果总结，开展臭氧污染成因分析与来源解析工作，不断提高臭氧污染防治的科学性和精准性。

3)提升臭氧污染预报预警技术及应急预案制定。加强臭氧污染预报预警能力，编制应急响应预案，建立城市间应急联动响应机制。提前发布臭氧污染预警信息与调度指令，指导各部门有的放矢开展防控工作。

4)加强重点污染源精细化管控。强化工业源排放管控，大力推进低挥发性有机物原辅材料替代品，强化生产、储存、运输、销售等环节的无组织排放。强化面源污染管控，加强汽修喷涂行业执法检查力度，错开高温时段进行外墙涂装、铺设沥青等涉挥发性有机物作业，加强餐饮油烟治理，确保油烟净化设施正常运行。强化移动源及油品管控，不断推进新能源车辆，加大老旧车辆淘汰力度，加快推进加油站油气回收在线监控系统建设，强化油品储运销监管。