杜新黎, 杜 濤, 李養(yǎng)養(yǎng), 曹 磊, 關建玲, 丁 強

(陜西省環(huán)境監(jiān)測中心站，陜西 西安 710077)

新近頒布的《環(huán)境空氣質量標準》(GB3095-2012)增加了臭氧8小時濃度限值。近年來，在試行新標準的城市中，如我省關中城市群時有臭氧超標現(xiàn)象，而且是晴天麗日、陽光普照，感覺空氣質量不錯，但監(jiān)測結果卻顯示空氣質量輕度污染。這回“肇事”的不是大家關心的PM2.5，而是臭氧。本文主要以西安市城區(qū)2013年度環(huán)境空氣中臭氧濃度及其變化監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，分析其來源，提出控制對策，供研究和決策參考。

1 臭氧及其來源分析

1.1 臭氧及其“好壞”

臭氧，英文名稱Ozone，氣體密度(0℃，g/L)2.144；液體密度(-150℃，g/cm3)1.473，氣態(tài)臭氧厚層帶藍色，有刺激性腥臭氣味，濃度高時與氯氣氣味相像；液態(tài)臭氧深藍色，固態(tài)臭氧紫黑色。另外，臭氧為純凈物。在常溫下，易分解，生成氧氣和氧原子，用于水的消毒和空氣的臭氧化，在化學工業(yè)中用作強氧化劑。臭氧很不穩(wěn)定，在常溫常態(tài)常壓下即可分解為氧氣。

在離地表20-30公里的高空，臭氧是“好東西”，是阻止太陽紫外線輻射危害地球生物的天然屏障。但在地面，臭氧是危害人體健康的“壞東西”。輻射增強、氣溫增高導致地表臭氧濃度升高，此時，大氣中的氣態(tài)污染物也能被氧化成細顆粒物，對PM2.5的形成有促進作用。夏季，往往PM2.5濃度高的時候，臭氧濃度也很高。臭氧對人體健康的危害主要是強烈刺激呼吸道，造成肺功能改變，引起氣道反應和氣道炎癥增加、哮喘加重等。很多植物對臭氧比較敏感，植物葉面可出現(xiàn)點彩狀和青銅色傷斑。臭氧對建筑材料、衣物及其他物質材料等有損壞作用，如加速橡膠和塑料老化，使紡織品褪色等。

1.2 地面臭氧的主要來源

臭氧同鉛污染、硫化物等一樣，它也是源于人類活動，汽車、燃料、石化等都是臭氧的重要污染源。在車水馬龍的街上行走，常?？吹娇諝饴詭\棕色，又有一股辛辣刺激的氣味，這就是通常所稱的光化學煙霧。臭氧就是光化學煙霧的主要成分，它不是直接被排放，而是轉化而成的，比如汽車排放的氮氧化物，只要在陽光輻射及適合的氣象條件下就可以生成臭氧。隨著汽車和工業(yè)排放的增加，地面臭氧污染成為普遍現(xiàn)象。

強陽光中的強紫外線確實是光化學煙霧污染的觸發(fā)條件，但是并不是有陽光的地區(qū)都一定會出現(xiàn)臭氧超標。出現(xiàn)臭氧超標的根本原因其實是人類活動排放了生成臭氧的前驅污染物。形成臭氧的“前驅物”主要有氮氧化物、VOC(揮發(fā)性有機物)和一氧化碳，它們都是一次污染物，當空氣中的這些污染物超過了大氣的正常容納程度，在紫外線強烈的情況下就會發(fā)生光化學反應而生成臭氧。

臭氧是二次污染物，所以要治理臭氧必須先治理它的前驅物二氧化氮、VOC、CO等。二氧化硫的來源主要是油品和煤的燃燒產(chǎn)生的，氮氧化物主要來自于高溫燃燒，一氧化碳主要來自不完全燃燒。但VOC的來源非常復雜廣泛，涉及到上千種物質和眾多產(chǎn)業(yè)，其中主要包括石油化工、造船、汽車制造等需要大規(guī)模噴涂的產(chǎn)業(yè)、印刷、造紙、家具、膠合板、化妝用品、文具、家庭裝修，以及人們忽視的電子行業(yè)的清洗環(huán)節(jié)。

2 西安市城區(qū)2013年度臭氧污染基本情況

西安市城區(qū)現(xiàn)有國控環(huán)境空氣自動站13個，從2012年起采用新的環(huán)境空氣標準進行監(jiān)測，由3個因子增加到6個因子，環(huán)境空氣質量評價采用AQI(空氣質量指數(shù))。AQI在50以下為優(yōu)，509-100為良，100-150為輕度污染，150-200為中度污染，200-300為重度污染，超過300則屬于嚴重污染。

臭氧1小時平均濃度一級、二級標準限值分別為0.16μg/m3、0.20 μg/m3；臭氧日最大8小時濃度限值一級、二級標準分別為0.10μg/m3、0.16 μg/m3。

2.1 臭氧月際8小時平均濃度超標狀況

2013年度西安市城區(qū)臭氧8小時平均濃度超標28天，1小時平均濃度值超標3天，1小時和8小時平均濃度值均超標2天，超標情況詳見表1。

表1 臭氧月超標天數(shù)統(tǒng)計表 單位：天

其中七、八月份連續(xù)多天超標，臭氧夏天超標頻率高于其他季節(jié)。

2.2 臭氧日最大8小時平均濃度超標點位情況

臭氧日最大8小時平均濃度超標點位情況見表2，西安市13個點位中有9個點臭氧曾超標。高壓開關、經(jīng)開區(qū)和曲江的超標天數(shù)位居前三名。

表2 臭氧超標點位統(tǒng)計表 單位：天

2.3 臭氧8小時平均濃度變化情況

西安市各點位臭氧8小時最大濃度值見表3和圖1。

由表可知，2013年度，臭氧8小時平均濃度最大值為264 μg/m3，超標0.65倍，最大值出現(xiàn)在臨潼點位。從監(jiān)測數(shù)據(jù)上來看，城市郊區(qū)的臭氧超標天數(shù)比城區(qū)多。原因是在一定條件下，城市近地面的臭氧被汽車尾氣排放的一氧化氮“吃掉”了，被氧化為二氧化氮。這樣，給地面監(jiān)測造成了城區(qū)臭氧污染輕、郊區(qū)污染重的現(xiàn)象。另外與機動車、工業(yè)污染源直接排放的一次污染物不一樣。臭氧大部分是二次污染物，需要通過前驅物(氮氧化物和揮發(fā)性有機化合物)在陽光照射下，通過光合作用產(chǎn)生。而前驅物主要來自城市污染源，比如機動車尾氣等。前驅物排放后至臭氧形成需要幾個小時。某一時刻，前驅物在市區(qū)開始反應。等幾個小時后才會生成臭氧，而這個時候。臭氧早已經(jīng)被風吹到城市的四周去了。

表3 臭氧各點位8小時平均濃度最大值 單位：μg/m3

圖1臭氧各點位8小時平均濃度最大值

2.4 臭氧8小時平均濃度月際變化情況

由表4和圖2可知，臭氧最大8小時平均濃度出現(xiàn)在6月份，6-10月臭氧濃度偏高.超標與強陽光有關，而空氣中一項未納入監(jiān)測的污染物VOCs，在光化學作用下，是導致臭氧超標的最重要因素之一。

表4 臭氧8小時濃度月際變化 單位：μg/m3

圖2臭氧8小時濃度月積變化圖

2.5 臭氧一天24小時的變化情況

選取7月-8月份臭氧變化較大的月份，分析一天24小時的變化規(guī)律，在氣象條件穩(wěn)定的情況下，一定是太陽出來之后逐漸升高，見圖3.12時至16時臭氧濃度由高向低變化，14時達到峰值。

圖3 7月25日-8月3日臭氧城市小時均值濃度統(tǒng)計圖

3 西安市臭氧的主要污染來源分析

(1)臭氧污染與機動車尾氣排放密切相關。尾氣主要含有一氧化碳、氮氧化物和碳氫化合物，這些化學物質遇到光之后，就會發(fā)生化學反應產(chǎn)生臭氧，光照越強，臭氧污染越嚴重。西安市汽車保有量200萬輛，污染物氮氧化物、一氧化碳和顆粒物的排放總量約為30萬噸。其中氮氧化物18萬噸。環(huán)境空氣中二氧化氮的濃度有上升的趨勢，在2012年西安市二氧化氮的年均濃度超過二氧化硫。

(2)臭氧污染與工業(yè)污染源密切相關，其中：火電、冶金、建材、石油化工、合成材料、制藥、塑料加工、表面涂裝、電子產(chǎn)品與設備制造、包裝、印刷等等行業(yè)貢獻較大。西安市有電廠6家，關中城市群有21家。關中地區(qū)燃煤量約達五千多萬噸，西安市工業(yè)污染源排放二氧化硫約9萬噸，氮氧化物約8萬噸煙塵約3萬噸，形成臭氧的“前驅物”。

(3)臭氧污染與房地產(chǎn)開發(fā)有密切關系，VOC是揮發(fā)性有機化合物的英文簡稱，通常所說的油漆、乳膠漆中對人體有害的化學物質(重金屬除外)指的就是VOC。墻壁、天花板、地面等建材，以及乳膠漆、墻紙、絕熱材料、粘合劑等裝飾材料都是VOC的主要來源。

(4)飲食業(yè)、干洗業(yè)、印刷業(yè)對環(huán)境空氣污染有一定作用。國人喜歡吃煎炸、爆炒的食物。每人每天消耗油10-50克，還有調料，西安市城區(qū)每天排放到空氣中的VOC約0.5萬噸。干洗劑、油墨、氣霧劑的排放形成臭氧的“前驅物”。

4 城區(qū)臭氧污染防治的基本對策

從城市可持續(xù)發(fā)展的角度講，對大氣臭氧污染的防治要采取多種手段結合，主要應采取以下幾方面手段。

4.1 強化機動車污染防治，有效控制氮氧化物的排放

大力開展可持續(xù)交通體系建設，發(fā)展關中“五市一區(qū)”城市公交系統(tǒng)，鼓勵購買清潔能源公交車，控制機動車保有量。

為配合機動車國Ⅳ、國Ⅴ排放標準的實施，在關中城市群應加大國Ⅳ配套成品車用汽油和柴油的供應。

實施國家第Ⅳ階段排放標準。擴大環(huán)保監(jiān)督抽查覆蓋范圍，確保企業(yè)批量生產(chǎn)的車輛達到排放標準要求。

加強營運車輛強制報廢的有效管理和監(jiān)控，加強廢舊汽車拆解回收環(huán)境監(jiān)管，推進“黃標車”加速淘汰進程，對“黃標車”實行區(qū)域限行

4.2 明確重點控制區(qū)，實施分區(qū)分類管理

劃分重點控制區(qū)，對重點控制區(qū)和一般控制區(qū)實施差異化的控制要求。

優(yōu)化工業(yè)空間布局，西安市禁止新建燃煤燃油電廠(除熱電聯(lián)產(chǎn)以外的火電廠)、水泥、鋼鐵、石化及煤化工等重污染項目，現(xiàn)有企業(yè)要不斷改進設計、使用清潔能源和原料，改造為先進的生產(chǎn)工藝技術與設備、改善管理，提升清潔生產(chǎn)水平，逐步達到行業(yè)一級清潔水平。

加快產(chǎn)業(yè)結構調整，在單位面積排放強度大的地區(qū)要進一步加強產(chǎn)業(yè)結構調整，遏制高耗能、高污染產(chǎn)業(yè)過快發(fā)展；以技術、經(jīng)濟可行為依據(jù)，對重點行業(yè)的排放標準、清潔生產(chǎn)標準以及落后產(chǎn)能標準進行修訂，倒逼火電、鋼鐵、水泥建材、焦化、有色、化工等重點行業(yè)提升產(chǎn)業(yè)技術水平，優(yōu)化發(fā)展方式，減少污染物新增量。

4.3 加強能源清潔利用，控制區(qū)域煤炭消費總量

加大清潔能源使用，充分利用天然氣、地熱能、太陽能、風能、煤層氣、生物質能。

劃定高污染燃料禁燃區(qū)，發(fā)展城市集中供熱，建立清潔能源利用的重點示范項目，優(yōu)化清潔能源分配方案，控制煤炭消費要求。

4.4 實施多污染物協(xié)同控制，全面改善空氣質量

推進二氧化硫、氮氧化物減排，大力削減顆粒物污染排放，推進揮發(fā)性有機物污染防治，強化有毒廢氣污染防治，開展溫室氣體排放控制，深化面源污染管理

4.5 創(chuàng)新區(qū)域管理機制，提升聯(lián)防聯(lián)控管理能力

建立關中城市群大氣污染聯(lián)防聯(lián)控聯(lián)席會議制度；實現(xiàn)區(qū)域大氣污染源統(tǒng)一監(jiān)管；建立重大項目環(huán)境影響評價會商機制；建立環(huán)境信息共享機制；建立關中城市群大氣污染跨界傳輸評估機制；建立關中城市群大氣污染預警應急機制。

創(chuàng)新環(huán)境管理政策措施：完善財稅補貼激勵政策；深入推進價格與金融貿(mào)易政策；開征揮發(fā)性有機物排污費；全面推行排污許可證制度；實施重點行業(yè)環(huán)保核查制度；推行污染治理設施建設運行特許經(jīng)營；實施環(huán)境信息公開制度；推進城市環(huán)境空氣質量達標管理；試行區(qū)域排污交易。

4.6 提高區(qū)域大氣污染預警應急能力

加強環(huán)境監(jiān)測實驗室大氣污染應急能力建設。加強西安市環(huán)境監(jiān)測站的應急監(jiān)測儀器、實驗室相關檢測設備的配備，保證能夠應對突發(fā)性大氣污染事件的監(jiān)測能力。

完善大氣污染預警及應急響應機制，增強應急能力。建立以環(huán)境質量監(jiān)測、污染源監(jiān)測和環(huán)境信息支撐為核心的環(huán)境監(jiān)測信息網(wǎng)；利用區(qū)域動態(tài)排放源清單、模型模擬、通訊網(wǎng)絡、計算機網(wǎng)絡等技術手段，搭建區(qū)域突發(fā)性污染事件監(jiān)測預報預警平臺。

4.7 加強宣傳教育，提高公眾的環(huán)保意識

增強環(huán)保意識和加強環(huán)保教育，提高市民對大氣污染的認識程度，使市民了解大氣環(huán)境保護和防治污染的意義，激發(fā)市民保護大氣的熱情和積極性，將保護環(huán)境深入到每個人的生活中，從而制止資源浪費和污染大氣的行為。

5 結語

新修訂的《環(huán)境空氣質量標準》(GB3095-2012)已經(jīng)把臭氧濃度限值納入其中，2012年已經(jīng)在京津冀、長三角、珠三角等重點區(qū)域以及直轄市和省會城市實施；2013年已經(jīng)在113個環(huán)境保護重點城市和國家環(huán)保模范城市實施；2015年將在所有地級以上城市實施；2016年1月1日起將在全國實施新標準。西安市從2012年試點實施，2013年正式實施，兩年多的實踐證明，在治理城市環(huán)境空氣中臭氧的污染時，要從源頭抓起，從治理形成臭氧的“前體物”做起，不斷減少排放，加大清潔能源使用，才能全面改善城市環(huán)境空氣質量。

[1] 環(huán)境保護部，國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.環(huán)境空氣質量標準[GB 3095-2012][S]. 中國環(huán)境科學出版社，2012.

[2] 環(huán)境保護部.環(huán)境空氣質量指數(shù)(AQI)技術規(guī)定(試行)(HJ 633-2012)[S]. 中國環(huán)境科學出版社，2012.

[3] 西安市環(huán)境保護局.西安環(huán)境質量報告(2013年度)[R].西安市環(huán)境保護局，2013.

[4] 晏國政，王井懷.專家詳解臭氧污染三大疑問[OL].[2013-09-21]http://news.xinhuanet.com/politics/2013-09/21/c_117440117.htm.

[5] 佚名.臭氧的益處與危害[OL].[2012-11-25]http://www.tahua.net/thread-460438-1-1.html.

[6] 劉軍，劉雙，張馳.晴天臭氧就超標不能老怪太陽[OL].[2012-09-14]http://roll.sohu.com/20120914/n353108548.shtml.