連衛(wèi)中

（福建省龍巖環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，福建 龍巖 364000）

21世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)得到飛速的發(fā)展，城市化水平不斷提高，人口越來(lái)越向城市集中，造成城市環(huán)境污染不斷加重，全國(guó)范圍內(nèi)，很多地區(qū)臭氧污染都呈現(xiàn)出不斷加重的趨勢(shì)。近些年大量的研究表明，我國(guó)京津冀地區(qū)、長(zhǎng)江三角洲和珠江三角洲等主要工業(yè)發(fā)達(dá)區(qū)域的臭氧污染越來(lái)越嚴(yán)重，臭氧和PM2.5已經(jīng)成為城市環(huán)境空氣的主要污染物。各地的環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)結(jié)果也表明，全國(guó)很多城市都存在臭氧超標(biāo)的問(wèn)題[1-3]。

臭氧具有強(qiáng)氧化性，是一種比氧氣更強(qiáng)的氧化劑，對(duì)人體的健康和生態(tài)環(huán)境都有直接的危害。它不是通過(guò)人類活動(dòng)直接產(chǎn)生和排放的污染物，它主要是由揮發(fā)性有機(jī)物及氮氧化物這兩個(gè)前體物在大氣中通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)生成的。

龍巖市位于福建省西部，管轄范圍包括新羅區(qū)、永定區(qū)、上杭縣、武平縣、長(zhǎng)汀縣、連城縣及漳平市，區(qū)域面積為1.9萬(wàn)km2。龍巖市地勢(shì)東高西低，北高南低。區(qū)域內(nèi)武夷山脈南段、玳瑁山、博平嶺等山嶺沿東北-西南走向，整體上呈平行分布，全市平均海拔為652 m，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。2019年，龍巖市常住人口為264萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)人口為153.12萬(wàn)人。目前，龍巖市臭氧污染及防治措施方面的研究不多。本文通過(guò)分析龍巖市各個(gè)地區(qū)2018-2020年環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，得出龍巖市各個(gè)地區(qū)近地面臭氧濃度變化規(guī)律，為今后龍巖市實(shí)施各項(xiàng)防治措施、治理近地面臭氧污染提供科學(xué)依據(jù)。

1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)方法

本研究所使用的龍巖市臭氧和其他污染物（SO2、NO2、CO、PM10和PM2.5）的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均來(lái)自福建省生態(tài)云環(huán)境空氣質(zhì)量智慧綜合平臺(tái)，所采用的時(shí)間范圍為2018年1月1日至2020年12月31日。

臭氧評(píng)價(jià)指標(biāo)為日最大8 h平均濃度（簡(jiǎn)稱O3-8 h），數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)參照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）[4]和《環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ 663—2013）[5]，城市每天O3-8 h由每一個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)（不含對(duì)照點(diǎn)）臭氧日最大8 h算術(shù)平均濃度算出。根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）中環(huán)境功能區(qū)分類和質(zhì)量要求，龍巖市各個(gè)地區(qū)以臭氧濃度二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作為判定標(biāo)準(zhǔn)，O3-8 h二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值為160 μg/m3，O3-1 h二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值為200 μg/m3。

根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ 633—2012）[6]，O3-8 h劃分為5個(gè)級(jí)別：優(yōu)（1～100 μg/m3）、良（101～160 μg/m3）、輕度污染（161～215 μg/m3）、中度污染（216～265 μg/m3）、重度污染（265 μg/m3以上）。分別對(duì)2018-2020年龍巖市各個(gè)地區(qū)每天的O3-8 h等級(jí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)計(jì)算超標(biāo)天數(shù)中O3-8 h作為首要污染物的數(shù)量。通過(guò)統(tǒng)計(jì)2018-2020年龍巖市各個(gè)地區(qū)O3-8 h第5、10、25、50、75、90、95百分位（其中第90百分位O3-8 h可以用于城市臭氧年度達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)）和年平均值，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以看出年際間城市O3-8 h變化規(guī)律。

2 結(jié)果分析

2.1 龍巖市各個(gè)地區(qū)臭氧污染情況和變化趨勢(shì)

統(tǒng)計(jì)2018-2020年龍巖市各個(gè)地區(qū)第90百分位O3-8 h，結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出，2018年、2019年、2020年O3-8 h第90百分位的平均值分別為104、111、104 μg/m3，龍巖市7個(gè)地區(qū)全部達(dá)標(biāo)。雖然龍巖市各個(gè)地區(qū)臭氧全部達(dá)標(biāo)，但是龍巖市區(qū)（新羅區(qū)）在所有地區(qū)中還是最高的。從臭氧濃度來(lái)看，有些地區(qū)逐年下降，如龍巖市區(qū)、武平縣、連城縣，其他地區(qū)則先上升后下降，如漳平市、長(zhǎng)汀縣、永定區(qū)和上杭縣。這表明龍巖市各個(gè)地區(qū)臭氧污染的變化趨勢(shì)各不相同。

圖1 2018-2020年龍巖市各個(gè)地區(qū)第90百分位O3-8 h

統(tǒng)計(jì)2018-2020年龍巖市7個(gè)地區(qū)每日O3-8 h等級(jí)，結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，龍巖市每年優(yōu)和良等級(jí)頻次最多，輕度污染頻次較少，沒(méi)有發(fā)生中度污染和重度污染。從龍巖市7個(gè)地區(qū)這三年來(lái)看，優(yōu)級(jí)天數(shù)逐漸上升，良級(jí)天數(shù)逐漸下降，輕度污染級(jí)別天數(shù)也在逐漸上升。根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ 663—2013）和《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）的O3-8 h二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值（160 μg/m3）來(lái)評(píng)價(jià)[6]，2018-2020年，龍巖市超標(biāo)天數(shù)中，O3作為首要污染物的天數(shù)分別為0、3、8 d。

圖2 2018-2020年龍巖市O3-8 h各個(gè)級(jí)別所占比例情況

統(tǒng)計(jì)2018-2020年龍巖市7個(gè)地區(qū)超標(biāo)天數(shù)中首要污染物所占比例的變化，結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，2018-2020年，龍巖市7個(gè)地區(qū)首要污染物主要為PM10、PM2.5和臭氧。PM10和PM2.5作為首要污染物的天數(shù)呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，而臭氧則呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。

圖3 2018-2020年龍巖市超標(biāo)天數(shù)中所有首要污染物分配情況

統(tǒng)計(jì)2018-2020年龍巖市7個(gè)地區(qū)的O3-8 h，分析2018-2020年龍巖市第5、10、25、50、75、90、95百分位O3-8 h變化情況，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，2019年O3-8 h各百分位與2018年相比都呈現(xiàn)出一致性的上升，這說(shuō)明2019年臭氧濃度整體向上抬升。龍巖市7個(gè)地區(qū)O3-8 h年均值從2018年的68 μg/m3增加到2019年的72 μg/m3，且2020年O3-8 h年均值為69 μg/m3，2020年跟2019年相比略有下降，與2018年差距不大。另外，2020年跟2019年相比，第5、10百分位O3-8 h比2019年高，第25百分位O3-8 h跟2019年相距不大，第50、75、90、95百分位O3-8 h均比2019年低，這說(shuō)明2020年同2019年相比，O3-8 h有較明顯下降，主要表現(xiàn)為低值區(qū)濃度上升且高值區(qū)濃度下降。

圖4 2018-2020年龍巖市O3-8 h百分位濃度的變化情況

統(tǒng)計(jì)2018-2020年龍巖市7個(gè)地區(qū)的O3-8 h，分析龍巖市7個(gè)地區(qū)2018-2020年O3-8 h百分位濃度的變化情況，結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，龍巖市7個(gè)地區(qū)的臭氧污染變化趨勢(shì)都不一樣，其中，龍巖市區(qū)（新羅區(qū)）臭氧變化不大，長(zhǎng)汀縣、永定區(qū)、上杭縣和漳平市臭氧均呈現(xiàn)先升高再下降的變化趨勢(shì)，武平縣和連城縣則呈現(xiàn)不斷下降趨勢(shì)。由此可以看出，龍巖市區(qū)（新羅區(qū)）臭氧變化不大，其余城市臭氧都有所減輕。

圖5 2018-2020年龍巖市各個(gè)地區(qū)O3-8 h百分位濃度的變化情況

2.2 臭氧污染的時(shí)間和空間分布特點(diǎn)

2.2.1 時(shí)間變化特點(diǎn)

統(tǒng)計(jì)2018-2020年龍巖市各個(gè)地區(qū)O3-8 h污染超標(biāo)情況，結(jié)果如圖6所示。從圖6可以看出，受太陽(yáng)光照、太陽(yáng)輻射和環(huán)境溫度的影響，龍巖市不同季節(jié)O3-8 h的超標(biāo)天數(shù)各不相同，具有比較明顯的季節(jié)變化特點(diǎn)。春季（3-5月）和秋季（9-11月）的污染比較嚴(yán)重，2018年O3-8 h無(wú)超標(biāo)，2019年O3-8 h超標(biāo)3 d（6月有1 d，9月有2 d），2020年O3-8 h超標(biāo)8 d（4月有5 d，5月有2 d，11月有1 d），發(fā)生在春季和秋季的臭氧污染超標(biāo)天數(shù)分別占總超標(biāo)天數(shù)的63.6%和27.3%。

圖6 2018-2020年龍巖市O3-8 h超標(biāo)情況

龍巖市屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，夏季盛行風(fēng)以東南風(fēng)為主，西南風(fēng)為輔。因?yàn)榈靥幯睾５貛?，龍巖市受臺(tái)風(fēng)影響比較大，雖然夏天溫度比較高，太陽(yáng)光照比較強(qiáng)，但是空氣流動(dòng)性比較強(qiáng)，導(dǎo)致臭氧超標(biāo)情況并不嚴(yán)重。

2.2.2 空間分布特點(diǎn)

統(tǒng)計(jì)2018-2020年龍巖市7個(gè)地區(qū)的O3-8 h，做出龍巖市各個(gè)地區(qū)O3-8 h年平均值及第90百分位O3-8 h的空間分布狀況圖，如圖7所示。從圖7可以看出，龍巖市各個(gè)地區(qū)的O3-8 h年平均值差距不大；龍巖市區(qū)（新羅區(qū)）的第90百分位O3-8 h相對(duì)較高，其他地區(qū)差距不大。

圖7 龍巖市各個(gè)地區(qū)O3-8 h年平均值及第90百分位O3-8 h的空間分布狀況

2.3 臭氧（O3）和氮氧化物（NOx）、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的關(guān)系

臭氧不是通過(guò)人類活動(dòng)直接產(chǎn)生和排放的污染物，它主要是揮發(fā)性有機(jī)物及氮氧化物這兩個(gè)前體物在太陽(yáng)光的紫外線作用下通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)生成的?？諝庵械牡趸铮∟Ox）和揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）主要來(lái)源于各種電力設(shè)備、工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車尾氣、化學(xué)溶劑的排放和汽油燃燒產(chǎn)物等。這些污染物不斷聚集，在不能得到快速擴(kuò)散的情況下，濃度會(huì)不斷增高，再遇上溫度高、太陽(yáng)光照強(qiáng)、輻射強(qiáng)的環(huán)境條件，就會(huì)產(chǎn)生大量的臭氧。

3 龍巖市臭氧的污染防治方法

龍巖市是福建省管轄的地級(jí)市，位于福建省西部，2019年常住人口為264萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)人口有153.12萬(wàn)人，城市化率為58%。管轄范圍包括新羅區(qū)、永定區(qū)、上杭縣、武平縣、長(zhǎng)汀縣、連城縣及漳平市。境內(nèi)礦產(chǎn)豐富，森林覆蓋率為77.9%，居福建省首位。

龍巖市是福建省重要的礦區(qū)、林區(qū)和煤炭產(chǎn)區(qū)，以機(jī)械加工、礦產(chǎn)加工、水泥建材生產(chǎn)、食品加工、環(huán)保裝備和卷煙生產(chǎn)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。改革開(kāi)放后，社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到了飛速的發(fā)展，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市化率不斷提高，各種機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車數(shù)量增加，這使得環(huán)境空氣污染越來(lái)越嚴(yán)重，臭氧污染不斷加劇。所以，通過(guò)分析和研判臭氧監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，制定各種科學(xué)的方法對(duì)臭氧進(jìn)行防治越來(lái)越成為一種重要和緊迫的工作[7-11]。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)和分析2018-2020年龍巖市7個(gè)地區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，針對(duì)龍巖市臭氧污染防治，本研究提出以下建議：控制煤炭的消費(fèi)總量，大力發(fā)展風(fēng)電、水電、太陽(yáng)能等清潔能源，推進(jìn)清潔生產(chǎn)審核；進(jìn)一步推進(jìn)工業(yè)企業(yè)和電力源NOx的減排，淘汰各種落后的產(chǎn)能和小鍋爐；進(jìn)一步推進(jìn)各種交通源的污染控制，淘汰各種不合格的機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車；進(jìn)一步推進(jìn)生活源NOx的減排；制訂在不利的氣象條件下臭氧超標(biāo)的各種應(yīng)急方案；進(jìn)一步推進(jìn)區(qū)域間臭氧的聯(lián)防聯(lián)控。

4 結(jié)論

2018-2020年，龍巖市各個(gè)地區(qū)第90百分位O3-8 h的平均值均可以達(dá)標(biāo)，龍巖市超標(biāo)天數(shù)中O3作為首要污染物的天數(shù)分別為0、3、8 d。O3作為首要污染物引起的污染在不斷加重，并且處于上升趨勢(shì)。2018-2020年，龍巖市各個(gè)地區(qū)臭氧污染變化趨勢(shì)各不相同，龍巖市各個(gè)地區(qū)O3-8 h超標(biāo)天數(shù)都存在明顯的季節(jié)變化特點(diǎn)，其中春季和秋季臭氧污染最嚴(yán)重。2018-2020年，龍巖市各個(gè)地區(qū)O3-8 h的年均值差距不大，龍巖市區(qū)（新羅區(qū)）的第90百分位O3-8 h相比其他地區(qū)略高，其他地區(qū)差距不大。