余志清

（眉山市東坡生態(tài)環(huán)境局 四川眉山 620000）

引言

“十三五”以來(lái)，眉山市東坡區(qū)城市空氣質(zhì)量逐步改善，“東坡藍(lán)”也頻頻出現(xiàn)在大家的朋友圈，2020年環(huán)境空氣質(zhì)量全面達(dá)標(biāo)，東坡區(qū)廣大市民環(huán)境幸福指數(shù)不斷提升。隨著東坡區(qū)大氣污染防治工作的縱深推進(jìn)，制約環(huán)境空氣質(zhì)量全面達(dá)標(biāo)的顆粒物濃度逐年改善，而以臭氧為首要污染物的臭氧污染天數(shù)逐年增加，臭氧已然成為制約東坡區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)一步改善的重要制約因素。本文主要通過2016年-2020 年臭氧污染特征及變化趨勢(shì)，結(jié)合污染源數(shù)據(jù)，從實(shí)際提出臭氧管控建議。

1 臭氧的性質(zhì)及危害

臭氧在常溫常壓下是一種具有特殊臭味的淡藍(lán)色氣體，具有不穩(wěn)定性和強(qiáng)氧化性。在大氣層的上部或平流層，可以形成臭氧層，吸收太陽(yáng)的紫外輻射，從而保護(hù)地球上人類和生物避免紫外線帶來(lái)的輻射。在常溫常壓下，臭氧即可分解為氧氣，很容易氧化有機(jī)不飽和化合物。近地面臭氧在一定濃度范圍內(nèi)是無(wú)害的，當(dāng)近地面臭氧濃度超過安全濃度時(shí)，對(duì)呼吸系統(tǒng)造成損傷，刺激眼睛，造成視力下降，破壞人體免疫機(jī)能，使甲狀腺功能受損、骨骼鈣化等。孕婦和兒童是受臭氧污染的最危險(xiǎn)人群[4]。

2 東坡區(qū)臭氧污染現(xiàn)狀及原因

2.1 眉山市東坡區(qū)臭氧污染現(xiàn)狀分析

由圖1 和圖2 可以看出，2016 年-2020 年臭氧濃度基本呈逐年上升，由于PM2.5 平均濃度改善明顯，臭氧污染天數(shù)占比逐年上升，2020 年臭氧污染天數(shù)已經(jīng)占全年總污染天數(shù)的69.6%，超過其他五項(xiàng)污染物指標(biāo)之和。

圖1 2016年-2020年眉山市東坡區(qū)臭氧濃度值變化趨勢(shì)圖（單位：ug/m3）

圖2 2016-2020年臭氧污染天數(shù)和占比

由圖3 臭氧濃度日變化規(guī)律可以看出，臭氧濃度出現(xiàn)的峰值明顯，每日上午8-9 時(shí)出現(xiàn)濃度峰值，此時(shí)正處于上班早高峰，機(jī)動(dòng)車尾氣排放的二氧化氮和一氧化碳平均濃度均呈現(xiàn)同步上升，在消耗臭氧的同時(shí)，又為臭氧的生成提供了前體物。隨著溫度上升，太陽(yáng)輻射增強(qiáng)，光化學(xué)反應(yīng)活性的增強(qiáng)，臭氧濃度逐漸增加，在下午15-17 時(shí)又達(dá)到峰值。表明氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物和一氧化碳等前體物質(zhì)在高溫、低濕及強(qiáng)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度下生成臭氧，提升臭氧濃度[3]。

圖3 2020年臭氧日變化規(guī)律

由圖4 可以看出，臭氧高濃度出現(xiàn)在春夏季，而其他季節(jié)濃度較低。8 月受副熱帶高壓控制，日照強(qiáng)、氣溫高，日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)，能提供足夠的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，利于臭氧生成；而春季臭氧的高峰現(xiàn)象可能由春季多發(fā)“對(duì)流層頂折疊”現(xiàn)象，導(dǎo)致對(duì)流層上部高濃度臭氧通過沉降和平流作用向下輸送所造成。秋冬季雖有臭氧生成的前體物，但缺乏較強(qiáng)的太陽(yáng)輻射，因此不具備臭氧生成的外部氣象條件。

圖4 2016-2020年臭氧月度濃度變化圖

2.2 東坡區(qū)臭氧污染成因

2.2.1 地形和氣候因素

東坡區(qū)屬于眉山市的主城區(qū)，位于四川盆地西南部，四面環(huán)山，地形閉塞呈口袋狀，冬季靜風(fēng)頻率高、逆溫強(qiáng)度大。東坡區(qū)常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)，當(dāng)城區(qū)為北風(fēng)和西南風(fēng)時(shí)，有傳輸性污染因素影響。在白天時(shí)，四川盆地的地面溫度較高，空氣濕度大，空氣對(duì)流效果不明顯。在夜晚時(shí)，盆地內(nèi)很容易出現(xiàn)逆溫層，大氣運(yùn)動(dòng)效果不明顯，盆地上空聚焦的污染物質(zhì)很難排出[1]。關(guān)照條件是臭氧生成的必要條件，通過臭氧的時(shí)空分布可以看出臭氧的生成季節(jié)和每日高值區(qū)時(shí)段都和光照密不可分。氣溫越高，太陽(yáng)光輻射越強(qiáng)，越有利于臭氧生成；濕度越高，水蒸汽越高，因光散射增加而減弱了紫外線輻射，減弱臭氧生成。根據(jù)東坡區(qū)氣象資料分析，東坡區(qū)常年主導(dǎo)風(fēng)為北風(fēng)和偏北風(fēng)。經(jīng)分析臭氧污染與風(fēng)向關(guān)系，結(jié)果顯示，臭氧污染與風(fēng)向存在關(guān)聯(lián)明顯。當(dāng)臭氧污染時(shí)，風(fēng)向主要在北西北-北北東范圍內(nèi)，在此范圍發(fā)生臭氧污染的頻率最高，占總污染35%，因此東坡區(qū)臭氧污染除本地值因素外，存在一定的區(qū)域外影響。

2.2.2 氮氧化物濃度趨勢(shì)變化分析

以2019 年國(guó)控站點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行氮氧化物日變化分析：每日上午8-10 時(shí)和晚上20-24 時(shí)的濃度高，每日濃度出現(xiàn)“W”變化趨勢(shì)，兩個(gè)時(shí)段對(duì)全年的氮氧化物貢獻(xiàn)高達(dá)49%。早上上班高峰時(shí)段，隨著機(jī)動(dòng)車數(shù)量的增加，機(jī)動(dòng)車尾氣排放增加，導(dǎo)致氮氧化物出現(xiàn)早高峰濃度值。隨著擴(kuò)散條件的改善，排放尾氣的減少以及氮氧化物光解被消耗等，濃度值逐漸降低。隨著下班高峰時(shí)段的來(lái)臨，加之晚上擴(kuò)散條件變差，氮氧化物光解反應(yīng)降低，加上一氧化氮被氧化生成累積，到22 時(shí)再次出現(xiàn)峰值。以近三年氮氧化物濃度月變化規(guī)律分析：因?yàn)榇汗?jié)期間，工廠停工和城區(qū)機(jī)動(dòng)車出行量的減少，導(dǎo)致每年2 月氮氧化物濃度最低。3-9 月，隨著靜穩(wěn)天氣的減少、雨水的增加等氣象條件改善，環(huán)境容量的增大，污染物擴(kuò)散條件轉(zhuǎn)好，以及紫外線對(duì)氮氧化物分解因素，氮氧化物濃度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。可以看出，臭氧濃度或隨氮氧化物濃度的增加而降低，或隨氮氧化物濃度的減少而上升。

2.2.3 臭氧污染生成分析

臭氧濃度水平主要取決于臭氧前體物的排放水平、臭氧和臭氧前體物的區(qū)域傳輸及大氣的光化學(xué)過程。臭氧濃度與氮氧化物濃度變化趨勢(shì)，結(jié)合在O3-NOx-VOCs 的非線性光化學(xué)反應(yīng)過程中，白天光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧，夜晚則主要為臭氧的消耗過程。根據(jù)臭氧生成機(jī)制來(lái)看，涉及臭氧化學(xué)的反應(yīng)包括引發(fā)反應(yīng)、自由基生成、自由基傳遞反應(yīng)和終止反應(yīng)，而前體物氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物在光化學(xué)反應(yīng)機(jī)制中起著引發(fā)反應(yīng)和自由基傳遞的作用。因此氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物為臭氧生成提供了重要的前體物。根據(jù)第二次全國(guó)污染源普查統(tǒng)計(jì)結(jié)果（基數(shù)年為2017 年），眉山市東坡區(qū)氮氧化物及揮發(fā)性有機(jī)物均主要來(lái)自于移動(dòng)源、工業(yè)源及生活源。移動(dòng)源中機(jī)動(dòng)車及非道路移動(dòng)機(jī)械氮氧化物及揮發(fā)性有機(jī)物排放量均較大。工業(yè)源中氮氧化物排放量較大的行業(yè)門類比較分散，分別為煤、燃油及天然氣鍋爐、化學(xué)原料生產(chǎn)、磚瓦及石材等建筑材料制造、常用有色金屬冶煉，這4 個(gè)行業(yè)排放量達(dá)1881 噸、占排放總量的78.4%。揮發(fā)性有機(jī)物排放較大行業(yè)分別為鐵路等運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)、化學(xué)原料和制品制造業(yè)、家具制造業(yè)、橡膠和塑料制品業(yè)、包裝印刷業(yè)和醫(yī)藥制造業(yè)，這6 個(gè)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放量占總排放量的95.8%。生活源主要是以建筑涂料使用、瀝青道路鋪裝、干洗、餐飲和汽車維修行業(yè)為主。

3 眉山市東坡區(qū)臭氧污染防治對(duì)策建議

3.1 分行業(yè)統(tǒng)籌推進(jìn)工業(yè)源污染治理

以造紙、水泥、磚瓦、耐火材料、陶瓷行業(yè)為重點(diǎn)，深入推進(jìn)氮氧化物的深度治理，持續(xù)推進(jìn)燃煤鍋爐及工業(yè)爐窯采用清潔能源替代，對(duì)天然氣鍋爐推行低氮燃燒改造，運(yùn)用科技手段，強(qiáng)化廢氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)治污設(shè)施運(yùn)行電量監(jiān)管措施，嚴(yán)格執(zhí)行重點(diǎn)區(qū)域特別排放限值要求；以家具制造、機(jī)械設(shè)備制造、化工、化學(xué)原料藥、包裝印刷行業(yè)為重點(diǎn)，深入推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物專項(xiàng)整治，通過VOCs 走航監(jiān)測(cè)、便攜式VOCs 監(jiān)測(cè)儀、廢氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備等監(jiān)管手段，指導(dǎo)企業(yè)逐步淘汰光氧催化、活性炭一級(jí)吸附等單一的揮發(fā)性有機(jī)物廢氣治理設(shè)施。規(guī)范企業(yè)管理，從原料堆場(chǎng)到生產(chǎn)車間，對(duì)每個(gè)涉及VOCs 產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)做到應(yīng)收盡收，減少揮發(fā)性有機(jī)物無(wú)組織排放。

3.2 加強(qiáng)移動(dòng)源污染治理

加大非道路移動(dòng)機(jī)械尾氣抽測(cè)力度，嚴(yán)禁未備案登記或尾氣不達(dá)標(biāo)非道路移動(dòng)機(jī)械，進(jìn)入施工場(chǎng)地作業(yè)。高排放非道路移動(dòng)機(jī)械禁行區(qū)，全面禁止高排放非道路移動(dòng)機(jī)械入城行駛。鼓勵(lì)公交車、出租車和公務(wù)用車優(yōu)先采購(gòu)清潔能源車輛；提升鐵路運(yùn)輸能力，減少公路運(yùn)輸比例；合理規(guī)劃公交路線，優(yōu)化道路布局，減少機(jī)動(dòng)車出行量同時(shí)減少機(jī)動(dòng)車在停車起步過程產(chǎn)生大量的氮氧化物和一氧化碳污染物；同時(shí)加快建成繞城道路，禁止過境貨車尤其是中重型載重貨車入城行駛。利用遙感監(jiān)測(cè)、柴油貨車尾氣路檢、加大柴油貨車用車大戶監(jiān)管等手段，禁止黑煙車和高排放車輛上路行駛。嚴(yán)厲打擊黑加油站，嚴(yán)格杜絕違規(guī)私自銷售不合格油品，積極推行新型能源。

3.3 開展城區(qū)面源污染治理

從源頭管控，加強(qiáng)市場(chǎng)準(zhǔn)入，工業(yè)企業(yè)有替代的環(huán)保型涂料必須使用環(huán)保型涂料，禁止高揮發(fā)性的有機(jī)物進(jìn)入市場(chǎng)。督促餐飲服務(wù)行業(yè)安裝、定期清洗維護(hù)油煙凈化設(shè)施，禁止露天燒烤。對(duì)露天補(bǔ)漆的汽車維修等散亂污企業(yè)進(jìn)行清理整頓，鼓勵(lì)汽修行業(yè)提升噴涂工藝，且使用非溶劑型低VOCs 含量涂料，加大噴漆房廢氣治理設(shè)施運(yùn)行效率。

3.4 加強(qiáng)臭氧防治源解析

建議環(huán)境監(jiān)管職能部門牽頭，聯(lián)合大學(xué)院校、科研院所成立臭氧污染防治專題研究工作組，分析區(qū)域重點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物組分及氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物反應(yīng)濃度比例，為制定大氣污染治理措施提供技術(shù)支撐[5]。

結(jié)語(yǔ)

自2015 年以來(lái)，眉山市東坡區(qū)的大氣污染治理工作取得了顯著的成效，大氣中顆粒物濃度顯著下降，各項(xiàng)污染物指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，但臭氧污染問題卻日益突顯，成為政府改善空氣質(zhì)量的重要阻力，需要各行業(yè)和各部門的共同協(xié)作，綜合運(yùn)用相關(guān)技術(shù)手段，將被動(dòng)治理變?yōu)橹鲃?dòng)干預(yù)，不斷提高環(huán)境空氣質(zhì)量。