楊 帆

（隴南市生態(tài)環(huán)境局西和縣分局 甘肅隴南 742100）

引言

近年來，我國大氣環(huán)境中臭氧污染物濃度總體呈緩慢上升態(tài)勢。其中，2022 年全國339個(gè)城市中有92 個(gè)城市臭氧超標(biāo)，占全國城市的27.1%，臭氧濃度平均為145μg/m3，較2021 年上升5.8%。臭氧主要是氮氧化物、一氧化碳和揮發(fā)性有機(jī)物等在陽光下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而生成的，也是大氣中的強(qiáng)氧化劑。臭氧和其它化合物發(fā)生反應(yīng)時(shí)，會生成有毒的空氣污染物。尤其是低空大氣中的臭氧，離地面較近，如果濃度過高，會嚴(yán)重危害人類健康、動(dòng)植物生長和生態(tài)環(huán)境。

西和縣，位于甘肅省東南部，隸屬于隴南市，地處長江流域西漢水上游。氣候濕潤，四季分明，屬暖溫帶半濕潤性氣候，年平均氣溫8.4℃，平均日照1842h，年均降水量為533mm，被譽(yù)為“中國半夏之鄉(xiāng)”，生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，是北緯34°上的“綠色寶庫”。近年來，西和縣牢固樹立并踐行“兩山”理念，以“美”為宗旨，把環(huán)境保護(hù)作為重大整治責(zé)任，高位統(tǒng)籌保護(hù)與發(fā)展，守護(hù)好西和的綠水青山。近年來，隨著西和縣經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)動(dòng)車保有量的持續(xù)增長，其區(qū)域低空大氣臭氧含量越來越高。因此，通過對西和縣城區(qū)低空大氣臭氧污染物實(shí)時(shí)監(jiān)測及監(jiān)測結(jié)果分析，有利于人們了解低空大氣臭氧污染現(xiàn)狀、時(shí)間分布規(guī)律等，為臭氧污染防治提供重要依據(jù)。

1 西和縣城區(qū)低空大氣臭氧監(jiān)測方案

1.1 監(jiān)測儀器

西和縣城區(qū)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測站使用北京中晟1208 型臭氧分析儀（紫外分光法），用光度計(jì)對零氣周期（參照周期）和樣氣周期（測量周期）中紫外線輻射的強(qiáng)度進(jìn)行交替的連續(xù)的測量。日常嚴(yán)格按照《環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T193-2005）要求規(guī)范操作、校準(zhǔn)及維護(hù)，對所取數(shù)據(jù)按儀器規(guī)范進(jìn)行質(zhì)量控制，剔除無效數(shù)據(jù)。

1.2 監(jiān)測點(diǎn)位

目前西和縣城區(qū)設(shè)有一個(gè)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)，位于西和縣城區(qū)中心西和縣黨校樓頂，距離地面20m，周圍無污染源及高大建筑物，符合《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)范》（HJ664-2013）要求。

1.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)

本文研究所使用的臭氧濃度及其他相關(guān)污染物濃度數(shù)據(jù)來源于2021 年監(jiān)測結(jié)果，數(shù)據(jù)采用原始實(shí)況小時(shí)值、日均值、月均值和季均值。數(shù)據(jù)有效性按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）和《環(huán)境空氣質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規(guī)范》（試行）（HJ663-2013）執(zhí)行。

2 西和縣城區(qū)低空大氣臭氧濃度變化特征

本文選取2021 年西和縣環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測大氣臭氧質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)，并對所取得的數(shù)據(jù)按照儀器規(guī)范進(jìn)行質(zhì)量控制，剔除了無效數(shù)據(jù)。然后，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析西和縣低空大氣臭氧濃度變化特征。

2.1 臭氧濃度時(shí)間分布

2.1.1 臭氧濃度小時(shí)均值日變化

根據(jù)西和縣2021 年1～12 月臭氧、一氧化碳、氮氧化物及氣象條件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（見表1），2021年，西和縣城區(qū)低空大氣臭氧濃度平均振幅最大為8 月，達(dá)106μg/m3；最小為11 月，達(dá)34μg/m3。但每月的振幅最高值出現(xiàn)的時(shí)間有一定差異，主要集中在每天的11:00～15:00 之間，最高小時(shí)濃度值出現(xiàn)在6 月6 日，達(dá)到了171μg/m3。每天的0:00～7:00 左右，臭氧濃度值最低小時(shí)濃度值在20μg/m3左右。

表1 西和縣2021年1～12月臭氧、一氧化碳、氮氧化物及氣象條件統(tǒng)計(jì)

2.1.2 臭氧濃度日均值月變化

由表1 可知，西和縣低空大氣環(huán)境中臭氧濃度值在5～8 月的春末夏季濃度值較高。其中，6 月臭氧濃度最大日均值達(dá)165μg/m3，5 月臭氧濃度最小日均值為90μg/m3；10 月、11 月、12 月地面臭氧濃度較低，分別為59μg/m3、56μg/m3、60μg/m3，處于測得的全年臭氧濃度值最低水平。

2.2 臭氧小時(shí)平均濃度頻率

2.2.1 總體分布

經(jīng)監(jiān)測，2021 年1～12 月西和縣低空大氣環(huán)境中臭氧小時(shí)平均濃度出現(xiàn)頻率整體呈現(xiàn)出類似指數(shù)衰減分布特征，臭氧濃度高值出現(xiàn)頻率相對較少。臭氧日最大8 小時(shí)平均濃度大于GB 3095—2012 二級標(biāo)準(zhǔn)（160μg/m3）的為6 月，當(dāng)月超過二級標(biāo)準(zhǔn)的占3.4%。

2.2.2 月變化

2021 年1～12 月西和縣低空大氣環(huán)境中臭氧小時(shí)平均濃度頻率分布情況見表2。2～9 月出現(xiàn)大于GB 3095—2012 一級標(biāo)準(zhǔn)（100μg/m3）的頻率為10.71%～83.9%，其中5 月、6 月明顯多于其他月份，尤其是6 月監(jiān)測臭氧污染濃度超過了GB 3095—2012 二 級 標(biāo) 準(zhǔn)（160μg/m3）。1 月、10 月、11 月、12 月臭氧小時(shí)平均濃度全部分布在低于GB 3095—2012 一級標(biāo)準(zhǔn)（100μg/m3）范圍內(nèi)。

表2 西和縣2021年1～12月臭氧小時(shí)平均濃度頻率分布情況（%）

2.2.3 季變化

以季節(jié)劃分來看，西和縣低空大氣環(huán)境中的臭氧污染物春、夏、秋、冬平均濃度為96.67μg/m3、101.67μg/m3、63μg/m3 和75μg/m3。其 中，低空大氣環(huán)境中臭氧污染小時(shí)均值達(dá)到GB 3095—2012二級標(biāo)準(zhǔn)（160μg/m3）及以上主要發(fā)生在5月、6 月；濃度較高的季節(jié)月份主要為春末及夏季的5月、6月、7月、8月，以及秋初的9月，整個(gè)冬季和春初低空大氣環(huán)境中的臭氧污染物濃度較低，低于GB 3095—2012 一級標(biāo)準(zhǔn)（100μg/m3）的范圍。

2.3 同季節(jié)臭氧濃度變化情況

根據(jù)西和縣城區(qū)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測站監(jiān)測的數(shù)據(jù)顯示，同季節(jié)下低空大氣臭氧濃度呈現(xiàn)較明顯的單峰分布，且臭氧濃度一般在1:00～3:00 處于最低值，之后隨著時(shí)間的變化，臭氧污染物濃度值迅速增加，15:00～17:00出現(xiàn)最大值。

3 西和縣城區(qū)低空大氣臭氧濃度監(jiān)測結(jié)果分析

根據(jù)《環(huán)境空氣治理標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）規(guī)定，臭氧8h 平均濃度值大于100μg/m3為高值日，大于160μg/m3為污染日。根據(jù)監(jiān)測臭氧不同時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)2021 年，西和縣城區(qū)低空大氣臭氧濃度平均振幅最大為8 月，最小為11 月；5～8 月的春末夏季低空大氣臭氧濃度值高，其中6 月出現(xiàn)臭氧污染；同季節(jié)下低空大氣臭氧濃度呈現(xiàn)較明顯的單峰分布，15:00～17:00 出現(xiàn)最大值。

4 西和縣城區(qū)低空大氣臭氧污染產(chǎn)生的原因

從西和縣來看，導(dǎo)致其低空大氣臭氧污染的原因主要有人為因素和自然因素。

4.1 人為因素

氮氧化物與揮發(fā)性有機(jī)物是低空大氣臭氧主要前體物，也是臭氧濃度值增加的重要因素。西和縣大氣環(huán)境中氮氧化物排放主要來自機(jī)動(dòng)車尾氣排放、化石燃料燃燒等。2021 年，西和縣城鎮(zhèn)居民人均可支配收入27796 元，較2020 年人均可支配收入25904 元，增長了7.3%。隨著居民收入增加，城市機(jī)動(dòng)車保有量也在持續(xù)增長，大量自動(dòng)車尾氣直接排放到城市環(huán)境中，空氣環(huán)境中氮氧化物含量進(jìn)一步增大。此外，西和縣揮發(fā)性有機(jī)物主要來自機(jī)動(dòng)車等燃油交通工具尾氣排放，以及化石燃料燃燒、裝潢材料中的溶劑使用等。

4.2 自然因素

自然因素主要包括西和縣的地理位置因素和氣象條件。西和縣地跨暖溫帶邊緣和中溫帶2 個(gè)氣候，氣候垂直差異性較大，小氣候區(qū)域明顯，季風(fēng)氣候顯著。由于大氣動(dòng)力過程聯(lián)系密切的對流層頂折疊常引發(fā)平流層對流層交換，富含臭氧的平流層空氣下傳進(jìn)入對流，是低空大氣（對流層）臭氧增加的重要因素[1]。西和縣低空大氣臭氧濃度受溫帶濕潤季風(fēng)氣候影響變化趨勢較為明顯，冬季、春季臭氧濃度明顯小于夏季、秋季。另外，天氣狀況也是造成臭氧濃度變化的一個(gè)重要因素[2]，也是臭氧濃度晝夜變化、日際變化、天際變化、年際變化的根本因素[3]。一年中西和縣低空大氣環(huán)境中臭氧濃度均值，6 月最高、12 月最低。夏初氣溫高有利于臭氧形成，8 月較6 月臭氧濃度均值下降了23.5%，主要是由于8 月份西和縣風(fēng)速增大，利于該地區(qū)大氣環(huán)境中臭氧擴(kuò)散。同時(shí)，濕度大時(shí)空氣中水蒸氣含量大，大量水分子吸收太陽輻射，也吸收部分游離態(tài)臭氧，不利于臭氧生成[4]。因此，9 月雖然溫度高，但受風(fēng)速及空氣濕度影響，低空大氣臭氧濃度卻相對較低。

5 西和縣城區(qū)低空大氣臭氧防治措施

5.1 優(yōu)化預(yù)警系統(tǒng)做好實(shí)時(shí)監(jiān)測

“預(yù)防為主”是環(huán)境保護(hù)應(yīng)堅(jiān)持的5 項(xiàng)基本原則之一，西和縣低空大氣臭氧污染防治也應(yīng)堅(jiān)持“預(yù)防為主”的原則。建立西和縣低空大氣臭氧監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)做好臭氧監(jiān)測，及時(shí)掌握低空大氣環(huán)境中臭氧污染物濃度，為低空大氣臭氧污染防治提供第一手詳細(xì)數(shù)據(jù)。此外，西和縣環(huán)境監(jiān)測部門還應(yīng)積極借助這一系統(tǒng)，在已有環(huán)境監(jiān)測基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化大氣環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)位，借鑒先進(jìn)國家或地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，不斷提升大氣環(huán)境監(jiān)測預(yù)警水平。與應(yīng)急、市場監(jiān)管等部門加強(qiáng)協(xié)作，將臭氧監(jiān)測與大氣環(huán)境質(zhì)量預(yù)警有機(jī)銜接，實(shí)時(shí)播發(fā)城市大氣環(huán)境臭氧監(jiān)測信息，為相關(guān)部門或人員采取防護(hù)措施提供依據(jù)。

5.2 健全應(yīng)急預(yù)案做好應(yīng)急響應(yīng)

從西和縣低空環(huán)境大氣臭氧監(jiān)測情況來看，臭氧濃度呈現(xiàn)出較為顯著的時(shí)間特征。應(yīng)建立與這一特征相對應(yīng)的臭氧污染應(yīng)急預(yù)案，重點(diǎn)做好春末、夏季、初秋等時(shí)段臭氧污染防治工作，建立健全分級響應(yīng)機(jī)制，編制西和縣大氣臭氧污染防治應(yīng)急預(yù)案。并針對近年來城市大氣臭氧濃度上升趨勢，合理編制地方發(fā)展規(guī)劃，如編制西和縣節(jié)能減排規(guī)劃、縣域臭氧污染排放重點(diǎn)企業(yè)與行業(yè)名錄、季節(jié)性排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，針對不同等級臭氧污染，制定具體應(yīng)急處置機(jī)制，確保第一時(shí)間響應(yīng)、第一時(shí)間跟進(jìn)、第一時(shí)間采取措施，如對重點(diǎn)企業(yè)、行業(yè)采取間歇性生產(chǎn)或者督促其采取措施，減少臭氧前體物排放量。

5.3 多部門協(xié)同加大源頭控制

城市大氣環(huán)境污染以“預(yù)防為主”，預(yù)防的關(guān)鍵在于生態(tài)環(huán)境、市場監(jiān)管、稅務(wù)、商務(wù)等部門協(xié)同發(fā)力加大源頭控制[5]。

5.3.1 加強(qiáng)機(jī)動(dòng)車尾氣排放控制

嚴(yán)格限制機(jī)動(dòng)車使用，加強(qiáng)機(jī)動(dòng)車尾氣排放控制。推行新能源公交車，從習(xí)慣上引導(dǎo)，鼓勵(lì)人們乘用公共交通工具出行；引導(dǎo)出租車行業(yè)逐步將燃油車更換為新能源車或燃燒清潔能源，同時(shí)從質(zhì)量上控制，嚴(yán)格執(zhí)行國6 標(biāo)準(zhǔn)，加大汽油品質(zhì)監(jiān)測，加快老舊黃標(biāo)車淘汰力度，鼓勵(lì)加裝尾氣凈化裝置。

5.3.2 加大工業(yè)企業(yè)監(jiān)管力度

重點(diǎn)要做好石化、塑料、裝飾等行業(yè)監(jiān)管，加強(qiáng)行業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，及時(shí)掌握企業(yè)生產(chǎn)過程中氮氧化物（NOx）、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）等污染物質(zhì)的排放情況，從源頭降低臭氧前體物生成。

5.3.3 加大對燃煤污染的控制

研究表明，燃煤廢氣也是加劇城市大氣環(huán)境中臭氧污染程度的重要因素。因此，應(yīng)做好重點(diǎn)燃煤企業(yè)行業(yè)監(jiān)管，鼓勵(lì)居民使用太陽能、天然氣等清潔能源，加快熱電整合；同時(shí)，進(jìn)一步加大煤炭質(zhì)量監(jiān)控，禁止生產(chǎn)、使用劣質(zhì)煤。

結(jié)語

低空大氣臭氧濃度過高會造成較大環(huán)境污染，危害人體健康。通過對西和縣低空大氣臭氧污染特征分析，掌握低空大氣臭氧濃度的時(shí)間性、季節(jié)性變化特征，提出預(yù)防為主、強(qiáng)化應(yīng)急響應(yīng)、協(xié)同綜合治理策略，以降低城市臭氧污染程度，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供良好生態(tài)環(huán)境。