远安县城区臭氧污染的特征及防治建议

彭 丽 涂先国 张志尧

（县环境监测站 湖北宜昌 444200）

引言

臭氧（O3）又称为超氧，是氧气（O2）的同素异形体，在常温、常态、常压下，较低浓度的臭氧是无色气体，当浓度达到15%时，呈现出淡蓝色。当臭氧存在于大气层的上部或平流层，离地面有10～50千米，是地球的保护层也是人类需要保护的大气臭氧层，但若其在对流层浓度增加，则会对人体健康产生有害影响。因此常有人称说臭氧高处是天使地面是魔鬼。相对于水污染、烟尘污染等有形污染，无色无味的臭氧污染更具隐蔽性，因此人们往往掉以轻心，但近年来臭氧污染引起了人们的广泛关注[1]-[3]。远安县位于鄂西北山区，由于产业结构和地理位置的影响，远安本地的大气污染源较少，空气质量主要受外源性PM2.5等污染物的影响。但近两年来远安县城区环境空气中臭氧浓度日益增加，日均值逐渐接近甚至超过《环境空气质量标准》（GB3095-2012）[4]中臭氧160μg/m3的二级标准限值，2018年6月16日高达190μg/m3，臭氧逐渐成为制约全县空气质量进一步改善的主要污染因子之一。目前针对远安臭氧污染的研究未见报道，本研究对远安县近2年臭氧观测数据进行统计，分析城区臭氧污染状况及变化特征，为控制及解决区域臭氧污染问题提供资料和依据。

1 方法与材料

1.1 远安县地理气候状况

远安位于湖北省西部、居宜昌市之东北。地理坐标为东经111°14′～111°52′，北纬 30°53′～31°22′，整个地势为西北高，东南低。属大陆季风性气候区，雨量充沛，年平均降水量1000-1100毫米；全年四季分明，气候温和，年平均气温16℃左右；日照充足，无霜期长，年平均日照时数为1830小时左右。

1.2 采样地点和样品采集

2017年，远安县空气自动监测站位于远安县鸣凤镇实验小学楼顶，后因实验小学教学楼扩建，2018年迁移至远安县委党校楼顶，监测项目包括二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入颗粒物（PM10）、臭氧（O3）、一氧化碳（CO）、细颗粒物（PM2.5）和能见度。在臭氧监测分析方面，2017年1月-2018年2月采用美国ThermoFisher公司生产的49I型紫外光度法臭氧分析仪，迁移后采取武汉天虹环保产业股份有限公司TH-2003H/071708066型紫外光度法臭氧分析仪，监测方式均为每天24 h连续监测。空气中臭氧质量标准采用《环境空气质量标准》（GB3095-2012）[5]中二级标准中的日平均质量浓度，即160μg/m3。臭氧评价指标为每日8h平均质量浓度（以下简称（O3.8h），在统计分析时剔除停电、仪器校准等原因产生的无效数据，数据的有效性审核按照《环境空气质量评价技术规范(试行)》(HJ 663-2013)[6]执行。现根据2017—2018年空气自动监测站监测数据对远安县臭氧污染特征进行分析。

2 臭氧污染的变化特征

2.1 年变化特征

从图1可知，2017、2018年远安县城区的臭氧年均值逐年升高。且根据2017年、2018年的监测数据分析，臭氧作为首要污染物的天数分别为97天、153天，占比分别为34.64%、53.50%，因此远安县城区臭氧污染物有加重趋势。

2.2 季度变化特征

根据气候特点将远安一年划分为春季（3-5月）、夏季（6-8月）、秋季（9-11月）、冬季（12-2月）。从图2可知，2018年春季、夏季、冬季3个季节的臭氧季度平均值均有不同幅度的上升，秋季略有下降。

2.3 月变化特征

图3为2017-2018年臭氧月变化情况。由图可以看出，2017年臭氧浓度高值频次主要分布在6-9及11月，共计5个月；2018年臭氧浓度高值频次主要分布在4月—10月，共计7个月；且2018年1-6月臭氧月均值浓度均比2017年大幅度上升，说明臭氧污染有时间延长的趋势。

2.4 日变化特征

图4为2018年7月随机选取的6天臭氧每日小时值变化情况。一日当中的O3浓度变化受太阳辐射强度的影响，呈明显的单峰型变化规律，白天表现出较高浓度，夜间浓度处于较低水平。每天大约在8时左右开始上升，18时开始下降，峰值出现在13时—18时之间。

结语

远安县城区大气中臭氧浓度逐年增加，臭氧已成为仅次于细颗粒物的主要污染物之一，需要引起重视并采取防治措施。臭氧浓度与光照、温度存在一定的对应关系。夏季是臭氧污染最严重的季节，冬季臭氧浓度水平较低；一天中臭氧浓度变化呈现明显的单峰型变化规律。建议采取一下措施减少臭氧污染。

（1）加大资金投入。多项研究表明，臭氧形成机理复杂，由挥发性有机污染物（VOCs）和NOx等在光照作用下发生光化学反应形成，且VOCs参与反应的速率比NOx更快更显著[7]-[8]，因此建议在现有空气自动站监测指标的基础上，新增VOCs指标，通过实时监控VOCs浓度，要求产生挥发性有机物的企业科学进行错峰生产，达到源头控制臭氧的产生。

（2）加大治理力度。根据《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》，要求涉及VOCs排放的化工、包装印刷、工业涂装等重点行业企业采取有效的治理措施，实施一批重点工程。此外还要强化机动车排气监管和控制非道路机械污染，加快淘汰黄标车，大力推进新能源车的普及，全面提升工程机械(挖掘机、压路机、打桩机等)使用的燃油品质，减少NOx的排放。

（3）加大宣传力度。宣传臭氧污染的相关知识，强化普及人类生产生活是臭氧污染的主要原因等环保理念，提高社会公众环境危机意识，积极减少排放会产生臭氧的物质，共同维护大气环境安全。