青岛市城阳区环境空气臭氧的污染特征及防治措施

　　摘 要：该文利用青岛市城阳区2014年全年监测数据，对大气中臭氧（O3）污染浓度监测结果进行了分析。分析结果显示，城阳区臭氧污染有加重趋势，2014年超《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中二级标准的频率为6.30%，比2013年明显升高；2014年臭氧作为首要污染物出现的天数为91d，占污染天数的28.4%。城阳区臭氧浓度具有明显的日变化和季节变化规律。分析发现PM10、PM2.5、SO2、NO2和CO等污染物均与臭氧呈较好的负相关，日照、气温、风速等因素对臭氧浓度变化均具有一定的影响。并且结合城阳区实际提出了切实可行的臭氧污染防治措施。

　　关键词：臭氧；污染特征；防治措施；城阳区

　　中图分类号 X51 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）19-0073-03

　　在平流层大气中，臭氧吸收了90%以上的太阳短波辐射，从而对人类及生态环境起到了保护作用。但是在近地面大气中，臭氧作为首要光化学污染物，可以诱发光化学烟雾的生成，使人类赖以生存的大气环境面临光化学烟雾污染的威胁[1]。臭氧本身是一种毒性气体，近地面高浓度的臭氧会对人体健康、农业生产以及生态系统造成不利影响。因此，了解臭氧污染的来源及影响因素，开展环境大气中臭氧污染规律的研究，对于防治大气污染、提高环境空气质量有着十分重要的意义。本文主要对环境空气中臭氧的来源、影响因素及城阳区臭氧污染规律进行分析，并结合城阳区实际提出了切实可行的污染防治措施。

　　1 环境空气中臭氧的来源及影响因素

　　近地面环境空气中臭氧主要来自平流层臭氧的向下输送和对流层的光化学反应生成。CTM（Global Chemical Transport Model）模型研究表明，对流层臭氧可达 344Tg/a，其中约48%自本区域的光化学反应，约29%来自外远距离传输，约23%来自平流层向下输送[2]。

　　随着经济的快速发展，汽车保有量迅速增加，以及各种燃料、油、有机溶剂、涂料被大量使用，大气中的氮氧化物和挥发性有机物浓度不断增加，导致近地面臭氧浓度不断升高[3]。研究表明，人类生产、生活过程中产生的氮氧化物和挥发性有机物，在光照下，经过复杂的化学过程生成的二次污染物是近地面臭氧的主要来源。城市大气污染地区臭氧浓度变化主要受当地光化学反应控制，这主要是因为污染地区形成臭氧的前体物的浓度较高，臭氧的产生和损耗决定于光化学反应[4]。

　　气象条件是影响环境空气中臭氧浓度的最主要因素之一，是造成臭氧浓度昼夜变化、季节变化、年际变化的主要原因，其中，太阳辐射、气温、风向和风速是比较重要影响的因素。如果天气晴，少云高温，紫外线较强，则会促进光化学反应的进行，导致该日臭氧浓度较高。反之，如果天气多云，气温较低，风速大，再加上颗粒物浓度较高，则造成到达近地面的紫外线较弱，导致臭氧浓度较低[5]。

　　相关研究发现，臭氧与可吸入颗粒物、细颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等污染物均呈较好的负相关，其中可吸入颗粒物、细颗粒物与臭氧的负相关性最好，可吸入颗粒物、细颗粒物可以吸收和散射太阳辐射，使光化学反应减弱，从而影响臭氧生成[6-8]。

　　2 城阳区环境空气中臭氧的污染特征

　　青岛市城阳区位于E120°07′～120°34′，N36°11′～36°24′，属暖温带大陆性季风气候，具有明显的海洋性气候特点，四季分明，春季气温回升缓慢，较内陆迟1个月。城阳区共有2个大气自动监测点位，分别为城阳区北部子站（城阳环保分局站）和城阳区南部子站（崂山水库站），监测项目为臭氧（O3）、可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、细颗粒物（PM2.5）。2个自动监测点位均使用API400E臭氧分析仪，分析方法为紫外荧光法，24h连续自动监测。本文数据周期为2014年1月1日至12月31日，判断标准采用《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中二级标准（简称二级标准，日均值160μg/m3）。

　　2014年青岛市城阳区大气中臭氧日均值范围为22～218μg/m3，平均浓度为99μg/m3，全年中有23d臭氧浓度超过二级标准，超标率为6.30%。臭氧超标多出现在春末夏初，气象条件多为天气晴好，少云，偏南风，高温，紫外线强，有利于光化学反应的进行，有助于臭氧的生成。最小值出现在2月5日，当日气象条件：天气阴，西北风5～6级，平均气温-1℃，细颗粒物浓度为114μg/m3，颗粒物对太阳短波吸收和散射效用，使到达近地面的紫外线较弱，光化学反应生成臭氧的的浓度低。

　　从全年数据来看臭氧浓度变化具有明显的日变化规律，主要表现为夜间浓度较低且变化平缓，最低值出现在夜间，日出后臭氧小时浓度迅速上升，最大值主要集中在14：00―15：00，而后浓度逐渐降低。昼夜变化振幅夏季最大，最低值与最高值最大可以相差7倍。

　　2014年城阳区环境空气中臭氧浓度呈明显的季节变化：春季升高，夏季最高，秋季逐渐降低，冬季最低。臭氧浓度月变化基本呈现倒“V”形，臭氧浓度在7月份达到最高值后逐渐降低。从臭氧全年监测结果可以看出，臭氧日均值最大值超过二级标准的天数集中在太阳光照充足的5―8月，臭氧浓度日均值低值一般出现在太阳光照较弱的12月、1月。

　　3 臭氧污染的防治措施

　　目前，臭氧已经成为城阳区重要的大气环境污染物之一，防治臭氧污染，一方面需要建立长效机制，建立、落实法规和技术标准，另一方面要减少臭氧光化学反应前体物氮氧化物和挥发性有机物的排放。因此，根据青岛市年度空气质量提升行动计划的要求，建议从调整产业结构、淘汰落后产能、治理污染点源、使用清洁能源、提升车用燃油品质、动员全社会共同参与等各个方面采取切实有效的措施，不断改善全区空气质量。 　　3.1 综合治理、联防联控 由于挥发性有机化物既可能造成细颗粒物超标，又是臭氧的前体物之一，因此，臭氧应与细颗粒物治理结合起来综合考虑，实行综合治理。同时，城阳区特殊的地理位置，易受外部区域大气污染物扩散的影响，城阳区的二氧化硫、二氧化氮、臭氧等气态污染物和细颗粒物污染在南风条件时受来自李沧区、市北区、黄岛区等外部大环境污染物由南向北扩散影响，较北风条件时污染严重。可见，只针对城阳区臭氧污染治理的效果有限，青岛市各级政府应建立联防联控机制，共同治理，共同受益。臭氧前体物在不同地方比例不同，即便在同一个城市，市区与郊区也有差别，因而城阳区环保部门应加强与科研机构的合作，搞清楚城阳区臭氧形成受控因素，通过监测摸清楚臭氧前体物的具体比例、排放源的位置，做到有的放矢。

　　3.2 减少氮氧化物排放 城阳区工业园区较多，2014年城阳区工业氮氧化物排放量达到3 338.9t，居青岛六区之首。环境空气中氮氧化物浓度变化对光化学反应有很大的影响，控制、减少氮氧化物的排放，可以有效地控制臭氧污染。

　　3.2.1 优化产业及能源结构，提高清洁能源的利用率，减少燃煤的用量 对城阳建成区内20t/h以下燃煤锅炉强制淘汰，鼓励节能新型燃烧设备的研发与使用；在人口密集的中心城实行集中供热，减少生活面源对环境空气质量的影响。

　　3.2.2 有效控制机动车污染 截至2014年末，城阳区各类在用机动车已达19万辆之多，比2013年增加了3万辆。而且城阳区地处青岛市北部，是陆地交通进入青岛的必经之地，机动车尾气污染严重，有效控制机动车污染将成为提升城阳区空气质量的手段之一。环保、公安、工商等部门建立完善联合执法长效机制，严查无环保合格标志、黑烟车和驶入限行区域内的黄标车；大力发展以轨道为主的城市综合交通体系，有轨电车尽快投入使用，鼓励民众乘坐公共交通工具；加大对电车、天然气车等排污量小的机动车的推广力度，对于购买环保型汽车的家庭进行奖励。

　　3.2.3 大力推进锅炉废气脱硝设施的安装和使用 城阳区金田热电、金海热电等废气污染物排放重点企业，已于2014年7月1日前完成了锅炉脱硝改造，氮氧化物排放浓度达到了环保部门规定的标准要求。环保部门对已建成的锅炉废气脱硝设施，要严格管理、坚持稳定连续运行，同时要加大经济政策的支持，对企业安装、运行脱硝装置给予经济补贴。

　　3.3 减少挥发性有机物的排放 环境空气中挥发性有机物的来源很多，交通运输是最大的挥发性有机物人为排放源，溶剂使用是第二大排放源[9]。因此，做好挥发性有机物的减排工作，需要从减少交通运输排放和减少溶剂的使用和排放2个方面入手。

　　3.3.1 加强挥发性有机物环境监管力度 对产生挥发性有机物的工业企业，以及广告喷涂、车辆维修、喷漆、服装干洗、餐饮业等小型加工业和服务业，均纳入监管范围。同时，结合《青岛市环境保护局关于印发的通知》开展城阳区大气挥发性有机物调查工作，掌握辖区内大气挥发性有机物排放源、分布、数量，从中选择代表性行业进行分析，了解行业排放情况，结合排放标准，配合国家环保部相关政策，达到挥发性有机物总量排放控制目标。

　　3.3.2 坚持源头控制与末端治理相结合的原则 在工业生产中推广清洁生产技术，减少挥发性有机物的使用。严格控制原料与产品在生产、储运等过程中的挥发性有机物排放，鼓励企业使用先进仪器设备对有组织排放的挥发性有机物进行回收再利用或采用燃烧等方式使其达标排放。

　　3.3.3 减少机动车、飞机和轮船等交通工具的排放量 减少机动车、飞机和轮船等交通工具的排放，储油库、加油站和油罐车配备相应的油气回收系统。2014年青岛市环境保护局城阳分局制订、印发《关于对全区加油站、储油库油气污染防治设施规范化监管的通知》，明确辖区储油库、加油站规范化监管标准规范化监管标准，告知环保部门现场监察的三项重点内容，便于各加油站、储油库强化内部管理，建立健全油气治理运行机制提供了保障。

　　4 结语

　　随着经济的发展，汽车及其他污染源的增加，臭氧污染现象将会更加突出，治理臭氧污染已成为大气环境治理的必然阶段要求，因此，应采取加强部门合作、综合治理、联防联控、动员全社会参与等措施，让空气清新、青山绿水的美好环境早日实现。

　　参考文献

　　[1]唐孝炎，张远航，邵敏.大气环境化学[M].北京：高等教育出版社，2006：102-109.

　　[2]SUDO K.AKIMOTO H.Global source attribution of tropospheric ozone：Long-range transport from various source regions [J].Journal of Geophysical Research，2007，112（D12）：1-21.

　　[3]唐孝炎，张远航，邵敏.大气环境化学[M].北京：高等教育出版社，2006：221-231.

　　[4]安俊琳，王跃思，李昕，等.北京大气O3与NOx的变化特征[J]，生态环境，2008，17（7）：1420-1424.

　　[5]严茹莎，陈敏东，高庆先.北京夏季典型臭氧污染分布特征及影响因子[J].环境科学研究，2013，26（1）：43-49.

　　[6]刘献辉，周兵利，陈建新.洛阳市老城区环境空气中臭氧污染特征及相关气象要素分析[J].环境研究与监测，2014，27（2）：14-17.

　　[7]郑冬，李丹，纪德钰.大连市区近地面臭氧污染规律研究及与PM2.5等污染物的相关性分析[J].环境与可持续发展，2014，6：177-180.

　　[8]严茹莎，陈敏东，高庆先.北京夏季典型臭氧污染分布特征及影响因子[J].环境科学研究，2013，26（1）：43-49.

　　[9]张吉��.大连星海地区环境空气中挥发性有机物的臭氧生成潜势研究[J].黑龙江环境通报，2014，38（2）：51-54.

　　（责编：张宏民）