城市大氣臭氧污染特征分析與治理路徑探究

王 楊

（大連市生態環境事務服務中心，遼寧 大連 116000）

引言

能源結構的改變、人口規模的增大以及社會經濟的不斷發展等都是引發城市大氣臭氧污染的關鍵因素[1]。

臭氧污染物會引發城市光化學煙霧污染，對人民身心健康、城市建筑及農作物生長等產生較大不良影響[2]。2023年初，生態環境部門公布了《2022年各城市環境空氣質量狀況》，從中能夠看出我國339個地級及以上城市平均空氣質量優良天數占比為87.1%，相較于2021年降低了1.0個百分點。在大氣環境污染物各項指標當中，臭氧平均濃度數據為147 μg/m3，是僅有一個同比增加的污染物指標。對長三角地區共計41個城市環境監測數據進行分析，可以看出2022年這些城市的臭氧平均濃度達到了164 μg/m3，同比增加了7.4%。相關研究數據顯示，臭氧污染和前體物、風速、氣壓及相對濕度等息息相關，所以各個城市所表現出的臭氧污染特征與影響因素等會有一定的區別[3]。

近年來，因為臭氧污染引發的環境問題受到了社會的高度重視，國外較早便采取了相關措施治理臭氧，如美國頒布了《清潔空氣法》，歐洲國家創設了網上監測系統，能夠第一時間發出警報，做到安全預防[4]。我國也采取了相應的治理手段，使得PM2.5濃度越來越小，而臭氧濃度卻變得越來越高，給治理工作帶來了非常大的挑戰，成為現階段我國大氣污染防治的重心所在[5]。

1 臭氧污染的來源

1.1 自然來源

在大自然中許多氣象和生物活動都會產生臭氧。

第一，地球大氣層中的臭氧層，因為其離地面距離較遠不會對人類產生較大的影響，然而相關研究表明，當低于240 um波長的紫外線照射到臭氧層時，會導致臭氧分解并產生氧原子，之后再和下方的氧分子反應產生臭氧，當這種反應持續時，會導致臭氧不斷向地球方向蔓延[6]。

第二，在大自然當中若出現了較多生物遺體堆積，在其腐爛期間也會出現較多的氮氧化物，當接觸到陽光之后便會轉化成臭氧，從而引發臭氧污染。

第三，在雷暴天氣空氣中的氧氣發生電解反應產生臭氧，當缺少雨水的沖洗也會發生臭氧污染。

1.2 光化學煙霧

光化學煙霧指的是燃燒化石燃料產生的廢氣，在受到高強度太陽光照射與煙霧催化作用下會產生毒性大、危害高的廢氣，如表1所示，大部分的臭氧污染均是由于光化學煙霧產生的[7]。通常來說，光化學煙霧會通過以下幾種方式產生臭氧，一是石油化工類企業在生產制造過程中，冶煉石油、油氣揮發等均會提高環境中的氮氧化物、揮發性有機物的含量，并在光化學煙霧作用下產生臭氧；二是燃燒廢氣，在進行煤炭燃燒過程中，若未按照標準要求進行脫氮、脫硝處理，便會導致燃燒中產生較多的CO、NO等廢氣，在燃煤煙霧的作用下會產生臭氧；三是在人們日常通行使用的汽車尾氣中，也會在光化學煙霧作用下產生臭氧。

表1 光化學煙霧

2 城市大氣臭氧污染特征

2.1 空間特征

臭氧污染表現出較為明顯的地域性特征，一般來說在我國北方城市，臭氧濃度在一年12個月內呈現出倒置的“V”字形，絕大多數城市在6月份的臭氧濃度最高，之后慢慢降低[8]。相比之下，我國南方城市的臭氧濃度的月變化特性也有自身規律，通常臭氧濃度呈現出“M”字形，在每年的5月與6月兩個月臭氧濃度會變得比較高，之后逐漸降低，在進入到10月份之后，臭氧濃度又會慢慢增加并達到頂峰。整體看來，南方城市的臭氧濃度要高于北方城市，同時臭氧含量超標的天數占比更高，另外在東部地區與西部地區的臭氧濃度變化情況也存在一定的差異，其臭氧濃度峰值產生的時間各不相同[9]。

具體到某個城市，通常情況下市區與郊區是臭氧污染的重災區，并且城郊地區臭氧含量更大，污染十分嚴重。之所以產生這種現象，是因為城市污染物會對處于下風口的臭氧產生較大影響。由于臭氧有著良好的活性，城市較為嚴重的大氣污染物會暫時讓臭氧分解變成其他類型污染物，隨著城市空氣的流動會將這些污染物吹向郊區，之后會再次反應產生臭氧。相關研究數據表明，即便位于城區下風口相距150千米的農業種植區域，仍然存在大量的臭氧，并引發臭氧污染。另外，臭氧含量也有著較為顯著的區域性特征，相關研究數據顯示，經濟發展水平較高的城市，如我國的北、上、廣、深城市及工業制造較為集中地區，其排放的大氣污染物也會對周邊地區產生影響，提高了臭氧污染程度。

從總體臭氧污染分布狀況來看，臭氧污染主要出現在長三角、珠三角等發展進程較快的城市，因為這些地區經濟發展速度快、工業生產制造聚集、人口密度大、汽車數量多尾氣排放嚴重，均會造成臭氧污染，使得這些區域的臭氧含量不斷增加。近年來，臭氧檢測技術獲得了突破性發展，進一步完善了臭氧監測工作。為了提高這部分地區的環境質量，應加大對臭氧濃度的監測，采取有效的手段治理臭氧污染。

2.2 時間特征

相關研究數據表明，臭氧污染還表現出較為顯著的時間特性，一般來說城市環境中的臭氧濃度與溫度呈現出線性關系，兩者之間有著緊密的聯系，臭氧含量會隨著月份變化而出現相應的改變，通常情況下一月份臭氧含量最低，之后慢慢升高，在6月份到達最大，同時表現出較強的季節性特征，冬季時期臭氧濃度含量最低，而在夏季臭氧含量最高[10]。另外，在一天當中臭氧濃度也表現出明顯的特征，在每天清晨與夜晚時期臭氧含量最低，而臭氧含量最高的時間點會隨著城市所處地理位置的變化而存在一定的差異，大量研究數據顯示，在13∶00—15∶00時間段內，由于太陽光照強度最高，大部分地區的臭氧含量最高值均出現在該時間段。臭氧是一種二次污染物，主要是因為氮氧化物在光化學反應作用下產生的，臭氧含量最大值一般會出現在氮氧化物產生后的3～4小時。另外，自然天氣的改變也會對臭氧含量產生一定的影響，相關研究數據顯示，天氣良好的晴天空氣中會含有較多臭氧，相比之下陰天、雨天等不易產生臭氧，空氣中的臭氧濃度較低。此外，聯系臭氧濃度日變化特性，氮氧化物含量最高時臭氧濃度較低，而當氮氧化物含量降低后臭氧濃度會升高，說明較高含量的氮氧化物可以抑制臭氧的產生。

3 城市大氣臭氧污染治理路徑

3.1 貫徹落實協同治理思想

城市大氣臭氧污染表現出較強的區域性與系統性特征，在進行大氣臭氧污染治理時應當結合不同城市臭氧污染的時間與空間特性，貫徹落實協同治理思想。

第一，需要在長三角、珠三角等臭氧污染較為嚴重的地區積極開展臭氧監測工作，創設完善的光化學立體監測體系和地區臭氧污染協調體制，在國家的統一規定下落實各個地區的聯防聯控政策。另外，要加強對各個城市實時臭氧含量的監測，同時結合監測數據，科學合理規劃各個城市的臭氧污染治理對策，保證治理方法的切實可行性。

第二，進一步提高科技投入力度，根據城市大氣臭氧污染監測數據，深入分析各個城市出現臭氧污染的深層次原因，全面把握各城市臭氧污染的主要影響因素，在此基礎之上提出詳細、全面的減排方案。

第三，推動氣象部門、環保部門、市政部門及交通部門等的協作，在各部門之間建立穩定高效的溝通渠道，形成長效執法體制，促進家具生產、工業涂裝及油品運輸等相關產業的污染防治常態化。

3.2 構建臭氧污染預警系統

古語有云“凡事預則立，不預則廢”。從臭氧污染層面來看預防的作用高于整治，打造臭氧污染預警系統具有十分重大的意義，是目前技術探究的重中之重。2016年，在全國范圍內創設了空氣質量檢測與預防信息平臺，利用該平臺將各個地區的實時臭氧含量數據顯示出來，實現了對空氣污染的監測，為了使得該平臺系統在污染預警上發揮更大的作用，還應當積極學習與借鑒國外先進的技術與成熟經驗，不斷健全空氣質量預警系統。此外，還需要加強部門之間的改革與創新，提高不同部門的溝通交流效率和效果，提高空氣質量預警與預報的精準性，尤其是對各個地區空氣中的臭氧含量進行預測，實時、精準展現各個城市空氣質量監測數據。

3.3 構建應急減排系統

以臭氧污染的時間特征為基礎構建應急減排系統，依照臭氧濃度值大小、臭氧濃度變化特性等采取分級處理措施，明確不同類型企業的減排預期，深入分析與落實污染物排放量管控體制，針對存在較大污染的企業、行業等設置季節性的排放標準，嚴格控制該時間段內的VOCs、NOx等污染物的排放量，同時還需要在生產許可證中進一步明確各個季度允許的最大排放量，促使產業朝向綠色化生產方向轉型。針對污染較為嚴重的企業，尤其是排放大量VOCs的企業，要根據企業的生產經營規律采取限產、間斷性生產等治理方案，對一些污染特別嚴重的企業要禁止其生產。另外，相關部門還需要增大巡查力度，采用定期檢查與隨機抽查相結合的方式，最大限度防止污染問題的產生，利用嚴格的排查來實現應急減排的目的。

3.4 嚴格控制污染源

在進行城市大氣臭氧污染治理過程中，要想獲得良好的治理效果，還要嚴格控制污染源。

第一，重點關注高污染企業的排放情況，提高對其的監管。一般來說，醫藥生產、石油化工企業及皮革生產企業等均會在生產中產生大量的VOCs、NOx等污染物，所以必須加強對這部分企業的監管與監測，在企業的排污口位置安裝污染物監測設備，同時加強與環保部門的溝通交流，讓各區域環保部門能夠及時準確了解污染物監測數據。環境監測 部門要制定明確的標準，要求各個企業污染物排放量要在國家相關標準規定的范圍之內。結合VOCs排放目錄，深入分析與探究污染源，進一步提高企業自身的污染監測水平，全面精準掌握污染的種類、出現緣由，從而有針對性地采取管控策略，加大對城市大氣臭氧污染的治理。

第二，注重降低汽車尾氣的排放。汽車尾氣會對環境產生一定的影響，所以在開展臭氧污染治理工作時，還需要注重降低汽車尾氣的污染物排放量。為此，一些城市采取了機動車限行的控制策略，然而并沒有取得良好的效果，這是因為這種方法沒有從根源上控制汽車尾氣污染物的排放?；诖?，國家應當要提高汽車尾氣排放標準，促使汽車生產企業進行技術改革與創新，對于尾氣檢測不達標的汽車嚴禁進入市場售賣，實現對臭氧污染的控制。

第三，提高對燃煤污染的管控。燃煤污染是引發臭氧污染的重要因素之一。所以，相關部門要嚴格控制化工廠、火電廠等企業的燃煤污染，加強對燃煤質量的查驗，避免將低劣質量燃煤投入到生產中，最大限度降低燃煤污染。

4 結語

城市大氣臭氧污染有著明顯的時間與空間特征，會對人體健康、環境等產生較大不良影響。所以，必須重視對城市大氣臭氧污染的治理，貫徹落實協同治理思想，構建臭氧污染預警系統與應急減排系統，嚴格控制污染源，有效防治大氣臭氧污染，提高大氣環境質量。