北碚区环境空气臭氧污染特征及防治对策

廖伟 马艳

摘要：指出了随着全球经济的发展、城市规模的不断扩大和人口增长，近地面臭氧污染特征已是当今环境科学研究领域中的一个重要研究方向，其引发的大气环境问题正引起人类的广泛关注。结合北碚区2014～2016年环境空气质量中臭氧的连续监测数据进行了统计分析，由此提出了该区域环境空气中臭氧的污染特征及防治对策。

关键词：臭氧;污染特征;防治对策

中图分类号：X515

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）4-0087-04

1 引言

近年来，随着我国经济的高度发展和城市化进程加快，能源大量消耗导致大气污染物排放量随之大幅增加，大气污染成为我国目前面临的重要环境问题之一，大气中可吸人颗粒物（PMio）、细颗粒物（PM2.5）、二氧化硫（S02）、臭氧（03）、氮氧化物（NOx）等物质已成为影响城市大气环境质量的重要污染物[1-3]。随着中国各地工业化和城镇化的持续推进，人为排放的大气污染物越来越多，高浓度的近地面O3能加快材料老化，影响人类健康，导致农作物减产，对生态环境造成严重的危害[4-8]，故O。及其前体物对公众健康的危害引起了越来越广泛的关注[9，10]。根据北碚区2014～2016年环境空气质量中03的连续监测数据，分析该区域03浓度变化等污染特征，并讨论其防治对策。

2 方法

2.1 采样点位

目前，北碚城区空气自动监测点位设置4个，分别位于缙云山、天生、城南和蔡家，空气质量自动监测实施24 h连续采样。自动监测项目为S02、NOz、03、PM10、PM2.5、风向、风速、气温、气压、湿度等相关参数，监测频率为24 h连续自动监测，执行《环境空气质量自动监测技术规范》（HJ/T193- 2005），详见表1。

2.2 监测时间

2014～2016年。

3 结果

3.1 近年基本情况

近年来，通过北碚区在产业结构调整优化、清洁生产、煤炭管理与油品供应、燃煤小锅炉整治、工业大气污染治理、大气面源污染治理、机动车污染防治、建筑节能与供热计量、完善环境经济政策和法律法规体系、大气环境管理等多个方面卓有成效的工作下，辖区PM2.5和PMio年均浓度下降趋势明显，现阶段浓度值相比2013年已下降近半，S02、NO2和CO等均保持浓度达标，03浓度总体达标但出现多次超标，近来呈现出“来得早、去得晚、天数多、污染重”的趋势，特别是夏季最为突出。2014～2016年，臭氧污染超标天数持续保持高位，分别为28 d、22 d和27 d，各占全年总天数的7.7%、6.3%和7.4%。

3.2 03质量浓度时间变化

2014～2016年北碚区4个空气自动观测站O。和O3（日最大8h）年均质量浓度变化见图1和图2，由图可知，除城南点位（2016年6-9月因故停运，夏高峰数据缺失导致年均值偏低）外，天生、蔡家、缙云山和年均值均表现为明显的逐年上升趋势，2015～2016年度上升趋势相对明显。其中，缙云山作为重庆主城区清洁点位，自然植被覆盖率高，树木通过光合作用产生足够多的氧气，便于通过光化学反应形成的O3，且缙云山夜间消耗小而导致O3出现累积，而天生和蔡家点位年均值变化不大，变化趋势持同，因区域人口众多，工业交通相对发达，汽车尾气中排放的NO快速消耗了空气中的03，故缙云山测点03浓度整体比城区测点偏高。

3.3 03质量浓度季节变化

2014～2016年4个监测点位季节浓度变化见图3～6，有图可知，缙云山、天生和蔡家观测站点O3日均浓度值在夏秋季相对较高，冬春季相对较低，O3日均质量浓度呈现明显的季节变化特征，这与地面臭氧形成的三个前提相吻合：一是高温，即高空臭氧层减薄使到达地面的紫外线增强，导致近地面空气中的氧气和氮氧化物被分解并重新组合;二是森林植被好，森林里的树木叶片的光合作用产生足够多的氧气，当气温达35℃以上，树木在光合作用释放氧气的同时还产生大量的异戊二烯和单一芬多精（VOC），以中午时段排放量较大;三是空气中存在足够多的氮氧化物和碳氢化合物，强光紫外线不仅可以分解氧气，还可以分解机动车尾气排放的氮氧化物和碳氢化合物，使其形成以臭氧为主的光化学烟雾。

3.4 气象因素对O3质量浓度的影响

气象条件是影响近地面O3浓度的主要因素之一，是造成03浓度昼夜变化、日际变化、节际变化、年际变化的根本因素。太阳辐射、气温、风向、风速、相对湿度等是臭氧浓度变化比较重要的影响因素。从图3～7可以看出，2014～2016年观测期间，日平均气温变化幅度较大（0.7～34.2℃），最高气温出现在秋季;春季和冬季湿度变化较小，全年湿度在47.3%～99%范围内，北碚区O。浓度均值呈现出显著地季节差异，一年中一般9月03质量浓度最高，11月03质量浓度最低。因夏季的高温有利于03的形成，风速增大时有利于该地区03的扩散，而湿度对其影響比较小，但相对湿度大时空气中水蒸汽含量也大，大量的水分子吸收太阳辐射，同时也吸收一部分游离态臭氧，反而不利于臭氧的生成[11]。此外太阳辐射、气流来源不同、城市热岛效应和逆温现象对03质量浓度也不可忽略，如气流来源不同也是影响O3质量浓度的重要因素，来自清洁地区的气流中污染气体浓度一般较低，而来自污染地区的气流中往往混杂着大量污染气体，可能包括O3或其前体物[12]，因此，O3质量浓度随着影响该地区风向的不同呈现出高低差异。结合O3浓度数据，当其浓度连续出现高值时，对应的天气情况一般为高温、低湿、大风，气压变化不明显，O3质量浓度与温度呈正相关，与相对湿度和风速呈负相关，静风天气条件容易造成污染气体局地积累，相对湿度的高低是天空中云层覆盖多少的重要参数和降水过程发生的有效指标，这些条件都是影响大气中03质量浓度的因素。

3.5 03浓度和前体物NO_x的关系

图8～11为不同季节下的NO_x（以NO2为例）季度浓度变化曲线。由中可以看出，北碚地区NO2浓度季节变化趋势比较明显，秋季NO2浓度明显小于春季、夏季、冬季。缙云山点位总体低于其他3个点位，各点位基本上保持春季浓度>冬季浓度>夏季浓度>秋季浓度的规律，与03浓度基本上呈现负相关。其中，03在一天中主要呈现的“午后单峰”和NO_x呈现的“早晚双峰”特征，明显受到交通源排放的NO_x及挥发性有机物等污染物影响。以渝武高速为例，渝武高速公路北环至合川段设计流量2.5万辆/d，目前北碚至北环段实际流量8万辆/天，高峰时间达到11万辆/d，仅2015年渝武高速公路北碚段发生交通事故就高达1563起，其中北碚隧道714起，平均每天发生2起事故。大量车辆长期低速、怠速行驶，加之内环货车限行，导致大量重型货车被限制在北环和北碚之间的路段上行驶，造成汽车尾气长期严重超标排放。

4 结论

（1）北碚区4个观测站点O3质量浓度呈明显季节性变化，各点位基本上保持秋季浓度>夏季浓度>春季浓度>冬季浓度的规律。

（2）气温、风速和湿度是影响北碚区大气O3质量浓度的重要因素，高温、低湿、大风时O3相对浓度较高，而相对湿度大时空气中水蒸汽含量也大，大量的水分子吸收太阳辐射，同时也吸收一部分游离态臭氧，反而不利于03的生成。

（3）前体物NO_x主要受交通源影响，并与03浓度基本上呈现负相关，而现有道路无法同汽车保有量同比增长，尾气污染难以控制。

（4）受地理位置和周边地区工业发展影响，北碚区环境空气质量受外来污染影响明显，上风向合川区存在水泥厂、火电厂等燃煤企业和汽车工业园区等挥发性有机物产生企业。

5 污染防治措施

（1）理顺体制。建议明确蓝天行动的牵头机构成为“有人做事、集权做事、逗硬做事”的常设机构，并安排专门的编制和给予综合执法的行政处罚授权。

（2）强力问责。建议环保部门、建设部门等单位严格按照职责和目标任务推进大气污染防治工作，对未按职责落实的单位，由两办督查室开展专项督查并通报，必要时由监察部门进行行政效能问责，以确保工作推动和落实。

（3）城区限行。建议制定符合区情的黄标车或货车分时段分区域限行方案，同时加大对冒黑烟车、不达标成品油等进行专项检查和综合整治。

（4）加大投入。建议财政部门将蓝天行动工作经费纳入年初预算，加大对蓝天工作所需设施设备的投入，尤其是增配环卫清扫和喷洒车辆。

（5）低碳出行。建议加强城市交通管理，优化公交线路，调高城市中心区域停车费，在条件适宜区域引入共享单车等，引导市民低碳出行，减少机动车尾气排放。

（6）工作重点。一是以减排NO_x和VOC_s为首要工作，重点控制其排放，并组织开展流动源、油品储运、涂料与溶剂使用以及工业源整治，探索开展机动车加油期间燃料蒸发气体的回收。二是加强上风方向区域大气污染防治的联防联控，督促治理和监管工作有效推进，从源头进行控制。三是尽快推进渝武高速公路北碚段扩能等交通缓解措施，确保道路畅通，减少大量车辆及重型货车长期低速怠速行驶产生的污染。

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