漯河市城區(qū)PM2.5 及臭氧形成原因初探

郭英麗

(漯河市環(huán)境監(jiān)測中心站，河南 漯河 462000)

隨著霧霾天氣的增多，PM2.5污染問題越來越受到人們的關注，與此同時，臭氧污染在一些地區(qū)開始呈現(xiàn)出季節(jié)性加劇的趨勢，臭氧污染不得不提上日程［1］。因此，了解臭氧產(chǎn)生的原因及其對人類的危害，有助于增強人類的環(huán)境意識，避免人們受到PM2.5和臭氧污染的危害。

一、PM2.5與臭氧危害及污染機理

大氣中直徑小于或等于2.5 微米的顆粒物，被稱為空氣細顆粒物，又叫可入肺顆粒物，簡稱PM2.5。PM2.5是造成霧霾天氣、降低能見度，影響交通安全的主要因素，同時PM2.5還可能攜帶有鉛、甲基汞、苯并芘等致癌物質通過呼吸道進入肺泡，危害人體健康。PM2.5的基本特征是體積小、重量輕，在大氣中滯留時間長，可以被大氣環(huán)流輸送到很遠的地方，造成大范圍的空氣污染。PM2.5對環(huán)境的影響范圍和對人體健康的危害程度比PM10 和TSP 更大、更嚴重。

臭氧是天然大氣的重要微量組分，大部分集中在平流層，對流層臭氧約占10% 。平流層臭氧主要集中于10 千米至30千米高度。由于其特殊的空間位置，對地面形成了一層保護層，免除了傷害性極強的短波紫外線對地球生命的危害，使得人類和各種動植物能無憂無慮地沐浴陽光，被稱為“生命的內保護層”，因此，平流層臭氧又被稱為“有益”的臭氧。

對流層臭氧的重要來源是光化學過程，由來自天然源和人為源排放的NOx (氮氧化物)和VOCs (揮發(fā)性有機物)經(jīng)陽光中紫外線照射后發(fā)生光化學反應生成。臭氧是光化學煙霧污染的重要標志物，近地面高濃度的臭氧能加快材料老化、影響人體健康，導致農(nóng)作物減產(chǎn)，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重危害。自20 世紀50年代以來，臭氧污染在世界各地不斷出現(xiàn)，至今仍是歐洲、美國、日本等國的主要環(huán)境問題。近年來隨著石化工業(yè)發(fā)展、城市車輛增多和油品溶劑的使用等，使排放到大氣中的NOx 和VOCs 不斷增加，人為活動對臭氧的影響日益顯著，臭氧污染問題已成為我國城市發(fā)展過程中迫切需要解決的重要環(huán)境問題。

由于臭氧污染多發(fā)生在晴熱高溫太陽直射紫外線較強的天氣時段，可能成為今后夏季大氣污染的常態(tài)。進入夏季，臭氧取代了PM2.5，成為不少地區(qū)的首要污染物，即使輕微超標，頭頂依然藍天白云，人們往往不把它放在眼里。它的危害較PM2.5有過之而無不及，最壞的結果就是制造“光化學煙霧污染”，這種大面積的污染曾讓洛杉磯多人喪命，東京2萬多人患紅眼病。臭氧污染的生成原因復雜，防治難度更高，在未來很長的一段時間，我們都會遭其危害。在大多數(shù)人的印象中，臭氧層是保護地球免遭紫外線損害的功臣，很難理解為什么臭氧會污染環(huán)境。實際上，高空中的臭氧和地面上的臭氧雖然是同一種物質，作用卻截然不同，保護人類的是離地面大約30 公里的臭氧層，而人類活動在地面形成的臭氧是一種污染物，對動植物都有害［2］。臭氧并非直接排放到大氣中的污染物，而是氧氣、氮氧化物及揮發(fā)性有機化合物(VOCs)在陽光作用下發(fā)生光化學反應形成的二次污染物［3］。

二、漯河市城區(qū)空氣質量現(xiàn)狀及變化趨勢

漯河市城區(qū)目前共設置環(huán)境空氣自動監(jiān)測點位4 個，分別是漯河大學、市水利局、市廣電局、3515 工廠。漯河大學代表居住文教區(qū)、市水利局代表行政金融文教區(qū)、市廣電局代表居住、商業(yè)混合區(qū)、3515 工廠代表工業(yè)、商業(yè)、居住混合區(qū)。

從2014年1月開始，漯河市開始按照《環(huán)境空氣質量標準》 (GB3095-2012)對指標SO2、NO2、PM10、PM2.5、臭氧、CO 進行監(jiān)測，截止到2015年3月31日，漯河市環(huán)境空氣質量按AQI 指標體系結果如表4。

漯河市城區(qū)環(huán)境空氣質量AQI 指標體系結果一覽表

由監(jiān)測結果分析，漯河全市春、秋、冬季首要污染物是PM2.5及PM10等顆粒物;6-9月臭氧超標嚴重，取代PM2.5成為首要污染物，臭氧污染呈現(xiàn)很強的季節(jié)性，6-9月日照強烈，氣溫較高，就容易產(chǎn)生大量的臭氧，形成局部污染。

三、漯河市城區(qū)PM2.5與臭氧來源初步解析

經(jīng)初步分析研究，影響漯河市大氣質量的主要因素中，外來輸送及周邊區(qū)域影響的貢獻約占20～30%，主要責任還是在本地的污染排放。本地污染貢獻主要來源于燃煤、揚塵、工業(yè)生產(chǎn)、機動車尾氣排放，餐飲、汽車修理、畜禽養(yǎng)殖、建筑涂裝、燃放爆竹等，具體體現(xiàn)在以下幾個方面:

第一，燃料燃燒污染。2014年，漯河市燃煤總量400.1萬噸，其中工業(yè)用煤量362.4萬噸，生活用煤量為34.65萬噸;燃油消耗量為127.3萬噸;天然氣消耗量為870.75萬立方米。燃料燃燒不僅直接排放PM2.5，排放的其它一些氣體污染物如SO2、NOX、VOCs等在空氣中也會轉變成PM2.5，同時NOX、VOCs對臭氧8 小時濃度的超標也起了促進作用。

第二，揚塵污染。主要包括道路揚塵、建筑施工揚塵。2014年漯河市建筑及拆遷工地共80 個，是揚塵污染的主要來源。

第三，機動車尾氣污染。截至2014年底，漯河市機動車保有量16萬輛，年排放顆粒物949 噸，氮氧化物10887 噸，一氧化碳50543 噸，碳氫化合物6124 噸。汽車尾氣不僅含有顆粒物，還含有氮氧化物 (NOx)和揮發(fā)性有機化合物(VOCs)，NOx 和VOCs 在高溫、強光輻射的作用下，經(jīng)過一系列復雜的光化學反應，形成二次污染物臭氧。夏季的高氣溫和強光照，對臭氧前提污染物的合成和臭氧的累積效應有較強的促進作用，進而引起臭氧污染物濃度超標。因此，機動車尾氣也是影響PM2.5及臭氧濃度的關鍵因素。

第四、工業(yè)污染源。漯河市以食品工業(yè)為主導產(chǎn)業(yè)，在食品及配套包裝生產(chǎn)過程中，不僅會排放工業(yè)粉塵，且會揮發(fā)出大量有機化合物，加劇顆粒物及臭氧污染。

第五，其他污染源。主要包括餐飲油煙、露天燒烤、秸稈焚燒等。六月份麥收期間，漯河市主導風向為東南風，東南方向臨近市縣有焚燒秸稈的現(xiàn)象，廢氣中的氮氧化物對漯河市臭氧8 小時濃度的貢獻值較大。此外，臭氧為氣態(tài)污染物，而PM2.5為大氣顆粒物。但是大量的臭氧會增加空氣的氧化性，從而導致空氣中的SO2、NOx、VOCs 被氧化并逐漸凝結成顆粒物，進而造成了PM2.5濃度的增高。

四、漯河市城區(qū)空氣質量控制措施

漯河市城區(qū)環(huán)境空氣污染現(xiàn)狀為傳統(tǒng)的燃料型污染、汽車尾氣污染等與二次污染相互疊加形成的復合型污染。從目前的研究結果來看，漯河市大氣復合型污染的主要產(chǎn)物就是PM2.5和臭氧，即霧霾和光化學煙霧。很顯然，臭氧污染已經(jīng)成為漯河市大氣污染的新課題，亟待采取切實有效的措施治理。針對漯河情況，提出以下建議:

一是嚴格控制燃煤和工業(yè)大氣污染，強力推進電力、造紙、化工等行業(yè)工業(yè)污染防治和燃煤機組(含自備電廠)、20t/h 燃煤鍋爐的脫硫、脫硝、除塵提標，達到新的國家排放標準;

二是嚴格控制城市揚塵、油煙等低空面源污染，全面推進“綠色工地”建設，嚴控建筑工地、構筑物拆除、物料堆場等各類施工場所的揚塵污染;

三是強化機動車污染防治，全面推行機動車排氣污染檢驗和環(huán)保標志管理。對未取得環(huán)保檢驗標志的機動車，公安交通管理部門不予核發(fā)機動車安全檢驗合格標志，車輛不得上路行駛;嚴格外地轉入車輛監(jiān)管;

四是加快建立突發(fā)大氣環(huán)境事件綜合預警和應急機制，落實責任主體，明確應急組織機構及其職責、預警預報及響應程序、應急處置及保障措施等內容，并向社會公布。

［1］白建輝，于明星.地面臭氧光化學過程規(guī)律的初步研究［J］，上海環(huán)境科學，1998，17 (1):36－38.

［2］王雪梅，符春，梁桂熊.城市區(qū)域臭氧濃度變化的研究［J］，環(huán)境科學研究，2001，14 (5):1－3.

［3］王雪松，李金龍，人為源排放VOC 對北京地區(qū)臭氧生成的貢獻.中國環(huán)境科學，2002，22 (6).