泉州市臭氧污染的特征研究及污染防控探討

摘要：研究表明，局地VOCs與NOx的光化學反應是我國城市地區近地表臭氧污染的主要來源，本文通過研究城市周邊地區臭氧生成機理和分析泉州市中心市區2015-2017年臭氧監測數據，探討城市周邊地區臭氧污染防控措施。

關鍵詞：城市周邊地區；臭氧；二次污染物；污染防控探討

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）07-0054-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.029

Study on characteristics of ozone pollution in Quanzhou City and discussion on prevention and control of pollution

Wang Zhiqiang

（Quanzhou Environmental Monitoring Station，QuanZhou Fujian 362100，China）

Abstract：The research shows that the photochemical reaction between local VOCs and NOx is the main source of near-surface ozone pollution in urban areas of China. This paper studies the ozone production mechanism in the surrounding areas of cities and analyzes the ozone monitoring data of urban areas in Quanzhou from 2015 to 2017. Explore the prevention and control measures of ozone pollution in the surrounding areas of the city.

Key words：Urban peripheral areas； Ozone； Secondary pollutants； Prevention and control of pollution

臭氧被稱作地球的“保護傘”，但近地表的臭氧就是重要的空氣污染物，是光化學污染的指示性物質，一旦臭氧濃度超標，即表明可能出現光化學污染，尤其是到了夏季，臭氧常成為首要污染物。近地表臭氧主要有四個來源，分別為平流層及對流層高層臭氧通過垂直運動向近地表的傳輸、上風向污染源區傳輸和局地揮發性有機化合物（VOCs）與氮氧化物（NOx）光化學反應[1]。基于數學模型的研究表明，局地VOCs與NOx的光化學反應是我國城市地區近地表臭氧污染的主要來源，控制VOCs與NOx排放是城市地區近地表臭氧污染控制的關鍵。隨著泉州市經濟和工業的飛速發展，特別是皮革、陶瓷、石材、制鞋、包裝印刷、石化等工業的發展以及機動車數量的急速增加，導致VOCs等臭氧前體物排放量急劇增加，城市周邊地區容易積聚VOCs、NOX等污染物，在適宜太陽輻射強度和氣象條件下，極易引起環境空氣臭氧超標[2]。

1 城市地區近地表臭氧超標的原因

圖1 VOCs與NOx光化學反應示意圖

臭氧是典型的二次污染物，是VOCs與NOx的光化學反應的產物。在城市周邊地區，清晨，大量的VOCs和NO由汽車尾氣及其他源排入大氣，污染物峰值出現在早交通高峰；隨著NO濃度的下降，NO2濃度增大，臭氧等二次污染物隨著陽光增強和NO2、VOCs濃度降低而積聚起來（詳見圖1）。臭氧等二次污染物的峰值常出現在午后，環境空氣臭氧超標也集中在該時段。據統計，2015-2017年泉州市中心城區（鯉城區、豐澤區）共有22次臭氧超標，其中有16次出現在12：00～15：00之間。

2 臭氧污染防控形勢

泉州市作為福建省的重要的工業城市，其VOCs排放總量約為3.5萬t，福建省排名第一，占全省排放總量的27%左右。其中石化、化纖、橡膠、塑料、皮革、紡織、表面涂裝、制鞋、印刷等工業排放占VOCs排放總量的約50%，機動車尾氣約為40%。2012-2017年泉州規模以上工業各類能源消耗基本都呈現增長的趨勢，工業企業能源消耗以原油和原煤為主，其中原煤消耗量由2012年的1279.0萬t增加到2017年的1378.9萬t，增長了7.8%；原油的消耗量由2012年的1104.2萬t增加到2017年的2087.1萬t，增加了89.0%。2017年年末，全市民用汽車保有量達到127.39萬輛，比上年末增長12.5%；其中私人汽車保有量116.64萬輛，增長11.7%；營運汽車總數77959輛，其中客運車輛8549輛、貨運汽車60078輛。分析2015-2017年的臭氧監測數據，泉州市中心城區臭氧濃度變化具有明顯的季節性特征，夏季、秋季臭氧濃度較高，春季、冬季相對較低。據統計，2017年夏季、秋季臭氧平均濃度分別為137μg/m3、149μg/m3，較2016年同期上升15 %、31%，地區臭氧污染問題有進一步惡化的趨勢。

3 臭氧污染防控對策探討

3.1 合理規劃城市周邊產業布局

泉州市中心城區人口密度較大、機動車保有量多，NOx排放強度較大，控制VOCs排放可以有效降低本地臭氧生成濃度。分析近10年的地面氣象資料，結果顯示泉州中心城區夏季和秋季主導風向分別為偏南風、東北風[3-4]。夏季，城市周邊地區最主要的VOCs外來源集中在晉江和石獅（中心城區西南方向），通過淘汰落后產能和建立南安（中心城區西北方向）涉VOCs企業集中工業園區，安置晉江和石獅地區符合產業政策的涉VOCs企業，能夠有效降低臭氧污染季節外來輸送VOCs，降低本地臭氧生成。秋季，城市周邊地區最主要的VOCs外來源集中在泉港和惠安（中心城區東北方向，該地區為石化工業園區），通過控制涉VOCs企業進入和實行《石化行業VOCs技術控制方案》，降低臭氧污染季節外來輸送VOCs，減少本地臭氧生成[5]。

3.2 實施分段控制方案

從國內外現有的經驗可知，臭氧的污染控制難度非常大，污染控制措施是一個持續的計劃過程和一套不斷發展的控制計劃監管制度，每過一段時間（3-5年），就要對計劃進行升級，增加新的控制措施，修訂舊的措施和消除或擱置一些措施，實施分段控制方案能夠有效提高臭氧污染控制效果。

（1）近期污染控制方案主要從企業管控、減少機動車尾氣排放、開展臭氧源解析三方面進行推進。在企業管控方面，強制推行涉VOCs排放企業清潔生產審核；開展石化、有機化工等行業泄漏檢測與修復工作，降低無組織VOCs排放；排查清理涉VOCs排放的“散亂污”企業，并調查涉VOCs排放企業制定泉州市揮發性有機物污染防治“一廠一策”管控措施。在減少機動車尾氣排放方面，發展公共交通、鼓勵綠色出行，減少私人汽車使用頻率；加大老舊汽車淘汰力度，在公共交通領域逐步用新能源車替代燃油車，并在全社會推廣新能源汽車[6]。在開展臭氧源解析方面，委托中國科學院地球環境研究所對泉州市臭氧污染成因和來源進行解析，明確臭氧污染事件主要成因以及主要來源，定量計算各類排放源的貢獻，識別外界輸送和本地排放的貢獻，從而提高臭氧大氣污染防治工作的針對性和科學性。

（2）中遠期控制方案主要有應用臭氧源解析成果，完善環境空氣質量模型，同時對防控措施效果進行評估和調整。一是開展泉州市揮發性有機物控制措施效果評估，基于近中期采取的控制措施，結合泉州市VOCs和NOx等大氣污染物在內的排放清單和空氣質量模型，模擬泉州地區臭氧的空間分布特征，并與國控點的臭氧的監測結果進行對比，綜合評估近中期采取的控制措施效果；針對典型臭氧污染事件，著重分析現有控制措施的不足之處，歸納總結出下一步需要控制的方向。二是開展涉VOCs企業的常規監測分析，監控重點VOCs排放單位，獲取長期VOCs時空分布資料，分析VOCs種類的濃度變化特征，借鑒已有主要VOCs污染源的種類成分譜資料，實現高時間分辨率的來源解析，針對活性強的VOCs污染源進行專項削減工作[7]。

3.3 采取臭氧污染季節削峰控制措施

投資建立監測和預警預報平臺，及時向屬地政府發布預警信息，結合大氣污染物排放清單資料，模擬臭氧小時濃度結果，針對臭氧小時濃度峰值超標的情況，確定需要進一步削減的VOCs或NOx區域或具體的大氣污染源，并通過該平臺發布給相關環境監察執法人員。執法人員在獲得預警預報平臺發布的執法區域和污染源的地理位置后，按照無一遺漏的原則，逐一對上述區域所有涉VOCs排放或NOx排放的企業進行排查，同時針對各涉VOCs重點排放行業（如石化、化纖、表面涂裝、印刷、制鞋、皮革和印染紡織等8大類）進行強化檢查。根據模擬結果，確定上述主要行業減產或停產，確保臭氧小時濃度峰值不發生進一步升高，通過削減臭氧小時濃度峰值，降低8小時濃度水平。

4 結束語

綜上所述，城市周邊地區臭氧污染成因復雜，治理難度大、見效慢，做好VOCs和NOx的污染防控，是防治臭氧污染的關鍵。

參考文獻

[1]Altshuller A P. Production of aldehydes as primary emissions and from secondary atmospheric reactions of alkenes and alkanes during the night and early morning hours[J]. Atmospheric Environment Part A General Topics， 1993， 27（27）：21-32.

[2]Alvarado，A.，Tuazon，E.C.，Aschmann，S.M.，Arey，J.andAtkinson，R.Products and mechanisms of the gas-phasereactions of OH radicals and O3 with 2-methyl-3-buten-2-ol[J].Atmospheric Environment， 1999， 33（18）：2893-905.

[3]魏恩棋，時庭銳，尹彥勛等.天津市大氣中羰基化合物特征[J].中國環境監測，2011，27（2）：37-41.

[4]張遠航，邵可聲等.中國城市光化學煙霧污染研究[J].北京大學學報（自然科學版），1998，34（2-3）：392-400.

[5]周雪明，譚吉華，項萍，何曉朗，郭送軍，段菁春，賀克斌，馬永亮，鄧思欣，司徒淑娉.佛山市冬夏季羰基化合物污染特征[J].中國環境科學，2017，37（03）：844-850.

[6]劉峰，朱永官，王效科.我國地面臭氧污染及其生態環境效應[J].生態環境，2008，17（4）：1674-1679.

[7]GB 3095-2012，環境空氣質量標準[S].

收稿日期：2018-04-23

作者簡介：王志強（1984-），男，本科，工程師，研究方向為大氣環境監測。