臭氧污染監測和研究現狀及建議

孫萌 魏巍 張玉卿

摘要：臭氧已經逐步發展成為我國大部分地區夏秋兩季的主要大氣污染物，近地面的臭氧濃度越高，對人類和環境的危害也就越大，所以近年來臭氧已經獲得了人們的普遍關注。本文簡要總結了目前所廣泛采用的一些工業臭氧排放監測和污染研究的方法和手段，并通過案例分析研究提出了一些相關的建議，為日后的我國大氣臭氧排放監測新技術的研究和大氣污染防治方法研究工作的開展提供了參考。

關鍵詞：臭氧;監測研究;現狀

正文：臭氧污染形成的關鍵原因是大氣中的氮氧化物，碳氫化合物在一種特定的氣候環境，經過一系列復雜的光化學反應而產生的。2012年我國頒布了《環境空氣質量標準》，自2013年來，我國大部分城市的臭氧濃度呈現出整體上升的趨勢。從地理位置來看，我國的京津冀，長三角，珠三角區域臭氧污染問題十分顯著。

一、臭氧監測和研究現狀

1.1? 臭氧污染特征

我們可以通過分析各地區臭氧污染在時間和空間上的分布而總結出各地臭氧污染的特征。從空間角度來看，我國北方城市的臭氧濃度普遍要比南方城市低一些，且全年的臭氧濃度指數都嚴重超標。研究數據表明，我國南方地區每天的臭氧含量峰值一般出現在12點到下午3 點，因為夏季的光照時間較長，一般在傍晚6 點至7 點之間，可能還會出現另一個臭氧濃度高峰期。在我國的北方地區，臭氧濃度峰值一般出現在中午1 點到2點之間，在南方城市臭氧濃度最高的夏季，峰值持續時間一般出現在午后2 點到5 點之間。臭氧濃度在一天內的變化規律與太陽輻射的變化規律也十分相似，只是臭氧濃度最大值的出現和持續時間一般要比太陽輻射的最大值還要滯后三小時左右。所以從城市的整體情況來看，北方一些大城市的臭氧濃度最高峰值的持續時間出現一般要早于南方的其他城市，郊區的臭氧濃度一般高于市區的臭氧濃度。

1.2? 臭氧垂直觀測

可以通過臭氧激光雷達對不同波長的臭氧吸收和散射反演的情況進行分析得出垂直旋轉方向上幾公里內臭氧濃度的垂直分布的情況，可以非常直觀的反映出臭氧濃度因高度不同而產生的差異。在重度邊界層污染的情況下，根據邊界層臭氧的濃度垂直方向變化的特征，可以分析得出在邊界層的高度附近是否存在著邊界層臭氧的高值帶，其邊界層厚度在幾百米左右。在邊界層的高度以下，臭氧濃度與高度附近成正比;在邊界層高度以上，臭氧濃度與高度成反比。在中午這一時間段內，各垂直高度上的臭氧會均勻混合，由于受到湍流的作用，最高可以達到1。5千米處。

1.3? 氣象條件對臭氧的研究影響

我國在探究影響臭氧的氣象因素等方面所做的工作較多。研究結果表明，臭氧濃度越，溫度成正相關，與空氣濕度呈負相關。影響城區內部臭氧生成的因素主要包括：晝夜溫差、太陽輻射、壓差、相對濕度、地域特征等。

1.4? 臭氧來源和機理分析

從我們所觀測的數據中我們可以清楚的看出，常見的方法是量化區域臭氧傳輸和本地臭氧生成時間方法主要包括區域背景點濃度測量法、TCEQ區域背景臭氧的估算濃度測量法和背景點主成分濃度分析區域背景臭氧的估算法;通過主成分分析法，參照上海市以往的臭氧觀測數據，可以總結出，通過控制臭氧的本地生成量，能夠有效減少臭氧污染發生的頻率，降低臭氧峰值的濃度。重慶市對臭氧和其前體物的區域污染情況進行了分析，采取基于觀測的模型（OBM），討論了三個綜合觀測點的臭氧產生原理和源頭，研究的結果顯示，重慶市的大部分機動車站點都在東南部處于人為源排放的VOCs控制區或過渡控制區，西北部靠近郊區的站點位于NOx控制區。機動車使用源排放的低碳烯烴與化學溶劑汽車使用源機動車排放的芳香烴已經成為了促進機動車臭氧排放和化學低碳烯烴生成的主要臭氧化學原料。重慶市局部地區的臭氧產生潛能較大，其控制工作要把VOCs作為重點內容，減少機動車輛和溶劑使用源的VOCs排放;減少NOx對于緩解重度污染地區的污染情況有較大幫助，結合污染區域當地的實際情況，最大限度上減少NOx減排，為控制臭氧污染做出整體規劃。

從原清單的擴散模型角度分析，量化各類源對臭氧的影響。在大部分地區，臭氧污染都是來自于工業，交通源等也會對臭氧的生成有一定程度的影響，但是在臭氧濃度過低時，這些源頭則會對臭氧生成有負貢獻。通過參考其他研究可發現，市區內的臭氧污染的產生受VOCs影響，郊區臭氧污染的產生受NOx影響，且郊區臭氧污染在一定程度上受到風向城市的排放源的限制。所以加強對于NOx和VOCs排放的協同控制力度能夠大幅降低郊區臭氧污染的產生。

二、強化我國地面臭氧污染監測的必要性和建議

（1）???? 結合國家角度建立各種VOCs物質排放因子，制定出實時更新的NOx、VOCs等前體物質的污染源排放列表，研究不同VOC物種對于臭氧污染生成的影響，對各地的排放清單進行整理。

（2）???? 不同地區的臭氧污染形成過程并不相同，對于NOx、VOCs的排放控制比例也不同，建議對不同地區的實際臭氧形成機理進行深入研究，利用科學手段計算出各前體物質協同減排比例。

（3）???? 目前我國的火電減排改造機制已經日益完善，建議重點推進其他行業的超低改造技術手段和工程的實施。

（4）???? 建立一套區域聯合防治、聯合控制的機制，對各企業單位污染氣體的排放標準進行統一，建立起重度污染環境下的應急響應系統。

（5）???? 搭建臭氧監測網絡，結合機動車輛的尾氣監測及NOx排放量監測結果，開展地面和垂直監測及空氣質量預報工作。

（6）???? 可以選擇京津冀或其他地區作為試點，開展地面臭氧污染監測工作，把工作重點放在夏季的地面臭氧污染監測工作中來。

（7）???? 強化地面臭氧污染監測水平，逐步完善監測制度，與先進國家的臭氧監測網絡之間進行有效的交流，可以通過合作的方式引入先進的技術手段。

（8）???? 加強對于地面臭氧污染基礎工作的探究及遠距離傳輸機制，危害機制、預測系統等方面的研究。

三、結束語

我國一向重視臭氧環境空氣質量標準問題，隨著我國更多城市群的出現，我國地面臭氧污染問題也越來越嚴重，加強我國地面臭氧污染監測工作迫在眉睫。做好臭氧污染監測工作能夠為確保環境安全和人體健康做出有力保障。所以我們要充分認識到臭氧污染監測和研究的現狀，找出切實可行的解決方案來降低臭氧污染對于我們的危害。

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