2018～2020年東北地區沿海城市臭氧污染趨勢及空間分布特征研究

王琳琳

(遼寧省大連生態環境監測中心，遼寧 大連 116021)

1 引言

隨著近幾年顆粒物及細顆粒物污染的治理，臭氧污染逐漸凸顯，臭氧作為首要污染物的天數占比也逐年提升，2019年全國范圍以臭氧為首要污染物的超標天數占總超標天數的41.8%。臭氧污染因受地理位置、氣象條件、污染源排放及其前體物濃度等眾多因素影響，呈現一定的區域特點。東北地區沿海城市位于環渤海經濟圈，工業聚集、污染源多，研究其臭氧的空間分布及污染趨勢對東北沿海城市臭氧污染的現狀及分布，以及將來的治理有著重要意義。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

遼寧省省內共有77個國控空氣自動監測點位[1，2]，各地區監測點位數量見表1。研究用數據為全省內所有國控空氣自動監測點位采集[3]，審核上報至國家城市環境空氣質量監測網空氣質量監測數據。

表1 遼寧省國控空氣自動監測點位統計

2.2 分析方法

根據各監測點位的臭氧小時數據，計算臭氧日最大8 h濃度作為臭氧日均值[4]，統計2020年1、4、6、10月份臭氧日均值第90百分位數作為臭氧月均濃度，統計2018～2020年各季節臭氧日均值第90百分位數作為臭氧季節濃度，統計2018～2020年各年度臭氧日均值第90百分位數作為臭氧年均濃度。

根據ArcGIS軟件空間分析功能，將省內全部監測點位的臭氧評價值進行IDW插值分析，客觀反映全省臭氧濃度的空間分布。

3 空間分析

3.1 年均濃度空間分布特征

2018～2020年遼寧省監測點位臭氧年均值的范圍為117～171 μg/m3，其中沿海城市監測點位臭氧年均值的范圍為117～160 μg/m3。2018～2020年全省監測點位臭氧年均值依次為158 μg/m3、152 μg/m3和146 μg/m3，其中沿海城市監測點位臭氧年均值依次為157 μg/m3、153 μg/m3和145 μg/m3。可見，近三年全省臭氧年均濃度均符合國家二級標準5，且臭氧污染逐年改善。

2018～2020年遼寧省及沿海城市臭氧濃度年評價值統計見表2。

表2 2018～2020遼寧省及沿海城市臭氧濃度年評價值統計情況

由統計分析結果可見，2018～2020年遼寧省臭氧年均值空間分布上呈現西高東低的地域特征，且高值區范圍逐年縮小6。

2018年，臭氧相對高濃度中心位于營口和盤錦，朝陽、沈陽、撫順、錦州濃度略高于周邊區域，丹東及本溪的臭氧濃度比較低；沿海城市中，營口、盤錦臭氧最高，丹東臭氧最低。

2019年，有2個臭氧相對高濃度中心，分別位于營口和朝陽，沈陽、錦州、大連臭氧濃度略高于周邊區域，丹東及本溪的臭氧濃度比較低；沿海城市中，營口臭氧濃度最高，丹東臭氧濃度最低。

2020年，有2個臭氧相對高濃度中心，分別位于阜新以及沈陽，丹東及本溪的臭氧濃度比較低；沿海城市中，營口和盤錦臭氧濃度最高，丹東臭氧濃度最低。

3.2 季節濃度空間分布特征

2018～2020年遼寧省及沿海城市臭氧濃度均為春夏季高于秋冬季。

2018～2020年全省監測點位不同季節臭氧濃度范圍依次為春季125～202 μg/m3，夏季113～213 μg/m3，秋季69～173 μg/m3，冬季56～166 μg/m3。其中沿海城市監測點位濃度范圍依次為春季128～202 μg/m3，夏季113～213 μg/m3，秋季83～173 μg/m3，冬季65～166 μg/m3。

全省監測點位三年臭氧濃度季節均值依次為春季160 μg/m3，夏季175 μg/m3，秋季125 μg/m3，冬季80 μg/m3。其中沿海城市監測點位臭氧三年季節均值依次為春季161 μg/m3，夏季170 μg/m3，秋季135 μg/m3，冬季81 μg/m3。

統計表明，沿海城市的臭氧季節變化同全省臭氧的季節變化基本一致，均為春季開始逐漸升高，夏季達到濃度高值，秋季開始降低，冬季達到濃度低值，區別在于沿海城市夏季的濃度高值低于全省均值，秋季回落的趨勢也緩于全省7。2018～2020年遼寧省及沿海城市臭氧季節濃度統計情況見表3。

表3 2018～2020年遼寧省及沿海城市臭氧季節濃度統計情況

由統計分析結果可見，2018～2020年不同季節遼寧省監測點位臭氧濃度呈現一定地域特征[8]。

2018～2020年春季，全省臭氧污染逐年改善的趨勢明顯。2018年春季全省除遼東的丹東情況良好外，全省近2/3地區春季臭氧超標，營口和盤錦臭氧污染情況最重，春季臭氧均值超標20 μg/m3以上。2019年春季較2018年春季，污染程度降低污染范圍縮小，遼西污染程度明顯高于遼東。2020年春季，全省臭氧污染程度較輕，除營口相對較高外，其他城市污染程度均較輕。

夏季為全年污染程度最重的季節，其中2018年污染程度最重，2019年改善后2020年再次惡化。2018年夏季，臭氧污染程度較重，除遼東南的丹東、本溪和大連外，其余城市夏季臭氧均值全部超標，最嚴重的營口和鞍山夏季臭氧均值達到200 μg/m3左右。2019年夏季情況有所改善，全省1/3地區達標，其余城市超標20 μg/m3以內。2020年夏季，臭氧污染的程度較上年有所加重。除遼東的丹東和本溪外，全省其余城市夏季臭氧均值均超標，但是總體污染水平低于2018年。

2018～2020年秋季，全省臭氧均值均低于國家二級標準限值，2019年濃度高于2018年及2020年。2018年秋季，遼南的營口和大連略高于其他城市，整體遼東優于遼西。2019年秋季，臭氧污染的程度較上年有所加重，環渤海區域濃度高于其他區域，整體遼東優于遼西。2020年秋季，臭氧污染明顯改善，營口和大連臭氧濃度率高于全省其余地區。

2018～2020年冬季，全省臭氧濃度均較低，其中2019年最低。

3.3 月濃度空間分布特征

根據季節時間分布分析得知臭氧呈現季節變化特征，因此2020年四個季節各選取一個典型月份(1、4、6、10月)分析遼寧省臭氧月濃度空間分布特征。

2020年1、4、6、10月全省監測點位臭氧濃度范圍依次為63～108 μg/m3、141～194 μg/m3、133～236 μg/m3和74～160 μg/m3，其中沿海城市監測點位濃度范圍依次為67～87 μg/m3、141～194 μg/m3、133～221 μg/m3和74～158 μg/m3。2020年1、4、6、10月全省監測點位臭氧月均值依次為80 μg/m3、168 μg/m3、187 μg/m3和129 μg/m3，其中沿海城市監測點位臭氧月均值依次為78 μg/m3、163 μg/m3、183 μg/m3和134 μg/m3。

沿海城市的臭氧濃度月變化同全省的臭氧濃度月變化趨勢基本一致，月濃度區域平均水平與全省比較，除10月外，其余三個月份均低于全省均值，差異性不大9。2018～2020年遼寧省及沿海城市臭氧月濃度統計情況見表4。

表4 2020年遼寧省及沿海城市臭氧月濃度統計情況

由統計分析結果可見，1月臭氧濃度整體較低，全省臭氧濃度較為接近。

4月臭氧濃度升高，遼中、遼北地區臭氧高于遼西和遼東南地區。營口明顯高于其他城市；沿海城市中丹東、大連臭氧濃度最低，營口臭氧濃度最高。

6月臭氧濃度達到高值，遼西北臭氧濃度較高，東部丹東濃度最低。沿海城市中除丹東外，其余5市臭氧濃度水平較為接近。

10月臭氧濃度明顯降低，阜新、葫蘆島、大連略高于其他城市，東部丹東本溪臭氧濃度最低；沿海城市中丹東最低，大連和葫蘆島最高。

4 結論

2018～2020年，全省臭氧污染逐年改善，沿海城市臭氧與全省平均水平基本持平，其中營口、盤錦略高，丹東最低。空間分布上呈現西高東低的地域特征，且高值區范圍逐年縮小。

2018～2020年，全省臭氧濃度均為春夏季高于秋冬季，具體為春季開始逐漸升高，夏季達到濃度高值，秋季開始降低，冬季達到濃度低值。沿海城市的臭氧季節變化同全省臭氧的季節變化基本一致，區別為沿海城市夏季的濃度高值低于全省均值，秋季回落的趨勢也緩于全省。

2020年1、4、6和10月，全省及沿海城市臭氧的月濃度變化與該月份對應的季節臭氧變化基本一致[10]。