淺析眉山市主城區臭氧污染

余志清

（眉山市東坡生態環境局 四川眉山 620000）

引言

近年來，通過實施產業結構調整、揚塵污染防控、城市精細化管控、農業面源污染治理等大氣污染防治行動，顆粒物污染明顯好轉。但是，隨著經濟社會的發展，移動源和社會生活源排放的增加，由此帶來的光化學污染（臭氧污染）日益加劇。本文主要通過近三年的國控站點監測數據找出污染因子季節特性與制約空氣質量優良率的主要污染因子，結合今年6 月臭氧濃度與氣象條件相關性及臭氧生成前體物組分淺析，找出治理方向，為下一步臭氧污染治理提供管控建議。

1 眉山市主城區污染物的特征

眉山市主城區地處四川盆地成都平原西南邊緣，北挨成都，南靠樂山，西接雅安，東面與內江、資陽、自貢接壤[1]；四面環山，地形閉塞，晝夜溫差小，靜風出現的時間多，空氣對流效果不明顯，就使得盆地上空的污染物難以排出去[2]。

以2018 年-2020 年國控站點數據進行分析，影響眉山市主城區環境空氣質量優良率的污染因子分別是O3、PM2.5、PM10。污染天數中，O3污染貢獻最大，占比均在50%以上，分別是50%、57.7%、69.6%；其次是PM2.5。臭氧污染已然成為制約眉山市主城區優良天數達標的重要因素。各污染因子受排放源水平、四季氣候變化的影響，眉山市主城區以顆粒物為首要污染物的天氣主要出現在秋冬季的10 月-次年3 月之間，以臭氧為首要污染物的污染天氣主要出現在春夏季的4月-9 月之間。

2 臭氧污染淺析

有研究表明，日均溫度、濕度、紫外線指數、日照時數、降水量、風速等氣象要素對O3污染均有較為顯著的影響，具體影響情況詳見表1。此外，上述氣象要素中，氣溫、相對濕度對O3濃度影響程度遠高于其余其它氣象要素（氣溫每降低0.7℃或相對濕度每升高3%，O3濃度將降低約10ug/m3）。

表1 氣象要素對O3超標天數比例的影響

2.1 臭氧生成與氣象條件的關系

2021 年6 月以來，眉山市共經歷四次O3污染過程，第一次污染時段為6 月5 日至6 月6 日，第二次污染時間為6 月20 日，第三次污染時段為6 月22 日至6 月23 日，第四次污染時段為6 月28 日至6 月29 日。

通過6 月份日最高溫度、日平均濕度與日最大O3-8H 濃度數據分析表明，4 次污染過程，均呈現出氣溫越高，太陽輻射強度越強，有利于臭氧生產；濕度越高，水汽含量越高，對光的散射作用增加，減弱了紫外線輻射強度，故不利于臭氧生產。溫度、濕度等氣象條件與臭氧濃度的關系圖見圖1、圖2 所示。四次臭氧污染過程，風速在1-2 級且風速保持在1 級的時段較多，在高溫環境有利于日間光氧化反應，低風速的靜穩天氣有利于污染物積累，最終促進臭氧污染。

圖1 日最大O3-8H濃度與日最高溫度關系

圖2 日最大O3-8H濃度與日平均濕度關系

2.2 臭氧與氮氧化物濃度關系

近地面臭氧在高溫和強紫外線照射下，由揮發性有機物和氮氧化物發生光化學反應形成。臭氧污染防治分為NOx控制區和VOCs 控制區。從眉山市主城區三個國控站點數據分析：臭氧濃度隨二氧化氮濃度的增加而降低，或二氧化氮濃度的減少而上升，即非線性的反比關系，屬于典型VOCs 控制區。從觀測數據繪制的監測站點的EKMA 曲線分析本地生產的臭氧與前體物之間的關系，站點臭氧均處于VOCs 控制區，且NOx與VOCs 的減排比例至少為3:1，且減排比例越高越有利于O3快速下降。

2.3 臭氧前體物組分監測解析

（1）臭氧前體物揮發性有機物種類研究

為精準治污、科學治污，有效減少臭氧生成。對眉山市主城區開展兩次VOCs 組分監測和來源解析。2019 年9 月開展了涉及71 項的環境空氣VOCs 監測，分別監測了常見的含氧（氮）揮發性有機物、烯烴、炔烴、烷烴以及芳香烴）[4]以及非甲烷總烴，監測結果顯示烷烴類物種數量最多（占比42.4%），醛酮類數量次之（占比35.5%）（詳見圖3）。2021 年6 月，采用了TO-15（47 種組分）、PAMS（57 種組分）與醛酮類（12 種組分）混合標氣，共對大氣中115 種VOCs 組分展開監測，監測結果顯示烷烴類化合物占比最高（占比37.9%），其次為含氧（氮）化合物（占比22.9%）。兩次對主城區不同點位布設監測，監測結果均顯示烷烴物種含量最多，其次是含氧（氮）揮發性有機物（詳見圖4）。

圖3 監測點VOCs組分構成

圖4 監測點位VOCs組分構成

機動車尾氣主要成分是一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物等；油品揮發性氣體以及有機可燃物體均含主要成分低碳烷烴[5]。丙酮主要來源于溶劑和工業使用；低碳烯烴來源廣泛，自然界植物釋放、燃燒產生、工業有機溶劑、醫藥等精細化學品原料使用[6][7]；低碳芳香烴主要與有機溶劑使用過程和流動源有關。可以初步得出眉山市主城區VOCs 主要來源于以下幾類：機動車尾氣、燃料泄漏及燃燒過程、溶劑使用以及植物揮發等幾方面。

（2）臭氧生成潛勢分析

通過活性（MIR）來計算VOCs 的臭氧生成潛勢，可以看出：烷烴類物種含量占比雖然最高，但其臭氧生成潛勢相對較低，烯烴類含量占比雖然較低，但其對臭氧生成作用最大，其次為芳香烴和烷烴。具體物種來看，排放濃度前十物種和OFP 前十物種見圖5，排名前十的組分有乙烯和苯。

圖5 監測點位主要VOCs物種濃度與活性物種

（3）VOCs 源解析

結合大氣污染源清單，對監測期間的VOCs 物種濃度數據進行來源解析，工業廢氣、移動源尾氣、有機物料燃燒廢氣貢獻率排名靠前，分別為29.5%、19.7%、17.7%，其次是有機溶劑使用、化工排放、天然源，貢獻率依次為15.1%、9.2%、8.8%。小時來源解析結果顯示，工業過程、機動車尾氣、燃燒源在夜間貢獻明顯增加。每日VOCs 來源解析結果顯示，臭氧污染日（6 月5日、6 月6 日）燃燒源和溶劑使用源貢獻率明顯高于非污染日，分別高出5%-20%和2%-12%。

3 管控建議

（1）進一步摸清溯源，找準癥結。眉山市主城區污染源相對復雜，無明顯主導行業，需進一步增加監測點位，增加監測頻次，深入開展研究，摸清重點污染源企業VOCs 成分譜，長期開展大氣VOC 組分觀測，對臭氧、VOCs 來源和臭氧生成敏感性進行解析，明確臭氧控制區和前體物削減比例，開展識別整個主城區前體物控制重點區域、重點行業和重點對象，為有效降低臭氧污染提供有力的科技支撐。

（2）通過潛勢分析，乙烯和苯這兩種組分同時兼具較高的臭氧貢獻潛勢與管控減排潛力，應重點管控。苯、乙烯可能受監測站點周邊化工、橡膠和塑料制品等企業排放影響。間/對-二甲苯、鄰二甲苯、甲苯主要來自包裝印刷、木制品加工、工業涂裝等排放；1-丁烯、異戊烷主要來自機動車尾氣和油氣揮發；丙烯主要來自于機動車尾氣或者化工企業排放；丙醛則主要來自于食品加工行業排放。結合第二次全國污染源普查統計結果（基數年為2017 年），VOCs 排放較大行業為工業涂裝、化學原料制造業、家具制造業、塑料制品、包裝印刷業和醫藥制造業，這6 個行業VOCs 排放量占總量的95.8%。總體來看，眉山市主城區應重點加強化工、化學原料制造、包裝印刷、木制品加工、機動車尾氣和油氣揮發等排放源管控。

結語

臭氧污染已成為亟需解決的環境問題。根據臭氧生成機理，協同減排氮氧化物和揮發性有機物。提高揮發性有機物的監測能力，找準臭氧前體物貢獻體，精準治理，從而不斷提升鞏固城區環境空氣質量。