一次典型臭氧污染過程分析

周 黎

（河南省商丘生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，河南 商丘 476000）

0 引言

臭氧8小時(shí)是商丘市出現(xiàn)頻次最高的首要污染物，多出現(xiàn)在每年的五、六月份。為防治臭氧污染，對典型臭氧污染過程進(jìn)行成因分析，提出針對臭氧的管控措施。

2021年5月30日～6月12日期間商丘市首要污染物都是臭氧8小時(shí)，除6月3日外，全市最高氣溫在32℃～39℃，天氣晴或者多云，空氣質(zhì)量為輕度至中度污染（5月31日AQI為100，空氣質(zhì)量為良）。6月3日天氣多云，最高氣溫24℃，AQI為72，空氣質(zhì)量為良。6月13日商丘市中雨，6月14日大雨，空氣質(zhì)量都為優(yōu)，此次臭氧污染過程由于降雨而結(jié)束。

1 數(shù)據(jù)來源

臭氧濃度、NOx濃度、氣溫、相對濕度數(shù)據(jù)來源于河南省商丘生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心的四個(gè)國控環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測站（分別是環(huán)境監(jiān)測站、糧食局、睢陽區(qū)環(huán)保局、梁園區(qū)檔案局），VOCs自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于位于河南省商丘生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心的揮發(fā)性有機(jī)物自動(dòng)監(jiān)測。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 氣象條件

分析2021年5月30日～6月12日氣溫、相對濕度對臭氧濃度的影響。

2.1.1 氣溫

圖1中40擬合斜率在0.009～0.01，R2在0.57～0.62之間，顯示臭氧濃度與氣溫升高正相關(guān)。氣溫是助推臭氧光化學(xué)反應(yīng)最重要的氣象要素，氣溫越高，臭氧的光化學(xué)反應(yīng)越劇烈。

圖1 2021年5月30日～6月12日四個(gè)國控站臭氧濃度與氣溫相關(guān)性分析

圖1擬合斜率在0.009～0.01，R2在0.57～0.62之間，顯示臭氧濃度與氣溫升高正相關(guān)。氣溫是助推臭氧光化學(xué)反應(yīng)最重要的氣象要素，氣溫越高，臭氧的光化學(xué)反應(yīng)越劇烈。

2.1.2 相對濕度

圖2擬合斜率-0.002，R2在0.29～0.34之間，臭氧濃度與相對濕度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。此次污染過程相對濕度在20%～60%時(shí)，臭氧超標(biāo)率高；當(dāng)相對濕度大于60%時(shí)，臭氧濃度隨相對濕度的增加而降低。

圖2 2021年5月30日～6月12日四個(gè)國控站臭氧濃度與相對濕度相關(guān)性分析

2.2 臭氧前體污染物NOx與VOCs分析

2.2.1 臭氧濃度與NOx濃度的相關(guān)性

從圖3中可看出，四個(gè)國控站的擬合斜率分別是-3.372、-3.227、-2.569、-2.91，R2在0.19～0.34之間，臭氧濃度與NOx濃度呈負(fù)相關(guān)。NOx濃度與臭氧存在明顯的反向關(guān)系，夜間NOx濃度較高，午后出現(xiàn)谷值。NOx是通過光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧的重要前體物。此次臭氧污染過程是本地生成。

圖3 2021年5月30日～6月12日四個(gè)國控站臭氧濃度與NOx濃度相關(guān)性分析

2.2.2 VOCs分析

在2021年5月30日～6月12日時(shí)間段內(nèi)，揮發(fā)性有機(jī)物自動(dòng)監(jiān)測站共檢出114種物質(zhì)，包括芳香烴類物質(zhì)17種，炔烴類物質(zhì)1種，烷烴類物質(zhì)29種，鹵代烴類物質(zhì)33種，OVOCs類物質(zhì)22種，烯烴類物質(zhì)11種，其他類物質(zhì)1種。

揮發(fā)性有機(jī)物自動(dòng)監(jiān)測站VOCs的臭氧生成貢獻(xiàn)潛勢（OFP），具體分布如圖4所示。

圖4 OFP日均濃度變化柱狀堆積圖

2021年5月30日～6月12日，OFP平均估算值為190.544μg/m3。占比情況分別為OVOCs69.74%、烯烴13.67%、芳香烴9.02%、烷烴6.55%、炔烴0.48%、鹵代烴0.36%、其他0.19%。貢獻(xiàn)最大的前十因子分別為：乙醛、丙醛、乙烯、丙烯醛、甲苯、乙酸乙烯酯、異戊二烯、丙酮、正丁烷、順-2-丁烯。汽油燃燒或揮發(fā)、汽車尾氣的特征明顯。該階段夜間VOCs累計(jì)效應(yīng)顯著，光化學(xué)反應(yīng)前的濃度較高，促進(jìn)臭氧生成[1]。

2.3 UV輻射值分析

2021年5月30日～6月12日，商丘市高空受槽后轉(zhuǎn)脊區(qū)控制，逐漸升溫，地面受弱的氣壓控制，風(fēng)力弱，午后最高溫度在30℃以上。紫外線輻射強(qiáng)烈（見圖5），UVA輻射強(qiáng)度最高值高于50W/m2。

圖5 2021年5月30日～6月12日商丘UV輻射儀濃度值變化

3 結(jié)語

商丘市區(qū)2021年5月30日～6月12日的臭氧污染過程，臭氧濃度與氣溫呈正相關(guān)，與相對濕度呈負(fù)相關(guān)。臭氧濃度與NOx濃度呈負(fù)相關(guān)，臭氧生成潛勢（OFP）分析表明本地生成是此次臭氧污染的原因。臭氧污染防治的關(guān)鍵在于臭氧前體物的減排防控，采取源頭控制，主要針對氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)化合物的總量控制。