淺析江蘇地區(qū)臭氧污染成因與控制對策

＊顧小莉

（泰州市興化生態(tài)環(huán)境綜合行政執(zhí)法局 江蘇 225700）

自黨的十八大以來，江蘇地區(qū)積極開展污染防治攻堅戰(zhàn)，將打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)作為重中之重，致力解決霧霾污染問題，并取得積極成效。近年來江蘇地區(qū)顆粒物（PM10）和細顆粒物（PM2.5）的污染物濃度持續(xù)不斷降低，然而此時臭氧（O3）污染日益凸顯。由2021年江蘇省環(huán)境空氣質量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析可知，影響全省環(huán)境空氣質量的首要污染物為臭氧。

夏季是臭氧污染的高發(fā)季節(jié)在距離地面10～100m左右的近地面對流層，人類長期吸入高濃度臭氧會給人體呼吸系統(tǒng)、眼睛等黏膜組織造成強烈刺激與損傷，甚至引起基因的突變。近地表臭氧濃度若持續(xù)增長，將嚴重威脅人類生存健康，減少農作物產量[1]，臭氧的危害逐漸引起了公眾和環(huán)保部門的重視。

1.臭氧污染的來源

近地表地面造成污染的臭氧，一部分來自高空臭氧層的流入，還有一部分來自土壤、閃電、生物排放等，這些本來就存在于自然界中，屬于“天然源”。地球上每年近地表地面的臭氧污染中，據(jù)相關研究可知，只有23%是來自于大自然本身的臭氧層輸送。

絕大多數(shù)的臭氧污染是由“人為源”引起的。燃煤、機動車尾氣、石油化工等人為排放大量污染物如氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機物（VOCs）等，這些臭氧生成前體物在陽光照射下發(fā)生光化學反應產生臭氧，如圖1所示。臭氧屬于一種典型的光化學反應產物，是二次生成空氣污染物，如圖2所示。其中，NOx源頭為鋼鐵、火電、水泥等行業(yè)固定源及船舶、機動車等移動源排放；VOCs主要來自于人為源與生物源排放兩方面[2]。氣溫高、光照輻射強、相對濕度低的天氣是臭氧形成的最佳條件。

圖1 臭氧形成機理圖

圖2 二次污染物臭氧生成圖

2.江蘇臭氧污染情況

根據(jù)2020年和2021年江蘇省生態(tài)環(huán)境狀況公報統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全省環(huán)境空氣中細顆粒物的年均濃度分別為38μg/m3、33μg/m3，同比下降13.2%；臭氧濃度分別為164μg/m3、163μg/m3，同比下降0.6%。根據(jù)2022年上半年環(huán)境狀況半年報顯示，江蘇省細顆粒物平均濃度為36.9μg/m3，同比上升0.8%；臭氧日最大8h平均第90百分位濃度為181μg/m3，同比上升7.7%。

近幾年蘇南地區(qū)臭氧質量濃度均處于較高水平，其中2016年南京市臭氧濃度超標率居全省首位；2020年，南通、淮安和鹽城3市臭氧濃度達到《環(huán)境空氣質量標準》（GB 3095—2012）二級標準，其余10市未達標；2021年，南京、蘇州、無錫、常州、揚州和鎮(zhèn)江6市的臭氧質量濃度未達標。通過對近年來江蘇地區(qū)臭氧超標分布統(tǒng)計分析可知，蘇南地區(qū)超標現(xiàn)象明顯多于蘇北地區(qū)，且超標高值區(qū)漸漸朝著蘇北地區(qū)上行，超標比例呈增長趨勢[3]。自2017年起，江蘇地區(qū)的臭氧濃度超標分布發(fā)生變化，由南北分布轉變成東西分布，西部地區(qū)整體超標現(xiàn)象明顯高于東部沿海地區(qū)，如2017年徐州市的臭氧超標率占全年超標日的21%。

大多數(shù)江蘇地區(qū)的臭氧污染現(xiàn)象是屬于輕度污染，空氣污染指數(shù)API在151～200之間，污染天數(shù)是蘇南地區(qū)多于蘇北地區(qū)，內陸區(qū)域長于沿海區(qū)域，且污染天數(shù)逐年增長；API在201～300之間的中度污染天數(shù)范圍為0～18d，一般出現(xiàn)于蘇南地區(qū)[3]。江蘇地區(qū)API大于300時次數(shù)較少，說明江蘇地區(qū)出現(xiàn)重度臭氧污染的天數(shù)少，個別蘇南城市每年出現(xiàn)10d左右。

3.江蘇地區(qū)臭氧污染成因分析

江蘇地區(qū)近地表臭氧污染原因較為復雜。據(jù)相關研究表明，臭氧主要由NOx和VOCs等前體物在一定的氣象條件下發(fā)生光化學反應形成，主要是受氣象條件與地面形勢影響。隨著江蘇地區(qū)經濟的高速發(fā)展，機動車保有量逐年增大，工業(yè)污染物排放量增加，造成NOx和VOCs排放濃度升高，給臭氧的形成提供豐富的前體物，從而引起了當?shù)貒乐氐某粞跷廴締栴}。

(1)高空氣流和地面形勢影響

根據(jù)第二十五屆大氣污染防治技術研討會上嚴文蓮等對江蘇地區(qū)的天氣特征分析與研究表明[4]，再結合高低空看，臭氧污染問題主要是以下三種類型，見圖3。

圖3 高污染臭氧的形成類型

高壓脊或脊前西北氣流：據(jù)江蘇省氣象臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，江蘇地區(qū)5—7月上中旬、8、9月均會出現(xiàn)高壓脊或脊前西北氣流，這時天氣多為晴朗多云，陽光充足，溫度漸漸升高；850hPa常常伴隨著暖舌或暖脊，溫度大多數(shù)處于12℃以上；地面處于入海高壓后部，西北地區(qū)有時候可能會出現(xiàn)熱低壓的情況。入梅前出現(xiàn)比較頻繁，8—9月份有時會出現(xiàn)。偏東風、偏南風是這一時期的主導風向，高污染區(qū)域主要是東到東南風，風力一般。這種氣流條件下，污染物難以擴散，導致臭氧平均濃度相對較高，極易出現(xiàn)臭氧濃度超標現(xiàn)象。污染源本地生成和地區(qū)間輸送共存。

副高或副高邊緣：據(jù)江蘇省氣象臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，江蘇地區(qū)6月中下旬出梅，出梅后天氣逐漸炎熱，太陽輻射增強，是一年之中日照時間最長和氣溫最高的階段，濕度小降雨少，光化學反應充分，造成臭氧日均濃度較高，極有可能造成臭氧污染現(xiàn)象。在500hPa副高控制下易出現(xiàn)晴熱高溫天氣；在850hPa下溫度整體處于20℃以上；地面大多處于海高壓后部，西北地區(qū)可能出現(xiàn)熱低壓情況。溫度大多數(shù)處于35℃。高污染區(qū)域主要是偏南風，風力一般。出梅后的天氣以晴熱高溫為主，光照強太陽輻射大，污染源本地生成較多，地區(qū)之間存在上游輸送狀況。

其他（高空環(huán)流平直居多）：據(jù)江蘇省氣象臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，江蘇地區(qū)4—7月上旬、8—10月多為環(huán)流平直有云系變化，850hPa下溫度整體處于12℃以上；地面為弱氣壓場或入海高壓后部。溫度大多在28℃以上。風力較弱，風向整體為偏東風和偏南風。臭氧本地生成與輸送共存，屢見局部出現(xiàn)高污染情況。

分析地面形勢可知，高壓底后部系統(tǒng)中近地表地面出現(xiàn)臭氧高污染的情況較為常見，地面倒槽前部弱氣壓場中出現(xiàn)次數(shù)較少。地面倒槽天氣型不利于近地表地面污染物的擴散，這時天氣一般為晴或晴到多云，地面氣溫回升，太陽輻射增大，臭氧前體物不斷發(fā)生光化學反應，導致臭氧濃度升高。

(2)交通源和工業(yè)源影響

隨著“強富美高”新江蘇建設戰(zhàn)略的實施，江蘇地區(qū)人口大量聚集，基礎設施建設量劇增，工業(yè)經濟蓬勃發(fā)展。據(jù)調查得知，大氣中VOCs主要來自于交通源與工業(yè)源兩方面。其中，江蘇地區(qū)交通排放對臭氧污染影響較大，特別是汽油車的行駛。江蘇省交警總隊數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示截至2022年9月，全省機動車保有量達2460.48萬輛（不含拖拉機），比上年同期增長5.18%。新能源汽車保有量為834094輛，占汽車總量的3.7%，占比較低。

工業(yè)源也不可忽視，江蘇地區(qū)造成臭氧污染的工業(yè)源主要有三種：一是涉及VOCs排放的工業(yè)企業(yè)和園區(qū)，主要包括石油煉制、化工、燃煤鍋爐、鋼鐵、水泥、平板玻璃、涂裝、干洗等行業(yè)；二是機動車維修行業(yè)，汽修企業(yè)數(shù)量較多且分布零散，尤其是一些小維修點露天噴漆、烤漆的情況常見，會產生大量的VOCs；三是加油站，加油站在油品運輸、儲存以及加油過程中都會產生VOCs。

4.江蘇省臭氧污染控制對策

(1)強化移動源管理

針對新車登記、外地轉入變更登記，應嚴格貫徹執(zhí)行國四國五標準，層層把關。鼓勵社會大眾選購新能源汽車并提高其在整個公共交通系統(tǒng)所占比例。同時，廣泛開展上路超標排放檢查活動，特別是老舊車輛，對超標排放車輛應強制維修，維修后無法達標應強制報廢。對于國三及以下排放標準的營業(yè)柴油貨車及老舊燃氣車輛，應加快淘汰步伐。另外，對重點區(qū)域路段采取科學管控，對過境重型車輛進行分流、限行管理，重點監(jiān)管非道路移動機械。并且，重點檢查加油站油氣回收裝置具體使用情況。

(2)減少工業(yè)源污染

①推動企業(yè)加強全過程管理。對于源頭控制，各級政府應針對低VOCs含量原輔材料替代的行為予以貸款、稅收及豁免安裝等一系列激勵政策，廣泛推廣使用低VOCs含量原料。對于過程管理，則優(yōu)先采用減少染料、油墨、涂料、膠黏劑使用量的先進工藝技術，采取智能配料、密閉操作、管道輸送原料等一系列方法，強化管理原料使用，有效減少損耗。對于末端治理而言，鼓勵企業(yè)積極引入廢氣處理高效技術，淘汰低溫等離子、一次活性炭吸附、噴淋吸收、紫外UV光解等治理設施及技術，并對活性炭、吸收塔循環(huán)液進行定期更換，注重焚燒爐溫度檢查，周期性維護廢氣治理設施。

②強化環(huán)境監(jiān)管。對散亂污企業(yè)進行重點梳理，堅決取締違反國家產業(yè)政策要求、未通過審批或審批手續(xù)不完善的企業(yè)。針對難以穩(wěn)定達標排放的企業(yè)，應要求停產并限期進行整改，若整改后依然無法達標的必須關停。針對重點行業(yè)，定期開展排放排查整治活動，重點監(jiān)管是否存在管道密閉不完全、收集裝置安裝過高、局部破損、風機功率不足、應急排口直排廢氣等一系列問題。

③加強VOCs治理指導幫扶。江蘇省生態(tài)環(huán)境保護主管部門加強了基層VOCs執(zhí)法裝備建設，各級監(jiān)測站和執(zhí)法人員配備便攜式VOCs檢測儀，定期組織執(zhí)法人員參加VOCs治理監(jiān)督執(zhí)法培訓，集齊執(zhí)法、監(jiān)測、行業(yè)專家組建專門隊伍，通過現(xiàn)場專項指導、組織培訓等方式，對涉VOCs企業(yè)提出排查整治環(huán)保要求，督促企業(yè)整理排查清單、填寫治理臺賬并及時報當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境主管部門，以確保治理效果。

④加強監(jiān)測能力建設。2021年5月25日，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《關于加快解決當前揮發(fā)性有機物治理突出問題的通知(征求意見稿)》，明確提出要持續(xù)加強VOCs組分監(jiān)測和光化學監(jiān)測能力建設。江蘇省各級環(huán)保主管部門積極響應，開展轄區(qū)內涉VOCs企業(yè)的監(jiān)測監(jiān)控工作，要求VOCs重點排污單位主要排放口安裝自動監(jiān)控設施并與當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境主管部門聯(lián)網，對已安裝的自動監(jiān)控設施建設運行情況進行排查。鼓勵涉VOCs企業(yè)對有機廢氣治理設施單獨計電量，安裝治理設施中控系統(tǒng)。鼓勵涉VOCs企業(yè)自配便攜式VOCs檢測儀以便及時了解排污狀況等。下一步將推動大氣污染防治重點區(qū)域內有條件的涉VOCs企業(yè)在主要排放工序工段安裝視頻監(jiān)控設施，建設廠內VOCs無組織自動監(jiān)控設施，進一步對VOCs排放進行管控。

通過重點監(jiān)測VOCs行業(yè)，分析區(qū)域內VOCs種類具體成分，根據(jù)在線監(jiān)控數(shù)據(jù)統(tǒng)計其濃度及變化情況，確定污染物所在的具體地區(qū)和行業(yè)，對其提出減產或停產處理要求，從而減少VOCs排放。

(3)加強上層規(guī)劃和制度建設

①優(yōu)化企業(yè)空間布局?；诔粞跷廴镜湫偷募竟?jié)性特點，再結合江蘇省實際情況，對各地區(qū)產業(yè)結構進行統(tǒng)籌規(guī)劃，選擇在江蘇地區(qū)西北方向建立不同行業(yè)的涉VOCs企業(yè)集中區(qū)，對各園區(qū)主導產業(yè)、進駐規(guī)模、產業(yè)布局等進行科學合理的明確，并對園區(qū)環(huán)境影響進行全面評價，加強其環(huán)境管理。同時，重點排查與整治上風向涉VOCs企業(yè)，有效阻隔臭氧外源的輸送。

②制度建設。基于江蘇省VOCs源排放清單，對各行業(yè)企業(yè)每年度申報的VOCs排放量、排放種類、排放方式、治理措施進行重點審核，并貫徹落實好涉VOCs企業(yè)總量控制目標，以順利實現(xiàn)總量削減計劃?？蓪嵭袚]發(fā)性有機物排污收費制度來促使VOCs治理成本低的企業(yè)逐漸流向治理成本投入大的企業(yè)。

5.結語

近年來江蘇省空氣中顆粒物濃度持續(xù)降低，各種污染物指標均符合相關標準，然而臭氧污染形勢依然嚴峻，是影響空氣質量的主要因素。對此，江蘇地區(qū)各市謀思路、行舉措、出重拳，各行業(yè)及各部門團結協(xié)作，將被動出擊轉變?yōu)橹鲃映鰮?，致力于持續(xù)優(yōu)化城市空氣質量，保障人們的健康。