易玉梅，易海晏
（1.南昌市生态环境昌南监测中心，江西 南昌 330200；
2.南昌市昌南生态环境保护综合执法大队，江西 南昌 330200）
本文以南昌县为例，通过对该地区的臭氧污染现状进行研究，分析了臭氧的时空变化特征以及治理臭氧污染的有效措施。
造成臭氧污染的核心物质是“光化学烟雾”，所谓的“光化学烟雾”是一个笼统概念，其中最常见的表现形式便是雾霾天气——空气中弥漫着大量烟雾，能见度显著降低，人们甚至能够闻到空气中的异常气味[1]。
臭氧主要分布在对流层和平流层中，大气中90%以上的臭氧存在于距离地面10～50 km 的高空平流层。臭氧层可以吸收来自太阳的紫外线，以此保护地球生物免受紫外线灼伤。
地球臭氧层的臭氧与大气层最底层的对流层臭氧并不是同一个概念。前者如上文所述，处于地球的平流层中，全都是天然形成的低浓度臭氧。如果在近地面高度出现过多的臭氧，便会造成污染，其副作用是能够参与多种大气污染的发生与转化过程。例如，人们熟知的PM 2.5 等污染物在臭氧环境下，转化形成的速度会大幅加快。另外，不同于沙尘暴、雾霾等其他污染，臭氧污染因其无色的特征而不易被察觉，又因其主要出现在夏秋季节，往往伴随着晴空万里，也被称为“蓝天下的隐形污染”。除此之外，臭氧浓度过高会对人体健康造成严重的损害，如造成咽喉肿痛、引发支气管炎、造成神经中毒、破坏人体免疫机能等。而且，臭氧还会对农林植物的生长构成伤害，甚至造成巨大的经济损失。
南昌县是全国百强县，近年来的工业发展速度较快，但地区环境在一定程度上也遭受破坏，尤其是臭氧污染的比重日益增加。基于此，本文主要分析了南昌县臭氧污染的时空变化情况。
2.1 臭氧污染时间变化特征
2.1.1 臭氧污染的年际变化
从2017—2021年南昌县臭氧浓度年变化趋势（图1）可以看出，臭氧8 h年均浓度和第90 百分位浓度均在2019年达到峰值，后趋于平稳且呈现逐年递减的情况。由此可见，在2017—2021年期间，臭氧污染于2019年尤为突出，在此之后，南昌县采取了一系列臭氧污染防控措施。通过分析南昌县2019—2021年的臭氧超标情况可发现，臭氧8 h 浓度超标天数分别为43 d、23 d、10 d，分别占当年超标天数的53.8%、63.9%和34.9%，虽然超标天数占比有所波动，但超标天数总体呈逐年递减的趋势，说明南昌县臭氧管控取得了一定的成效，臭氧污染总体可控。
图1 2017—2021年南昌县臭氧浓度年变化趋势
2.1.2 臭氧污染的季节变化
为了使数据更具代表性，本文选取2019—2021年南昌县臭氧8 h月均浓度绘制南昌县臭氧浓度月均值变化（图2）曲线。由图2可知，在2019—2021年内，臭氧8 h 指标的月均浓度最低值为55 μg/m3，最大值达到137 μg/m3，且最高值一般出现在每年的9月份，最低值一般出现在每年的1月份。臭氧浓度较高的月份主要集中在5—10月，且在该时间段内臭氧成为首要污染物的天数占比大，其次是4月和11月；
12月至次年3月臭氧浓度均处于较低水平，且这段时间的臭氧几乎不作为首要污染物。由此可见，南昌县近地面臭氧浓度的变化特征之一为：具有明显的季节性——普遍在夏季升高，在冬季降低。
图2 南昌县臭氧浓度月均值变化
造成臭氧浓度在夏季升高，在冬季降低的原因是，进入夏季之后，北纬地带与太阳之间的距离缩短，北半球阳光充足且光照强度大，为臭氧的生成创造了良好的环境。因此，臭氧的浓度总体提升，出现臭氧污染的概率会加大。而进入秋冬季之后，北半球与太阳的距离拉远，在阳光照射不足的情况下，臭氧不易生成，出现污染的概率则会降低。
2.1.3 臭氧污染的日变化
对2019—2021年的臭氧小时浓度进行处理，得到南昌县臭氧小时浓度均值的日变化，南昌县臭氧浓度日变化如图3所示。从图3可看出，臭氧浓度的日均变化呈现“单峰型”的特征，且白天的变化趋势较为明显，夜晚的变化趋势相对平稳。这一现象与上文所述相符合，即光照强度与臭氧形成之间呈现正相关的关系[2]。
图3 南昌县臭氧浓度日变化
南昌县臭氧小时浓度变化具有明显的日变化规律，主要分为4 个阶段：①臭氧及其前体物的累积阶段。臭氧在夜晚的浓度比较低，由于没有光照，即使前体物的浓度较高，也不能引起两者之间的反应。因此，在0—8 点，臭氧的浓度变化幅度很小，呈缓慢下降的趋势。②臭氧抑制阶段。在8—9 点，由于上班早高峰的到来，臭氧的前体物NOX和VOCs 等浓度有所升高，尤其是一氧化氮（NO）的大量排放，加之此时太阳的光照强度比较弱，NO 作为还原物消耗O3，因此，8 点是一天中臭氧浓度最低的时候。③臭氧光化学生成阶段。9 点之后，太阳辐射逐渐增强，在光照充足的情况下不断发生光化学反应进而生成臭氧，导致臭氧浓度逐渐升高，直至16 点左右出现一天中的最高值。④臭氧消耗阶段。在傍晚太阳下落之后，光照强度和温度均有所降低，对应的臭氧生成速度下降，臭氧浓度也随之降低。
2.2 臭氧的空间分布特征
为了掌握南昌县臭氧浓度在空间上的变化情况，研究不同站点之间臭氧污染变化的规律，本文分别统计了2019—2021年南昌县2 个省控站点的臭氧数据。数据显示，两个点位的臭氧8 h 第90 百分位浓度、超标天数以及园区点位臭氧8 h年均浓度和首要污染物天数均逐年下降，但城区点位的臭氧8 h年均浓度和首要污染物天数略有波动，可能是城区站点位周围车流量和汽修店增加的缘故。通过对比发现，工业园区点位的臭氧各项指标整体高于城区点位，但是这两个站点的差距在逐年缩小，说明南昌县的臭氧污染防控措施取得了不错的效果，尽管如此，仍需要注意城区点位周边新增污染物排放的情况，尤其是涉及VOCs 和NOX行业污染物的排放。2021年南昌县两站点臭氧污染统计情况如表1所示。
表1 2021年南昌县两站点臭氧污染统计情况
近地面的臭氧污染并不是由污染源直接排放的一次污染物，而是由大气中的VOCs 和NOX等前体物在太阳光照射下，经过一系列复杂的光化学反应产生的二次污染物。因此，要想控制近地面臭氧污染，必须在源头上控制VOCs 和NOX的排放。VOCs 和NOX的排放源包括人为源和天然源，本文针对产生VOCs 和NOX的人为源提出以下相应的控制措施。
3.1 VOCs 排放源的控制
南昌县VOCs 来源广泛，有石化、医药、化工、家具、汽修、印刷等行业排放的废气，也有机动车、加油站等油气挥发，还有餐饮油烟等。对VOCs 的控制主要有以下3 项措施。
（1）优先制定常态化应急管控机制，可根据不同污染天气设置预警级别，将重点企业纳入臭氧污染天气应急减排清单，实行差异化的应急减排管控，包括对企业实行错峰生产、限产、停产等管控。
（2）在南昌县范围内，对涉及VOCs 排放的企业开展专项执法检查。对排放VOCs 不达标的企业，要从严处罚，强制安装净化设施，否则应当责令立即关闭涉及排放VOCs 的生产线。随着汽车保有量的增多，汽修企业随之增加，需要重点开展对汽修企业的检查，严禁露天喷漆作业。对于未安装VOCs 治理设施或治理设施未正常运行的汽修企业，应立即停止所有喷漆作业，并责令改正[3]。
（3）通过对臭氧时空变化特征的分析可知，13—18 点是臭氧浓度较高的时段，可以通过减少这一时段的VOCs 排放来降低臭氧污染的形成。例如，在夏季13—18 点，禁止开展建筑墙体涂刷装饰、市政道路划线、喷涂等使用有机溶剂的作业，调整加油站装卸油、加油作业的时间，增加雾炮洒水频次，加强路面保湿降温作业等[4]。
3.2 NOX 排放源的控制
南昌县NOX主要来自于机动车尾气、化石燃料燃烧、工艺生产过程等，对NOX的控制主要有以下3项措施。
（1）减少工业源。首先，南昌县的火电行业、煤化工行业等应改善燃烧过程控制技术和烟气脱销技术，从而降低燃烧和排放的氮氧化物。其次，应提高燃料品质，逐渐淘汰燃煤和燃生物质锅炉，而使用燃气锅炉，有条件的区域可以采取集中供暖的方式。
（2）控制移动源。随着南昌县汽车保有量的不断增加，对于道路移动源的NOX控制应该从管理和技术两方面同步进行。在管理层面，主要是加大车辆管控力度，可以在多条道路设卡，加大抽查力度，禁止未曾备案、尾气排放不达标的车辆出行；
给予购车政策补贴，将侧重点集中在电车方面，降低新增车辆中传统燃油车的比例。
（3）改善生活源。部分区域的居民仍在使用燃煤锅炉，为此，各社区应积极宣传，鼓励大家使用天然气等清洁能源[5]。
通过研究发现，臭氧浓度具有明显的季节性和日变化规律，虽然南昌县臭氧8 h年均浓度有上升趋势，但是臭氧8 h 第90 百分位浓度以及臭氧不达标天数均逐年下降。为了提高环境与空气质量，南昌县应继续加强联防联控，协同减排，充分利用区域地形特点和气象条件制定有针对性的防控对策，进一步遏制和改善南昌县臭氧污染情况。
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