泉州市臭氧污染的特征研究及污染防控探討

摘要：研究表明，局地VOCs與NOx的光化學(xué)反應(yīng)是我國(guó)城市地區(qū)近地表臭氧污染的主要來(lái)源，本文通過(guò)研究城市周邊地區(qū)臭氧生成機(jī)理和分析泉州市中心市區(qū)2015-2017年臭氧監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，探討城市周邊地區(qū)臭氧污染防控措施。

關(guān)鍵詞：城市周邊地區(qū)；臭氧；二次污染物；污染防控探討

中圖分類號(hào)：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）07-0054-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.029

Study on characteristics of ozone pollution in Quanzhou City and discussion on prevention and control of pollution

Wang Zhiqiang

（Quanzhou Environmental Monitoring Station，QuanZhou Fujian 362100，China）

Abstract：The research shows that the photochemical reaction between local VOCs and NOx is the main source of near-surface ozone pollution in urban areas of China. This paper studies the ozone production mechanism in the surrounding areas of cities and analyzes the ozone monitoring data of urban areas in Quanzhou from 2015 to 2017. Explore the prevention and control measures of ozone pollution in the surrounding areas of the city.

Key words：Urban peripheral areas； Ozone； Secondary pollutants； Prevention and control of pollution

臭氧被稱作地球的“保護(hù)傘”，但近地表的臭氧就是重要的空氣污染物，是光化學(xué)污染的指示性物質(zhì)，一旦臭氧濃度超標(biāo)，即表明可能出現(xiàn)光化學(xué)污染，尤其是到了夏季，臭氧常成為首要污染物。近地表臭氧主要有四個(gè)來(lái)源，分別為平流層及對(duì)流層高層臭氧通過(guò)垂直運(yùn)動(dòng)向近地表的傳輸、上風(fēng)向污染源區(qū)傳輸和局地?fù)]發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）與氮氧化物（NOx）光化學(xué)反應(yīng)[1]?；跀?shù)學(xué)模型的研究表明，局地VOCs與NOx的光化學(xué)反應(yīng)是我國(guó)城市地區(qū)近地表臭氧污染的主要來(lái)源，控制VOCs與NOx排放是城市地區(qū)近地表臭氧污染控制的關(guān)鍵。隨著泉州市經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的飛速發(fā)展，特別是皮革、陶瓷、石材、制鞋、包裝印刷、石化等工業(yè)的發(fā)展以及機(jī)動(dòng)車數(shù)量的急速增加，導(dǎo)致VOCs等臭氧前體物排放量急劇增加，城市周邊地區(qū)容易積聚VOCs、NOX等污染物，在適宜太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和氣象條件下，極易引起環(huán)境空氣臭氧超標(biāo)[2]。

1 城市地區(qū)近地表臭氧超標(biāo)的原因

圖1 VOCs與NOx光化學(xué)反應(yīng)示意圖

臭氧是典型的二次污染物，是VOCs與NOx的光化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物。在城市周邊地區(qū)，清晨，大量的VOCs和NO由汽車尾氣及其他源排入大氣，污染物峰值出現(xiàn)在早交通高峰；隨著NO濃度的下降，NO2濃度增大，臭氧等二次污染物隨著陽(yáng)光增強(qiáng)和NO2、VOCs濃度降低而積聚起來(lái)（詳見圖1）。臭氧等二次污染物的峰值常出現(xiàn)在午后，環(huán)境空氣臭氧超標(biāo)也集中在該時(shí)段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015-2017年泉州市中心城區(qū)（鯉城區(qū)、豐澤區(qū)）共有22次臭氧超標(biāo)，其中有16次出現(xiàn)在12：00～15：00之間。

2 臭氧污染防控形勢(shì)

泉州市作為福建省的重要的工業(yè)城市，其VOCs排放總量約為3.5萬(wàn)t，福建省排名第一，占全省排放總量的27%左右。其中石化、化纖、橡膠、塑料、皮革、紡織、表面涂裝、制鞋、印刷等工業(yè)排放占VOCs排放總量的約50%，機(jī)動(dòng)車尾氣約為40%。2012-2017年泉州規(guī)模以上工業(yè)各類能源消耗基本都呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，工業(yè)企業(yè)能源消耗以原油和原煤為主，其中原煤消耗量由2012年的1279.0萬(wàn)t增加到2017年的1378.9萬(wàn)t，增長(zhǎng)了7.8%；原油的消耗量由2012年的1104.2萬(wàn)t增加到2017年的2087.1萬(wàn)t，增加了89.0%。2017年年末，全市民用汽車保有量達(dá)到127.39萬(wàn)輛，比上年末增長(zhǎng)12.5%；其中私人汽車保有量116.64萬(wàn)輛，增長(zhǎng)11.7%；營(yíng)運(yùn)汽車總數(shù)77959輛，其中客運(yùn)車輛8549輛、貨運(yùn)汽車60078輛。分析2015-2017年的臭氧監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，泉州市中心城區(qū)臭氧濃度變化具有明顯的季節(jié)性特征，夏季、秋季臭氧濃度較高，春季、冬季相對(duì)較低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年夏季、秋季臭氧平均濃度分別為137μg/m3、149μg/m3，較2016年同期上升15 %、31%，地區(qū)臭氧污染問(wèn)題有進(jìn)一步惡化的趨勢(shì)。

3 臭氧污染防控對(duì)策探討

3.1 合理規(guī)劃城市周邊產(chǎn)業(yè)布局

泉州市中心城區(qū)人口密度較大、機(jī)動(dòng)車保有量多，NOx排放強(qiáng)度較大，控制VOCs排放可以有效降低本地臭氧生成濃度。分析近10年的地面氣象資料，結(jié)果顯示泉州中心城區(qū)夏季和秋季主導(dǎo)風(fēng)向分別為偏南風(fēng)、東北風(fēng)[3-4]。夏季，城市周邊地區(qū)最主要的VOCs外來(lái)源集中在晉江和石獅（中心城區(qū)西南方向），通過(guò)淘汰落后產(chǎn)能和建立南安（中心城區(qū)西北方向）涉VOCs企業(yè)集中工業(yè)園區(qū)，安置晉江和石獅地區(qū)符合產(chǎn)業(yè)政策的涉VOCs企業(yè)，能夠有效降低臭氧污染季節(jié)外來(lái)輸送VOCs，降低本地臭氧生成。秋季，城市周邊地區(qū)最主要的VOCs外來(lái)源集中在泉港和惠安（中心城區(qū)東北方向，該地區(qū)為石化工業(yè)園區(qū)），通過(guò)控制涉VOCs企業(yè)進(jìn)入和實(shí)行《石化行業(yè)VOCs技術(shù)控制方案》，降低臭氧污染季節(jié)外來(lái)輸送VOCs，減少本地臭氧生成[5]。

3.2 實(shí)施分段控制方案

從國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)可知，臭氧的污染控制難度非常大，污染控制措施是一個(gè)持續(xù)的計(jì)劃過(guò)程和一套不斷發(fā)展的控制計(jì)劃監(jiān)管制度，每過(guò)一段時(shí)間（3-5年），就要對(duì)計(jì)劃進(jìn)行升級(jí)，增加新的控制措施，修訂舊的措施和消除或擱置一些措施，實(shí)施分段控制方案能夠有效提高臭氧污染控制效果。

（1）近期污染控制方案主要從企業(yè)管控、減少機(jī)動(dòng)車尾氣排放、開展臭氧源解析三方面進(jìn)行推進(jìn)。在企業(yè)管控方面，強(qiáng)制推行涉VOCs排放企業(yè)清潔生產(chǎn)審核；開展石化、有機(jī)化工等行業(yè)泄漏檢測(cè)與修復(fù)工作，降低無(wú)組織VOCs排放；排查清理涉VOCs排放的“散亂污”企業(yè)，并調(diào)查涉VOCs排放企業(yè)制定泉州市揮發(fā)性有機(jī)物污染防治“一廠一策”管控措施。在減少機(jī)動(dòng)車尾氣排放方面，發(fā)展公共交通、鼓勵(lì)綠色出行，減少私人汽車使用頻率；加大老舊汽車淘汰力度，在公共交通領(lǐng)域逐步用新能源車替代燃油車，并在全社會(huì)推廣新能源汽車[6]。在開展臭氧源解析方面，委托中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所對(duì)泉州市臭氧污染成因和來(lái)源進(jìn)行解析，明確臭氧污染事件主要成因以及主要來(lái)源，定量計(jì)算各類排放源的貢獻(xiàn)，識(shí)別外界輸送和本地排放的貢獻(xiàn)，從而提高臭氧大氣污染防治工作的針對(duì)性和科學(xué)性。

（2）中遠(yuǎn)期控制方案主要有應(yīng)用臭氧源解析成果，完善環(huán)境空氣質(zhì)量模型，同時(shí)對(duì)防控措施效果進(jìn)行評(píng)估和調(diào)整。一是開展泉州市揮發(fā)性有機(jī)物控制措施效果評(píng)估，基于近中期采取的控制措施，結(jié)合泉州市VOCs和NOx等大氣污染物在內(nèi)的排放清單和空氣質(zhì)量模型，模擬泉州地區(qū)臭氧的空間分布特征，并與國(guó)控點(diǎn)的臭氧的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，綜合評(píng)估近中期采取的控制措施效果；針對(duì)典型臭氧污染事件，著重分析現(xiàn)有控制措施的不足之處，歸納總結(jié)出下一步需要控制的方向。二是開展涉VOCs企業(yè)的常規(guī)監(jiān)測(cè)分析，監(jiān)控重點(diǎn)VOCs排放單位，獲取長(zhǎng)期VOCs時(shí)空分布資料，分析VOCs種類的濃度變化特征，借鑒已有主要VOCs污染源的種類成分譜資料，實(shí)現(xiàn)高時(shí)間分辨率的來(lái)源解析，針對(duì)活性強(qiáng)的VOCs污染源進(jìn)行專項(xiàng)削減工作[7]。

3.3 采取臭氧污染季節(jié)削峰控制措施

投資建立監(jiān)測(cè)和預(yù)警預(yù)報(bào)平臺(tái)，及時(shí)向?qū)俚卣l(fā)布預(yù)警信息，結(jié)合大氣污染物排放清單資料，模擬臭氧小時(shí)濃度結(jié)果，針對(duì)臭氧小時(shí)濃度峰值超標(biāo)的情況，確定需要進(jìn)一步削減的VOCs或NOx區(qū)域或具體的大氣污染源，并通過(guò)該平臺(tái)發(fā)布給相關(guān)環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法人員。執(zhí)法人員在獲得預(yù)警預(yù)報(bào)平臺(tái)發(fā)布的執(zhí)法區(qū)域和污染源的地理位置后，按照無(wú)一遺漏的原則，逐一對(duì)上述區(qū)域所有涉VOCs排放或NOx排放的企業(yè)進(jìn)行排查，同時(shí)針對(duì)各涉VOCs重點(diǎn)排放行業(yè)（如石化、化纖、表面涂裝、印刷、制鞋、皮革和印染紡織等8大類）進(jìn)行強(qiáng)化檢查。根據(jù)模擬結(jié)果，確定上述主要行業(yè)減產(chǎn)或停產(chǎn)，確保臭氧小時(shí)濃度峰值不發(fā)生進(jìn)一步升高，通過(guò)削減臭氧小時(shí)濃度峰值，降低8小時(shí)濃度水平。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，城市周邊地區(qū)臭氧污染成因復(fù)雜，治理難度大、見效慢，做好VOCs和NOx的污染防控，是防治臭氧污染的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]Altshuller A P. Production of aldehydes as primary emissions and from secondary atmospheric reactions of alkenes and alkanes during the night and early morning hours[J]. Atmospheric Environment Part A General Topics， 1993， 27（27）：21-32.

[2]Alvarado，A.，Tuazon，E.C.，Aschmann，S.M.，Arey，J.andAtkinson，R.Products and mechanisms of the gas-phasereactions of OH radicals and O3 with 2-methyl-3-buten-2-ol[J].Atmospheric Environment， 1999， 33（18）：2893-905.

[3]魏恩棋，時(shí)庭銳，尹彥勛等.天津市大氣中羰基化合物特征[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2011，27（2）：37-41.

[4]張遠(yuǎn)航，邵可聲等.中國(guó)城市光化學(xué)煙霧污染研究[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1998，34（2-3）：392-400.

[5]周雪明，譚吉華，項(xiàng)萍，何曉朗，郭送軍，段菁春，賀克斌，馬永亮，鄧思欣，司徒淑娉.佛山市冬夏季羰基化合物污染特征[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2017，37（03）：844-850.

[6]劉峰，朱永官，王效科.我國(guó)地面臭氧污染及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[J].生態(tài)環(huán)境，2008，17（4）：1674-1679.

[7]GB 3095-2012，環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

收稿日期：2018-04-23

作者簡(jiǎn)介：王志強(qiáng)（1984-），男，本科，工程師，研究方向?yàn)榇髿猸h(huán)境監(jiān)測(cè)。