我国臭氧污染特征及现状

我国臭氧污染特征及现状
15213363 袁珺【摘要】随着工业化的发展，臭氧已经成为主要的大气污染物之一。

本文阐述了对流层臭氧的来源、特征分布及我国臭氧污染与监控现状等方面，分析了臭氧污染的特征及现状，结果表明：我国臭氧污染时间分布上呈现季节差异，出现日变化；空间分布上呈现南北、区域差异。

我国臭氧污染现状不容乐观，监控现状需要进一步的到位。

【关键词】臭氧污染；分布；现状
1 引言
臭氧是天然大气中的重要微量组分，大部分集中在平流层，对流层臭氧约占10%。

对流层臭氧由于可以引发光化学烟雾而成为污染气体，它对人类健康、农作物和植物的生长都会造成诸多问题【1】。

在我国，随着城市化和机动车保有量的快速增长，很多地区空气质量出现显著下降，其中臭氧污染问题尤为突出。

因此，了解我国臭氧污染的特征及现状，做好臭氧污染的防治工作是十分必要的。

2 臭氧污染来源
对流层中的臭氧可来自两方面：平流层臭氧输送和对流层的光化学反应。

除少量由平流层臭氧向近地面传输外，由人类活动排放的NOx与VOCs经过复杂的大气化学过程所产生的二次污染是对流层臭氧的主要来源【2】。

天然源的对流层臭氧包括平流层进入的部分，以及由自然产生的NOx（土壤、闪电和平流层传输）与生物排放的VOCs（甲烷类化合物）反应所生成的部分。

而人为源地面臭氧是由燃煤、机动车尾气以及石油化工等排放的NOx与VOCs反应所生成的部分。

其中NOx主要指NO和NO2，而VOCs则包括烃类、卤代烃、芳香烃和多环芳香烃等。

CTM（Global Chemical Transport Model）模型研究表明，每年对流层臭氧可达344 Tg（百万吨），平均48%来源于区域光化学反应，29%来源于区域外远距离传输，23%来源于平流层【3】。

3 臭氧污染分布特征
3.1 时间分布
研究表明，对流层臭氧浓度与温度有较大的线性相关性。

臭氧浓度的月变化
明显，一般一月份浓度最低，六月份浓度最高；也就是具有较强的季节性特征，主要表现为冬季浓度最低，春夏季最高【4-7】。

可能由于春夏两季大气环境中氧含量增加，雷电等天气作用加重，并且太阳辐射越来越强烈，导致紫外光能量越来越大，最终使得大气环境中的臭氧浓度相对较高。

也有不同的地方，比如有研究表明珠三角地区是秋季的臭氧污染最为严重【8】，猜测可能是由于珠三角夏季盛行南风，气团来自较为清洁的南海，所以南部地区的臭氧浓度都比较低，变化趋势总体来说是从南往北逐渐增加；而秋季盛行北风，气团来自污染的大陆地区，再加上广佛地区的一次排放，所以整个区域都出现较严重的臭氧污染，下风向的南部地区尤为严重。

同时，臭氧浓度的日变化周期明显，清晨和夜晚浓度较低，最高值产生时段在不同城市间稍有差异，但都主要集中在一天中光照最强的13：00-15：00这段时间【9-10】。

臭氧作为氮氧化物等污染物光化学反应后生成的二次污染物，其浓度峰值时点要晚于氮氧化物（包括NO和NO2）的峰值时点二到五小时【11】。

研究表明，在日变化规律中，氮氧化物的最高值所对应的臭氧浓度最低，而臭氧的最高值对应的氮氧化物浓度最低，表明氮氧化物浓度较高时能够抑制臭氧的生成【11-12】。

3.2 空间分布
图1 卫星观测的2010-2013年对流层臭氧柱的浓度分布由图中【13】可以看出对流层臭氧柱浓度（TOCC）在中国范围内自东向西递减，青藏高原为低值中心，高值中心位于东部。

研究发现青藏高原成为TOCC的低值中心主要是由于该地区对流层顶的升高与热带臭氧浓度较低的空气向北输送造成的。

研究表明【14】，我国北方城市臭氧浓度月变化呈现出倒“V”型，臭氧浓度主
要在六月份左右达到最高值，而冬季较低；南方城市臭氧浓度月变化基本呈现“M”型，臭氧浓度在六月份达到最高值后逐渐降低，在十月份左右出现第二个浓度高值。

此外，相对于东部城市，西部城市的浓度峰值出现了滞后。

总的来说，我国南方城市臭氧浓度要高于北方，超标时间跨度大；东西部城市臭氧最高浓度出现时间有所差异。

在城郊分布上，我们知道臭氧污染主要形成于市区及市郊。

而城市郊区的臭氧浓度往往比市中心要高【15】，原因是臭氧活性较大，城区内不断加剧的大气污染物会暂时分解臭氧，形成其他污染物；当污染物随风飘散至郊区时，又会逐渐反应重新生成臭氧。

此外，在区域分布上，臭氧污染具有明显的特征。

研究【16-17】发现北京周边地区的污染源排放对北京市区及近郊县区的高浓度臭氧有重要的贡献，并且主要是以直接向城市郊区输入臭氧的方式影响当地的浓度水平。

我国臭氧监控起步较晚，在2008年，中国环境监测总站才开始启动了由北京、天津、上海、重庆、沈阳、青岛和广东省参加的臭氧污染监测试点，对上述地区的臭氧浓度进行监控；在2012年，我国新修订的《环境空气质量标准》才首次将8小时臭氧浓度纳入常规空气质量评价。

4 我国臭氧监控及污染现状
4.1 臭氧监控现状
可以看出，我国有关臭氧污染的质量标准和防治政策还不完善，缺乏具体可行的标准和规定；理论研究方面，我国对臭氧污染的基础性研究成果还不够丰富，关于臭氧的形成传输以及危害，还有预报机制的研究都不够深入，无法对标准的建立提供理论支持；此外，地面监测值的缺乏是制约我国臭氧污染研究的瓶颈。

臭氧前体物在不同地方比例不同，即便在同一个城市，城郊也有差别。

这就要求臭氧监测站有足够的覆盖面。

而目前我国的臭氧监测站覆盖面不够大，数量也不够多，导致监测数据缺乏，监测值还不够精确。

4.2 臭氧污染现状
我国臭氧污染现象比较普遍，就近年来说，2013年，珠三角地区共计有半年时间主要以臭氧污染为主，5月至9月超标天数以臭氧为首要污染物的比例均达到
98%以上；到了2015年夏天，与2014年同期相比，74个城市平均达标天数比例由80.5%下降到73.1%，臭氧成为首要污染物。

随着经济的发展，汽车及其他污染源的增加，臭氧污染现象已经十分突出。

由于臭氧污染具有地域特征，通过监测摸清当地臭氧前体物的具体比例及排放源位置，是做好臭氧污染防治工作的前提。

5 结语
我国区域性大气污染现象普遍存在，大气污染物在区域内城市间的相互输送形成了典型的区域污染特征，因此，做好大气污染区域联防联控工作，也是防控臭氧污染的重要工作之一。

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