江苏省臭氧污染变化特征

陆维青　杨雪　陈诚

【摘 要】以江苏省国控点臭氧浓度观测资料为基础，分析2013年-2015年臭氧变化特征，结果表明在江苏省PM2.5污染显著改善的同时，臭氧超标天数呈上升趋势，使得达标率未见明显上升。臭氧日变化呈现单峰型变化趋势，峰值出现在14-16时，季节变化规律较为模糊，出现臭氧污染频率最高的月份为5-6月，10月臭氧浓度水平依然较高。江苏臭氧污染按变化特点可分为三类：一是，位于南部地区的南京、无锡、常州、苏州市；二是，西北部的徐州、宿迁、连云港和淮安市；三是，扬州、泰州、镇江、南通和盐城市。

【关键词】江苏；臭氧；空间分布；时间分布

江苏省经济发达，是区域大气污染联防联控的重点，受能源、产业结构、机动车保有量增加等多项因素的影响，近年来，污染物排放虽然得到控制，但相比公众的期望仍有差距。江苏省空气监测数据显示，2013年到2015年，臭氧是六项污染物中唯一一种达标率逐年下降的污染物，本文对江苏省国控点位臭氧数据进行统计，对臭氧污染时空变化特征进行分析，以期为臭氧监测和治理提供科学依据和技术支撑。

1 数据来源

1.1 资料来源

数据来自江苏省72个国控环境空气质量自动监测站监测网络，地理位置介于东经116°21′～121°56′，北纬30°45′～35°08′之间。13个省辖城市分别有4-9个站点，站点位于各城市的建成区内，并相对均匀分布，每个站点均可对臭氧进行24小时连续实时监测。选取2013年-2015数据进行统计分析。

数据有效性、计算及评价方法、按照《环境空气质量指数（AQI）技术规定》（HJ633-2012）和《环境空气质量标准》（GB3095-2012）严格执行，以二级标准判定是否超标。

1.2 监测方法

臭氧分析方法以紫外光度法为主，该法的工作原理是基于臭氧分子内部电子共振而对紫外光（波长254nm）的吸收，直接测定紫外光通过臭氧时减弱的程度就可以计算出臭氧的浓度。该方法线性良好，响应较快。

2 结果与分析

2.1 江苏省臭氧污染总体状况

数据统计结果表明，2013-2015年，江苏省各市臭氧超标超标情况整体呈现上升趋势。2013年全省臭氧日最大8小时滑动平均值第90百分位数为139μg/m3，徐州市超过国家环境空气质量二级标准，其余12市达标，超标天数在0-43天之间，超标率在0.0%-11.8%之间；2014年全省臭氧日最大8小时滑动平均值第90百分位数为154μg/m3，南京、无锡、常州、苏州和淮安5市超标，其中南京浓度最高，超标23μg/m3，超标天数在8-59天之间，超标率2.2%-16.2%；2015年全省臭氧日最大8小时滑动平均值第90百分位数为167μg/m3，仅徐州、连云港和宿迁3市达标，镇江市浓度最高，超标25μg/m3[1]。

与周边省市相比，江苏省臭氧污染问题相对严重。将我省与周边省市臭氧日最大8小时滑动平均值的第90百分位数比较，2013年我省臭氧浓度在长三角处于最低水平，2014年和2015年升至最高。上海市和浙江省2015年臭氧日最大8小时滑动平均第90百分位数分别为161和135微克/立方米，分别比我省低3.7%和23.7%，江苏是长三角两省一市中唯一一个逐年上升的地区。

以臭氧为首要污染物的污染天出现频率增加。2015年，江苏省空气质量达标率为68.2%，比13年67.9%和14年65.4%略有上升，但上升幅度远远低于PM2.5污染改善程度。统计发现，其原因为O3作为首要污染物的占比显著增大，臭氧超标天数已占超标总天数的32.9%，比13和14年分别上升23.5和15.7和百分点。在我省其他五项污染物浓度逐年下降，尤其PM2.5污染显著改善的同时，臭氧超标天数却呈上升趋势，必须遏制臭氧浓度升高的趋势，空气质量才可能得到全面改善。

2.2 江苏省臭氧污染空间变化

2013-2015年上半年臭氧日最大8小时滑动平均值第90百分位数和平均浓度空间分布情况表现出不同的特征。第90百分位数主要反映臭氧高值的空间分布，均值反映臭氧平均浓度的分布。2013-2015年，臭氧平均浓度的空间分布特征基本一致，沿海地区较高，西部内陆地区较低，但整体浓度呈现升高趋势。浓度高值2013年徐州市分布较多，2014年沿江地区较多，15年除西北部部分城市外，其他区域相差不大，整体浓度均较高（图1、图2）。

江苏地理上跨越南北，气候也同时具有南方和北方的特征，各市气流方向、温度、日照等气象条件有一定差异。臭氧及其前体物的传输，受到不同气象条件的影响，造成各市之间臭氧污染情况不同。区域尺度上，不同时段、不同区域的高空气流方向、晴雨条件各不相同，会引起臭氧污染峰值出现时间和地区不固定。将臭氧出现超标的日期进行统计，江苏臭氧污染出现在3-10月，虽然臭氧重污染较为集中的月份为温度较高且光照充足的7-8月，但出现臭氧污染频率最高的月份为5-6月（图3）。

进一步细化到各市，根据臭氧浓度变化情况可将江苏臭氧污染分布分为三个类型：一是，臭氧污染相对较重的南部部分地区，包括南京、无锡、常州、苏州市，与2013年相比14年臭氧污染显著加重，但15年污染水平低于14年；二是，位于西北部的徐州、宿迁、连云港和淮安市，臭氧污染在春末夏初的 5、6 月份相对突出，而晴热高温、紫外线较强的8、9 月份却不明显；三是，扬州、泰州、镇江、南通和盐城5市，2015年污染程度高于2014年，臭氧污染主要在6-8月。

2.3 江苏省臭氧污染时空变化

将出现臭氧污染的3-10月数据进行统计，臭氧日变化与太阳辐射强度呈正相关性，呈现单峰型趋势。最低值出现在7-8时，随着居民活动和太阳辐射强度的增强，8时起浓度明显上升，峰值区出现在14-16时之间，此时在强太阳辐射下，臭氧前体物光化学反应增强，臭氧浓度随之增加[2]。随着太阳辐射强度的降低，17时起浓度逐渐下降。值得注意的是，除3月O3浓度明显较低外，其他月份差距不大，10月峰值甚至与盛夏相当[2-3]。

2.4 典型气象特征下的臭氧污染

臭氧污染多发生在晴热高温、太阳直射、紫外线较强的天气，臭氧峰值均出现在紫外线最强的午后。2015年8月中旬，江苏省出现一次臭氧污染过程，除徐州、常州2市良好外，其余城市空气质量均处于轻度-中度污染之间，AQI最高为193，首要污染物均为臭氧。

污染期间，镇江市最为严重，臭氧小时平均浓度一度升至291微克/立方米，日最大8小时平均浓度达258微克/立方米。全省多数城市臭氧小时浓度超标持续9个小时。污染主要受静稳和高温天气双重作用。污染开始前正逢降雨结束，地面位于均压场内，污染物持续累积；后受高压脊控制，地面晴热高温，光化学反应强烈，进一步加剧了臭氧污染的严重性。污染物的大量累积和高温、强日照下臭氧的生成共同导致了此次污染过程[3-4]。

3 结论

在江苏省PM2.5污染显著改善的同时，臭氧超标天数呈上升趋势，使得达标率未见明显上升。

2015年长三角区域中江苏省臭氧污染水平最高，且臭氧污染呈逐年上升趋势，出现臭氧污染频率最高的月份为5-6月。

江苏臭氧污染按变化特点可分为三类：一是，位于南部地区的南京、无锡、常州、苏州市；二是，西北部的徐州、宿迁、连云港和淮安市；三是，扬州、泰州、镇江、南通和盐城市。

臭氧日变化呈现单峰型变化趋势，峰值出现在14-16时，季节变化规律较为模糊，10月臭氧浓度水平依然较高。

江苏在受高压脊控制，天气条件静稳的情况下易产生晴热高温天气，引发大面积臭氧污染。

【参考文献】

[1]易睿，王亚林，等.长江三角洲地区城市臭氧污染特征与影响因素分析[J].环境科学与管理，2015（8）.

[2]王占山，李云婷，等.北京市臭氧的时空分布特征[J].环境科学，2014（12）.

[3]刘萍，翟崇治，等.重庆大气中臭氧浓度变化及其前体物的相关性分析[J].环境科学与管理，2013（1）.

[4]沈琰，等.常州市典型臭氧污染天气过程及成因分析研究[J].环境科学与管理，2013（12）.

[责任编辑：杨玉洁]