大气光化学烟雾污染现状与监测网络构建建议

郭悦嵩，李 贝，邢 昱

（河南省环境监测中心（河南省环境监测技术重点实验室），郑州 450000）

我国大气污染监测显示，空气中的主要污染物为PM10、PM2.5、臭氧（O3）、一氧化碳、NO2以及二氧化硫（SO2）等，并且以O3为主的光化学烟雾污染问题日益突显[1]。国家相关部门对其进行连续监测，结果显示，我国的光化学烟雾污染日益加重，以O3污染为主，同时光化学烟雾污染中的PAN（过氧乙酰硝酸酯）、O3以及醛类等的刺激性和氧化性较强，造成能见度下降，对人体、植物和动物产生较大危害[2]。当前，许多国家以O3作为监测光化学烟雾的重要指标，其在大气中的分布与含量直接影响局地甚至全球气候，也是导致植物叶子枯死、抑制植物生长的重要大气污染物，破坏性较大[3]。本文根据河南省大气监测系统数据，分析了河南省主要城市的光化学烟雾污染现状，并探讨了其监测网络的构建问题。

1 光化学烟雾的污染现状

1.1 河南省光化学烟雾污染现状

本文重点分析了河南省18 个省辖市2016-2018年的O3监测结果，并据此分析光化学烟雾的污染 现状。

《河南省生态环境状况公报》显示，2016-2018年，河南省18 个省辖市中，O3年百分位浓度超过二级标准的城市数量不断增加。2016年，10 个城市超标，其中豫西2 个，豫南1 个，豫北4 个，豫中3 个，O3年百分位浓度由低到高分别为济源（161 μg/m3）、漯河（161 μg/m3）、三门峡（162 μg/m3）、平顶山（165 μg/m3）、焦作（167 μg/m3）、南阳（170 μg/m3）、 新乡（175 μg/m3）、濮阳（180 μg/m3）、郑州（190 μg/m3）以及洛阳（195 μg/m3）；2017年，17 个城市超标，豫南2 个，豫西2 个，豫中4 个，豫东3 个，豫北6 个，O3年百分位浓度由低到高分别为漯河（165 μg/m3）、济源（170 μg/m3）、 周口（177 μg/m3）、 商丘（180 μg/m3）、驻马店（182 μg/m3）、南阳（184 μg/m3）、 平顶山（186 μg/m3）、 许昌（187 μg/m3）、 三门峡（188 μg/m3）、 开封（189 μg/m3）、 濮阳（190 μg/m3）、郑州（200 μg/m3）、鹤壁（204 μg/m3）、 洛阳（207 μg/m3）、焦作（210 μg/m3）以及新乡（210 μg/m3）；2018年18 个城市超标，O3年百分位浓度由低到高分别为三门峡（172 μg/m3）、漯河（174 μg/m3）、南阳（180 μg/m3）、信阳（182 μg/m3）、 许昌（185 μg/m3）、驻马店（187 μg/m3）、平顶山（188 μg/m3）、商丘（188 μg/m3）、济源（190 μg/m3）、 开封（193 μg/m3）、 洛阳（195 μg/m3）、 周口（195 μg/m3）、郑州（197 μg/m3）、濮阳（197 μg/m3）、 安阳（200 μg/m3）、 鹤壁（205 μg/m3）、 焦作（205 μg/m3）以及新乡（208 μg/m3）等。2016-2018年，河南省五区域O3年百分位浓度超标城市分布情况如表1所示，各区域O3日最大（8 h）平均浓度第90百分位数变化趋势如图1所示，超标天数比例变化趋势如图2所示。

表1 2016-2018年河南各区域O3年百分位浓度超标城市分布情况

图1 O3日最大（8 h）平均浓度第90 百分位变化趋势

图2 O3 超标天数（%）比变化趋势

由表1、图1、图2 可知，2018年豫北O3第90 百分位浓度均值为201 μg/m3，明显高于豫东、豫西、豫中和豫南区域，2018年O3超标天数比例近15%，明显高于全省其他区域，此结果表明豫北区域为河南全省O3严重污染区。2016-2018年，河南省五个区域中O3日最大（8 h）平均浓度第90 百分位数为上升趋势，各区域超标天数比例亦呈上升状态，超标天数中的首要污染物为O3的比例超过31%，可见O3已成为影响河南省城市大气质量的重要污染物。整体看来，O3污染呈持续加重状态，然而不同区域O3污染程度变化趋势不完全一致，豫北和豫中的O3污染呈加重趋势，而豫东、豫南相对 稳定。

1.2 污染特点

本文以五区域的焦作、南阳、洛阳、开封和郑州5 市的O3监测结果分析O3的污染特征。2018年，焦作、南阳、洛阳、开封和郑州5 市的月O3百分位浓度变化情况如图3所示，一日内浓度变化情况如图4所示。

图3 2018年五区域典型城市每月O3 污染浓度 变化状况

由图3 发现，2018年，河南省各区域每月O3百分位浓度变化趋势为：1-3月，O3百分位浓度均符合二级标准，4-10月，O3百分位浓度均超过国家二级标准，随后O3百分位浓度逐渐下降。4-10月，气温逐渐上升，光照强度逐渐增强，其为O3污染最严重的月份，此时间段应作为全年监测光化学烟雾的重点时间点。

图4 2018年7月12日各时间点O3 污染浓度变化情况

如图4所示，2018年7月12日豫中的郑州、豫北的焦作其O3浓度在0:00-8:00 呈下降趋势，而豫西、豫东和豫南此时间段的O3浓度则缓慢上升；各区域O3浓度均在8:00 后显著上升，并在12:00 达到峰值，而后缓慢下降。从上述分析可知，在同一天内，O3浓度最高点出现在12:00-14:00，而最低点常在04:00-07:00。

2 构建光化学烟雾污染的监测网络建议

从分析2016-2018年河南省各区域O3污染程度及现状来看，河南省光化学污染程度逐渐加重，并且豫中、豫北区域为河南省O3污染较为严重的区域，光化学污染形势较为严峻，急需构建光化学烟雾污染监测网络。同时，光化学烟雾污染具有较强的空间和时间分布规律，并且分布规律不同于传统污染物的时空分布，因此布置监测点时应科学布设，因地制宜[4]。当前，我国在布设光化学烟雾监测点方面仍需借鉴国外先进经验，在O3浓度高的区域、城市上风向、主城区下风向等布设监测点位。在监测时间点方面，应重点关注每年的4月至10月。

3 结论

综合分析，环境监测技术是实现环境保护的重要手段，对于维持生态平衡、提高环境质量具有重要作用[5]。光化学烟雾污染使大气能见度降低、人群眼睛红肿、哮喘、喉头发炎，并产生植物叶变白而枯萎、橡胶制品开裂等危害[5]。鉴于大气光化学烟雾污染严重程度不断增加，为更好地对光化学烟雾污染进行控制，人们急需构建光化学烟雾污染的监测网络，因地制宜，科学地布设监测点位，注重O3高浓度区、O3前体物城市和下风向城区等，注重监测其污染生成物，重点关注4-10月的光化学烟雾监测，并确保监测结果的客观性和准确性，以便为研究和控制光化学烟雾污染提供技术支持。