臭氧污染监测和研究现状及建议

孙萌 魏巍 张玉卿

摘要：臭氧已经逐步发展成为我国大部分地区夏秋两季的主要大气污染物，近地面的臭氧浓度越高，对人类和环境的危害也就越大，所以近年来臭氧已经获得了人们的普遍关注。本文简要总结了目前所广泛采用的一些工业臭氧排放监测和污染研究的方法和手段，并通过案例分析研究提出了一些相关的建议，为日后的我国大气臭氧排放监测新技术的研究和大气污染防治方法研究工作的开展提供了参考。

关键词：臭氧;监测研究;现状

正文：臭氧污染形成的关键原因是大气中的氮氧化物，碳氢化合物在一种特定的气候环境，经过一系列复杂的光化学反应而产生的。2012年我国颁布了《环境空气质量标准》，自2013年来，我国大部分城市的臭氧浓度呈现出整体上升的趋势。从地理位置来看，我国的京津冀，长三角，珠三角区域臭氧污染问题十分显著。

一、臭氧监测和研究现状

1.1  臭氧污染特征

我们可以通过分析各地区臭氧污染在时间和空间上的分布而总结出各地臭氧污染的特征。从空间角度来看，我国北方城市的臭氧浓度普遍要比南方城市低一些，且全年的臭氧浓度指数都严重超标。研究数据表明，我国南方地区每天的臭氧含量峰值一般出现在12点到下午3 点，因为夏季的光照时间较长，一般在傍晚6 点至7 点之间，可能还会出现另一个臭氧浓度高峰期。在我国的北方地区，臭氧浓度峰值一般出现在中午1 点到2点之间，在南方城市臭氧浓度最高的夏季，峰值持续时间一般出现在午后2 点到5 点之间。臭氧浓度在一天内的变化规律与太阳辐射的变化规律也十分相似，只是臭氧浓度最大值的出现和持续时间一般要比太阳辐射的最大值还要滞后三小时左右。所以从城市的整体情况来看，北方一些大城市的臭氧浓度最高峰值的持续时间出现一般要早于南方的其他城市，郊区的臭氧浓度一般高于市区的臭氧浓度。

1.2  臭氧垂直观测

可以通过臭氧激光雷达对不同波长的臭氧吸收和散射反演的情况进行分析得出垂直旋转方向上几公里内臭氧浓度的垂直分布的情况，可以非常直观的反映出臭氧浓度因高度不同而产生的差异。在重度边界层污染的情况下，根据边界层臭氧的浓度垂直方向变化的特征，可以分析得出在边界层的高度附近是否存在着边界层臭氧的高值带，其边界层厚度在几百米左右。在边界层的高度以下，臭氧浓度与高度附近成正比;在边界层高度以上，臭氧浓度与高度成反比。在中午这一时间段内，各垂直高度上的臭氧会均匀混合，由于受到湍流的作用，最高可以达到1。5千米处。

1.3  气象条件对臭氧的研究影响

我国在探究影响臭氧的气象因素等方面所做的工作较多。研究结果表明，臭氧浓度越，温度成正相关，与空气湿度呈负相关。影响城区内部臭氧生成的因素主要包括：昼夜温差、太阳辐射、压差、相对湿度、地域特征等。

1.4  臭氧来源和机理分析

从我们所观测的数据中我们可以清楚的看出，常见的方法是量化区域臭氧传输和本地臭氧生成时间方法主要包括区域背景点浓度测量法、TCEQ区域背景臭氧的估算浓度测量法和背景点主成分浓度分析区域背景臭氧的估算法;通过主成分分析法，参照上海市以往的臭氧观测数据，可以总结出，通过控制臭氧的本地生成量，能够有效减少臭氧污染发生的频率，降低臭氧峰值的浓度。重庆市对臭氧和其前体物的区域污染情况进行了分析，采取基于观测的模型（OBM），讨论了三个综合观测点的臭氧产生原理和源头，研究的结果显示，重庆市的大部分机动车站点都在东南部处于人为源排放的VOCs控制区或过渡控制区，西北部靠近郊区的站点位于NOx控制区。机动车使用源排放的低碳烯烃与化学溶剂汽车使用源机动车排放的芳香烃已经成为了促进机动车臭氧排放和化学低碳烯烃生成的主要臭氧化学原料。重庆市局部地区的臭氧产生潜能较大，其控制工作要把VOCs作为重点内容，减少机动车辆和溶剂使用源的VOCs排放;减少NOx对于缓解重度污染地区的污染情况有较大帮助，结合污染区域当地的实际情况，最大限度上减少NOx减排，为控制臭氧污染做出整体规划。

从原清单的扩散模型角度分析，量化各类源对臭氧的影响。在大部分地区，臭氧污染都是来自于工业，交通源等也会对臭氧的生成有一定程度的影响，但是在臭氧浓度过低时，这些源头则会对臭氧生成有负贡献。通过参考其他研究可发现，市区内的臭氧污染的产生受VOCs影响，郊区臭氧污染的产生受NOx影响，且郊区臭氧污染在一定程度上受到风向城市的排放源的限制。所以加强对于NOx和VOCs排放的协同控制力度能够大幅降低郊区臭氧污染的产生。

二、强化我国地面臭氧污染监测的必要性和建议

（1）     结合国家角度建立各种VOCs物质排放因子，制定出实时更新的NOx、VOCs等前体物质的污染源排放列表，研究不同VOC物种对于臭氧污染生成的影响，对各地的排放清单进行整理。

（2）     不同地区的臭氧污染形成過程并不相同，对于NOx、VOCs的排放控制比例也不同，建议对不同地区的实际臭氧形成机理进行深入研究，利用科学手段计算出各前体物质协同减排比例。

（3）     目前我国的火电减排改造机制已经日益完善，建议重点推进其他行业的超低改造技术手段和工程的实施。

（4）     建立一套区域联合防治、联合控制的机制，对各企业单位污染气体的排放标准进行统一，建立起重度污染环境下的应急响应系统。

（5）     搭建臭氧监测网络，结合机动车辆的尾气监测及NOx排放量监测结果，开展地面和垂直监测及空气质量预报工作。

（6）     可以选择京津冀或其他地区作为试点，开展地面臭氧污染监测工作，把工作重点放在夏季的地面臭氧污染监测工作中来。

（7）     强化地面臭氧污染监测水平，逐步完善监测制度，与先进国家的臭氧监测网络之间进行有效的交流，可以通过合作的方式引入先进的技术手段。

（8）     加强对于地面臭氧污染基础工作的探究及远距离传输机制，危害机制、预测系统等方面的研究。

三、结束语

我国一向重视臭氧环境空气质量标准问题，随着我国更多城市群的出现，我国地面臭氧污染问题也越来越严重，加强我国地面臭氧污染监测工作迫在眉睫。做好臭氧污染监测工作能够为确保环境安全和人体健康做出有力保障。所以我们要充分认识到臭氧污染监测和研究的现状，找出切实可行的解决方案来降低臭氧污染对于我们的危害。

参考文献：

[1]   张灿，王静，陈军，熊桂洪。臭氧污染监测和研究现状及建议[J]。环境影响评价，2018，40（04）：68-70.

[2]   张明顺。欧盟臭氧污染监测现状及我国开展臭氧污染监测的建议[J]。环境监测管理与技术，2011，23（06）：17-20.

[3]   欧洪辉。环境空气中臭氧的污染防治对策[J]。广东化工，2019，46（10）：113-114.