大连市夏季臭氧污染成因分析——以2020 年6 月臭氧污染过程为例

郑冬 冯诗婧 阎守政

（辽宁省大连生态环境监测中心，辽宁大连 116021）

1 引言

近年来，大连市颗粒物污染治理效果显著，但臭氧污染逐步显现出来。据统计［1］，2015—2017 年臭氧污染峰值逐年增大，重污染日从无到有，整体呈上升趋势。2019 年6—9 月，大连市污染日共17 d，首要污染物均为臭氧。目前，臭氧已成为大连市夏季污染的主要污染物。

2 2020 年6 月17—20 日大连市臭氧污染过程

2020 年6 月17—20 日，大连市区共出现2 次臭氧轻度污染、1 次臭氧中度污染过程，17 日空气质量指数（AQI）为117（轻度污染），19 日AQI 为125（轻度污染），20 日AQI 为166（中度污染）。本次污染过程反应了大连市臭氧污染的典型特征，即空气质量从良升到轻度污染，在降至良后，再次上升到轻度污染，直至中度污染后，最后逐步恢复到良。

2020 年6 月17 日、19 日、20 日，大连市区臭氧浓度变化如图1 所示。17 日12：00—18：00，连续7 h市区臭氧浓度高于160 μg/m3（二级标准），19 日13：00—19：00，连续7 h 市区臭氧浓度高于160 μg/m3（二级标准），20 日9：00—22：00，连续14 h 市区臭氧浓度高于160 μg/m3（二级标准），并且13：00—20：00，连续8 h 市区臭氧浓度高于215 μg/m3（中度污染限值）。

图1 2020 年6 月17 日、19 日、20 日大连市区臭氧浓度变化情况

3 气象条件分析

3.1 扩散条件

根据文献分析［2-7］，臭氧污染与本地扩散条件、温度、风向风速等参数紧密相关。扩散条件取决于高空500 hPa 等压线分布情况。

中央气象台网站的2020 年6 月17 日8：00 和20：00 500 hPa 等压线分布图显示，有弱脊从内蒙古东部偏移至韩国，大连处于弱脊过境状态，不利于污染扩散。19 日和20 日的8：00，20：00 500 hPa 等压线在辽宁至山东分布极为稀疏，大连处于均压场控制，扩散条件一般。

3.2 温度

一般情况下，温度越高越有利于臭氧生成。2020年6 月17 日、19 日、20 日大连市气温如图2 所示。

图2 2020 年6 月17 日、19 日、20 日大连市气温变化情况

6 月17 日大连地面温度超过27.0 ℃的时段为9：00—16：00，共计8 h，低于25.0 ℃的时段为19：00—24：00，共计6 h。

6 月19 日大连地面温度超过27.0 ℃的时段为9：00—11：00 和15：00—18：00，共计7 h。12：00—14：00 的相对低温时段，可能是由于12：00 的东南风向带来的海风降温造成的。低于25.0 ℃的时段为21：00—24：00，共计4 h。

6 月20 日大连地面温度超过27.0 ℃的时段为12：00—16：00，共计5 h，且最高温度低于19 日。低于25.0 ℃的时段为18：00—24：00，共计7 h。

4 周边区域污染形势

4.1 上风向污染分析

除了本地生成之外，外部输入的臭氧及其前体物对大连市的臭氧污染影响也很大，因此应关注大连市周边区域的臭氧污染情况。

6 月17 日辽宁省空气质量以轻度污染-中度污染为主，山东省以良-轻度污染为主，京津冀以良为主。

6 月19 日辽宁省空气质量以良-轻度污染为主，山东省以轻度污染-中度污染为主，京津冀北部以轻度污染-中度污染为主，京津冀南部以良-轻度污染为主。

6 月20 日辽宁省空气质量以轻度污染-中度污染为主，山东省以轻度污染-中度污染为主，京津冀北部以轻度污染-中度污染为主，京津冀南部以轻度污染为主。

2020 年6 月17 日、19 日、20 日大连市地面风向风速见图3。

图3 2020 年6 月17 日、19 日、20 日大连市地面风向风速

6 月17 日大连地面风向以南风和西南风为主，风速较小。结合周边地区的污染情况，大连地区上风向污染较轻，外来污染传输造成的影响较小。

6 月19 日大连地面风向11：00 之前为北风，12：00 为东南风，风速较大，13：00—15：00 以及21：00—23：00 为西南风向。大连北风的上风向污染较轻，南风的上风向污染较重。19 日大连地面南风时段较少，因此外来污染传输造成的影响较小。

20 日大连地面风向均为西南风和南风，风速较小，西南风和南风的上风向污染较重，当日形成了外来污染的持续传入，对本地空气质量影响较大。

4.2 后向轨迹分析

为佐证外来污染传输影响，选取大连市星海三站空气自动站为坐标点，计算500，1 000，1 500 m 不同高度层14：00 气团的后向轨迹线。

6 月19 日3 个高度层的后向轨迹线均为正北方向，气团来源均一致，分别来自于6 月18 日20：00的辽宁省北部、6 月19 日2：00 的渤海湾北部以及6月19 日6：00 的渤海湾东部。6 月19 日11：00 之前大连市风向为北风，因此当日14：00 的气团为大连市以北区域传输而来，与后向轨迹线一致。由于18—19 日辽宁省污染较轻，因此19 日的传输污染较小。

6 月20 日3 个高度层的后向轨迹先为西偏南方向，气团来源略有不同。在500 m 高度层的气团分别来自于6 月19 日14：00 和20：00 时的山东西北部、6 月20 日2：00 的渤海湾西部以及6 月20 日8：00 的渤海湾东部。在1 000 m 高度层的气团分别来自于6 月19 日14：00 和20：00 的渤海湾西部、6 月20 日2：00 的渤海湾中部以及6 月20 日8：00的渤海湾东部。在1 500 m 高度层的气团分别来自于6 月19 日14：00 和20：00 的渤海湾中部、6 月20日2：00 和8：00 的渤海湾东部。6 月20 日大连市为持续的南风和西南风，因此当日14：00 气团为京津冀南部和山东西部传输而来，与后向轨迹线一致。由于6 月19—20 日京津冀和山东污染较重，因此6 月20 日的传输污染较大。

5 结论

在大连市本次典型污染过程中，6 月17 日污染主要是因为本地温度较高，且高空扩散条件不利，地面风速较小，导致轻度污染。6 月19 日污染主要是因为地面温度高，高空扩散条件不利，地面上风向有污染传输，导致轻度污染。6 月20 日污染原因除了地面温度高、高空扩散条件一般外，主要原因在于外地污染持续输入，导致中度污染。

根据上述分析，大连市夏季臭氧污染主要取决于扩散条件、温度、上游污染传输等因素。如果本地扩散条件不利，且温度较高，则可能造成臭氧轻度污染，若同时叠加了上游污染的持续传输，且传输污染较重，则污染程度可能上升为中度甚至重度。