福建省泉州市2018年-2020年臭氧污染特征分析

＊钟晋阳

（泉州市丰泽区环境监测站 福建 362000）

1.引言

随着经济高速发展和城市化进程的加快，大气环境污染问题已严重制约城市发展，威胁社会经济发展和人民身心健康[1]，也成为环境学科研究的重点[2]。近年来，通过一系列措施，我国大气环境质量得到了显著改善，随着PM2.5等颗粒物污染得到了较好的控制，臭氧（O3）污染开始被人们重视，成为我国许多城市的主要污染物[3]。根据2020年中国生态环境状况公报，全国以臭氧为首要污染物的超标天数占总超标天数的37.1%，仅次于PM2.5（占比51.0%），臭氧成为夏季大气污染防治的重点。臭氧是大气中的一种痕量气体，平流层大气中的O3吸收太阳辐射的紫外线，保护人类与生物免受紫外线的危害，然而在近地面，由于人类活动排放大量挥发性有机物、氮氧化物等大气污染物在一定的条件下，发生一系列光化学反应生成臭氧则会对生态环境产生不利影响[4]。因此，通过对区域臭氧浓度变化趋势的研究，掌握其污染状况产生原因及变化特征，为改善大气环境质量提供科学参考。本文对2018年-2020年福建省泉州市四个大气国控点O3的年变化、月变化及特征月的日变化特征进行分析。

2.材料与方法

(1)研究区域

泉州市位于福建省东南沿海属亚热带季风气候，年平均气温在16～21℃之间。泉州已形成以纺织鞋服、石雕石材、食品饮料、五金机械、建筑装饰、船舶修造、石化化工、装备制造、光电信息和旅游业等为特色的新兴产业。2020年，泉州市实现地区生产总值（GDP）10158.66亿元，经济总量连续22年保持福建省第一。

(2)数据来源、评价标准

本文数据来源于泉州市4个环境空气质量自动监测国家控制点位（涂山街、津头埔、万安、清源山）2018-2020年的监测数据，评价标准依照《环境空气质量标准》（GB3095-2012）（及其修改单）中二级标准，将O3日最大8h滑动平均值的第90百分位数浓度大于160μg/m3，1小时平均值大于200μg/m3时定义为臭氧超标。

3.结果与讨论

(1)近地面O3质量浓度的年变化

本文对2018年-2020年泉州市O3的质量浓度进行统计分析，结果如图1所示。

图1 2018年-2020年泉州市O3质量浓度的年变化

如图1所示，总体来看，泉州市2018年-2020年O3浓度整体呈下降趋势。O3形成的主要前体物质是大气中NOx和挥发性有机物（VOCs），前者主要来自燃烧过程，此处还受到汽油挥发、溶剂涂料使用、机动车排放、植被排放等影响[5]。从各采样点的情况来看，清源山的O3浓度在4个点中均最高，清源山是国务院公布的国家重点风景名胜区，植被极其丰富，Wang等[6]认为西安的臭氧污染事件与来自秦岭的植物挥发性有机物密切相关，表明了植物排放在O3形成过程中的重要作用。

(2)近地面O3质量浓度的月变化

近地面O3的形成是前体物质在一定气象条件下进行的光化学反应，因此，与温度、湿度等季节因素有关。本文将2018年-2020年O3质量浓度的月变化特征进行了绘图，结果如图2所示。

图2 2018-2020年泉州市O3质量浓度的月变化

如图2所示，O3的月变化呈明显的双峰模式，于每年的4-5月和9-10月出现高峰值，是典型的O3月变化特征，国内许多南方城市均呈现此种分布形态[7-9]，该分布与气象条件特征相关，一般，8-10月温度较高、日照时数较长、相对湿度较低，有利于光化学反应发生促进O3生成，其中9月、10月是典型的高温、低湿、强光照特征。4-5月虽温度不高，但是日照强，雨水偏少，利于O3的生成和累积，因此，出现双峰分布的特征。6-8月虽然气温高，但由于处在雨季，台风和雨水均偏多，湿度较大，不利于O3的生成。11月至次年3月温度较低，光化学反应较弱，臭氧浓度也较低。因此，泉州市应在4-5月和9-10月加大O3污染防治力度，尤其9-10月是削峰治理的重点时期。

(3)代表月近地面O3质量浓度的日变化

将2018年-2020年O3质量浓度最高的月份（代表月）日变化进行了绘图（图3）。如图所示，O3质量浓度表现出明显的单峰模式，高峰期出现在14:00左右，这是由于，O3的形成是在前体物质NOx在光照条件下发生光化学的引发反应后，在VOCs的参与下发生链延长反应，并导致O3的累积，因此一般污染出现在午后。

图3 2018年-2020年典型月泉州市O3质量浓度的变化特征

4.结论

基于4个国控点的数据，对泉州市2018年-2020年的O3质量浓度的变化特征进行分析，可得出以下结论：

（1）泉州市2018年-2020年O3浓度整体呈下降趋势。从各采样点的情况来看，清源山的O3浓度在4个点中均最高，与植物排放VOCs有关；

（2）O3的月变化呈明显的双峰模式，于每年的4-5月和9-10月出现高峰值，泉州市应在4-5月和9-10月加大O3污染防治力度；

（3）典型月O3质量浓度的日变化表现出明显的单峰模式，高峰期出现在午后；

（4）鉴于数据时长和空间站点数量的有限性，对泉州市O3的变化特征及形成机理仍需进一步探究和完善，为改善或治理大气环境质量提供一些科学依据或支撑。