泉港区大气臭氧污染规律及污染防治对策

＊林友招

（泉州市泉港区环境监测站 福建 362000）

引言

臭氧（O3）是大气中主要的二次污染物之一，由于其高度的化学活性，可以参与大气光化学反应的全过程，是酸雨、光化学烟雾、大气能见度等对流层污染现象的关键成分。众多研究表明，对流层臭氧浓度过高，将会对人类健康、动植物生长和生态环境带来严重危害。

泉州市泉港区地处福建省沿海中部的湄洲湾南岸，位于东经118°41’～119°01’，北纬25°03’～25°15’东临湄洲湾。近年来，区域内及周边大型炼化一体化产业及中下游产业项目集聚发展，陆地港口交通量日渐增长，工业源、移动源废气排放量随之增加。石油化工作为泉港区的支柱产业，集中分布在泉港石化园区，位于泉港中心城区主道上风向。

近地面（对流层）大气中的O3主要由光化学反应过程产生，即O3属于“二次污染物”。氮氧化物（NOx）与挥发性有机物（VOCs）等前体物，在太阳光（紫外线）照射下，经过一系列复杂的光化学反应，产生O3污染物。近地面大气O3还来源于高层大气臭氧的垂直输送、跨区域传输等。

石油化工产业虽已不断加大VOCs治理力度，减少VOCs排放，但仍是区域内VOCs排放大户，是本地O3生成的主要原因之一。本文通过对区域内两座空气质量自动监测站点近年来的监测数据，研究分析臭氧时空分布规律。

1.时间变化特征

(1)年变化趋势

依据《环境空气质量评价技术规范》（试行），臭氧年评价项目为日最大8小时滑动平均值第90百分位数。表1显示：三年来，泉港区臭氧日最大8小时滑动平均值第90百分位数逐年上升，2018年比2017年略有上升，同比上升了0.2%，而2019年比2018年上升21μg/m3，同比上升16.9%。同时，分析泉州市三年来臭氧日最大8小时滑动平均值第90百分位数变化趋势，发现泉港区与全市变化趋势基本一致，2018年升幅很小，2019年突变较大。

表1 臭氧日最大8小时平均第90百分位数浓度（μg/m3）

表2、表3显示：2017年以来，泉港区以臭氧为首要污染物天数逐年上升，全年占比以2019年上升幅度最大，同比上升了16.7%。与泉州市相比，上升趋势一致，2019年以臭氧为首要污染物天数相近。

表2 2017-2019年泉港区臭氧为首要污染物天数

表3 2017-2019年泉州市臭氧为首要污染物天数

通过对2017-2019年各年度环境空气质量综合指数以及6个常规污染物单项指数分析，发现2017年PM2.5为最大指数，臭氧位列其次，2018年、2019年臭氧成为最大指数。表4显示，三年来，泉港区环境空气质量综合指数逐年下降，但臭氧单项指数上升明显，对综合指数负荷逐年加重。

表4 臭氧单项指数及在各年度环境空气质量综合指数中占比

(2)月变化趋势

2017年-2019年逐月臭氧日最大八小时平均值的第90百分位数浓度变化表明（如图1所示），每年度都出现两个峰值，2017年、2018年均出现在4月份和10月份，而2019年出现在5月份和9月份，各年度都以7月份为底部呈谷型。

图1 2017年-2019年逐月臭氧日最大8小时平均值的第90百分位数浓度变化趋势图

如图2所示，三年来，臭氧超标污染日出现于2、4、5、9、10、11月份，以4月份累计超标9天最多，9月、10月份均累计超标7天，结合各月份臭氧日最大八小时平均值的第90百分位数情况，可以认为每年4月、9月、10月发生臭氧最大八小时超标概率相对其他月份更高。

图2 2017年-2019年逐月臭氧超标天数

(3)日变化趋势分析

2017年-2019年逐日小时臭氧浓度均值变化情况表明（如图3所示），三年来臭氧逐日小时浓度变化趋势一致，臭氧浓度经过夜间消解，到早晨7时降至最低；随着阳光辐射增加，9时臭氧浓度有明显上升；之后随着阳光照射转向直射，地面气温上升，紫外线辐射增加，臭氧浓度逐时上升，午后14时，臭氧浓度出现峰值；随着紫外线辐射减弱，地面气温回落，臭氧浓度逐时下降。全天臭氧小时浓度变化明显呈单峰型，小时浓度也呈现逐年上升的趋势。

图3 2017年-2019年臭氧小时变化趋势

三年来各季度臭氧逐日小时浓度变化情况表明（如图4、图5、图6所示），臭氧小时浓度值变化呈单峰型。各年度各季度日最低、高浓度对应的时间如表5所示，由于夏季、秋季日照充分、云量少，臭氧最低浓度时间提早到6时；由于冬季日出迟、云量多，臭氧最低浓度时间推迟到8时；春季、冬季由于昼间气温回升较慢，降低了臭氧生成速率，臭氧最高浓度出现时间推迟到15时；相反在夏季，由于昼间气温上升较快，加大臭氧生成速率，臭氧最高浓度时间提早到13时。

图4 2017年各季度臭氧小时浓度趋势

图5 2018年各季度臭氧小时浓度趋势

图6 2019年各季度臭氧小时浓度趋势

表5 各季度最低浓度、最高浓度时间

在受污染传输影响的情况下，臭氧日变化趋势将明显改变。以2019年5月1日-3日为例（如图7所示），受北方传输的污染气团影响，2019年5月1日凌晨臭氧传输量比消解量大，凌晨0时到3时，呈上升趋势，5时到8时下降至最低，随后外来臭氧传输起主导作用，于下午17时达到当天峰值103μg/m3。入夜后浓度下降不明显，反而于20时达到当天次高峰102μg/m3，5月1日小时浓度值出现双肩峰。5月2日污染气团继续影响，除3时出现较小浓度值外，凌晨下降不明显；在上午7时叠加本地生成的臭氧，浓度迅速上升，于上午10时至下午14时出现浓度范围为180-183μg/m3的平头峰。5月3日随着污染气团过境，臭氧日变化趋势基本恢复为正常的单峰型曲线。

图7 2019年5月1日-3日臭氧小时变化趋势

2.空间分布特征

泉港区用于常年监测评价空气质量的自动监测站有两座，均位于石化工业园区常年风向（NNE）下风向，环保局子站（HBZ）位于城区东南面，距海岸1.5km，距石化工业园区污染源5.0km。凤北子站（FBZ）位于城区西北面，距海岸4.5km，距石化工业园区污染源3.8km。三年来，两个站点累积出现超标天数，HBZ为51天，FBZ为30天。臭氧最高小时浓度均值HBZ为213μg/m3，FBZ为197μg/m3。选取三年来两站点日最大滑动八小时均值（O3(8h)）都超标的18天，最大滑动八小时均值O3(8h)HBZ高于FBZ的天数占72.2%，而FBZ高于HBZ的只有22.2%，这18天O3(8h)均值HBZ比FBZ高10μg/m3。

3.结论及建议

（1）从全年总体上看，出现臭氧污染的时期及规律与泉州市其他地区相似，春夏换季(4月、5月）、夏秋换季（9月、10月）是集中区间。

（2）从单日臭氧污染的变化趋势为单峰型，全天最低浓度时间和最高浓度时间基本上分别出现于上午7时和下午14时；全天最低浓度时间在夏季、秋季可能提早1个小时，冬季可能推迟1个小时；全天最高浓度时间在春季、冬季可能推迟1个小时，夏季可能提早1个小时。在污染气团过境时，日变化趋势受传输源和本地源共同影响而改变明显。

（3）从两个监测站点的位置上看，环保子站（HBZ）相较于凤北站（FBZ）受臭氧污染的程度更高，主要考虑其更接近于城市中心区，距离海岸更近，更趋于湄洲湾基地南、北岸的中心。

（4）建议

①根据臭氧污染出现的时间段，在每年4月、9月开展臭氧污染本地源的排查整治专项行动。一是集中排查石化园区VOCs排放源，针对生产工艺有组织排放、无组织排放，装卸过程、储存期间、设备动静密封点泄漏、非正常工况（含开停工及维修）排放等VOCs无组织排放情况。二是在交通方面的汽车尾气、建设装修及垃圾焚烧等非工业领域多方面开展排查预防。三是对空气自动站周边微环境的排查整治，如餐饮机构、散乱污加工厂、建设工地等。四是建立污染天气应急管控机制，在轻微污染天气发生时或者上级部门预警即将发生时，采取临时应急管控措施，减少污染物排放。

②加强石化园区大气环境综合整治，按照挥发性有机物综合治理等相关要求，督促石化企业制定“一厂一策”，全面梳理本厂的VOCs排放源头，核算产生量、排放量，复核企业应当要采取的管控要求以及落实情况，复核企业VOCs管控制度落实情况，提出削减排放、深度治理的目标要求。

③加强环境监测，特别是污染天气集中出现的时间段，采用走航监测、现场排查应急监测，加强臭氧源头的排查，推进区域上重要点源的治理。

④开展区域大气挥发性有机物源清单的编制工作，分析臭氧污染来源，进一步了解掌握区域臭氧污染来源及规律，区别本地源和外部传输，有针对性地开展联防联控。