江蘇省臭氧污染變化特征

陸維青　楊雪　陳誠(chéng)

【摘 要】以江蘇省國(guó)控點(diǎn)臭氧濃度觀測(cè)資料為基礎(chǔ)，分析2013年-2015年臭氧變化特征，結(jié)果表明在江蘇省PM2.5污染顯著改善的同時(shí)，臭氧超標(biāo)天數(shù)呈上升趨勢(shì)，使得達(dá)標(biāo)率未見明顯上升。臭氧日變化呈現(xiàn)單峰型變化趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在14-16時(shí)，季節(jié)變化規(guī)律較為模糊，出現(xiàn)臭氧污染頻率最高的月份為5-6月，10月臭氧濃度水平依然較高。江蘇臭氧污染按變化特點(diǎn)可分為三類：一是，位于南部地區(qū)的南京、無錫、常州、蘇州市；二是，西北部的徐州、宿遷、連云港和淮安市；三是，揚(yáng)州、泰州、鎮(zhèn)江、南通和鹽城市。

【關(guān)鍵詞】江蘇；臭氧；空間分布；時(shí)間分布

江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，是區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控的重點(diǎn)，受能源、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、機(jī)動(dòng)車保有量增加等多項(xiàng)因素的影響，近年來，污染物排放雖然得到控制，但相比公眾的期望仍有差距。江蘇省空氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，2013年到2015年，臭氧是六項(xiàng)污染物中唯一一種達(dá)標(biāo)率逐年下降的污染物，本文對(duì)江蘇省國(guó)控點(diǎn)位臭氧數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)臭氧污染時(shí)空變化特征進(jìn)行分析，以期為臭氧監(jiān)測(cè)和治理提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 數(shù)據(jù)來源

1.1 資料來源

數(shù)據(jù)來自江蘇省72個(gè)國(guó)控環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，地理位置介于東經(jīng)116°21′～121°56′，北緯30°45′～35°08′之間。13個(gè)省轄城市分別有4-9個(gè)站點(diǎn)，站點(diǎn)位于各城市的建成區(qū)內(nèi)，并相對(duì)均勻分布，每個(gè)站點(diǎn)均可對(duì)臭氧進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。選取2013年-2015數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

數(shù)據(jù)有效性、計(jì)算及評(píng)價(jià)方法、按照《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定》（HJ633-2012）和《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）嚴(yán)格執(zhí)行，以二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)判定是否超標(biāo)。

1.2 監(jiān)測(cè)方法

臭氧分析方法以紫外光度法為主，該法的工作原理是基于臭氧分子內(nèi)部電子共振而對(duì)紫外光（波長(zhǎng)254nm）的吸收，直接測(cè)定紫外光通過臭氧時(shí)減弱的程度就可以計(jì)算出臭氧的濃度。該方法線性良好，響應(yīng)較快。

2 結(jié)果與分析

2.1 江蘇省臭氧污染總體狀況

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，2013-2015年，江蘇省各市臭氧超標(biāo)超標(biāo)情況整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。2013年全省臭氧日最大8小時(shí)滑動(dòng)平均值第90百分位數(shù)為139μg/m3，徐州市超過國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其余12市達(dá)標(biāo)，超標(biāo)天數(shù)在0-43天之間，超標(biāo)率在0.0%-11.8%之間；2014年全省臭氧日最大8小時(shí)滑動(dòng)平均值第90百分位數(shù)為154μg/m3，南京、無錫、常州、蘇州和淮安5市超標(biāo)，其中南京濃度最高，超標(biāo)23μg/m3，超標(biāo)天數(shù)在8-59天之間，超標(biāo)率2.2%-16.2%；2015年全省臭氧日最大8小時(shí)滑動(dòng)平均值第90百分位數(shù)為167μg/m3，僅徐州、連云港和宿遷3市達(dá)標(biāo)，鎮(zhèn)江市濃度最高，超標(biāo)25μg/m3[1]。

與周邊省市相比，江蘇省臭氧污染問題相對(duì)嚴(yán)重。將我省與周邊省市臭氧日最大8小時(shí)滑動(dòng)平均值的第90百分位數(shù)比較，2013年我省臭氧濃度在長(zhǎng)三角處于最低水平，2014年和2015年升至最高。上海市和浙江省2015年臭氧日最大8小時(shí)滑動(dòng)平均第90百分位數(shù)分別為161和135微克/立方米，分別比我省低3.7%和23.7%，江蘇是長(zhǎng)三角兩省一市中唯一一個(gè)逐年上升的地區(qū)。

以臭氧為首要污染物的污染天出現(xiàn)頻率增加。2015年，江蘇省空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)率為68.2%，比13年67.9%和14年65.4%略有上升，但上升幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于PM2.5污染改善程度。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，其原因?yàn)镺3作為首要污染物的占比顯著增大，臭氧超標(biāo)天數(shù)已占超標(biāo)總天數(shù)的32.9%，比13和14年分別上升23.5和15.7和百分點(diǎn)。在我省其他五項(xiàng)污染物濃度逐年下降，尤其PM2.5污染顯著改善的同時(shí)，臭氧超標(biāo)天數(shù)卻呈上升趨勢(shì)，必須遏制臭氧濃度升高的趨勢(shì)，空氣質(zhì)量才可能得到全面改善。

2.2 江蘇省臭氧污染空間變化

2013-2015年上半年臭氧日最大8小時(shí)滑動(dòng)平均值第90百分位數(shù)和平均濃度空間分布情況表現(xiàn)出不同的特征。第90百分位數(shù)主要反映臭氧高值的空間分布，均值反映臭氧平均濃度的分布。2013-2015年，臭氧平均濃度的空間分布特征基本一致，沿海地區(qū)較高，西部?jī)?nèi)陸地區(qū)較低，但整體濃度呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。濃度高值2013年徐州市分布較多，2014年沿江地區(qū)較多，15年除西北部部分城市外，其他區(qū)域相差不大，整體濃度均較高（圖1、圖2）。

江蘇地理上跨越南北，氣候也同時(shí)具有南方和北方的特征，各市氣流方向、溫度、日照等氣象條件有一定差異。臭氧及其前體物的傳輸，受到不同氣象條件的影響，造成各市之間臭氧污染情況不同。區(qū)域尺度上，不同時(shí)段、不同區(qū)域的高空氣流方向、晴雨條件各不相同，會(huì)引起臭氧污染峰值出現(xiàn)時(shí)間和地區(qū)不固定。將臭氧出現(xiàn)超標(biāo)的日期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，江蘇臭氧污染出現(xiàn)在3-10月，雖然臭氧重污染較為集中的月份為溫度較高且光照充足的7-8月，但出現(xiàn)臭氧污染頻率最高的月份為5-6月（圖3）。

進(jìn)一步細(xì)化到各市，根據(jù)臭氧濃度變化情況可將江蘇臭氧污染分布分為三個(gè)類型：一是，臭氧污染相對(duì)較重的南部部分地區(qū)，包括南京、無錫、常州、蘇州市，與2013年相比14年臭氧污染顯著加重，但15年污染水平低于14年；二是，位于西北部的徐州、宿遷、連云港和淮安市，臭氧污染在春末夏初的 5、6 月份相對(duì)突出，而晴熱高溫、紫外線較強(qiáng)的8、9 月份卻不明顯；三是，揚(yáng)州、泰州、鎮(zhèn)江、南通和鹽城5市，2015年污染程度高于2014年，臭氧污染主要在6-8月。

2.3 江蘇省臭氧污染時(shí)空變化

將出現(xiàn)臭氧污染的3-10月數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，臭氧日變化與太陽(yáng)輻射強(qiáng)度呈正相關(guān)性，呈現(xiàn)單峰型趨勢(shì)。最低值出現(xiàn)在7-8時(shí)，隨著居民活動(dòng)和太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的增強(qiáng)，8時(shí)起濃度明顯上升，峰值區(qū)出現(xiàn)在14-16時(shí)之間，此時(shí)在強(qiáng)太陽(yáng)輻射下，臭氧前體物光化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)，臭氧濃度隨之增加[2]。隨著太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的降低，17時(shí)起濃度逐漸下降。值得注意的是，除3月O3濃度明顯較低外，其他月份差距不大，10月峰值甚至與盛夏相當(dāng)[2-3]。

2.4 典型氣象特征下的臭氧污染

臭氧污染多發(fā)生在晴熱高溫、太陽(yáng)直射、紫外線較強(qiáng)的天氣，臭氧峰值均出現(xiàn)在紫外線最強(qiáng)的午后。2015年8月中旬，江蘇省出現(xiàn)一次臭氧污染過程，除徐州、常州2市良好外，其余城市空氣質(zhì)量均處于輕度-中度污染之間，AQI最高為193，首要污染物均為臭氧。

污染期間，鎮(zhèn)江市最為嚴(yán)重，臭氧小時(shí)平均濃度一度升至291微克/立方米，日最大8小時(shí)平均濃度達(dá)258微克/立方米。全省多數(shù)城市臭氧小時(shí)濃度超標(biāo)持續(xù)9個(gè)小時(shí)。污染主要受靜穩(wěn)和高溫天氣雙重作用。污染開始前正逢降雨結(jié)束，地面位于均壓場(chǎng)內(nèi)，污染物持續(xù)累積；后受高壓脊控制，地面晴熱高溫，光化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)烈，進(jìn)一步加劇了臭氧污染的嚴(yán)重性。污染物的大量累積和高溫、強(qiáng)日照下臭氧的生成共同導(dǎo)致了此次污染過程[3-4]。

3 結(jié)論

在江蘇省PM2.5污染顯著改善的同時(shí)，臭氧超標(biāo)天數(shù)呈上升趨勢(shì)，使得達(dá)標(biāo)率未見明顯上升。

2015年長(zhǎng)三角區(qū)域中江蘇省臭氧污染水平最高，且臭氧污染呈逐年上升趨勢(shì)，出現(xiàn)臭氧污染頻率最高的月份為5-6月。

江蘇臭氧污染按變化特點(diǎn)可分為三類：一是，位于南部地區(qū)的南京、無錫、常州、蘇州市；二是，西北部的徐州、宿遷、連云港和淮安市；三是，揚(yáng)州、泰州、鎮(zhèn)江、南通和鹽城市。

臭氧日變化呈現(xiàn)單峰型變化趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在14-16時(shí)，季節(jié)變化規(guī)律較為模糊，10月臭氧濃度水平依然較高。

江蘇在受高壓脊控制，天氣條件靜穩(wěn)的情況下易產(chǎn)生晴熱高溫天氣，引發(fā)大面積臭氧污染。

【參考文獻(xiàn)】

[1]易睿，王亞林，等.長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市臭氧污染特征與影響因素分析[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2015（8）.

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[3]劉萍，翟崇治，等.重慶大氣中臭氧濃度變化及其前體物的相關(guān)性分析[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2013（1）.

[4]沈琰，等.常州市典型臭氧污染天氣過程及成因分析研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2013（12）.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]