大氣光化學(xué)煙霧污染現(xiàn)狀與監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建建議

郭悅嵩，李 貝，邢 昱

（河南省環(huán)境監(jiān)測中心（河南省環(huán)境監(jiān)測技術(shù)重點實驗室），鄭州 450000）

我國大氣污染監(jiān)測顯示，空氣中的主要污染物為PM10、PM2.5、臭氧（O3）、一氧化碳、NO2以及二氧化硫（SO2）等，并且以O(shè)3為主的光化學(xué)煙霧污染問題日益突顯[1]。國家相關(guān)部門對其進行連續(xù)監(jiān)測，結(jié)果顯示，我國的光化學(xué)煙霧污染日益加重，以O(shè)3污染為主，同時光化學(xué)煙霧污染中的PAN（過氧乙酰硝酸酯）、O3以及醛類等的刺激性和氧化性較強，造成能見度下降，對人體、植物和動物產(chǎn)生較大危害[2]。當(dāng)前，許多國家以O(shè)3作為監(jiān)測光化學(xué)煙霧的重要指標(biāo)，其在大氣中的分布與含量直接影響局地甚至全球氣候，也是導(dǎo)致植物葉子枯死、抑制植物生長的重要大氣污染物，破壞性較大[3]。本文根據(jù)河南省大氣監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)，分析了河南省主要城市的光化學(xué)煙霧污染現(xiàn)狀，并探討了其監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建問題。

1 光化學(xué)煙霧的污染現(xiàn)狀

1.1 河南省光化學(xué)煙霧污染現(xiàn)狀

本文重點分析了河南省18 個省轄市2016-2018年的O3監(jiān)測結(jié)果，并據(jù)此分析光化學(xué)煙霧的污染 現(xiàn)狀。

《河南省生態(tài)環(huán)境狀況公報》顯示，2016-2018年，河南省18 個省轄市中，O3年百分位濃度超過二級標(biāo)準(zhǔn)的城市數(shù)量不斷增加。2016年，10 個城市超標(biāo)，其中豫西2 個，豫南1 個，豫北4 個，豫中3 個，O3年百分位濃度由低到高分別為濟源（161 μg/m3）、漯河（161 μg/m3）、三門峽（162 μg/m3）、平頂山（165 μg/m3）、焦作（167 μg/m3）、南陽（170 μg/m3）、 新鄉(xiāng)（175 μg/m3）、濮陽（180 μg/m3）、鄭州（190 μg/m3）以及洛陽（195 μg/m3）；2017年，17 個城市超標(biāo)，豫南2 個，豫西2 個，豫中4 個，豫東3 個，豫北6 個，O3年百分位濃度由低到高分別為漯河（165 μg/m3）、濟源（170 μg/m3）、 周口（177 μg/m3）、 商丘（180 μg/m3）、駐馬店（182 μg/m3）、南陽（184 μg/m3）、 平頂山（186 μg/m3）、 許昌（187 μg/m3）、 三門峽（188 μg/m3）、 開封（189 μg/m3）、 濮陽（190 μg/m3）、鄭州（200 μg/m3）、鶴壁（204 μg/m3）、 洛陽（207 μg/m3）、焦作（210 μg/m3）以及新鄉(xiāng)（210 μg/m3）；2018年18 個城市超標(biāo)，O3年百分位濃度由低到高分別為三門峽（172 μg/m3）、漯河（174 μg/m3）、南陽（180 μg/m3）、信陽（182 μg/m3）、 許昌（185 μg/m3）、駐馬店（187 μg/m3）、平頂山（188 μg/m3）、商丘（188 μg/m3）、濟源（190 μg/m3）、 開封（193 μg/m3）、 洛陽（195 μg/m3）、 周口（195 μg/m3）、鄭州（197 μg/m3）、濮陽（197 μg/m3）、 安陽（200 μg/m3）、 鶴壁（205 μg/m3）、 焦作（205 μg/m3）以及新鄉(xiāng)（208 μg/m3）等。2016-2018年，河南省五區(qū)域O3年百分位濃度超標(biāo)城市分布情況如表1所示，各區(qū)域O3日最大（8 h）平均濃度第90百分位數(shù)變化趨勢如圖1所示，超標(biāo)天數(shù)比例變化趨勢如圖2所示。

表1 2016-2018年河南各區(qū)域O3年百分位濃度超標(biāo)城市分布情況

圖1 O3日最大（8 h）平均濃度第90 百分位變化趨勢

圖2 O3 超標(biāo)天數(shù)（%）比變化趨勢

由表1、圖1、圖2 可知，2018年豫北O(jiān)3第90 百分位濃度均值為201 μg/m3，明顯高于豫東、豫西、豫中和豫南區(qū)域，2018年O3超標(biāo)天數(shù)比例近15%，明顯高于全省其他區(qū)域，此結(jié)果表明豫北區(qū)域為河南全省O3嚴(yán)重污染區(qū)。2016-2018年，河南省五個區(qū)域中O3日最大（8 h）平均濃度第90 百分位數(shù)為上升趨勢，各區(qū)域超標(biāo)天數(shù)比例亦呈上升狀態(tài)，超標(biāo)天數(shù)中的首要污染物為O3的比例超過31%，可見O3已成為影響河南省城市大氣質(zhì)量的重要污染物。整體看來，O3污染呈持續(xù)加重狀態(tài)，然而不同區(qū)域O3污染程度變化趨勢不完全一致，豫北和豫中的O3污染呈加重趨勢，而豫東、豫南相對 穩(wěn)定。

1.2 污染特點

本文以五區(qū)域的焦作、南陽、洛陽、開封和鄭州5 市的O3監(jiān)測結(jié)果分析O3的污染特征。2018年，焦作、南陽、洛陽、開封和鄭州5 市的月O3百分位濃度變化情況如圖3所示，一日內(nèi)濃度變化情況如圖4所示。

圖3 2018年五區(qū)域典型城市每月O3 污染濃度 變化狀況

由圖3 發(fā)現(xiàn)，2018年，河南省各區(qū)域每月O3百分位濃度變化趨勢為：1-3月，O3百分位濃度均符合二級標(biāo)準(zhǔn)，4-10月，O3百分位濃度均超過國家二級標(biāo)準(zhǔn)，隨后O3百分位濃度逐漸下降。4-10月，氣溫逐漸上升，光照強度逐漸增強，其為O3污染最嚴(yán)重的月份，此時間段應(yīng)作為全年監(jiān)測光化學(xué)煙霧的重點時間點。

圖4 2018年7月12日各時間點O3 污染濃度變化情況

如圖4所示，2018年7月12日豫中的鄭州、豫北的焦作其O3濃度在0:00-8:00 呈下降趨勢，而豫西、豫東和豫南此時間段的O3濃度則緩慢上升；各區(qū)域O3濃度均在8:00 后顯著上升，并在12:00 達到峰值，而后緩慢下降。從上述分析可知，在同一天內(nèi)，O3濃度最高點出現(xiàn)在12:00-14:00，而最低點常在04:00-07:00。

2 構(gòu)建光化學(xué)煙霧污染的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建議

從分析2016-2018年河南省各區(qū)域O3污染程度及現(xiàn)狀來看，河南省光化學(xué)污染程度逐漸加重，并且豫中、豫北區(qū)域為河南省O3污染較為嚴(yán)重的區(qū)域，光化學(xué)污染形勢較為嚴(yán)峻，急需構(gòu)建光化學(xué)煙霧污染監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。同時，光化學(xué)煙霧污染具有較強的空間和時間分布規(guī)律，并且分布規(guī)律不同于傳統(tǒng)污染物的時空分布，因此布置監(jiān)測點時應(yīng)科學(xué)布設(shè)，因地制宜[4]。當(dāng)前，我國在布設(shè)光化學(xué)煙霧監(jiān)測點方面仍需借鑒國外先進經(jīng)驗，在O3濃度高的區(qū)域、城市上風(fēng)向、主城區(qū)下風(fēng)向等布設(shè)監(jiān)測點位。在監(jiān)測時間點方面，應(yīng)重點關(guān)注每年的4月至10月。

3 結(jié)論

綜合分析，環(huán)境監(jiān)測技術(shù)是實現(xiàn)環(huán)境保護的重要手段，對于維持生態(tài)平衡、提高環(huán)境質(zhì)量具有重要作用[5]。光化學(xué)煙霧污染使大氣能見度降低、人群眼睛紅腫、哮喘、喉頭發(fā)炎，并產(chǎn)生植物葉變白而枯萎、橡膠制品開裂等危害[5]。鑒于大氣光化學(xué)煙霧污染嚴(yán)重程度不斷增加，為更好地對光化學(xué)煙霧污染進行控制，人們急需構(gòu)建光化學(xué)煙霧污染的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，因地制宜，科學(xué)地布設(shè)監(jiān)測點位，注重O3高濃度區(qū)、O3前體物城市和下風(fēng)向城區(qū)等，注重監(jiān)測其污染生成物，重點關(guān)注4-10月的光化學(xué)煙霧監(jiān)測，并確保監(jiān)測結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性，以便為研究和控制光化學(xué)煙霧污染提供技術(shù)支持。