大連市夏季臭氧污染成因分析
——以2020 年6 月臭氧污染過程為例

鄭冬 馮詩婧 閻守政

（遼寧省大連生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧大連 116021）

1 引言

近年來，大連市顆粒物污染治理效果顯著，但臭氧污染逐步顯現(xiàn)出來。據(jù)統(tǒng)計［1］，2015—2017 年臭氧污染峰值逐年增大，重污染日從無到有，整體呈上升趨勢。2019 年6—9 月，大連市污染日共17 d，首要污染物均為臭氧。目前，臭氧已成為大連市夏季污染的主要污染物。

2 2020 年6 月17—20 日大連市臭氧污染過程

2020 年6 月17—20 日，大連市區(qū)共出現(xiàn)2 次臭氧輕度污染、1 次臭氧中度污染過程，17 日空氣質量指數(shù)（AQI）為117（輕度污染），19 日AQI 為125（輕度污染），20 日AQI 為166（中度污染）。本次污染過程反應了大連市臭氧污染的典型特征，即空氣質量從良升到輕度污染，在降至良后，再次上升到輕度污染，直至中度污染后，最后逐步恢復到良。

2020 年6 月17 日、19 日、20 日，大連市區(qū)臭氧濃度變化如圖1 所示。17 日12：00—18：00，連續(xù)7 h市區(qū)臭氧濃度高于160 μg/m3（二級標準），19 日13：00—19：00，連續(xù)7 h 市區(qū)臭氧濃度高于160 μg/m3（二級標準），20 日9：00—22：00，連續(xù)14 h 市區(qū)臭氧濃度高于160 μg/m3（二級標準），并且13：00—20：00，連續(xù)8 h 市區(qū)臭氧濃度高于215 μg/m3（中度污染限值）。

圖1 2020 年6 月17 日、19 日、20 日大連市區(qū)臭氧濃度變化情況

3 氣象條件分析

3.1 擴散條件

根據(jù)文獻分析［2-7］，臭氧污染與本地擴散條件、溫度、風向風速等參數(shù)緊密相關。擴散條件取決于高空500 hPa 等壓線分布情況。

中央氣象臺網(wǎng)站的2020 年6 月17 日8：00 和20：00 500 hPa 等壓線分布圖顯示，有弱脊從內蒙古東部偏移至韓國，大連處于弱脊過境狀態(tài)，不利于污染擴散。19 日和20 日的8：00，20：00 500 hPa 等壓線在遼寧至山東分布極為稀疏，大連處于均壓場控制，擴散條件一般。

3.2 溫度

一般情況下，溫度越高越有利于臭氧生成。2020年6 月17 日、19 日、20 日大連市氣溫如圖2 所示。

圖2 2020 年6 月17 日、19 日、20 日大連市氣溫變化情況

6 月17 日大連地面溫度超過27.0 ℃的時段為9：00—16：00，共計8 h，低于25.0 ℃的時段為19：00—24：00，共計6 h。

6 月19 日大連地面溫度超過27.0 ℃的時段為9：00—11：00 和15：00—18：00，共計7 h。12：00—14：00 的相對低溫時段，可能是由于12：00 的東南風向帶來的海風降溫造成的。低于25.0 ℃的時段為21：00—24：00，共計4 h。

6 月20 日大連地面溫度超過27.0 ℃的時段為12：00—16：00，共計5 h，且最高溫度低于19 日。低于25.0 ℃的時段為18：00—24：00，共計7 h。

4 周邊區(qū)域污染形勢

4.1 上風向污染分析

除了本地生成之外，外部輸入的臭氧及其前體物對大連市的臭氧污染影響也很大，因此應關注大連市周邊區(qū)域的臭氧污染情況。

6 月17 日遼寧省空氣質量以輕度污染-中度污染為主，山東省以良-輕度污染為主，京津冀以良為主。

6 月19 日遼寧省空氣質量以良-輕度污染為主，山東省以輕度污染-中度污染為主，京津冀北部以輕度污染-中度污染為主，京津冀南部以良-輕度污染為主。

6 月20 日遼寧省空氣質量以輕度污染-中度污染為主，山東省以輕度污染-中度污染為主，京津冀北部以輕度污染-中度污染為主，京津冀南部以輕度污染為主。

2020 年6 月17 日、19 日、20 日大連市地面風向風速見圖3。

圖3 2020 年6 月17 日、19 日、20 日大連市地面風向風速

6 月17 日大連地面風向以南風和西南風為主，風速較小。結合周邊地區(qū)的污染情況，大連地區(qū)上風向污染較輕，外來污染傳輸造成的影響較小。

6 月19 日大連地面風向11：00 之前為北風，12：00 為東南風，風速較大，13：00—15：00 以及21：00—23：00 為西南風向。大連北風的上風向污染較輕，南風的上風向污染較重。19 日大連地面南風時段較少，因此外來污染傳輸造成的影響較小。

20 日大連地面風向均為西南風和南風，風速較小，西南風和南風的上風向污染較重，當日形成了外來污染的持續(xù)傳入，對本地空氣質量影響較大。

4.2 后向軌跡分析

為佐證外來污染傳輸影響，選取大連市星海三站空氣自動站為坐標點，計算500，1 000，1 500 m 不同高度層14：00 氣團的后向軌跡線。

6 月19 日3 個高度層的后向軌跡線均為正北方向，氣團來源均一致，分別來自于6 月18 日20：00的遼寧省北部、6 月19 日2：00 的渤海灣北部以及6月19 日6：00 的渤海灣東部。6 月19 日11：00 之前大連市風向為北風，因此當日14：00 的氣團為大連市以北區(qū)域傳輸而來，與后向軌跡線一致。由于18—19 日遼寧省污染較輕，因此19 日的傳輸污染較小。

6 月20 日3 個高度層的后向軌跡先為西偏南方向，氣團來源略有不同。在500 m 高度層的氣團分別來自于6 月19 日14：00 和20：00 時的山東西北部、6 月20 日2：00 的渤海灣西部以及6 月20 日8：00 的渤海灣東部。在1 000 m 高度層的氣團分別來自于6 月19 日14：00 和20：00 的渤海灣西部、6 月20 日2：00 的渤海灣中部以及6 月20 日8：00的渤海灣東部。在1 500 m 高度層的氣團分別來自于6 月19 日14：00 和20：00 的渤海灣中部、6 月20日2：00 和8：00 的渤海灣東部。6 月20 日大連市為持續(xù)的南風和西南風，因此當日14：00 氣團為京津冀南部和山東西部傳輸而來，與后向軌跡線一致。由于6 月19—20 日京津冀和山東污染較重，因此6 月20 日的傳輸污染較大。

5 結論

在大連市本次典型污染過程中，6 月17 日污染主要是因為本地溫度較高，且高空擴散條件不利，地面風速較小，導致輕度污染。6 月19 日污染主要是因為地面溫度高，高空擴散條件不利，地面上風向有污染傳輸，導致輕度污染。6 月20 日污染原因除了地面溫度高、高空擴散條件一般外，主要原因在于外地污染持續(xù)輸入，導致中度污染。

根據(jù)上述分析，大連市夏季臭氧污染主要取決于擴散條件、溫度、上游污染傳輸?shù)纫蛩?。如果本地擴散條件不利，且溫度較高，則可能造成臭氧輕度污染，若同時疊加了上游污染的持續(xù)傳輸，且傳輸污染較重，則污染程度可能上升為中度甚至重度。