鐘學(xué)才，張溥亮，胡 希，賀 琳，呂 鸝

（湖南省株洲市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，湖南 株洲 412000）

當(dāng)臭氧（O3）位于距地面20～50 km平流層中時(shí)，它是地球的保護(hù)傘，是生命的重要屏障；但處在大氣對(duì)流層即近地面時(shí)，則變成了人類的敵人，嚴(yán)重影響了人類健康和生態(tài)環(huán)境。近地面大氣中氮氧化物 (NOx)和揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）在紫外線輻射下發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了以臭氧為主的光化學(xué)煙霧，是近地面臭氧的主要來源[1-3]。目前臭氧前體物主要來源是工業(yè)污染和機(jī)動(dòng)車尾氣。自20世紀(jì)40年代美國洛杉磯光化學(xué)煙霧事件以來，近地面臭氧污染題已成為困擾世界各地的又一大難題。我國自20世紀(jì)70年代在蘭州西固石油化工區(qū)發(fā)現(xiàn)光化學(xué)煙霧現(xiàn)象以來[4]，在北京、上海、廣州等地也發(fā)現(xiàn)了高濃度臭氧，并對(duì)其展開了研究。作為老牌工業(yè)城市，株洲市2012年共計(jì)排放NOx4.0萬t，其中工業(yè)源2.98萬t。臭氧前體物另一主要來源是機(jī)動(dòng)車尾氣，全市機(jī)動(dòng)車保有量2012年達(dá)到68.3萬輛，比2011年增加15.2%。且株洲市地處亞熱帶，夏季日照時(shí)間長，紫外輻射強(qiáng)度大，臭氧前體物充足，近年來有受到臭氧污染的傾向[5]。

為了解株洲城區(qū)環(huán)境空氣中臭氧濃度現(xiàn)狀，分析臭氧污染特征，以株洲市城區(qū)6個(gè)空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為研究對(duì)象，分析了2013年1～12月空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，初步總結(jié)了株洲市近地面臭氧濃度的污染現(xiàn)狀并分析了其與氣象因子的關(guān)系，為臭氧污染防治和深入研究提供依據(jù)。

1 樣品采集與分析

選取株洲城區(qū)6個(gè)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的數(shù)據(jù)來分析株洲市全年臭氧污染狀況。點(diǎn)位的選取覆蓋全市建成區(qū)，能反映株洲市臭氧污染的實(shí)際狀況。

采用澳大利亞EC公司的EC9810B型號(hào)儀器完成臭氧的采集與分析，臭氧濃度分析方法為紫外光度法。以《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 3095-2012）為依據(jù)對(duì)臭氧數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及超達(dá)標(biāo)情況評(píng)價(jià)[6]。

2 株洲市臭氧濃度污染現(xiàn)狀

2.1 O3日最大8 h平均濃度頻率分布

2013年全年O3日最大8 h平均濃度為77 μg/m3，達(dá)到GB 3095-2012一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值。O3日最大8 h平均濃度最大值為183 μg/m3，超二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值0.14倍，最小值僅為7 μg/m3。以5 μg/m3為間隔，統(tǒng)計(jì)株洲市2013年O3日最大8 h平均濃度出現(xiàn)頻率。由圖1可知臭氧日最大8 h平均濃度頻率呈兩頭低、中間高分布，日最大8 h平均濃度集中在25～105 μg/m3。全年O3日最大8 h平均濃度達(dá)到GB 3095-2012一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的頻率為71.8%，達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的頻率為98.4%，超標(biāo)率為1.6%?？梢姡曛奘幸汛嬖诔粞跷廴締栴}。

表1為全市1～12月各月O3日最大8 h平均濃度分布情況。全年2月和12月O3日最大8 h平均濃度全部低于一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濃度值。只有3月、7月和10月出現(xiàn)O3日最大8 h平均濃度超二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)情況，且超標(biāo)率均低于10%。臭氧超標(biāo)主要發(fā)生在天氣狀況較復(fù)雜的季節(jié)變換時(shí)期。

圖1 株洲市2013年臭氧日最大8 h平均濃度頻率分布

2.2 O3日最大8 h平均濃度變化特征

2.2.1 月變化特征

株洲市O3日最大8 h月平均濃度變化見圖2。臭氧濃度月均值變化具有典型的南方地區(qū)特點(diǎn)，呈“M”型，日最大8 h平均濃度高位值持續(xù)月份較長[7]。臭氧濃度從3月開始上升至5月到最大值，之后略微下降直到10月達(dá)到另一個(gè)峰值。這一方面與株洲市晴熱天氣持續(xù)時(shí)間長、夏秋季太陽輻射較強(qiáng)烈有關(guān)，另一方面與秋季霧霾天數(shù)較多、污染物不易擴(kuò)散有關(guān)。臭氧濃度整體呈現(xiàn)夏秋季高、春冬季低的特點(diǎn)。

2.2.2 日變化特征

從四季中各選取一天來研究臭氧小時(shí)變化規(guī)律見圖3（當(dāng)季O3日最大8 h平均濃度最大值）。從24 h變化趨勢(shì)來看，O3小時(shí)均值每日峰值出現(xiàn)在12～15時(shí)，且夏季峰值時(shí)間出現(xiàn)最早，太陽輻射強(qiáng)度的變化被認(rèn)為是臭氧日變化特征的主要原因[8]。從圖2還可以看出各季濃度24 h變化趨勢(shì)略有差別，1月和3月日臭氧濃度變化較劇烈，濃度下降較快，夜間臭氧小時(shí)均值在10 μg/m3左右。而7月和10月每日臭氧峰值過后濃度下降緩慢，夜間臭氧小時(shí)濃度仍然較高。夏季由于日照時(shí)間長，且下班高峰機(jī)動(dòng)車排放污染量增加，在18～19時(shí)易出現(xiàn)第二個(gè)臭氧濃度小高峰。

表1 株洲市2013年各月臭氧日最大8 h平均濃度分布情況 d

圖2 株洲市2013年臭氧日最大8 h月均濃度變化

圖3 株洲市2013年日臭氧小時(shí)濃度變化趨勢(shì)

3 臭氧污染的氣象影響因素

10月臭氧日最大8 h平均濃度與各氣象參數(shù)的逐日變化關(guān)系如圖4所示。從圖可以看到10月整體O3濃度較高，但存在明顯波動(dòng)，10月14～23日期間，臭氧濃度首先大幅度下降，隨之臭氧濃

圖4 株洲市10月臭氧濃度與各氣象參數(shù)變化趨勢(shì)及線性相關(guān)

5 結(jié)語

“十二五”期間對(duì)機(jī)動(dòng)車氮氧化物的排放控制主要通過采取黃標(biāo)車淘汰、油品替代、加強(qiáng)管理和油改氣等措施，但削減量因?yàn)辄S標(biāo)車淘汰的數(shù)量不同相差較大，所以淘汰黃標(biāo)車是機(jī)動(dòng)車氮氧化物減排的重點(diǎn)和難點(diǎn)。同時(shí)，“十二五”期間機(jī)動(dòng)車保有量的大幅增長也會(huì)導(dǎo)致新增大量的氮氧化物排放量，所以，空氣質(zhì)量若要得到根本改善，必須在減排的同時(shí)采取有力措施控制機(jī)動(dòng)車增長量，并且在“十二五”后繼續(xù)加大對(duì)機(jī)動(dòng)車保有量和氮氧化物排放量的控制。

[1] 張遠(yuǎn)航，邵可聲，唐孝炎，等.中國城市光化學(xué)煙霧污染研究[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1998，34（2-3）：392-400.

[2] 陳罕立，王金南.關(guān)于我國NOx排放總量控制的探討[J].環(huán)境科學(xué)研究，2005，18（5）：107-110.

[3] 葉小峰，王自發(fā)，安俊嶺，等.東亞地區(qū)降水離子成分時(shí)空分布及其特征分析[J].氣候與環(huán)境研究，2005，10（1）：115-123.

[4] 胡敏，張靜，吳志軍.北京降水化學(xué)組成特征及其對(duì)大氣顆粒物的去除作用[J].中國科學(xué)，2005，35（2）：169-176.

[5] 遼寧省人民政府辦公廳.遼寧省人民政府辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)省經(jīng)濟(jì)和信息化委關(guān)于全省液化天然氣（LNG）推廣使用工作方案的通知[EB/OL].http://www.ln.gov.cn/zfxx/zfwj/szfbgtwj/zfwj2011/201204/t20120426_865775.html.

[6] 遼寧省藍(lán)天工程工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室.關(guān)于印發(fā)遼寧省城市公共交通油改氣工作實(shí)施方案的通知[EB/OL].http://www.lnepb.gov.cn/ztzl/ltsey/ltsey_gwgg/201303/t20130319_48163.html.

[7] 陳敏.國內(nèi)車用發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料研究綜述[J].柴油機(jī)·Diesel Engine，2003（5）：8-11.

[8] 胡細(xì)全，鐘春敏.機(jī)動(dòng)車代用燃料的尾氣污染分析[J].交通環(huán)保，2000，21（6）：34-36.