2020 年辽宁省臭氧污染分析

王琳琳

（辽宁省大连生态环境监测中心，辽宁 大连 116000）

1 环境空气质量监测结果及评价

2020 年，辽宁省空气质量指数（AQI）范围为17～500。其中，内陆城市空气质量指数最高的地区为1 月25 日的朝阳（AQI 446），空气质量为严重污染，首要污染物为细颗粒物；最低为9 月10 日的铁岭（AQI 17），空气质量为优；沿海城市空气质量指数最高的地区为1 月25 日的锦州（AQI 500），空气质量为严重污染，首要污染物为细颗粒物；最低为9 月10 日的锦州，空气质量为优[1]。

2020 年，辽宁省空气质量达标天数范围为283～350 天，达标天数比例范围为77.3～95.6%，平均为83.8%。其中，内陆城市空气质量达标天数比例范围为77.3～89.6%，平均为82.3%，达标天数最多的城市为本溪，达标天数为328 天（其中优97 天，良231 天，轻度污染31 天，中度污染7 天），达标天数最少的城市为抚顺，达标天数为283 天（其中优80 天，良203 天，轻度污染66 天，中度污染12 天，重度污染5 天）；沿海城市空气质量达标天数比例范围为79.5～95.6%，平均为85.5%，达标天数最多的城市为丹东，达标天数为350天（其中优166 天，良184 天，轻度污染15 天，中度污染1 天），达标天数最少的城市为锦州，达标天数为291 天（其中优74 天，良217 天，轻度污染53 天，中度污染19 天，重度污染2 天，严重污染1 天）。

2020 年，辽宁省主要的首要污染物依次为臭氧、细颗粒物和可吸入颗粒物，占首要污染物比例分别为37.8%、35.6%和24.9%。污染日中以细颗粒物为首要污染物的天数占比为61.4%，以臭氧为首要污染物的天数占比为34.7%。其中，内陆城市主要的首要污染物依次为细颗粒物、臭氧和可吸入颗粒物，占首要污染物比例分别为35.2%、35.0%和29.2%，污染日中以细颗粒物为首要污染物的天数占比为60.5%，以臭氧为首要污染物的天数占比为34.0%；沿海城市主要的首要污染物依次为臭氧、细颗粒物和可吸入颗粒物，占首要污染物比例分别为41.9%、35.6%和18.9%，污染日中以细颗粒物为首要污染物的天数占比为62.9%，以臭氧为首要污染物的天数占比为35.8%。统计结果显示，首要污染物中臭氧占比是沿海城市高于内陆城市，可吸入颗粒物是内陆城市高于沿海城市，细颗粒物差别不大；污染日中首要污染物占比沿海城市与内陆城市差别不大。

2020 年，辽宁省各项污染物浓度年均值依次为细颗粒物39μg/m3、可吸入颗粒物65μg/m3、二氧化硫16μg/m3、二氧化氮27μg/m3、臭氧146μg/m3、一氧化碳1.6mg/m3，除细颗粒物外，其余污染物均符合《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）中的二级标准，以下简称二级标准，细颗粒物超标0.1 倍[2]。其中，内陆城市各项污染物浓度年均值为细颗粒物40μg/m3、可吸入颗粒物70μg/m3、二氧化硫16μg/m3、二氧化氮27μg/m3、臭氧146μg/m3、一氧化碳1.7mg/m3，除细颗粒物外，其余污染物均符合二级标准限值要求，细颗粒物超标0.1 倍；沿海城市各项污染物浓度年均值为细颗粒物38μg/m3、可吸入颗粒物59μg/m3、二氧化硫16μg/m3、二氧化氮27μg/m3、臭氧145μg/m3、一氧化碳1.6mg/m3，除细颗粒物外，其余污染物均符合二级标准限值要求，细颗粒物超标0.09 倍。统计结果显示，沿海城市可吸入颗粒物浓度年均值远低于内陆城市，其余污染物差别不大。

2 臭氧污染年度特征

2020 年辽宁省臭氧年均值为146μg/m3，符合二级标准限值要求。其中，内陆城市臭氧年均值为146μg/m3，各城市臭氧年均值范围为128～160μg/m3，最高为阜新，最低为本溪；沿海城市臭氧年均值为145μg/m3，各城市臭氧年均值范围为122～156μg/m3，最高为营口，最低为丹东。统计结果显示沿海城市与内陆城市臭氧浓度差异不大，仅沿海城市臭氧浓度范围较内陆城市略窄[3]。

以臭氧为首要污染物的污染日天数，2020 年全省14 个城市共有289 天（轻度污染258 天，中度污染30天，重度污染1 天），平均21 天/城市。其中，8 个内陆城市臭氧污染日共有175 天（轻度污染150 天，中度污染24 天，重度污染1 天），平均22 天/城市；6 个沿海城市臭氧污染日共有114 天（轻度污染108 天，中度污染6天），平均19 天/城市。统计结果显示，2020 年内陆城市比沿海城市臭氧污染严重。

时间上，2019 年全省臭氧年均值为153μg/m3，与2019 年相比，2020 年全省臭氧污染有所改善，但实际上由于受2020 年新冠肺炎疫情影响，省内生产处于非正常状况下，因此导致臭氧前体物VOCs 排放量减少，从而导致臭氧浓度下降。

空间上，2020 年辽宁省臭氧浓度年均值呈现西高东低的地域特点。总体上内陆城市臭氧浓度略高于沿海城市，内陆城市中的阜新和沈阳，臭氧浓度明显高于周边城市。沿海城市中的丹东，臭氧浓度明显低于周边城市[4]。2020 年辽宁省臭氧空间分布见图1。

图1 2020 年辽宁省臭氧空间分布

3 臭氧污染季节变化特征

臭氧浓度与温度和日照强度正相关导致季节上春季臭氧浓度开始升高，夏季臭氧浓度达到高值，秋季臭氧浓度开始回落，冬季臭氧浓度达到低值。2020 年不同季节的全省臭氧浓度均值依次为春季149μg/m3、夏季176μg/m3、秋季117μg/m3、冬季82μg/m3，除夏季外均符合二级标准限值要求，夏季臭氧浓度超标倍数为0.1 倍。其中，内陆城市不同季节臭氧浓度均值依次为春季150μg/m3、夏季180μg/m3、秋季113μg/m3、冬季83μg/m3。各内陆城市中春季阜新最高（158μg/m3），辽阳最低（141μg/m3）；夏季沈阳最高（198μg/m3），本溪最低（153μg/m3）；秋季阜新最高（122μg/m3），本溪最低（100μg/m3）；冬季铁岭最高（93μg/m3），鞍山最低（77μg/m3）。沿海城市不同季节臭氧浓度均值依次为春季147μg/m3、夏季170μg/m3、秋季124μg/m3、冬季81μg/m3。各沿海城市中春季营口最高（166μg/m3），丹东最低（129μg/m3）；夏季葫芦岛最高（189μg/m3），丹东最低（127μg/m3），秋季大连最高（139μg/m3），丹东最低（95μg/m3）；冬季大连和丹东最高（84μg/m3），葫芦岛最低（75μg/m3）。统计结果显示，春季和夏季沿海城市臭氧浓度低于内陆城市，秋季沿海城市臭氧浓度高于内陆城市，冬季臭氧浓度基本持平。这主要是由于沿海城市受海洋气候影响，春夏季升温和秋季降温的速度均比内陆城市慢。

从臭氧污染的范围上看，春季仅营口臭氧浓度超过二级标准限值要求，超标倍数为0.04；夏季除丹东和本溪外其余城市臭氧浓度均超过二级标准限值要求，最大超标倍数为0.24（沈阳）；秋季和冬季，全省城市臭氧浓度均符合二级标准限值要求。

从臭氧污染天数上看，春季全省14 个城市共有64 个臭氧污染日，其中内陆城市臭氧污染日占比51.6%，沿海城市占比48.4%；夏季全省14 个城市共有217 个臭氧污染日，其中内陆城市臭氧污染日占比64.1%，沿海城市占比35.9%；秋季全省14 个城市共有8 个臭氧污染日，其中内陆城市臭氧污染日占比37.5%，沿海城市占比62.5%；冬季全省无臭氧污染日。统计结果显示由于气候因素，春夏季内陆城市比沿海城市臭氧污染重，秋季内陆城市比沿海城市臭氧污染重，冬季全省臭氧污染均较轻[5]。

空间上，2020 年辽宁省臭氧浓度呈现季节上的地域特点[6]。2020 年辽宁省臭氧四季空间分布见图2。

图2 2020 年辽宁省臭氧四季空间分布

春季，全省臭氧污染程度较轻。内陆城市较沿海城市臭氧浓度相对稳定，内陆城市中仅沈阳市区臭氧浓度略高于周边地区；沿海城市臭氧浓度差异性较大，其中营口臭氧浓度明显高于周边城市，丹东臭氧浓度明显低于周边城市。

夏季，全省臭氧污染是一年中最严重的，内陆城市相比沿海城市臭氧污染更为严重。内陆城市中沈阳臭氧浓度明显高于周边城市，本溪臭氧浓度明显低于周边城市；沿海城市中丹东臭氧浓度明显低于周边城市。

秋季，全省臭氧污染明显改善，臭氧浓度迅速降低，浓度上呈现西高东低的特点。内陆城市中，西部城市臭氧浓度低于东部城市；沿海城市中，大连和营口臭氧浓度明显高于周边城市。

冬季，全省臭氧污染程度是一年中最轻的，内陆城市和沿海城市臭氧浓度均较低。

4 臭氧污染月变化特征

臭氧月均值呈现驼峰状，1～4 月臭氧浓度逐步升高，5 月由于气象条件（风向、降水等）臭氧浓度小幅回落，6～7 月臭氧浓度上升到最高值，8～12 月臭氧浓度逐步回落。2020 年全省各月份臭氧浓度范围为61～186μg/m3，其中，内陆城市各月份臭氧月均值范围为60～188μg/m3，最高为6 月的阜新，臭氧月均值为226μg/m3，最低为12 月本溪，臭氧月均值为53μg/m3；沿海城市各月份臭氧月均值范围为62～183μg/m3，最高为6 月的锦州，臭氧月均值为196μg/m3，最低为12 月的丹东，臭氧月均值为54μg/m3。1～7 月内陆城市臭氧月均值均低于沿海城市，8～12 月内陆城市臭氧月均值均高于沿海城市。值得一提的是丹东4～10 月均保持全省臭氧浓度月均值的最低值。2020 年辽宁省臭氧浓度月均值见图3。

图3 2020 年辽宁省臭氧浓度月均值

从臭氧污染的程度上看，4 月、6 月和7 月全省臭氧月均值高于二级标准限值要求，超标倍数分别为0.05，0.16 和0.12。内陆城市4 月、6 月和7 月臭氧月均值高于二级标准限值要求，超标倍数分别为0.07，0.18 和0.16；沿海城市同样4 月、6 和7 月臭氧月均值高于二级标准限值要求，超标倍数分别为0.03，0.14 和0.06[7]。

从臭氧污染的范围上看，臭氧月均值超标的月份中，4 月全省14 个城市中有10 个城市臭氧浓度超标，其中内陆城市臭氧月均值超标率为75%，沿海城市臭氧月均值超标率为67%；6 月全省有13 个城市臭氧浓度超标，其中内陆城市臭氧月均值超标率为100%，沿海城市臭氧月均值超标率为83%；7 月全省有11 个城市臭氧浓度超标，其中内陆城市臭氧月均值超标率为88%，沿海城市臭氧月均值超标率为67%[7]。

从臭氧污染天数上看，1 月、2 月、11 月和12 月全省无臭氧污染日，3 月、9 月和10 月全省臭氧污染日极少，4 月、5 月和8 月全省14 个城市共出现臭氧污染日天数依次为42 天、21 天和17 天，6 月和7 月全省臭氧污染日集中，14 个城市共出现臭氧污染日天数分别为96 天和104 天。分析平均每个城市每月出现臭氧污染日的天数，统计结果显示，除没有臭氧污染的月份，5～7月，内陆城市臭氧污染日平均天数高于沿海城市，其余月份沿海城市臭氧污染日平均天数高于内陆城市[8]。

空间上，辽宁省臭氧浓度月均值分布与臭氧的季节分布具有一致性，因此选取2020 年各季节中典型的代表月份1 月、4 月、6 月和10 月进行全省臭氧月浓度空间分析[9]。2020 年全省典型月份臭氧空间分布见图4。

图4 2020 年1 月、4 月、6 月、10 月辽宁省臭氧空间分布

1 月，全省臭氧污染程度较轻。内陆城市中铁岭存在一个臭氧浓度相对的高值中心，其余内陆城市臭氧浓度均较低；沿海城市中丹东存在一个臭氧浓度相对的高值中心，其余沿海城市臭氧浓度均较低。

4 月，全省臭氧浓度迅速升高。内陆城市中抚顺臭氧浓度高于周边地区，朝阳臭氧浓度低于周边地区；沿海城市中营口臭氧浓度明显高于周边地区，大连和丹东臭氧浓度低于周边地区。

6 月，全省臭氧浓度达到最高值。内陆城市中阜新臭氧浓度明显高于周边地区，本溪臭氧浓度低于周边地区；沿海城市中大部分城市臭氧浓度均处于高值区，仅丹东臭氧浓度明显低于周边地区。

10 月，全省臭氧浓度开始迅速回落。内陆城市中阜新臭氧浓度高于周边地区，本溪臭氧浓度低于周边地区；沿海城市中葫芦岛和大连浓度明显高于周边地区，丹东臭氧浓度明显低于周边地区。

5 臭氧污染日变化特征

臭氧浓度在一日内的变化随着光照和温度呈现正弦波动变化。清晨5～7 时浓度达到最低，上午随着日照强度增强和温度升高臭氧浓度开始升高，午后15～17时浓度达到最高，傍晚随着日照强度减弱和温度降低臭氧浓度开始降低。内陆城市中选取沈阳作为代表城市，沿海城市中选取大连作为代表城市，从2020 年四季中各选取有代表性的一天分析臭氧浓度的日变化特征[10]。2020 年大连和沈阳典型臭氧浓度日变化见图5。

图5 2020 年大连和沈阳典型臭氧浓度日变化

2 月处于冬季，臭氧浓度处于低值区，大连和沈阳在2 月4 日这一天空气质量均为优。由于全天臭氧浓度均很低，所以二者的臭氧日浓度变化的正弦趋势不明显，基本全天臭氧小时浓度均处于75μg/m3以下。

4 月已经进入春季臭氧污染的高发季节，大连和沈阳在4 月29 日这一天空气质量均为轻度污染，首要污染物均为臭氧。臭氧日浓度变化的正弦趋势也比较明显，但二者臭氧浓度的变化趋势略有不同。大连由于前一天晚上臭氧浓度颇高，导致凌晨至清晨时段臭氧浓度下降缓慢，7 点臭氧浓度才降到最低值107μg/m3，然后随着第二天的日照、温度等因素臭氧浓度开始升高，最高值出现在14 时，臭氧小时浓度为201μg/m3，午后臭氧浓度开始降低；沈阳在凌晨的臭氧浓度虽不及大连高，但是在4 点臭氧浓度开始突然升高，一直到11 点，臭氧浓度一直维持在120～130μg/m3左右，从12点开始才出现臭氧浓度日变化典型正弦波动趋势，午后16 时达到最高值，臭氧小时浓度为177μg/m3，随后开始降低，虽然沈阳臭氧浓度最高值不及大连，但是沈阳在晚上臭氧浓度的下降趋势不明显，反而在20～22点出现一次臭氧浓度上升的反弹过程。

6 月是夏季臭氧污染最严重的时节，大连和沈阳在6 月20 日这一天空气质量均为中度污染，首要污染物均为臭氧，但二者臭氧浓度的变化趋势同样略有不同。大连由于前一天晚上臭氧浓度颇高，导致凌晨至清晨时段臭氧浓度下降缓慢，这与4 月29 日同时段大连情况类似。第二天臭氧随着日照、温度等因素浓度逐步升高积累，导致9 点开始，臭氧浓度就超过160μg/m3，12点开始臭氧浓度超过200μg/m3，16 点和18 点臭氧浓度达到最高值234μg/m3，不利的扩散因素导致臭氧浓度一直居高不降，直到22 点才开始下降。沈阳这一天的臭氧浓度是典型的正弦波动变化，4 点臭氧浓度为最低值62μg/m3，然后迅速开始升高，升高的速度远大于大连，同为9 点开始，臭氧浓度超过160μg/m3，午后13 点臭氧浓度达到最高值243μg/m3，随后臭氧浓度开始下降，傍晚17 时开始臭氧浓度下降的速度开始加快，21 点开始臭氧浓度低于160μg/m3。

10 月进入秋季，臭氧污染有所缓解，大连和沈阳在10 月8 日这一天空气质量均为良，首要污染物均为臭氧。二者在清晨臭氧浓度达到低值后开始上升，午后达到高值后开始下降的过程基本相同，臭氧浓度也基本相同，不同的是大连前一天晚上臭氧浓度相对沈阳较高，浓度维持在90μg/m3，6 点臭氧浓度才开始有下降的趋势，8 点达到最低值58μg/m3，而沈阳0～8 点的臭氧浓度维持在6-25μg/m3。

6 结论

（1）2020 年，全省空气质量达标天数范围为283～350 天，达标天数比例平均为83.8%，臭氧为全省最主要的首要污染物。

（2）臭氧污染年度特征：2020 年全省臭氧年均值符合二级标准限值要求，受新冠疫情疫情影响臭氧污染较2019 年有所改善；从臭氧污染天数上看，内陆城市比沿海城市臭氧污染严重；空间上全省臭氧浓度呈现西高东低的地域特点。

（3）臭氧污染季节变化特征：2020 年全省臭氧浓度季节均值除夏季外均符合二级标准限值要求；春季臭氧浓度开始升高，夏季达到高值，秋季开始回落，冬季达到低值；空间上，春夏季内陆城市比沿海城市臭氧污染重，秋季内陆城市比沿海城市臭氧污染重，冬季全省臭氧污染均较轻。

（4）臭氧污染月变化特征：臭氧一年的月均值呈现驼峰状，1～4 月臭氧浓度逐步升高，5 月由于气象条件（风向、降水等）臭氧浓度小幅回落，6～7 月上升到最高值，8～12 月逐步回落；除1 月、2 月、11 月和12 月无臭氧污染日外，5～7 月，内陆城市臭氧污染日平均天数高于沿海城市，其余月份沿海城市臭氧污染日平均天数高于内陆城市；空间上，全省臭氧浓度月均值分布与臭氧的季节分布具有一致性。

（5）臭氧污染日变化特征：臭氧在一日内的变化随着光照和温度呈现正弦波动变化。清晨5～7 时浓度达到最低，上午开始升高，午后15～17 时达到最高，傍晚开始降低，具体还要根据臭氧生成因素、本地扩散条件及周边污染形势具体分析。