浅析江苏地区臭氧污染成因与控制对策

＊顾小莉

（泰州市兴化生态环境综合行政执法局 江苏 225700）

自党的十八大以来，江苏地区积极开展污染防治攻坚战，将打赢蓝天保卫战作为重中之重，致力解决雾霾污染问题，并取得积极成效。近年来江苏地区颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）的污染物浓度持续不断降低，然而此时臭氧（O3）污染日益凸显。由2021年江苏省环境空气质量数据统计分析可知，影响全省环境空气质量的首要污染物为臭氧。

夏季是臭氧污染的高发季节在距离地面10～100m左右的近地面对流层，人类长期吸入高浓度臭氧会给人体呼吸系统、眼睛等黏膜组织造成强烈刺激与损伤，甚至引起基因的突变。近地表臭氧浓度若持续增长，将严重威胁人类生存健康，减少农作物产量[1]，臭氧的危害逐渐引起了公众和环保部门的重视。

1.臭氧污染的来源

近地表地面造成污染的臭氧，一部分来自高空臭氧层的流入，还有一部分来自土壤、闪电、生物排放等，这些本来就存在于自然界中，属于“天然源”。地球上每年近地表地面的臭氧污染中，据相关研究可知，只有23%是来自于大自然本身的臭氧层输送。

绝大多数的臭氧污染是由“人为源”引起的。燃煤、机动车尾气、石油化工等人为排放大量污染物如氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）等，这些臭氧生成前体物在阳光照射下发生光化学反应产生臭氧，如图1所示。臭氧属于一种典型的光化学反应产物，是二次生成空气污染物，如图2所示。其中，NOx源头为钢铁、火电、水泥等行业固定源及船舶、机动车等移动源排放；VOCs主要来自于人为源与生物源排放两方面[2]。气温高、光照辐射强、相对湿度低的天气是臭氧形成的最佳条件。

图1 臭氧形成机理图

图2 二次污染物臭氧生成图

2.江苏臭氧污染情况

根据2020年和2021年江苏省生态环境状况公报统计数据显示，全省环境空气中细颗粒物的年均浓度分别为38μg/m3、33μg/m3，同比下降13.2%；臭氧浓度分别为164μg/m3、163μg/m3，同比下降0.6%。根据2022年上半年环境状况半年报显示，江苏省细颗粒物平均浓度为36.9μg/m3，同比上升0.8%；臭氧日最大8h平均第90百分位浓度为181μg/m3，同比上升7.7%。

近几年苏南地区臭氧质量浓度均处于较高水平，其中2016年南京市臭氧浓度超标率居全省首位；2020年，南通、淮安和盐城3市臭氧浓度达到《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）二级标准，其余10市未达标；2021年，南京、苏州、无锡、常州、扬州和镇江6市的臭氧质量浓度未达标。通过对近年来江苏地区臭氧超标分布统计分析可知，苏南地区超标现象明显多于苏北地区，且超标高值区渐渐朝着苏北地区上行，超标比例呈增长趋势[3]。自2017年起，江苏地区的臭氧浓度超标分布发生变化，由南北分布转变成东西分布，西部地区整体超标现象明显高于东部沿海地区，如2017年徐州市的臭氧超标率占全年超标日的21%。

大多数江苏地区的臭氧污染现象是属于轻度污染，空气污染指数API在151～200之间，污染天数是苏南地区多于苏北地区，内陆区域长于沿海区域，且污染天数逐年增长；API在201～300之间的中度污染天数范围为0～18d，一般出现于苏南地区[3]。江苏地区API大于300时次数较少，说明江苏地区出现重度臭氧污染的天数少，个别苏南城市每年出现10d左右。

3.江苏地区臭氧污染成因分析

江苏地区近地表臭氧污染原因较为复杂。据相关研究表明，臭氧主要由NOx和VOCs等前体物在一定的气象条件下发生光化学反应形成，主要是受气象条件与地面形势影响。随着江苏地区经济的高速发展，机动车保有量逐年增大，工业污染物排放量增加，造成NOx和VOCs排放浓度升高，给臭氧的形成提供丰富的前体物，从而引起了当地严重的臭氧污染问题。

(1)高空气流和地面形势影响

根据第二十五届大气污染防治技术研讨会上严文莲等对江苏地区的天气特征分析与研究表明[4]，再结合高低空看，臭氧污染问题主要是以下三种类型，见图3。

图3 高污染臭氧的形成类型

高压脊或脊前西北气流：据江苏省气象台统计数据显示，江苏地区5—7月上中旬、8、9月均会出现高压脊或脊前西北气流，这时天气多为晴朗多云，阳光充足，温度渐渐升高；850hPa常常伴随着暖舌或暖脊，温度大多数处于12℃以上；地面处于入海高压后部，西北地区有时候可能会出现热低压的情况。入梅前出现比较频繁，8—9月份有时会出现。偏东风、偏南风是这一时期的主导风向，高污染区域主要是东到东南风，风力一般。这种气流条件下，污染物难以扩散，导致臭氧平均浓度相对较高，极易出现臭氧浓度超标现象。污染源本地生成和地区间输送共存。

副高或副高边缘：据江苏省气象台统计数据显示，江苏地区6月中下旬出梅，出梅后天气逐渐炎热，太阳辐射增强，是一年之中日照时间最长和气温最高的阶段，湿度小降雨少，光化学反应充分，造成臭氧日均浓度较高，极有可能造成臭氧污染现象。在500hPa副高控制下易出现晴热高温天气；在850hPa下温度整体处于20℃以上；地面大多处于海高压后部，西北地区可能出现热低压情况。温度大多数处于35℃。高污染区域主要是偏南风，风力一般。出梅后的天气以晴热高温为主，光照强太阳辐射大，污染源本地生成较多，地区之间存在上游输送状况。

其他（高空环流平直居多）：据江苏省气象台统计数据显示，江苏地区4—7月上旬、8—10月多为环流平直有云系变化，850hPa下温度整体处于12℃以上；地面为弱气压场或入海高压后部。温度大多在28℃以上。风力较弱，风向整体为偏东风和偏南风。臭氧本地生成与输送共存，屡见局部出现高污染情况。

分析地面形势可知，高压底后部系统中近地表地面出现臭氧高污染的情况较为常见，地面倒槽前部弱气压场中出现次数较少。地面倒槽天气型不利于近地表地面污染物的扩散，这时天气一般为晴或晴到多云，地面气温回升，太阳辐射增大，臭氧前体物不断发生光化学反应，导致臭氧浓度升高。

(2)交通源和工业源影响

随着“强富美高”新江苏建设战略的实施，江苏地区人口大量聚集，基础设施建设量剧增，工业经济蓬勃发展。据调查得知，大气中VOCs主要来自于交通源与工业源两方面。其中，江苏地区交通排放对臭氧污染影响较大，特别是汽油车的行驶。江苏省交警总队数据统计显示截至2022年9月，全省机动车保有量达2460.48万辆（不含拖拉机），比上年同期增长5.18%。新能源汽车保有量为834094辆，占汽车总量的3.7%，占比较低。

工业源也不可忽视，江苏地区造成臭氧污染的工业源主要有三种：一是涉及VOCs排放的工业企业和园区，主要包括石油炼制、化工、燃煤锅炉、钢铁、水泥、平板玻璃、涂装、干洗等行业；二是机动车维修行业，汽修企业数量较多且分布零散，尤其是一些小维修点露天喷漆、烤漆的情况常见，会产生大量的VOCs；三是加油站，加油站在油品运输、储存以及加油过程中都会产生VOCs。

4.江苏省臭氧污染控制对策

(1)强化移动源管理

针对新车登记、外地转入变更登记，应严格贯彻执行国四国五标准，层层把关。鼓励社会大众选购新能源汽车并提高其在整个公共交通系统所占比例。同时，广泛开展上路超标排放检查活动，特别是老旧车辆，对超标排放车辆应强制维修，维修后无法达标应强制报废。对于国三及以下排放标准的营业柴油货车及老旧燃气车辆，应加快淘汰步伐。另外，对重点区域路段采取科学管控，对过境重型车辆进行分流、限行管理，重点监管非道路移动机械。并且，重点检查加油站油气回收装置具体使用情况。

(2)减少工业源污染

①推动企业加强全过程管理。对于源头控制，各级政府应针对低VOCs含量原辅材料替代的行为予以贷款、税收及豁免安装等一系列激励政策，广泛推广使用低VOCs含量原料。对于过程管理，则优先采用减少染料、油墨、涂料、胶黏剂使用量的先进工艺技术，采取智能配料、密闭操作、管道输送原料等一系列方法，强化管理原料使用，有效减少损耗。对于末端治理而言，鼓励企业积极引入废气处理高效技术，淘汰低温等离子、一次活性炭吸附、喷淋吸收、紫外UV光解等治理设施及技术，并对活性炭、吸收塔循环液进行定期更换，注重焚烧炉温度检查，周期性维护废气治理设施。

②强化环境监管。对散乱污企业进行重点梳理，坚决取缔违反国家产业政策要求、未通过审批或审批手续不完善的企业。针对难以稳定达标排放的企业，应要求停产并限期进行整改，若整改后依然无法达标的必须关停。针对重点行业，定期开展排放排查整治活动，重点监管是否存在管道密闭不完全、收集装置安装过高、局部破损、风机功率不足、应急排口直排废气等一系列问题。

③加强VOCs治理指导帮扶。江苏省生态环境保护主管部门加强了基层VOCs执法装备建设，各级监测站和执法人员配备便携式VOCs检测仪，定期组织执法人员参加VOCs治理监督执法培训，集齐执法、监测、行业专家组建专门队伍，通过现场专项指导、组织培训等方式，对涉VOCs企业提出排查整治环保要求，督促企业整理排查清单、填写治理台账并及时报当地生态环境主管部门，以确保治理效果。

④加强监测能力建设。2021年5月25日，生态环境部发布《关于加快解决当前挥发性有机物治理突出问题的通知(征求意见稿)》，明确提出要持续加强VOCs组分监测和光化学监测能力建设。江苏省各级环保主管部门积极响应，开展辖区内涉VOCs企业的监测监控工作，要求VOCs重点排污单位主要排放口安装自动监控设施并与当地生态环境主管部门联网，对已安装的自动监控设施建设运行情况进行排查。鼓励涉VOCs企业对有机废气治理设施单独计电量，安装治理设施中控系统。鼓励涉VOCs企业自配便携式VOCs检测仪以便及时了解排污状况等。下一步将推动大气污染防治重点区域内有条件的涉VOCs企业在主要排放工序工段安装视频监控设施，建设厂内VOCs无组织自动监控设施，进一步对VOCs排放进行管控。

通过重点监测VOCs行业，分析区域内VOCs种类具体成分，根据在线监控数据统计其浓度及变化情况，确定污染物所在的具体地区和行业，对其提出减产或停产处理要求，从而减少VOCs排放。

(3)加强上层规划和制度建设

①优化企业空间布局。基于臭氧污染典型的季节性特点，再结合江苏省实际情况，对各地区产业结构进行统筹规划，选择在江苏地区西北方向建立不同行业的涉VOCs企业集中区，对各园区主导产业、进驻规模、产业布局等进行科学合理的明确，并对园区环境影响进行全面评价，加强其环境管理。同时，重点排查与整治上风向涉VOCs企业，有效阻隔臭氧外源的输送。

②制度建设。基于江苏省VOCs源排放清单，对各行业企业每年度申报的VOCs排放量、排放种类、排放方式、治理措施进行重点审核，并贯彻落实好涉VOCs企业总量控制目标，以顺利实现总量削减计划。可实行挥发性有机物排污收费制度来促使VOCs治理成本低的企业逐渐流向治理成本投入大的企业。

5.结语

近年来江苏省空气中颗粒物浓度持续降低，各种污染物指标均符合相关标准，然而臭氧污染形势依然严峻，是影响空气质量的主要因素。对此，江苏地区各市谋思路、行举措、出重拳，各行业及各部门团结协作，将被动出击转变为主动出击，致力于持续优化城市空气质量，保障人们的健康。