城区大气臭氧浓度变化特征分析

张宇 封艺 王向华

摘要：以建邺区大气中臭氧质量浓度资料为基础，分析了2015—2017年臭氧、氮氧化物及CO浓度变化特征，结果表明：5-6月及8-9月臭氧浓度较高，冬季臭氧浓度较低，日变化为明显的单峰型，峰值出现在7：00，谷峰出现在15：00。分析了氮氧化物、CO与臭氧的相关性，并提出了控制城区臭氧浓度的治理措施。

关键词：城区;臭氧;变化特征

中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）11-0-02

Abstract：Based on the data of ozone concentration in the atmosphere of Jianye District，The variation characteristics of ozone， nitrogen oxides and CO concentration from 2015 to 2017 were analyzed. The results showed that the ozone concentration was higher in May-June and August-September， lower in winter， the diurnal variation is a single peak， with the peak at 7：00 and the valley peak at 15：00. The correlation between nitrogen oxides， CO and ozone was analyzed， and the measures to control ozone concentration in urban areas were put forward.

Key words： Urban area; Ozone; Variation characteristics

随着城市的不断发展以及机动车尾气排放量的增加，城市大气中的NOx、CO、VOCs等前体物在适宜的情况下可生成高浓度的臭氧[1-3]。臭氧的生成需要较为复杂的环境，太阳辐射、气温与臭氧浓度呈正相关关系，不同地区臭氧生成受到NOx和VOCs的影响程度也会有较大的差异[4]。根据2017年江苏省环境质量公报，全省环境空气质量达标率为68.0%，较2016年下降2.2个百分点，但臭氧浓度却同比上升，城市空气中臭氧浓度上升7.3%，13个设区市中有11市臭氧年均浓度超标。臭氧浓度的升高不仅会对人体健康造成伤害，而且会对植物的生长产生不同程度的影响[5]。针对臭氧问题，各地已启动应急管控措施，应对臭氧污染风险。臭氧污染已成为大气污染防治工作的又一项急需攻克的难题。本文以南京市建邺区城区大气中臭氧质量浓度变化情况为基础，研究其时间变化特征，为建邺区中心城市臭氧污染防治和深入研究提供依据。

1 建邺区概况

建邺区是南京市的中心城区，位于南京市区西南部，为中心城区的下风向地带。东、南紧邻外秦淮河和秦淮新河，西临长江，北止汉中门大街，行政区域土地面积82.93km?（2016年末）。建邺区地势南低北高，地面标高5.5-7.5m，水塘较多，属长江漫滩地貌单元。建邺区属北亚热带湿润气候。处于西风环流控制之下，季风显著，四季分明。冬季受欧亚大陆气团的影响较深，为西伯利亚高压（或蒙古高压）控制，多偏北风，天气晴朗、寒冷、干燥。

建邺区的大气污染源主要为交通源、工业源、建筑施工工地以及餐饮四大类。区内有应天大街、梦都大街、扬子江大道、江东中路等多条交通要道，为重要的交通移动源;建邺区无第一产业，重点工业企业为南京卷烟厂，其他还存在一些汽修等小企业;施工工地主要为房地产施工及道路施工;建邺区有较多居民住宅小区，并衍生出周边居民生活配套的餐饮行业，餐饮油烟也是大气污染源的一个不容忽视的部分。

2 臭氧浓度变化特征

2.1 臭氧浓度月变化

分析奥体中心国控点空气自动监测站数据，2015-2017年臭氧浓度月变化情况如图1所示，可以看出5-6月份及8-9月份分别为臭氧浓度高峰时段，2016年9月浓度达到最高值110μg/m3，而冬季臭氧浓度通常偏低，臭氧的环境质量浓度呈现出明显的季节变化。7月份臭氧浓度存在一个低点，主要原因在于7月前后南京处于梅雨季节，降水量较大，晴好天气较少，臭氧是由氮氧化物和挥发性有机物在高温强光照的条件下生成的，光照减少及温度降低等气象条件的改变是导致臭氧浓度下降的重要因素[4]。

2.2 臭氧浓度日变化

图2为2015-2017年臭氧浓度的日变化曲线，可以看出臭氧浓度高峰时段为15：00前后，7：00左右为一天中臭氧浓度最低的时段。2015-2017年臭氧浓度最低值为22.7μg/m3，最高值为113.9μg/m3。这和太阳辐射及温度等因素存在一定关系，臭氧是在光化学反应下产生的，日出后臭氧前体物光解加强，臭氧浓度开始上升，随着太阳辐射减弱，臭氧浓度开始下降。

2.3 臭氧前体物浓度变化特征

表1为CO年平均浓度和NO2年平均浓度值，可以看出2016年两种污染物浓度较低，2015年较高。

NO2、CO浓度月变化情况如图3和图4，可以看出NO2和CO浓度月变化差异较小，总体上NO2、CO低浓度区主要集中在7-10月，高浓度区集中在1月和12月。主要由于夏季光化學反应强烈，前体物消耗剧烈，生成臭氧浓度高，冬季太阳辐射弱，前体物消耗的少，臭氧生成也较少，与图1臭氧浓度月变化规律基本一致。

NO2和CO浓度的日变化情况如图5和图6。NO2的日变化趋势呈现双峰型结构，峰值时段在8：00-9：00以及22：00-23：00，通常夜间的峰值比上午更高，浓度最低的时段在14： 00-16：00。可以看出2016年NO2年平均浓度与其他两年相比偏低，而2017年与2015年浓度峰值有所下降，谷值差异较小。与图2臭氧浓度的日变化对比，2016年NO2浓度最低，而臭氧浓度高，NO2浓度与臭氧浓度变化呈负相关。

CO浓度的日变化与NO2较为类似，也呈现出双峰结构，上午9：00-10：00浓度最高，午后下降至17：00左右最低，夜间浓度基本稳定。与NO2不同之处在于上午的峰值更高，且日出前CO不存在明显的浓度下降过程。2016年浓度最低，2017年略低于2015年。将CO浓度与臭氧浓度对比来看，2016年CO年平均浓度明显低于其他两年，而2016臭氧浓度则高于其他两年。

3 成因分析及治理措施建议

3.1 成因分析

根据前人研究结果，气温、能见度、日照小时数、总辐射辐照度和净辐射辐照度等气象要素与臭氧浓度呈显著正相关，而相对湿度、总（低）云量则呈负相关[6]。因此夏季太阳辐射强，气温较高，颗粒物浓度较低对辐射的阻挡作用弱，建邺区高大建筑物的遮挡作用下近地面风速风向受到影响，对臭氧前体物光化学反应起促进作用。而冬季温度较低，净辐射强度小，大气中颗粒物浓度较高的时段，则不利于臭氧的生成。

经过监测分析，奥体中心国控点周围的汽车尾气排放大量的CO、氮氧化物，是建邺区氮氧化物的主要来源，除此以外，卷烟厂也会产生少量的臭氧及NOx。建邺区内NOx的最主要来源为道路移动源，包括道路机动车尾气以及周边施工车辆尾气，即交通源在臭氧前体物VOCs的生成中占了主要地位。

3.2 治理措施建议

（1）建议在建邺区划定禁行区域禁止柴油车等车型通行，低排区域允许柴油车限时通行。强化非道路移动源污染防治，划定禁止使用高排放非道路移动机械区域范围，施工的移动机械必须达到国II及以上标准，同时必须使用国V及以上等级柴油，对检查发现使用不符合标准要求的非道路移动机械，予以清退。

（2）加强建邺区餐饮行业监管，监理餐饮油烟净化设施、清洁能源使用情况台账。规模以上餐饮企业，未按要求燃用清洁能源、未按配套安装并正常使用油烟收集处理装置的，立即实行停业整顿。已经完成油烟治理的企业，加强日常监管，确保设施维护良好运行正常。

（3）建议规范或整改建邺区汽修企业，加强对汽修行业喷涂废气收集和治理设施的监督检查，依法取缔未经审批从事喷涂作业的汽车维修企业和露天喷涂行为。无喷涂废气处理设施、未在密闭空间进行喷涂作业的汽修企业实施停业整顿。督促完成VOCs治理工作，已完成治理任务的确保设施正常运行。

（4）对卷烟厂的废气排放设施进行定期检查与测试，确保氮氧化物、挥发性有机物等大气污染物的达标排放，对离子洗涤异味处理工艺净化后的气体进行达标监测，避免工艺过程中产生的臭氧外溢。

参考文献

[1]杨雅琴，高会旺.青岛大气臭氧及其前体物时间变化与污染特征[J].气象与环境学报，2008，24（2） ： 1-4.

[2]张爱东，王晓燕，修光利.上海市中心城区低空大气臭氧污染特征和变化状况[J].环境科学与管理，2006，31（6） ：21-26.

[3]张宗庆，张永江，邓茂，等.黔江区大气臭氧濃度变化特征及相关影响因素研究[J].环境科学导刊，2015，34（3） ： 41-44.

[4]赵辉，郑有飞，徐静馨，等.南京市北郊夏季臭氧浓度变化特征分析[J].地球与环境，2016，44（2） ： 161-167.

[5]赵辉，郑有飞，魏莉，等.南京大气臭氧浓度的季节变化及其对主要作物影响的评估[J].环境科学，2018，39 （7） ： 3419-3425.

[6]王磊，刘端阳，韩桂荣，等.南京地区近地面臭氧浓度与气象条件关系研究[J].环境科学学报，2018，38 （4） ： 1285-1296.

收稿日期：2019-08-21

作者简介：张宇（1987-），男，硕士，工程师，研究方向为环境规划及环境保护研究。