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漯河市城区PM2.5及臭氧形成原因初探

郭英丽
（漯河市环境监测中心站，河南?漯河???462000）
摘 要：PM2.5及臭氧对城市的污染，已经成为引起城市空气质量下降的重要因素之一，文章介绍了PM2.5及臭氧产生原因及其对人类的危害，根据2014-2015年度环境空气监测数据，对漯河市城区空气质量现状及变化趋势进行了分析，并提出了具体对策措施。对政府和企业加强节能减排、环保管控具有重要借鉴意义。
随着雾霾天气的增多，PM2.5污染问题越来越受到人们的关注，与此同时，臭氧污染在一些地区开始呈现出季节性加剧的趋势，臭氧污染不得不提上日程[1]。因此,了解臭氧产生的原因及其对人类的危害,有助于增强人类的环境意识,避免人们受到PM2.5和臭氧污染的危害。
一、PM2.5与臭氧危害及污染机理
大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，被称为空气细颗粒物，又叫可入肺颗粒物，简称PM2.5[来自w]。PM2.5是造成雾霾天气、降低能见度，影响交通安全的主要因素，同时PM2.5还可能携带有铅、甲基汞、苯并芘等致癌物质通过呼吸道进入肺泡，危害人体健康。PM2.5 的基本特征是体积小、重量轻，在大气中滞留时间长，可以被大气环流输送到很远的地方，造成大范围的空气污染。PM2.5对环境的影响范围和对人体健康的危害程度比 PM10和 TSP更大、更严重。
臭氧是天然大气的重要微量组分，大部分集中在平流层，对流层臭氧约占10% 。平流层臭氧主要集中于10千米至30千米高度。由于其特殊的空间位置，对地面形成了一层保护层，免除了伤害性极强的短波紫外线对地球生命的危害，使得人类和各种动植物能无忧无虑地沐浴阳光，被称为“生命的内保护层”，因此，平流层臭氧又被称为“有益”的臭氧。
对流层臭氧的重要来源是光化学过程，由来自天然源和人为源排放的NOx（氮氧化物）和VOCs（挥发性有机物）经阳光中紫外线照射后发生光化学反应生成。臭氧是光化学烟雾污染的重要标志物，近地面高浓度的臭氧能加快材料老化、影响人体健康，导致农作物减产，对生态环境造成严重危害。自 20世纪50年代以来，臭氧污染在世界各地不断出现，至今仍是欧洲、美国、日本等国的主要环境问题。近年来随着石化工业发展、城市车辆增多和油品溶剂的使用等，使排放到大气中的 NOx和VOCs不断增加，人为活动对臭氧的影响日益显著，臭氧污染问题已成为我国城市发展过程中迫切需要解决的重要环境问题。
由于臭氧污染多发生在晴热高温太阳直射紫外线较强的天气时段，可能成为今后夏季大气污染的常态。进入夏季，臭氧取代了PM2.5，成为不少地区的首要污染物，即使轻微超标，头顶依然蓝天白云，人们往往不把它放在眼里。它的危害较PM2.5有过之而无不及，最坏的结果就是制造“光化学烟雾污染”，这种大面积的污染曾让洛杉矶多人丧命，东京2万多人患红眼病。臭氧污染的生成原因复杂，防治难度更高，在未来很长的一段时间，我们都会遭其危害。
在大多数人的印象中，臭氧层是保护地球免遭紫外线损害的功臣，很难理解为什么臭氧会污染环境。实际上，高空中的臭氧和地面上的臭氧虽然是同一种物质，作用却截然不同，保护人类的是离地面大约30公里的臭氧层，而人类活动在地面形成的臭氧是一种污染物，对动植物都有害[2]。臭氧并非直接排放到大气中的污染物，而是氧气、氮氧化物及挥发性有机化合物（VOCs）在阳光作用下发生光化学反应形成的二次污染物[3]。
二、漯河市城区空气质量现状及变化趋势
漯河市城区目前共设置环境空气自动监测点位4个，分别是漯河大学、市水利局、市广电局、3515工厂。漯河大学代表居住文教区、市水利局代表行政金融文教区、市广电局代表居住、商业混合区、3515工厂代表工业、商业、居住混合区。
从2014年1月开始，漯河市开始按照《环境空气质量标准》（GB3095-2012）对指标SO2、NO2、PM10、PM2.5、臭氧、CO进行监测，截止到2015年3月31日，漯河市环境空气质量按AQI指标体系结果如表4。

由监测结果分析，漯河全市春、秋、冬季首要污染物是PM2.5及PM10等颗粒物；6-9月臭氧超标严重，取代PM2.5成为首要污染物，臭氧污染呈现很强的季节性，6-9月日照强烈，气温较高，就容易产生大量的臭氧，形成局部污染。
三、漯河市城区PM2.5与臭氧来源初步解析
经初步分析研究，影响漯河市大气质量的主要因素中，外来输送及周边区域影响的贡献约占20～30%，主要责任还是在本地的污染排放。本地污染贡献主要来源于燃煤、扬尘、工业生产、机动车尾气排放，餐饮、汽车修理、畜禽养殖、建筑涂装、燃放爆竹等，具体体现在以下几个方面：
第一，燃料燃烧污染。2014年，漯河市燃煤总量400.1万吨，其中工业用煤量362.4万吨，生活用煤量为34.65万吨；燃油消耗量为127.3万吨；天然气消耗量为870.75万立方米。燃料燃烧不仅直接排放PM2.5，排放的其它一些气体污染物如SO2、NOX、VOCs等在空气中也会转变成 PM2.5，同时NOX、VOCs对臭氧8小时浓度的超标也起了促进作用。
第二，扬尘污染。主要包括道路扬尘、建筑施工扬尘。2014年漯河市建筑及拆迁工地共80个，是扬尘污染的主要来源。
第三，机动车尾气污染。截至2014年底，漯河市机动车保有量16万辆，年排放颗粒物949吨，氮氧化物10887吨，一氧化碳50543吨，碳氢化合物6124吨。汽车尾气不仅含有颗粒物，还含有氮氧化物(NOx)和挥发性有机化合物(VOCs)，NOx和VOCs在高温、强光辐射的作用下[来自Www.L]，经过一系列复杂的光化学反应，形成二次污染物臭氧。夏季的高气温和强光照，对臭氧前提污染物的合成和臭氧的累积效应有较强的促进作用，进而引起臭氧污染物浓度超标。因此，机动车尾气也是影响PM2.5及臭氧浓度的关键因素。
第四、工业污染源。漯河市以食品工业为主导产业，在食品及配套包装生产过程中，不仅会排放工业粉尘，且会挥发出大量有机化合物，加剧颗粒物及臭氧污染。
第五，其他污染源。主要包括餐饮油烟、露天烧烤、秸秆焚烧等。六月份麦收期间，漯河市主导风向为东南风，东南方向临近市县有焚烧秸秆的现象，废气中的氮氧化物对漯河市臭氧8小时浓度的贡献值较大。
此外，臭氧为气态污染物，而PM2.5为大气颗粒物。但是大量的臭氧会增加空气的氧化性，从而导致空气中的SO2、NOx、VOCs被氧化并逐渐凝结成颗粒物，进而造成了PM2.5浓度的增高。
四、漯河市城区空气质量控制措施
漯河市城区环境空气污染现状为传统的燃料型污染、汽车尾气污染等与二次污染相互叠加形成的复合型污染。从目前的研究结果来看，漯河市大气复合型污染的主要产物就是PM2.5和臭氧，即雾霾和光化学烟雾。很显然，臭氧污染已经成为漯河市大气污染的新课题，亟待采取切实有效的措施治理。针对漯河情况，提出以下建议：
一是严格控制燃煤和工业大气污染，强力推进电力、造纸、化工等行业工业污染防治和燃煤机组（含自备电厂）、20t/h燃煤锅炉的脱硫、脱硝、除尘提标，达到新的国家排放标准；
二是严格控制城市扬尘、油烟等低空面源污染，全面推进“绿色工地”建设，严控建筑工地、构筑物拆除、物料堆场等各类施工场所的扬尘污染；
三是强化机动车污染防治，全面推行机动车排气污染检验和环保标志管理。对未取得环保检验标志的机动车，公安交通管理部门不予核发机动车安全检验合格标志，车辆不得上路行驶；严格外地转入车辆监管；
四是加快建立突发大气环境事件综合预警和应急机制，落实责任主体，明确应急组织机构及其职责、预警预报及响应程序、应急处置及保障措施等内容,并向社会公布。
参考文献
[1]白建辉,于明星.地面臭氧光化学过程规律的初步研究[J],上海环境科学,1998,17(1):36-38.
[2]王雪梅,符春,梁桂熊.城市区域臭氧浓度变化的研究[J],环境科学研究,2001,14(5):1-3.
[3]王雪松,李金龙,人为源排放VOC对北京地区臭氧生成的贡献.中国环境科学,2002,22(6).

-全文完-