杜新黎, 杜 涛, 李养养, 曹 磊, 关建玲, 丁 强

(陕西省环境监测中心站，陕西 西安 710077)

新近颁布的《环境空气质量标准》(GB3095-2012)增加了臭氧8小时浓度限值。近年来，在试行新标准的城市中，如我省关中城市群时有臭氧超标现象，而且是晴天丽日、阳光普照，感觉空气质量不错，但监测结果却显示空气质量轻度污染。这回“肇事”的不是大家关心的PM2.5，而是臭氧。本文主要以西安市城区2013年度环境空气中臭氧浓度及其变化监测数据为例，分析其来源，提出控制对策，供研究和决策参考。

1 臭氧及其来源分析

1.1 臭氧及其“好坏”

臭氧，英文名称Ozone，气体密度(0℃，g/L)2.144；液体密度(-150℃，g/cm3)1.473，气态臭氧厚层带蓝色，有刺激性腥臭气味，浓度高时与氯气气味相像；液态臭氧深蓝色，固态臭氧紫黑色。另外，臭氧为纯净物。在常温下，易分解，生成氧气和氧原子，用于水的消毒和空气的臭氧化，在化学工业中用作强氧化剂。臭氧很不稳定，在常温常态常压下即可分解为氧气。

在离地表20-30公里的高空，臭氧是“好东西”，是阻止太阳紫外线辐射危害地球生物的天然屏障。但在地面，臭氧是危害人体健康的“坏东西”。辐射增强、气温增高导致地表臭氧浓度升高，此时，大气中的气态污染物也能被氧化成细颗粒物，对PM2.5的形成有促进作用。夏季，往往PM2.5浓度高的时候，臭氧浓度也很高。臭氧对人体健康的危害主要是强烈刺激呼吸道，造成肺功能改变，引起气道反应和气道炎症增加、哮喘加重等。很多植物对臭氧比较敏感，植物叶面可出现点彩状和青铜色伤斑。臭氧对建筑材料、衣物及其他物质材料等有损坏作用，如加速橡胶和塑料老化，使纺织品褪色等。

1.2 地面臭氧的主要来源

臭氧同铅污染、硫化物等一样，它也是源于人类活动，汽车、燃料、石化等都是臭氧的重要污染源。在车水马龙的街上行走，常常看到空气略带浅棕色，又有一股辛辣刺激的气味，这就是通常所称的光化学烟雾。臭氧就是光化学烟雾的主要成分，它不是直接被排放，而是转化而成的，比如汽车排放的氮氧化物，只要在阳光辐射及适合的气象条件下就可以生成臭氧。随着汽车和工业排放的增加，地面臭氧污染成为普遍现象。

强阳光中的强紫外线确实是光化学烟雾污染的触发条件，但是并不是有阳光的地区都一定会出现臭氧超标。出现臭氧超标的根本原因其实是人类活动排放了生成臭氧的前驱污染物。形成臭氧的“前驱物”主要有氮氧化物、VOC(挥发性有机物)和一氧化碳，它们都是一次污染物，当空气中的这些污染物超过了大气的正常容纳程度，在紫外线强烈的情况下就会发生光化学反应而生成臭氧。

臭氧是二次污染物，所以要治理臭氧必须先治理它的前驱物二氧化氮、VOC、CO等。二氧化硫的来源主要是油品和煤的燃烧产生的，氮氧化物主要来自于高温燃烧，一氧化碳主要来自不完全燃烧。但VOC的来源非常复杂广泛，涉及到上千种物质和众多产业，其中主要包括石油化工、造船、汽车制造等需要大规模喷涂的产业、印刷、造纸、家具、胶合板、化妆用品、文具、家庭装修，以及人们忽视的电子行业的清洗环节。

2 西安市城区2013年度臭氧污染基本情况

西安市城区现有国控环境空气自动站13个，从2012年起采用新的环境空气标准进行监测，由3个因子增加到6个因子，环境空气质量评价采用AQI(空气质量指数)。AQI在50以下为优，509-100为良，100-150为轻度污染，150-200为中度污染，200-300为重度污染，超过300则属于严重污染。

臭氧1小时平均浓度一级、二级标准限值分别为0.16μg/m3、0.20 μg/m3；臭氧日最大8小时浓度限值一级、二级标准分别为0.10μg/m3、0.16 μg/m3。

2.1 臭氧月际8小时平均浓度超标状况

2013年度西安市城区臭氧8小时平均浓度超标28天，1小时平均浓度值超标3天，1小时和8小时平均浓度值均超标2天，超标情况详见表1。

表1 臭氧月超标天数统计表 单位：天

其中七、八月份连续多天超标，臭氧夏天超标频率高于其他季节。

2.2 臭氧日最大8小时平均浓度超标点位情况

臭氧日最大8小时平均浓度超标点位情况见表2，西安市13个点位中有9个点臭氧曾超标。高压开关、经开区和曲江的超标天数位居前三名。

表2 臭氧超标点位统计表 单位：天

2.3 臭氧8小时平均浓度变化情况

西安市各点位臭氧8小时最大浓度值见表3和图1。

由表可知，2013年度，臭氧8小时平均浓度最大值为264 μg/m3，超标0.65倍，最大值出现在临潼点位。从监测数据上来看，城市郊区的臭氧超标天数比城区多。原因是在一定条件下，城市近地面的臭氧被汽车尾气排放的一氧化氮“吃掉”了，被氧化为二氧化氮。这样，给地面监测造成了城区臭氧污染轻、郊区污染重的现象。另外与机动车、工业污染源直接排放的一次污染物不一样。臭氧大部分是二次污染物，需要通过前驱物(氮氧化物和挥发性有机化合物)在阳光照射下，通过光合作用产生。而前驱物主要来自城市污染源，比如机动车尾气等。前驱物排放后至臭氧形成需要几个小时。某一时刻，前驱物在市区开始反应。等几个小时后才会生成臭氧，而这个时候。臭氧早已经被风吹到城市的四周去了。

表3 臭氧各点位8小时平均浓度最大值 单位：μg/m3

图1臭氧各点位8小时平均浓度最大值

2.4 臭氧8小时平均浓度月际变化情况

由表4和图2可知，臭氧最大8小时平均浓度出现在6月份，6-10月臭氧浓度偏高.超标与强阳光有关，而空气中一项未纳入监测的污染物VOCs，在光化学作用下，是导致臭氧超标的最重要因素之一。

表4 臭氧8小时浓度月际变化 单位：μg/m3

图2臭氧8小时浓度月积变化图

2.5 臭氧一天24小时的变化情况

选取7月-8月份臭氧变化较大的月份，分析一天24小时的变化规律，在气象条件稳定的情况下，一定是太阳出来之后逐渐升高，见图3.12时至16时臭氧浓度由高向低变化，14时达到峰值。

图3 7月25日-8月3日臭氧城市小时均值浓度统计图

3 西安市臭氧的主要污染来源分析

(1)臭氧污染与机动车尾气排放密切相关。尾气主要含有一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物，这些化学物质遇到光之后，就会发生化学反应产生臭氧，光照越强，臭氧污染越严重。西安市汽车保有量200万辆，污染物氮氧化物、一氧化碳和颗粒物的排放总量约为30万吨。其中氮氧化物18万吨。环境空气中二氧化氮的浓度有上升的趋势，在2012年西安市二氧化氮的年均浓度超过二氧化硫。

(2)臭氧污染与工业污染源密切相关，其中：火电、冶金、建材、石油化工、合成材料、制药、塑料加工、表面涂装、电子产品与设备制造、包装、印刷等等行业贡献较大。西安市有电厂6家，关中城市群有21家。关中地区燃煤量约达五千多万吨，西安市工业污染源排放二氧化硫约9万吨，氮氧化物约8万吨烟尘约3万吨，形成臭氧的“前驱物”。

(3)臭氧污染与房地产开发有密切关系，VOC是挥发性有机化合物的英文简称，通常所说的油漆、乳胶漆中对人体有害的化学物质(重金属除外)指的就是VOC。墙壁、天花板、地面等建材，以及乳胶漆、墙纸、绝热材料、粘合剂等装饰材料都是VOC的主要来源。

(4)饮食业、干洗业、印刷业对环境空气污染有一定作用。国人喜欢吃煎炸、爆炒的食物。每人每天消耗油10-50克，还有调料，西安市城区每天排放到空气中的VOC约0.5万吨。干洗剂、油墨、气雾剂的排放形成臭氧的“前驱物”。

4 城区臭氧污染防治的基本对策

从城市可持续发展的角度讲，对大气臭氧污染的防治要采取多种手段结合，主要应采取以下几方面手段。

4.1 强化机动车污染防治，有效控制氮氧化物的排放

大力开展可持续交通体系建设，发展关中“五市一区”城市公交系统，鼓励购买清洁能源公交车，控制机动车保有量。

为配合机动车国Ⅳ、国Ⅴ排放标准的实施，在关中城市群应加大国Ⅳ配套成品车用汽油和柴油的供应。

实施国家第Ⅳ阶段排放标准。扩大环保监督抽查覆盖范围，确保企业批量生产的车辆达到排放标准要求。

加强营运车辆强制报废的有效管理和监控，加强废旧汽车拆解回收环境监管，推进“黄标车”加速淘汰进程，对“黄标车”实行区域限行

4.2 明确重点控制区，实施分区分类管理

划分重点控制区，对重点控制区和一般控制区实施差异化的控制要求。

优化工业空间布局，西安市禁止新建燃煤燃油电厂(除热电联产以外的火电厂)、水泥、钢铁、石化及煤化工等重污染项目，现有企业要不断改进设计、使用清洁能源和原料，改造为先进的生产工艺技术与设备、改善管理，提升清洁生产水平，逐步达到行业一级清洁水平。

加快产业结构调整，在单位面积排放强度大的地区要进一步加强产业结构调整，遏制高耗能、高污染产业过快发展；以技术、经济可行为依据，对重点行业的排放标准、清洁生产标准以及落后产能标准进行修订，倒逼火电、钢铁、水泥建材、焦化、有色、化工等重点行业提升产业技术水平，优化发展方式，减少污染物新增量。

4.3 加强能源清洁利用，控制区域煤炭消费总量

加大清洁能源使用，充分利用天然气、地热能、太阳能、风能、煤层气、生物质能。

划定高污染燃料禁燃区，发展城市集中供热，建立清洁能源利用的重点示范项目，优化清洁能源分配方案，控制煤炭消费要求。

4.4 实施多污染物协同控制，全面改善空气质量

推进二氧化硫、氮氧化物减排，大力削减颗粒物污染排放，推进挥发性有机物污染防治，强化有毒废气污染防治，开展温室气体排放控制，深化面源污染管理

4.5 创新区域管理机制，提升联防联控管理能力

建立关中城市群大气污染联防联控联席会议制度；实现区域大气污染源统一监管；建立重大项目环境影响评价会商机制；建立环境信息共享机制；建立关中城市群大气污染跨界传输评估机制；建立关中城市群大气污染预警应急机制。

创新环境管理政策措施：完善财税补贴激励政策；深入推进价格与金融贸易政策；开征挥发性有机物排污费；全面推行排污许可证制度；实施重点行业环保核查制度；推行污染治理设施建设运行特许经营；实施环境信息公开制度；推进城市环境空气质量达标管理；试行区域排污交易。

4.6 提高区域大气污染预警应急能力

加强环境监测实验室大气污染应急能力建设。加强西安市环境监测站的应急监测仪器、实验室相关检测设备的配备，保证能够应对突发性大气污染事件的监测能力。

完善大气污染预警及应急响应机制，增强应急能力。建立以环境质量监测、污染源监测和环境信息支撑为核心的环境监测信息网；利用区域动态排放源清单、模型模拟、通讯网络、计算机网络等技术手段，搭建区域突发性污染事件监测预报预警平台。

4.7 加强宣传教育，提高公众的环保意识

增强环保意识和加强环保教育，提高市民对大气污染的认识程度，使市民了解大气环境保护和防治污染的意义，激发市民保护大气的热情和积极性，将保护环境深入到每个人的生活中，从而制止资源浪费和污染大气的行为。

5 结语

新修订的《环境空气质量标准》(GB3095-2012)已经把臭氧浓度限值纳入其中，2012年已经在京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市实施；2013年已经在113个环境保护重点城市和国家环保模范城市实施；2015年将在所有地级以上城市实施；2016年1月1日起将在全国实施新标准。西安市从2012年试点实施，2013年正式实施，两年多的实践证明，在治理城市环境空气中臭氧的污染时，要从源头抓起，从治理形成臭氧的“前体物”做起，不断减少排放，加大清洁能源使用，才能全面改善城市环境空气质量。

[1] 环境保护部，国家质量监督检验检疫总局.环境空气质量标准[GB 3095-2012][S]. 中国环境科学出版社，2012.

[2] 环境保护部.环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)(HJ 633-2012)[S]. 中国环境科学出版社，2012.

[3] 西安市环境保护局.西安环境质量报告(2013年度)[R].西安市环境保护局，2013.

[4] 晏国政，王井怀.专家详解臭氧污染三大疑问[OL].[2013-09-21]http://news.xinhuanet.com/politics/2013-09/21/c_117440117.htm.

[5] 佚名.臭氧的益处与危害[OL].[2012-11-25]http://www.tahua.net/thread-460438-1-1.html.

[6] 刘军，刘双，张驰.晴天臭氧就超标不能老怪太阳[OL].[2012-09-14]http://roll.sohu.com/20120914/n353108548.shtml.