長三角臭氧治理需對癥
通過對比圖可以看出,臭氧與氮氧化物和VOCs是非線性關系。當氮氧化物和VOCs濃度下降時,生成臭氧的濃度并非一定下降,也有可能升高。
●對于城市化地區,臭氧對VOCs排放較為敏感;而對于石化有機化工聚集地區或植被豐富的地區,高濃度臭氧主要受控于NOx。
●臭氧與NOx和VOCs是非線性關系,當NOx和VOCs濃度下降時,生成臭氧的濃度并非一定下降,也有可能升高。
◆本報記者張杰
“從4月開始,隨著氣溫的增高,長三角和京津冀區域O3濃度快速上升,呈現京津冀高于長三角、長三角高于珠三角的特點。”相關研究人員向記者表示,其中,長三角污染源排放清單家底不清,特別是O3生成的前體物之一VOCs排放清單工作基礎薄弱。
對此,業界專業人士建議,在長三角區域各地建立并開展VOCs(揮發性有機物)監測,分析各地不同時間前體物VOCs和NOx(氮氧化物)對于O3(臭氧)生成的控制機制,在治理PM2.5同時協同治理O3污染。
圍繞臭氧污染誘因和臭氧污染治理方法等問題,記者赴上海進行調研。
臭氧超標逐年上升
臭氧超標集中出現在5月~8月,與京津冀和珠三角相比,長三角臭氧污染屬中等水平
“據統計,去年長三角區域25個城市PM2.5、PM10、SO2和NO2濃度同比下降,O3卻同比上升。”上海市環境監測中心(長三角區域空氣質量預測預報中心)副主任伏晴艷近日告訴記者,長三角O3超標集中出現在5月~8月,2013年、2014年和2015年,1月~8月期間O3平均超標率分別為13.2%、20.2%和20.1%,呈逐年上升趨勢。
上海市環境監測中心大氣環境監測室副主任王茜解釋,以每年1月1日~8月31日數據初步統計,2013年、2014年和2015年O3年均濃度分別為93.4μg/m3、98.4μg/m3和101.9μg/m3。
“從季節變化來看,長三角O3超標集中出現在春末和夏季的5月~8月”。據上海市環境監測中心大氣環境監測室主任段玉森介紹,2015年4月份,除江蘇宿遷外,其他24個城市均已出現超標,4月平均超標率為15.3%,顯著高于2013年的5.5%和2014年的5.1%。同時,O3集中出現超標時間從5月~6月提前至4月。
以上海為例,環境空氣中O3日變化圖呈明顯的單峰狀,O3濃度在下午14時~15時達到最高,上海環境空氣中O3污染持續時間逐年增長且污染程度加重。
研究表明,長三角區域25個城市O3污染空間差異顯著。長三角區域O3污染按從南向北、從東部沿海向內陸可分為5個類型區塊:第一,江蘇揚州、泰州、鎮江和南通4個江北沿江城市及鹽城等5個城市;第二,蘇南和浙江杭嘉湖地區;第三,浙南山區;第四,蘇北地區;第五,浙江舟山、寧波、臺州和上海等東南沿海城市。每一個類型的區塊其O3污染有其各自的特征。
“總體來說,長三角中部沿海地區和江蘇北部沿海地區為O3高值區,O3濃度呈現從沿海向內陸梯度遞減的趨勢。”段玉森表示,O3超標問題在長三角沿海城市及長江沿線經濟帶的城市最為突出,O3超標高值區出現由中部向南部和北部擴大的趨勢,其中北部O3超標范圍擴大較南部更為顯著。
“與京津冀和珠三角相比,長三角區域O3污染屬‘三區’中等水平。根據中國環境監測總站發布的2015年1月~8月重點城市O3濃度數據,‘三區’O3污染出現的時間有所不同。”伏晴艷介紹說,冬春季節,珠三角城市廣州和深圳O3濃度高于長三角和京津冀區域。
臭氧污染誘因在哪?
主要來源為生產工藝過程源、工業鍋爐和窯爐源、移動源;上海等重點城市區域VOCs對臭氧貢獻率大
研究表明,O3是主要由NOx和VOCs在光照作用下生成的二次污染物。那么,在長三角區域那些污染物對O3生成影響最大?
王茜介紹說,基于WRF-CMAQ空氣質量數值模型的初步分析發現,長三角區域內不同城市、不同區域的O3主控因子存在一定差異。一般而言,對于城市化地區,O3對VOCs排放較為敏感,即VOCs排放對這些城市的O3生成更為重要,而對于石化有機化工聚集地區或植被豐富的地區,其高濃度O3主要受控于NOx。
根據相關O3來源追蹤技術分析結果,長三角區域O3污染的貢獻來源主要來自生產工藝過程源、移動源、溶劑使用以及工業鍋爐和窯爐源等。
“相關研究表明,長三角區域石化和有機化工產業發展迅猛,明顯高于珠三角和京津冀區域。O3的重要前體物VOCs的高強度排放是導致長三角區域O3污染問題突出的重要原因。”段玉森表示。
“大氣O3為二次污染物,氣象條件在O3的形成及轉化過程中也有很重要作用。研究發現,長三角區域O3污染與氣溫呈顯著的正相關關系,與相對濕度平均值呈負相關關系。”王茜說,夏季副高控制高溫小風、低濕度天氣,是長三角區域O3高污染大范圍出現的典型天氣過程。
另外,近年來,不利氣象條件的多次出現成為長三角區域O3污染高發的誘因。國家氣候中心發布數據顯示,2011年以來,特別是2012年以后,西太平洋副熱帶高壓強度指數和面積指數逐年升高,副高逐年增強,成為近年來誘發夏季長三角區域O3污染問題日益突出的重要氣候因素。
協同治理是關鍵
盡快建設適用于長三角以及全國污染源分布特點的光化學煙霧監測網絡
在空氣環境中PM2.5逐步降低的同時,未來幾年長三角區域O3污染將存在持續上升的潛在風險。段玉森建議,在治理PM2.5的同時協同治理O3污染。
但是,“O3是前體物NOx和VOCs在光照作用下生成的二次污染物,僅與形成O3有關的VOCs就有上百種,并且O3形成還受時間、溫度和氣候等多因素影響。O3與NOx和VOCs是非線性關系,也就是說,當NOx和VOCs濃度下降時,生成O3的濃度并非一定下降,也有可能升高。”王茜表示。
她認為,有必要研究在不同區域、時間、溫度和氣象條件下NOx和VOCs生成O3的比例關系。掌握了這個比例關系,治理O3才有的放矢,更能有效治理O3。
“針對日益突顯的O3污染問題,其前體物VOCs的監測顯得尤為重要。相對手工采樣后進行實驗室離線分析技術,無論是污染源的排放監測還是環境空氣中VOCs的監測技術,目前我國都缺乏相應成熟的在線檢測方法和技術規范。”伏晴艷表示,包括北京、上海、廣州等大城市在內,VOCs的連續在線監測主要還處于科研和試點階段。
據介紹,國內監測業務部門正在結合超級站或者工業區特征污染物的監測,不斷探索和積累VOCs在線監測的技術方法和手段,為后續光化學煙霧監測網絡的建設提供技術支撐。
O3是繼PM2.5之后又一個重要的具有區域性特征的污染物。伏晴艷建議,長三角乃至更大區域加強合作,共同開展有關O3成因和傳輸研究。“一方面需要統一規劃和建設適用于長三角以及全國污染源分布特點的光化學煙霧監測網絡;同時,還要全面推進長三角及我國大氣污染物排放清單的建立和數據共享,掌握各類污染源排放的VOCs和NOx總量及具體的組分,改進模型模擬評估性能,提高O3的預測預報能力。”她說。

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