我国大气O3污染成因及影响因素综述

近年来我国O₃污染现象频发,制约着我国环境空气质量优良天数比例的提高,弄清O₃污染成因及影响因素对科学防治O₃污染具有重要意义. 本文在整理分析大量已有研究基础上,梳理关于对流层O₃污染形成机理方面的认识,将O₃污染成因按影响程度大小分为主要内在原因、关键外在因子和重要影响因素,其中,前体物排放处于高位及高反应活性前体物的化学转化是O₃污染形成的主要内在原因,环境因子及气候条件是关键外在因子,三维立体传输(平流层输入、垂直混合及水平传输)是重要影响因素. 未来我国需要从以下几个方面继续深入研究:① 加强PM_2.5与O₃复合污染成因机理和协同控制机制的科学研究;② 深化O₃污染成因与来源的科学研究及应对措施研究;③ 科学优化大气O₃评价指标;④ 持续推进O₃污染防控措施实施.      

泉州市区臭氧污染成因初步分析

臭氧已成为影响泉州市区环境空气质量最重要的指标。监测结果表明主要国控评价点位臭氧浓度基本一致,春秋季节是泉州市区臭氧污染较为严重的季节。为探明泉州市区臭氧污染成因,基于涂山街点位的臭氧、氮氧化物、气象因子和VOCs(挥发性有机物)的监测结果,对泉州市区春秋季节臭氧浓度与前体物、气象因子的关系进行了分析,同时利用后向轨迹对涂山街点位的污染气团进行追踪。结果表明,无论春季或秋季,臭氧浓度与相对湿度、紫外辐射相关性较高,与风速有一定的相关性,与温度、大气压基本无相关;春季主导风向为东南、东北偏东、东时,秋季主导风向为西北、西北偏北、北时臭氧易超标;春季臭氧防治应重视本地区污染源的管控,同时还应特别注意东北方向污染气团的传输;秋季臭氧防治应特别注意东北方向污染气团的传输;分析发现泉州市区秋季臭氧污染为VOCs敏感区。     

青岛沿海地区一次臭氧重污染过程的特征及成因分析

近年来,青岛市夏季臭氧(O_3)污染逐渐严重,深入分析青岛的O_3变化特征和重污染形成机理对该地区大气污染防治具有重要意义.本文基于青岛大气监测站2017年6月1—20日的O_3小时浓度数据,分析了发生在青岛沿海地区的一次持续O_3重污染过程的特征,并利用数值模式进行成因分析.结果表明,本次污染过程10个监测站日最大8 h平均臭氧浓度超标率达到30%～45%,超标倍数为0.20～0.51,单站小时浓度峰值可达390μg·m~(-3).同时,利用WRF-CMAQ模型对O_3重污染过程进行了数值模拟、过程分析和敏感性试验.结果表明,WRF-CMAQ具有模拟臭氧重污染的能力,6月8—9日、15—16日O_3重污染主要是外部输送导致,可能的机制是上游高空的高浓度O_3沿气团轨迹传输,随下沉气流聚集在青岛西南部海面,随后由近地层西南向海风水平输送至青岛沿岸,而6月17日O_3重污染产生的首要因素是局地光化学生成.本次臭氧污染期间,青岛大部分时间都处于前体物非敏感区,且覆盖范围广.2017年6月1—20日青岛沿海地区的臭氧污染事件大部分归因于区域传输,因此,应该加强区域联防联控,减少区域传输对城市臭氧浓度的影响.     

阜新市城区臭氧污染特征及气象成因分析

为了解阜新市城区O₃(臭氧)污染特征及其影响因素,基于2020年1月1日～10月27日空气质量监测数据气象参数,分析了阜新城区O₃月浓度、日浓度变化特征,探讨了温度、湿度、风速及风向等气象要素对O₃污染的总体影响。结果表明：在气温大于30℃、相对湿度为40%～45%、风速为3～4级、盛行东北风向和西南风向的条件下,O₃浓度超标天数占监测时段总超标天数的66.6%;温度、相对湿度、风速、风向显著影响O₃污染水平,超标日的气象条件可作为阜新市城区O₃污染预测指标。     

石家庄市主城区臭氧污染特征及气象成因分析

为了解石家庄市主城区O₃(臭氧)污染特征及其影响因子,基于2015-2018年石家庄市空气质量连续监测资料和同期气象数据分析了主城区O₃污染总体特征及气象成因.结果表明:①石家庄市主城区大气光化学污染日益严峻,ρ(O₃)日均值由2015年的47 μg/m3增至2018年的66 μg/m3,ρ(O₃)超过GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准限值的天数由2015年的20 d增至2018年的70 d.②ρ(O₃)存在明显的季节性差异,呈夏季[(89±33)μg/m3] >春季[(69±25)μg/m3] >秋季[(40±26)μg/m3] >冬季[(28±16)μg/m3]的特征;ρ(O₃)日变化呈单峰型分布,谷值出现在06:00-07:00,峰值出现在15:00-16:00,且15:00-17:00是ρ(O₃)超标的高发时段.③ρ(O₃)与气温呈指数关系,当气温为20~25、25~30、≥ 30℃时,ρ(O₃)日均值分别为75、90及119 μg/m3.ρ(O₃)在相对湿度为60%时存在拐点,当相对湿度≤ 60%时,ρ(O₃)随相对湿度的增大而上升;当相对湿度>60%时,ρ(O₃)随相对湿度的增大而下降.风速与ρ(O₃)呈分段线性关系,当风速 < 2 m/s时,ρ(O₃)随风速的增加而上升;当风速≥ 2 m/s时,ρ(O₃)随风速的增加而下降.④影响石家庄市主城区ρ(O₃)升高的污染源主要位于其东-东南-南方位,其次为东北-东方位,而西部和北部地区则较少.⑤石家庄市主城区ρ(O₃)超标多发生在气温>20℃,相对湿度介于40%~70%之间,风速在1.5~3.0 m/s之间的气象背景下,经统计,当气象条件同时符合上述三项气象要素时,ρ(O₃)超标天数占3-10月总超标天数的66.5%.研究显示,气温>20℃、相对湿度为40%~70%、风速为1.5~3.0 m/s的气象条件可初步作为石家庄市主城区O₃污染的预警指标.      

2022年8月成渝两地臭氧污染差异影响因素分析

2022年8月成都和重庆呈现显著的臭氧(O3)污染差异,成都O3污染天高达20 d,重庆无O3污染天,本文从前体物排放水平和气象条件分析此差异的影响因素.结果表明:①成都52种挥发性有机物(VOCs)(包含26种烷烃、16种芳香烃和10种烯烃)的总体积分数(18.8× 10-9)是重庆(6.6× 10-9)的2.8倍,总O3生成潜势(OFP=51.2× 10-9)是重庆(25.0× 10-9)的2.0倍,总·OH损耗速率(L·OH=3.9s-1)是重庆(2.3s-1)的1.7倍.成都OFP前3是乙烯、间/对-二甲苯和异戊二烯;重庆OFP前3是异戊二烯、乙烯和丙烯.重庆仅烯烃对O3的贡献率是60.7％,而成都烯烃和芳香烃的OFP分别是重庆的1.6倍和2.9倍.综上,成都VOCs总体积分数、大气光化学活性和O3生成潜势均较重庆高.②成渝两地L·OH排名第1均为异戊二烯,表明8月O3污染生物源贡献显著,但生物源排放活性与温度存在响应关系,8月14～24日重庆高温(38.3℃)使得生物源排放活性下降,而成都温度(34.9℃)加剧了生物源排放活性.③重庆水平、垂直大气扩散条件整体优于成都,且成都受到了区域性污染传输的影响.     

2017—2020年前体物与气象因子对承德市臭氧污染的影响

利用2017—2020年承德市环境监测站和承德市国家基准气象站的数据,分析了承德市近地层O3浓度特征,O3与其他污染物之间的关系和气象因子对O3浓度的影响.结果表明,2017—2020年承德市年平均O3超标日数40天,占总超标日数的55％.承德市O3-8h浓度呈现夏季>春季>秋季>冬季的季节变化特征,5—7月份O3-8h浓度最高,平均浓度超过160μg·m-3.O3浓度的日变化表现为单峰型分布,O3浓度最低值出现在清晨7:00—8:00时,峰值出现在14:00—16:00时.O3-8h浓度与细颗粒物PM10和PM2.5在夏季呈显著的正相关关系,其他季节相关性不显著;O3-8h浓度与前体物CO和NO2在夏季呈显著的正相关关系,冬季呈显著的负相关关系.太阳总辐射强度大于750 W·m-2,最高气温大于30℃,无降水和相对湿度30％～60％,受地面偏南气流影响的气象条件下,承德市易于出现O3-8 h浓度超标天气.     

广州市2022年臭氧污染特征与成因分析

选取2022年O₃及其前体物观测数据、气象观测数据和ERA5再分析数据,结合基于观测的模型（OBM）和后向轨迹模型,分析了2022年广州市O₃污染特征,识别了O₃生成控制区及关键敏感型物种,并从O₃前体物排放、气象条件和区域传输3个方面开展了O₃污染成因分析.结果表明:广州市O₃生成以VOCs控制和NOx-VOCs协同控制为主,现阶段VOCs和NO_x减排比例应不低于1:1;O₃生成对含氧VOCs最为敏感,其次是植物源VOCs（BVOCs）、烯烃、芳香烃和烷烃;2022年广州市O₃前体物NO_x和VOCs浓度同比下降14.7%和30.4%,但副高强盛、台风外围环流影响频繁叠加强辐射、高温、低湿等不利气象条件和区域传输抵消了广州市本地前体物减排的成效,造成O₃浓度上升,其中典型O₃污染过程（2022年9月16～22日）气流轨迹由西北、西南方向气团转变为东和东南方向气团,易受到来自周边城市区域传输影响.建议下一步持续推动NOx减排,促进O₃对NOx敏感性向正敏感性的转变,同时积极构建区域联防联控机制,降低区域传输贡献.     

我国臭氧污染形势分析及防控对策建议

近几年,我国臭氧(O₃)污染呈加重趋势,以O₃为首要污染物的中度及以上污染天数占比呈上升趋势,O₃已成为影响我国环境空气质量的重要因素,其中京津冀及周边地区、长三角地区污染物超标天数中以O₃为首要污染物的天数占比已经超过以细颗粒物(PM_2.5)为首要污染物的天数。影响O₃污染的因素十分复杂,O₃生成与其前体物挥发性有机物(VOCs)、氮氧化物(NO_x)排放总量及其比例密切相关,呈非线性化学响应关系,且对气象因素异常敏感。因此,控制O₃污染应更加强调精准性与科学性,建议"十四五"期间以VOCs、NO_x减排为抓手,强化O₃与PM_2.5的协同控制,以大工程带动大减排,完善激励与约束并举的经济政策,显著提升监测监管能力,推动O₃污染问题逐步改善。     

武夷山一次持续性臭氧污染过程天气成因分析

2019年9月25-29日武夷山市出现了一次持续5 d的O₃污染过程,污染持续时间长、强度全省最强,较为罕见。文章利用气象常规与非常规观测资料,结合污染物浓度资料,采用天气聚类分型、后向轨迹(HYSPLIT)、潜在源贡献因子法(PSCF)等方法,阐明了此次污染过程生成、维持和消散的天气学成因。结果表明：该过程武夷山市ρ(O₃)小时均值峰值在173～199μg/m³之间,谷值在60～74μg/m³之间,说明此次污染过程区域输送是主要的影响因素之一,且出现轻度污染的天数多于福建省9个设区城市。在23-24日,副热带高压加强,近地层风速减弱,O₃污染潜势明显增加;25-27日武夷山市在副热带高压控制下,气温继续升高,加之平均风速从1.6 m/s降到1.3 m/s,大气层结结构稳定,大气水平扩散能力下降,区域输送的贡献增强,导致连续3 d出现O₃污染;28-29日在台风“米娜”外围强烈的下沉气流影响下,武夷山市日最高气温继续升高2℃,达到34.1～34.9℃,区域...