中山市一次臭氧污染过程分析.pdf

年 月云南化工 第 卷第 期 ，：中山市一次臭氧污染过程分析黄艳梅，翟宇虹（无锡中科光电技术有限公司，江苏无锡 ；广东省生态环境监测中心，国家环境保护区域空气质量监测重点实验室，广东广州 ）摘要：年 月 日中山市发生连续臭氧（）污染过程，其中 日为中度污染。污染期间，前体物挥发性有机物（）和 均明显上升，“光化学燃料”充足，太阳辐射强度亦高于非污染日，加剧光化学反应，以本地生成为主。污染期间和清洁时段的、和 的日变化呈现相似的趋势，污染日的、和 均高于非污染日，呈现午后高峰、和 则为双峰分布。进行活性物种分析，生成潜势排名靠前的物种为要为甲苯类和正丁烷，主要来源于工业溶剂和机动车尾气。中山市此次污染的主要为前体物升高及气象条件不利所致，主要活性物种来自于溶剂源，因此在气象不利的条件下，须提前预警，做好 管控。关键词：臭氧；挥发性有机物；臭氧生成潜势；污染过程中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；，）：（），（），“”，：；珠江三角洲长期以来一直是中国遭受严重光化学污染的地区之一 。臭氧（）取代 已成为制约广东省空气质量水平的关键因素 。珠三角地区 污染集中在秋季，但 年后冬春季 污染也频发 。挥发性有机物（）和 是大气中重要的臭氧前体物，在光照条件下发生一系列复杂的光化学反应生成。是在常温下具有较高饱和蒸汽压（）、常压下易挥发的有机化合物 ，来源广泛。机动车尾气排放的乙烯、工业生产排放的甲苯、二甲苯类物质都属于 ，其本身具有致癌致畸性，也可二次生成 。主要来源于火电燃烧。中山市是广东省的中南部城市，处于珠江口西岸。中山市 年环境空气首要污染物以 为主，占 ，超标天高达 ，达标率仅 ；污染不容忽视 。目前针对中山市 的分析主要集中在臭氧特征及其与气象的关系 ，对于 污染过程中 前体物关注较少。本文通过对中山市 年 月 日的 污染过程进行分析，利用常规环境参数，并结合 前体物和太阳辐射强度数据，探索中山市 污染特征及其成因，探讨太阳辐射和 前体物对 污染的影响，为大气污染精细化防控提供技术支撑。材料与方法 监测站点和采样时间监测站点位于中山市中心城区的紫马岭公园超级站（，），采样高度约为 ，采样口周围无遮挡，空间宽阔，无明显固定污染源，周围人口众多，餐饮店铺较多，交通便捷，机动车流量较大，可代表中山市中心城区的环境特点。监测使用 （法国 ）分析系统。该分析系统由两套独立的分析仪和 检测单元组成，可以监测 种 物种。仪器采样流量为 ，每个样品经吸附剂采集 后，进行低温吸附富集，再经过 热解析后进行分析。太阳辐射强度使用力高公司的太阳辐射计 （传感器响应法）；和 分别使用赛默飞世尔科技 （化学发光法）和 （紫外光度法）型分析仪。分析方法生成潜势（，）是基于 的环境浓度和最大反应增量系数（年 月云南化工 第 卷第 期 ，）来评价 物种对的生成贡献的指标，其计算公式为：（）式中，为监测的某 物种 的 （）；为监测的某 物种的质量浓度（）；为该 在 最大增量反应中的 生成系数 以 （）（）计。结果与讨论 中山市一次 污染过程 年 月 日中山市发生连续 污染过程，其中 日为中度污染。图 为中山市 和太阳辐射 月 日时间变化曲线。从 变化来看，月 日和 日呈现双峰特征，说明一定程度上受水平传输影响；其余污染日都是呈现明显的午后单峰，本地生成特征显著。日的 峰值质量浓度分为 、。月日和 日凌晨存在 残留，最低质量浓度均在 以上，分别为 和 。日、日凌晨 发生反弹，可能受高空传输沉降影响。中山市本轮 污染主要受本地生成，残留和外地传输一定程度加剧 污染。图 年 月 日中山市 质量浓度和太阳辐射强度时间变化图从 爬升速率和污染持续时间（高于 的时长）来看，中山市的污染日 爬升速率显著快于非污染日，高达 （），高值持续时间最长（，出现在 日）；相比非污染日，爬升速率提高了 。从太阳辐射来看，号开始太阳辐射强度逐渐增大，号之后明显减弱。污染日太阳辐射强度显著高于非污染日，日其最高强度均在 以上。太阳辐射强度增大，前体物与大气自由基的光化学反应增强，为 的生成提供了有力条件。前体物浓度变化 前体物浓度小时变化特征由前体物时间序列图（图）看出，和 在污染日的浓度显著高于非污染日的，和 浓度变化趋势基本一致。日夜间至 日凌晨，明显较高，峰值质量浓度为 。图 年 月 日中山市前体物浓度时间序列表 为中山市 前体物污染日和非污染日浓度对比，污染日体积分数高达 ，比非污染日升高 。从 类别来看，无论是污染日还是非污染日，均为活性较低的烷烃占比最高，均在 以上；炔烃占比最低，污染日和非污染日的次高组分均为芳香烃。相比非污染日，污染日的 组分均上升，其中烷烃和炔烃增幅分别为 和 ，烯烃和芳香烃的增幅在均不到 。的显著增加为光化学反应提供充足的“燃料”，一定程度上加快了 的生成，累积、浓度上升导致污染。表 前体物污染日和非污染日浓度对比 时期烷烃烯烃炔烃芳香烃 污染日 非污染日 及前体物浓度日变化特征图 为中山市月 日 及前体物质量浓度日变化。由图可看出，及 前体物 和 污染日浓度显著高于非污染日。日变化呈现明显午后单峰特征，与广东省大多数城市 日变化特征具有一致性。凌晨及夜间 滴定，浓度降低；白天则在光照条件下 前体物发生光化反应生成，浓度上升。污染日 峰值出现在 时，比非污染日推后一小时，表明污染日可能受到传输的影响。前体物 和 日变化则为“双峰”。的污染日和非污染日的峰值出现时间相同，早间出现在 时，夜间出现在 时；对于 来说，污染日和非污染日峰值出现时间存在差异，非污染日早高峰为 时，污染日则推后 ，非污染日晚高峰为 时，污染日提前 。早上高值是交通早高峰且光化学反应不强的前体物累积，夜间高值是 自由基减少，边界层下降，机动车尾气的排放增加所致，白天的前体物浓度较低则是因为温度高、太阳辐射强度大，加速光化学反应消耗前体物。污染日 时的 浓度是非污染日的 倍，污染日和非污染日的浓度比值基本全天的时段在 之间。其中，时高于。相比非污染日，污染日的前体物升高的时段主要集中在白天。年 月云南化工 第 卷第 期 ，图 年 月 日中山市 及其主要前体物浓度日变化 生成潜势分析基于 值计算了中山市 月 日的 生成潜势（）。图 为本次污染过程的 前 物种，为芳香烃、烯烃、异戊烷和正丁烷，质量浓度为 ，占总 的 ，活性物种与温丽容 的研究基本一致。前 物种中芳香烃贡献率最高，值为 ，贡献率为 。其中，工业排放和溶剂使用的甲苯和间 对 二甲苯分别为 和 ，这 种芳香烃浓度显著高于其他物种，其次为邻 二甲苯、，三甲苯和，三甲苯，说明工业排放和溶剂使用对 生成的贡献较大。来自化工行业、橡塑制品和机动车尾气的乙烯为 ，天然源（植物排放）的异戊二烯排第五位，为 ，说明植物源的排放不可忽视。汽油挥发和机动车尾气排放的异戊烷和正丁烷则分别为 和 。因此，中山市需针对化工行业、橡塑制品、机动车尾气和汽油挥发等相关工业企业，进一步厘清污染来源，加强管控以应对污染。图 中山市前 个物种 浓度 结论）年 月 日，中山市发生连续臭氧污染，污染期间臭氧前体物 和 均明显上升，太阳辐射强度增大，臭氧主要为本地生成。）从日变化来看，臭氧日变化呈现明显午后单峰特征，前体物 和 日变化则为“双峰”。污染期间和清洁时段的臭氧、和 的日变化呈现相似的变化趋势，污染日白天的臭氧及前体物均高于非污染日。）进行活性物种分析，臭氧生成潜势排名靠前的物种为芳香烃、反 丁烯、异戊二烯、乙烯和正丁烷，主要来源于工业溶剂、植物排放和机动车尾气。其中，芳香烃贡献率高达 。建议污染来临前，对溶剂排放量大的化工行业、橡塑制品相关企业管控。参考文献：陈多宏，沈劲，陈瑶瑶，等 年珠三角区域臭氧污染特征及主要成因分析 中国环境科学，（）：赵伟，高博，卢清，等 年珠三角地区臭氧污染趋势 环境科学，（）：陈瑶瑶，廖彤，汪宇，等 年广东省臭氧污染特征 生态环境学报，（）：陈辰，洪莹莹，刘礼，等 佛山春季两次典型臭氧污染过程分析 环境科学学报，（）：周炎，陈多宏，林玉君，等 广东省春季一次区域臭氧污染过程的成因分析 环境科学学报，（）：，（）：，（）：，（）：中山市生态环境局 年中山市生态环境质量报告书（公众版）：，麦健华，邓涛，于玲玲，等 中山市 年臭氧超标特征及其与气象条件的关系 热带气象学报，（）：赵文龙，王伯光，张春林，等 台风持续影响下中山市大气污染过程分析 中国环境科学，（）：温丽容，江明，黄渤，等 珠三角典型区域臭氧成因分析与 来源解析 以中山为例 生态环境学报，（）：收稿日期：作者简介：黄艳梅（），女，广东清远人，硕士，主要从事大气自动监测与数据分析工作。通讯作者：翟宇虹（），女，河北石家庄人，硕士，高级工程师，主要从事大气自动监测与数据分析工作。