智慧环境 | 不降反升的低空“隐形杀手”——臭氧到底该怎么管治?
时间:2023-02-24 阅读:353
全国339个地级及以上城市平均空气质量:优良天数比例同比下降1.3% ;PM2.5平均浓度同比下降3.6%;PM10平均浓度同比下降5.9%;O3平均浓度同比上升6.4%;SO2平均浓度同比下降11.1%;NO2平均浓度同比下降9.1%;CO平均浓度同比下降9.1%。
——《2022年1-10月份全国空气质量报告》
前不久,生态环境部发布了《2022年1-10月份全国空气质量状况》的权-----威数据,数据显示我国1-10月大气污染物监测六大指标中,五个指标均呈同比下降趋势,但O3指标却同比上升,并且城市平均空气质量优良天数综合指标同比下降。从趋势关联性角度来看,O3指标对空气质量状况的影响值得重点关注,其在优良天气抢夺战中已然成为了十分关键的影响因素。
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身为地球生物进化保护者的臭氧,为何会成为一种污染呢?臭氧污染能被我们所感知到吗?臭氧污染对环境和人体会带来什么危害呢?
尽管平流层中臭氧层的厚度很薄,但它是地球上一切生命免受过量太阳紫外辐射伤害的天然屏障,臭氧层吸收了到达地球90%以上的紫外线辐射,是地球生物圈的天然保护伞。而存在于对流层中的臭氧,绝大部分是由人为排放产生的二次污染物,当近地面臭氧8小时均值浓度超过160微克每立方米时,就会带来臭氧污染。
由于臭氧是淡蓝色,与天空颜色类似,轻度污染时,人们即使感觉不适,也难以察觉,只能用专用仪器监测它的浓度。在阳光晴热的天气下,臭氧污染达到一定的重度值,就会看到一种浅蓝色烟雾,有时还可闻到一股“鱼腥味儿”,这种浅蓝色雾状物被称之为光化学烟雾,污染刺激性很强,损害人和动物的健康,不仅会刺激对眼睛,并可达呼吸系统深部,刺激气道黏膜。除此之外,臭氧污染还会危害植物生长、促进酸雨生成等。
“隐形杀手”O3管控的难点
自2018年我国打响蓝天保卫战以来,大气污染防治取得了显著成效,尤其是针对颗粒物PM2.5、PM10污染的控源减排行动成果明显。而早在2012年国务院颁布的《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中,就已关注并增设了O3 管控的8小时平均浓度限值。
近年来,全国各地纷纷展开臭氧污染防治攻坚战,但从今年1-10月空气指标数据中,O3是唯------一一个不降反升的污染因子,为何会如此呢?
一方面:因为形成臭氧污染的重要前体物质VOCs(挥发性有机物)来源广泛,除森林、草原、海洋等植物排放的天然源外,煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶剂制造与使用、炼钢、炼焦等工业过程排放,机动车、船、飞机等尾气排放等都是其产生的人为源;且VOCs的种类繁多,存在面广,管控难度大。VOCs的共有特性便是挥发性,在强紫外线的照射下极易发生化学反应,产生分解,并与空气中的氧气产生新的结合反应,从而生成大量的臭氧。因此在一定条件下尤其污染区域,VOCs浓度越高,相对O3的浓度也越高。
另一方面:由于O3的前体物排放量与它在大气中的浓度不是简单递增或递减关系,且其形成过程还受到气候温度、光照强度、光解速率等诸多因素的共同影响,十分复杂,因此臭氧污染防治无法像颗粒物治理一样,“一分耕耘一分收获”,只要做好源头的持续管控,就会有明显的改善。
想要精准有效治理臭氧污染,仍存在着较大难点,任重而道远,这条路仍然需要环保人不断创新、继续探索。
O3如何管控才有效?
环境问题既存在共性又具有差异性,尤其是面临臭氧这类复杂性污染防治问题,更多需要结合历史数据,根据当前现状和需求针对性展开,只有经验丰富,研判准确,才能对症下药,有效治理。
聚光科技具备有效解决复杂性、细分化、突发性环境问题“产品+方案”的综合服务能力。目前应对O3管控,一套行之有效的“高-----端技术+信息化平台”的创新组合拳模式已在多处成功落地应用,国----家-----级大气颗粒物组分-光化学监测网项目、海南省大气复合污染综合来源解析项目、广东省挥发性有机物组分监测网项目等,从国家环境监测总站到全省各地、从南到北都留下许多臭氧污染有效防治的建设足迹。
针对臭氧污染,必须同步关注本体、前体、气候等多方因素的实时变化,结合现代化数据处理分析平台,采取区域联防联控、重点区域/季节强化管控等手段,制定精准策略,才能实现有效治理。
第1步:搭建光化学污染监测网,管控需从精准感知开始
O3直测——高精度臭氧分析仪
光化学烟雾污染的主要成分为臭氧,掌握臭氧的浓度和变化趋势,需要依靠高精度、快响应的在线监测设备,进行实时“捕捉汇报”。经过不断的技术突破-研发测试-产业化应用,聚光科技推出多款高精尖国产监测产品应对臭氧污染。
光化学全过程监测——前体物、过程因子与特征产物分析仪
近地面臭氧主要的人为排放源是光化学反应生成的二次污染源,控源减排策略是否行之有效,必须“回头看”,聚焦到臭氧的生成过程上,关注前体物质、过程因子和特征产物全过程相关因子的排放生成、贡献比例以及传播规律。
气候因素监测——高精度温室气体分析仪
研究发现,温度是加速臭氧污染的重要因素。当前,全球性的气候变暖现象,使得极-----端高温天气频发,高温持续酝酿,加剧了地表臭氧的污染程度。因此,关注温室气体的现状与变化,也是有效进行臭氧污染防治的关键要点。
第2步:如何实现精细化管控?光化学管控平台上线!
通过各种各样细分化的高精尖监测产品,布局一张大气光化学污染监测网,实现了对全过程因子的实时监测。紧接着,搭建信息化管控平台,通过成熟的互联网技术接入有效的监测数据,进行收集、归类、比照、分析,并实现分析结果的可视化管理界面、多维度大数据应用、智能化管理系统,是最终实现O3精细化管控至关重要的一步。
信息化平台能够实现大气复合污染类型的快速诊断,及时研判区域大气污染时空变化趋势、污染成因、污染源诊断,成为研究大气污染特征、传输规律、时空分布、精细化来源解析的得力助手。根据分析模型获得重点季节与重点区域等信息,为指导区域性O3联防联控工作提供更加科学的污染控制措施。
聚光科技自主研发并搭建的“光化学污染一体化管控平台”,系统功能十分全面。
该平台不仅可以对大气光化学污染全流程进行监测,捕捉污染过程;还能通过系统量化O3本地及传输贡献占比,以此指导联防联控工作;系统还会判定臭氧生成控制区,制定最-----优削减方案;并且通过臭氧生成潜势排名,识别其中关键VOCs的组分;还能对VOCs的来源进行解析,制定精细化管控方案。
这一套完备的信息平台足以体现信息化平台在当前的O3治理中发挥的重要作用,因此未来在O3污染的防治工作中,进一步推进信息化平台的落地应用将更加有利于打赢臭氧污染的这场精细攻坚战。
第3步:区域联防联控,重点区域/时段强化管控 一个都不能少
想要管控好一个区域的臭氧污染,不仅需要关注本地的减排削减,还需要区域多地进行配合,跨区域联合,针对臭氧污染规律开展深入研究,建立联防联控机制,在一个区域内实现数据共享、策略共商、一体化推进,致力于实现区域空气质量共同向好发展的目标。
人口超千万的特大城市,VOCs和氮氧化物的排放强度是非常大的,尤其是主城区,其单位面积的排放量可达区域平均值的3-5倍甚至更高,如何有效管控超大城市的合理排放,保证减排成效,是当前污染面临的难中之难。因此,在策略制定中,加强对重点城市的监测布局密度以及排放源(尤其移动源)管控的工作,对抢回优良天气至关重要。
此外,在夏季尤其是高温极-----端天气下,即便将当下的污染物削减做到最大可能,其产生的污染仍然可能超标,不足以将污染天变成达标天,这是个全球化的问题,也是目前臭氧污染防治的一个核心难点。目前,全球正在加快一体化协同,为解决全球气候变暖问题采取共同行动。
不久前,中共中央国务院发布了《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》,针对性提出,到2025年,我国的臭氧浓度增长趋势要得到有效遏制,实现细颗粒物和臭氧协同控制。相信举全国之力,以科技为利刃,三年内有效遏制住臭氧污染这一低空“隐形杀手”的目标一定可实现。