【环境气象系列科普:近地面臭氧的主要来源及时间变化特征】
在上一次的科普中,小伙伴们应该已经对臭氧及我市的污染现状有了一个大体的认识了。既然近地面臭氧污染那么严重,对自然环境以及人体健康的危害那么大,那臭氧污染究竟是怎样产生的呢?其实早在上世纪50年代,科研工作者就已经提出了氮氧化物(NOX)和挥发性有机物(VOCS)是臭氧的重要前体物,特别是VOCS的物种数量很多,可以产生臭氧的光化学反应可涉及数千个物种、两万多个反应,那是相当的复杂了。但总体来说,臭氧就是NOX和VOCS这两类前体物在太阳光照下发生一系列化学反应而生成的。小伙伴们留意到重点没有?没错,太阳光照!这也就是为什么臭氧污染被称为晴空下的污染,因为太阳辐射是产生臭氧的重要气象条件。
[星星]那么,究竟臭氧浓度达到多少才会产生污染呢?对某一城市,以该城市国控监测点的臭氧日最大8小时滑动平均浓度的算术平均值为该城市的臭氧日评价值,根据我国《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)(HJ633-2012)》,当这个评价值超过160μg/m3时,就认为出现了臭氧污染,如下图2所示,可见,臭氧污染也是根据浓度的大小分为不同等级的,而针对不同等级也会对人体健康产生不同的影响,以及需要采取不同的保护措施。
上次科普的时候有提到过,近三年(2019-2021年)我市出现轻度污染或以上的150天中,臭氧污染占130天,占比高达87%。而在这臭氧污染的130天中,轻度污染(AQI:101-150)、中度污染(AQI:151-200)和重度污染(AQI:201-300)的占比分别为70%、28%和2%,污染主要是以轻度和中度污染为主,重度污染出现较少。
[星星]那可能又有小伙伴要问了,臭氧污染一般会出现在哪个月份,哪个季节,哪个时间段呢?如下图3统计所示,我市的臭氧污染高发季节是夏秋季,主要集中在8-11月份,其中9月份污染最严重,这是因为夏季气温高,有利于生成臭氧的光化学反应发生,而进入秋季后,虽然气温有所下降,但降雨也明显减少,加上太阳猛烈,天气静稳,就更有利于臭氧污染的出现了。至于臭氧浓度的日变化,相信能看到这里的小伙伴,心里应该也有答案了,既然臭氧的生成与太阳辐射有关,那自然就是在白天太阳最猛烈,气温最高的时候出现臭氧浓度峰值了,傍晚随着太阳辐射减弱以及气温下降,臭氧浓度就会迅速下降,并在夜间到清晨停留在较低水平,这就是臭氧的日变化特征了。
(素材来源:中山市生态环境局、臭氧专委会微信公众号、《中国大气臭氧污染防治蓝皮书(2020年)》)
