臭氧及其前體物監(jiān)測如何助力加州南海岸空氣質量提升？

加州南海岸是美國臭氧污染程度最高的地區(qū)。2020年，洛杉磯縣臭氧超標天數(shù)達118天。如何促使臭氧濃度達標是加州南海岸空氣質量管理工作面臨的一大挑戰(zhàn)。

美國加州南海岸地區(qū)

臭氧污染挑戰(zhàn)

加州南海岸是美國臭氧污染程度最高的地區(qū)。2020年，洛杉磯縣臭氧超標天數(shù)達118天。如何促使臭氧濃度達標是加州南海岸空氣質量管理工作面臨的一大挑戰(zhàn)。

整個加州地區(qū)被劃分為15個空氣盆地（每個空氣盆地的氣象和地理條件相似），其中加州南海岸空氣盆地特別容易出現(xiàn)臭氧濃度高的情況，因為：

1）區(qū)域內人口稠密、經濟發(fā)達，有發(fā)電廠和煉油廠排放、機動車輛尾氣排放以及個人衛(wèi)生和清潔產品等消費品的生產等多種排放源，且排放強度大；

2）山區(qū)地形易造成污染；

3）夏季陽光充足，高溫加速臭氧的生成和某些前體污染物的揮發(fā)排放；

4）當?shù)爻３霈F(xiàn)逆溫層現(xiàn)象，導致各種來源排放的污染物被“罩”在地面附近不利于擴散，加劇了污染程度。

加州南海岸空氣質量管理局（SCAQMD，以下簡稱管理局）是美國南加州區(qū)域空氣污染聯(lián)防聯(lián)控的管理機構，管轄區(qū)域包括洛杉磯縣、橙縣、河濱縣以及圣伯納蒂諾縣。

總體上看，四個縣域中，內陸地區(qū)的臭氧污染更為嚴重。這與地形有關，當海風將污染物吹向內陸時，盆地周圍的山區(qū)會捕獲污染物，加重下風向處人口密集區(qū)、河濱縣、圣伯納蒂諾縣山谷及鄰近山區(qū)、洛杉磯縣圣塔克拉利塔市周圍地區(qū)的臭氧污染。而來自海洋的清潔空氣交換，使得橙縣和洛杉磯縣的沿海地區(qū)的臭氧濃度低于洛杉磯縣內陸區(qū)域、河濱縣和圣伯納蒂諾縣。

臭氧及其前體物監(jiān)測

為減排政策制定提供支持

由于海陸交匯區(qū)臭氧傳輸機制和生成化學復雜，開展臭氧污染監(jiān)測對于海陸交匯區(qū)臭氧污染治理尤為重要。氮氧化物和揮發(fā)性有機化合物是臭氧主要的前體物，來源于車輛尾氣排放、工廠排放等燃燒源以及油漆生產、消費品生產等非燃燒源。二者在光化學反應下生成臭氧，因此前體物監(jiān)測是臭氧污染監(jiān)測的重要部分。

管理局已經將臭氧及其前體物（氮氧化物和揮發(fā)性有機化合物）納入監(jiān)測體系。經過美國環(huán)保局批準，空氣質量監(jiān)測網絡搭建了29個臭氧和23個二氧化氮的連續(xù)監(jiān)測裝置，每小時將監(jiān)測數(shù)據(jù)近實時傳輸至網站和應用程序。

光化學評估監(jiān)測網絡（PAMS）是美國臭氧監(jiān)測的另一重要措施，根據(jù)該網絡的要求，管理局設立了2個監(jiān)測站，測量包括揮發(fā)性有機物和羰基化合物等在內的臭氧前體物以及地面和高空的氣象要素（風速、氣壓、太陽輻射、紫外輻射和混合高度）。監(jiān)測數(shù)據(jù)用于以下工作：

1）提供臭氧前體物和氣象學的時空變化信息，用于空氣質量模型建模工作，以此預測未來污染物濃度，為制定空氣質量管理策略提供依據(jù)。

2）提供污染物濃度的空間估計值，用來評估整個轄區(qū)內由于空氣污染造成的癌癥風險。

3）使用“點源”模型，用于工廠設備排放許可證的申請評估工作。

4）用于驗證空氣質量模型在預測大氣污染物濃度方面的性能。

筆者認為，臭氧及其前體物監(jiān)測可以為減排政策的制定提供支持。管理局將監(jiān)測到的污染物濃度與美國國家空氣質量標準進行比較，以確定是否需要采取額外的減排措施。如果需要采取相應的措施，再利用排放清單和模擬氣象學進行空氣質量建模，以評估控制措施的實施規(guī)模、實施進度和空間影響，確保該區(qū)域的污染物濃度在規(guī)定日期前達標。

統(tǒng)一技術方法和監(jiān)測儀器

實現(xiàn)監(jiān)測質量控制與保障

加州南海岸石化園區(qū)采取了多種監(jiān)測方法和技術手段，實現(xiàn)多種監(jiān)測方法和技術手段的協(xié)同效應、最大程度的保證監(jiān)測質量尤為必要。通過實施其第1180號法規(guī)，管理局要求其管轄范圍內的煉油廠安裝和運行電子圍欄監(jiān)測系統(tǒng)，以測量標準污染物和有毒空氣污染物排放情況，制定綜合排放清單。

在監(jiān)測質量控制與保障（QA/QC）方面，管理局要求七家運行電子圍欄監(jiān)測系統(tǒng)的煉油廠提供有關空氣監(jiān)測儀器、數(shù)據(jù)維護、質量控制程序、備份系統(tǒng)、審計和數(shù)據(jù)報告方法的詳細信息，并在制定監(jiān)測計劃的過程中，遵循1180號法規(guī)中對于《煉油廠圍欄空氣監(jiān)測計劃指南》的規(guī)定。該文件規(guī)定了煉油廠應使用的空氣監(jiān)測方法和技術類型，系采用美國環(huán)保局批準的技術方法對苯、甲苯、乙苯和二甲苯等揮發(fā)性有機物和其他污染物進行光學遙感監(jiān)測。這一過程保證了所有開展監(jiān)測的煉油廠使用的儀器、技術方法的一致性和數(shù)據(jù)的可比性。

此外，管理局的工作人員也使用類似的遙測方法在油氣井和其他揮發(fā)性有機物的排放設施附近進行移動監(jiān)測，以確定潛在泄漏點和無組織排放點，并評估排放對于附近社區(qū)空氣質量的影響。

清潔能源推廣及多種源排放管控

助力實現(xiàn)空氣質量改善

除了空氣質量監(jiān)測，過去幾十年，加州南海岸還采取了減少污染車輛、實施更嚴格的工業(yè)法規(guī)（包括許可證管理和合規(guī)性監(jiān)測）、推廣更清潔的技術和清潔燃料等措施，使得管轄區(qū)內的空氣污染情況有所改善。

推廣清潔能源使用。通過實施經濟激勵計劃和低排放技術的法規(guī)，加快發(fā)動機、鍋爐、設備、運輸車輛向清潔化轉變是減少該地區(qū)空氣污染的主要措施。經濟激勵計劃鼓勵企業(yè)和居民在規(guī)定的期限內轉向使用更清潔的技術，加快改善空氣質量。政策法規(guī)通過加嚴監(jiān)管、提高污染物排放標準，促進企業(yè)生產、運輸過程中排放的進一步減少和船舶、飛機、火車及其相關行業(yè)清潔燃料使用程度的提高。

比如，去年管理委員會制定了新的煉油廠和相關設施的排放標準。按照管理局相關法規(guī)的規(guī)定，預計在未來14年內，該區(qū)域每天將減少7.7至7.9噸氮氧化物排放，到2023年氮氧化物的排放將減少近一半，以實現(xiàn)近期的空氣質量管理目標。這對于減少化工設施給當?shù)厣鐓^(qū)造成的空氣污染乃至整個地區(qū)的空氣污染治理來說邁出了一大步。

多種污染源排放管控。管理局主要監(jiān)管責任在于固定源和面源的監(jiān)管，如大型工廠和商業(yè)設施等，但在實際工作中，管理局也試圖減少由港口、鐵路或倉庫等場所大規(guī)模物流運輸活動導致的排放。目前，管理局對大型物流倉儲采取減排措施，預計將使物流倉儲相關來源的排放減少約15%。此外，管理局還通過與自愿減少運營排放的商業(yè)機場等單位簽訂諒解備忘錄，促進自愿減排。

編輯：李丹