摘要：本研究基于日照市2023年6月6日至10日一次典型臭氧污染过程，运用臭氧生成潜势（OFP）和正交矩阵因子分解模型（PMF）进行数据分析和污染源解析。结果表明，污染期间日照市O 3-8 h最高质量浓度达到211μg/m3，O 3质量浓度与NO x质量浓度总体呈反比关系，与温度和太阳辐射呈正相关，与相对湿度呈负相关；OFP结果表明，含氧挥发性有机化合物（OVOCs）和烯烃为VOCs组分贡献最大的两个种类（52.9%和31.4%），乙醛对O 3生成潜势的贡献最大（56.66%）；源解析结果表示，VOCs的主要来源为石油天然气加工、机动车尾气排放、涂料生产或使用等。

       关键词：臭氧污染；来源解析；臭氧生成潜势；正交矩阵因子模型

　　0引言

　　随着城市化进程的加速和工业活动的不断扩张，大气污染问题日益凸显，成为制约社会可持续发展的重大障碍之一[1]。臭氧（O3）作为一种典型的二次污染物，其生成与挥发性有机化合物（VOCs）等前体物的排放紧密相关，已成为众多城市，尤其是夏季大气污染中的首要问题[2]。臭氧污染不仅损害了空气质量，更对人类健康和生态环境构成了严峻威胁[3]。长期暴露于高浓度臭氧环境中，人们会出现呼吸道刺激、肺功能下降、心血管疾病加重等健康问题[4]，同时，臭氧还会对农作物造成损害，影响农作物产量和品质，进而对生态系统平衡构成破坏。

　　日照市地处山东半岛东南部，临海而立，地处暖温带半湿润季风区，夏季高温、日照充足，这种地理地形位置为臭氧生成提供了有利条件。同时，日照市的产业结构包含有化工、钢铁、石油等排放挥发性有机化合物（VOCs）的行业，这些VOCs在高温和紫外线作用下易转化为臭氧，加剧了大气污染问题[5]。

　　VOCs作为O3生成的关键前体物质，种类繁多且来源复杂，涵盖了工业排放、机动车尾气、溶剂使用、生物质燃烧等多个领域[6]。不同来源的VOCs具有不同的组成特征，它们对O3生成的贡献也不尽相同。因此，准确地识别VOCs的特征及其来源，对于制定有效的O3污染控制策略来说至关重要[7]。目前，众多研究者对挥发性有机化合物（VOCs）的特性及其来源进行了深入探讨[8-11]。在中国，VOCs污染的研究主要集中在经济发达的区域，例如长三角、京津冀、珠三角和成渝地区，而针对山东地区，特别是日照市的大气VOCs研究相对较少。日照市作为鲁南东部地区大气污染传输的关键城市之一，在大气污染的协同控制中扮演着关键角色。然而，目前关于日照市大气VOCs污染的特性、反应活性和来源分析的全面研究尚不充分，对于O3污染的成因和来源尚不明确，缺乏针对O3污染综合控制策略研究。因此，本研究采用臭氧生成潜势（OFP）和正交矩阵因子分解模型（PMF）来分析数据和解析污染源。明确日照市在典型臭氧污染事件中影响O3形成的VOCs种类及其来源，精确评估前体物排放对O3污染的贡献，从而确定减少排放的控制策略。

　　1数据与方法

　　1.1观测点与时间

　　臭氧监测数据来源于山东省环境空气质量监测数据管理系统，观测点位为日照市5个国控空气站点，分别为日照市港务局、监测站、市政府广场、日照市职业技术学院、岚山环保局（图1）。

　　观测点周围3~5 km存在日照市交通主干道，多所学校，多个石化加油站，多个商业区，其中岚山环保局点位周围5 km内存在数家涂料加工厂或零售店，其生产过程中会使用大量溶剂。本文的观测时间为2023年6月6日至10日，时间分辨率为1 h。

　　VOCs及气象监测数据来自国家大气颗粒物组分及光化学监测数据集成和综合分析平台，VOCs种类包括乙烷、丙烷等33种烷烃，丙烯等11种烯烃，苯、甲苯等17种芳香烃，氟利昂等35种卤代烃，乙醛等6种醛，另外还有1种炔烃，2种醚类，4种酮类，3种酯类等共计114种，同时对气象参数进行同步监测。

　　1.3数据分析方法

　　本研究采用Office Excel进行数据统计。采用Origin 2024软件分析臭氧生成潜势（OFP）。采用EPA PMF5.0软件进行VOCs来源分析。

　　2结果与讨论

　　2.1臭氧污染概况

　　2023年6月6日至10日，日照市O3-8 h质量浓度最大值均超过《环境空气质量标准》（GB3095—2012）二级标准（160μg/m3），最高值出现于6月9日，为211μg/m3。在6月6日至7日，6月8日至9日出现两次质量浓度上升情况。

　　6月9日的臭氧和NOx的小时变化曲线如图2所示，NOx一天中的几次质量浓度峰值分别出现在10：00（54μg/m3），12：00（35μg/m3），18：00（21μg/m3）以及6月10日14：00（23μg/m3），这主要与早晚高峰时段的汽车尾气排放密切相关。在夜间O3质量浓度较低，自08：00后开始上升，于15：00达到峰值（227μg/m3）。在12：00过后，NOx质量浓度和O3质量浓度在总体上都呈下降趋势，此时期温度高、光照强，NOx和VOCs浓度低，显示光化学反应活跃。

　　污染期间（2023年6月6—10日）的臭氧和NOx质量浓度日变化曲线如图3所示，当臭氧质量浓度升高时，NOx质量浓度总体上具有走低的趋势，这表明光化学反应比较活跃，符合臭氧生成的化学原理。同时在探讨臭氧的光化学反应时，必须考虑太阳辐射强度的显著作用[13]。污染期间的温度和相对湿度值日变化曲线如图4所示，6月7日和6月9日出现了两次高温低湿的情况，并且9日高温低湿的情况显著高于7日，由于强烈的太阳辐射往往伴随着温度的升高，从而导致温度与臭氧浓度之间呈现出显著的正相关性。另一方面，较高的相对湿度条件增加了云层形成的几率，这种现象会削弱光化学反应的强度，因此相对湿度与臭氧浓度之间存在负相关关系[14]。

　　2.2臭氧生成的OFP分析

　　经过计算，污染期间日照市OFP排名前十的VOCs组分如图5所示，其中乙醛对臭氧生成的贡献显著高于其他组分（56.66μg/m3），通过分类统计，发现含氧挥发性有机化合物（OVOCs）和烯烃占比最大（52.9%和31.4%），显著高于烷烃芳香烃和其他VOCs组分，统计结果如图6所示。

　　2.3 PMF污染源解析

　　利用EPA PMF5.0对处理过的VOCs数据进行源解析，经过100次模拟，选取模拟效果最好的第75次模拟进行分析，经因子校准确认，最终确定了监测时期的VOCs主要来自6个污染源，每种污染源的VOCs体积分数及贡献率如图7所示。

　　如图7所示，因子1中苯丙烯、正丁醛、己醛、3-甲基己烷等为高贡献物种，石油加工和化工行业在生产过程中会产生较多的上述物质，考虑到监测点附近有一定数量的加油站和加气站，故推测因子1为石油天然气加工源；因子2的高贡献物种中，2，2，4-三甲基戊烷是典型的汽油车排放示踪物[15]，考虑到点位周边存在日照市市区交通主干道，故推测因子2为汽油车排放源；在因子3中，异戊二烯，1,1-二氯乙烷，六氯-1，3-丁二烯为高贡献物种，其中异戊二烯除了源于植物等生物源排放之外，机动车尾气也是其重要来源[16]，故推测因子3为机动车尾气源；因子4的高贡献物种中，三氯乙烯在医药、涂料等领域应用广泛[17]，考虑到监测点位附近存在涂料加工厂，故识别该因子为涂料生产或使用源；因子5的高贡献物种中，环戊烷和正辛烷等物质为重型柴油车排放的主要污染物，将该因子识别为重型柴油车排放源；因子6的高贡献物种中，四氯乙烷和氟利昂这两种物质在干洗纺织等行业的生产过程中大量产生[18]，考虑监测点位附近存在服装加工厂，故识别该因子为纺织生产排放源。

　　综上可知，石油及其衍生产品的消耗如汽油、柴油车尾气等污染排放源，在该污染过程中起到了主要的作用，建议加强对周边机动车的管控。

　　3结论

　　1）观测期间的臭氧浓度总体上呈现先高后低，日均O3-8 h质量浓度为181μg/m3，每日的平均质量浓度污染与氮氧化物质量浓度的变化关系总体符合两者在光化学反应中的关系。此外，臭氧的浓度变化与气温和相对湿度密切相关，在一定时期内，温度越高，相度湿度越低，光化学反应越剧烈，大气中臭氧的浓度就越高。

　　2）观测期间内总OFP值为141.3868×10-9，其中前十组分为乙醛、丙烯、正丁烯、1-己烯、正丁烷、反-2-丁烯、异戊二烯、丙醛、间对-二甲苯，丙酮，其中乙醛OFP值最高（56.66×10-9）。经过分类统计，OVOCs类和烯烃类在总OFP中占比最高，分别为52.9%和31.4%。因此对OVOCs类和烯烃类的控制是有效减少大气中臭氧产生，从而进一步遏制大气污染的关键。

　　3）经过PMF分析，臭氧污染时期的VOCs主要来源于石油加工、机动车尾气、涂料加工或使用等污染源，需要对这些污染源进行重点管控，尤其是对加油站和机动车多的主干道进行重点监测。

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