專家視角 | 我國臭氧汙染形勢分析及防控對策建議

北極星VOCs在線訊:摘要：近幾年，我國臭氧（O3）汙染呈加重趨勢，以O3為首要汙染物的中度及以上汙染天數佔比呈上升趨勢，O3已成為影響我國環境空氣品質的重要因素，其中京津冀及周邊地區、長三角地區汙染物超標天數中以O3為首要汙染物的天數佔比已經超過以細顆粒物（PM2.5）為首要汙染物的天數。影響臭氧汙染的因素十分複雜，O3生成與其前體物揮發性有機物（VOCs）、氮氧化物（NOx）排放總量及其比例密切相關，呈非線性化學響應關係，且對氣象因素異常敏感。因此，控制O3汙染應更加強調精準性與科學性，建議「十四五」期間以VOCs、NOx減排為抓手，強化O3與PM2.5的協同控制，以大工程帶動大減排，完善激勵與約束並舉的經濟政策，顯著提升監測監管能力，推動O3汙染問題逐步改善。

我國O3汙染形勢

自2013年相繼實施《大氣汙染防治行動計劃》《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》以來，我國環境空氣品質改善效果明顯，空氣中二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）、一氧化碳（CO）濃度顯著下降，尤其是PM2.5汙染控制取得顯著成效，但是臭氧（O3）汙染卻呈逐年加重的趨勢，O3汙染防控形勢嚴峻。

O3汙染呈逐年加重趨勢

2019年，全國337個地級及以上城市（以下簡稱「337個城市」）O3日最大8小時濃度第90分位數的平均值為148微克/米3，相比2015年、2017年增幅分別為20.7%、8.6%，其中京津冀及周邊地區、長三角地區、汾渭平原、蘇皖魯豫交界地區四個重點區域相比2015年增幅分別達34.3%、27.1%、40.7%、23.0%，均超過全國平均增幅（見圖1）。2019年全國O3超標城市個數為103個，其中80%的城市分布在京津冀及周邊地區（28個）、長三角地區（25個）、汾渭平原（9個）、蘇皖魯豫交界地區（21個）四個區域，這些區域已成為我國O3汙染的重災區。337個城市汙染物超標天數中以O3為首要汙染物的天數佔比逐年增加，從2015年的12.5%增加到2019年的41.7%，僅次於以PM2.5為首要汙染物的天數佔比（45.0%），特別是京津冀及周邊地區、長三角地區超標天數中以O3為首要汙染物的天數佔比已超過以PM2.5為首要汙染物的天數（見圖2）。O3已經成為影響我國空氣品質的重要汙染物。

O3汙染程度總體上要明顯低於PM2.5

目前我國O3日最大8小時濃度平均值的二級標準與世界衛生組織（WHO）的過渡期目標值一致，是WHO指導值的1.6倍、美國標準的1.14倍、歐盟標準的1.33倍，我國O3空氣品質標準限值與歐美發達國家水平差距不大。但我國PM2.5濃度年均值、日均值二級標準僅與WHO第一階段過渡值接軌，分別是WHO年均濃度指導值、日均濃度指導值的3.5倍、3倍，美國標準年均值、日均值的2.9倍、2.1倍；歐盟標準僅規定了PM2.5的年均值，我國標準是其1.4倍。雖然我國的O3汙染在近年來呈現持續加重的趨勢，但是總體而言，PM2.5仍然是影響我國大氣環境和人體健康最主要的汙染物。2019年我國337個城市PM2.5年均濃度的均值是WHO準則值的3.6倍，而O3日最大8小時濃度第90百分位數的均值是WHO準則值的1.5倍。全球疾病負擔研究中針對我國的分析表明，我國由於大氣環境PM2.5暴露導致的健康風險約為O3暴露的5倍[1]。

從O3汙染水平看，我國O3汙染略高於歐美，京津冀及周邊地區、長三角地區汙染水平高於美國西部地區。總體上，我國O3汙染水平相當於美國2000年左右的水平，遠低於美國1950年前後光化學煙霧事件多發時期的O3濃度。

O3超標以輕度汙染為主，但中重度汙染佔比呈增長趨勢

2019年全國337個城市O3日最大8小時平均濃度超標率為7.9%，超標天中輕度汙染佔比88.6%，京津冀及周邊地區、長三角地區、汾渭平原、蘇皖魯豫交界地區O3超標天中輕度汙染佔比分別為79.8%、89.7%、90.0%、91.0%，全國及重點區域O3超標天均以輕度汙染為主。2015—2019年，全國337個城市O3超標天中中度及以上汙染佔比從7.2%上升到11.4%，其中京津冀及周邊地區中度及以上汙染佔比上升最為顯著，比例上升幅度高達11.3個百分點（見圖3），全國及重點區域中度及以上汙染天佔比呈增長趨勢。因此，O3汙染防治在提高優良天比率的同時，應著重加強中重度汙染控制，有效降低O3汙染的急性健康影響。

O3汙染區域性特徵顯著

O3及其前體物影響範圍廣、持續時間長、傳輸距離遠，呈現明顯的區域性汙染特徵。區域內城市間及區域間O3相互影響顯著，汙染分布較為均勻，一般無明顯的汙染熱點城市。全國空氣品質觀測數據顯示，我國O3汙染過程主要集中在以「北京—西安—杭州」為頂點的三角區範圍內，假定區域內一半以上城市O3日平均濃度同時超標為一次區域性汙染過程，該區域內2019年內共發生16次區域性O3汙染過程，極端條件時O3超標城市佔比達90%以上，影響面積約78萬千米2，O3汙染的區域性特徵明顯強於PM2.5。其中，京津冀及周邊地區2019年共發生了20餘次區域性O3汙染過程，最大影響範圍達28個城市，最長持續時間為19天。因此，建議「十四五」期間O3防控應在更大的區域範圍進行聯防聯控。

影響O3汙染的因素

O3是大氣中VOCs和NOx等汙染物在太陽紫外線輻射作用下，通過光化學反應生成的二次汙染物。O3形成機理十分複雜，不同地區、不同時段O3汙染成因存在較大差異，但是共性特徵包括：前體汙染物VOCs和NOx排放總量大，特別是VOCs尚未得到有效控制；O3與VOCs、NOx排放之間呈現非線性響應關係，O3生成化學過程複雜；O3汙染對光照、溫度、相對溼度和降水等氣象因素異常敏感。

O3生成前體物排放量大

「十二五」以來，我國全面實施NOx排放總量控制，NOx排放量在2012年首現「拐點」，以燃煤電廠為主的高架源NOx治理取得顯著成效，但移動源和大量工業爐窯NOx排放量降幅較小。目前，我國人為源VOCs排放量巨大，據估算約為2500萬噸，超出同期煙粉塵、NOx排放量的40%左右，是SO2排放量的3.6倍，遠高於美國、歐盟等發達經濟體。此外，VOCs排放來源、構成極為複雜，從排放來源看，涉VOCs排放的工業門類多達460餘個，工業企業數量有上百萬家，還有大量來自交通源、生活源、天然源的VOCs排放；從排放構成看，已監測出的VOCs組分有數百種。VOCs、NOx排放總量大且集中在重點區域是導致O3汙染較重的根本原因，此外由於VOCs排放來源廣泛、多以無組織排放為主，減排難度較大，使得VOCs與NOx減排比例失衡，可能也是造成O3汙染加重的因素之一。

前體物之間的比例關係

O3生成不僅與前體物VOCs、NOx排放量有關，同時與兩者的比例密切相關，呈現複雜的非線性響應關係。經典的EKMA曲線可用於揭示VOCs和NOx生成O3的複雜關係[3]（見圖4），在VOCs和NOx為坐標軸的圖上，O3等值曲線是一條條近似等高線的「L」型曲線，連接不同O3等值線的拐點可以形成一條「脊線」，在脊線上方，NOx相對VOCs過量，稱為VOCs控制區—O3防控以控制VOCs排放為主；在脊線下方，VOCs相對NOx過量，稱為NOx控制區—O3防控以控制NOx為主。在VOCs控制區，VOCs排放保持不變，減排NOx，O3濃度有可能上升。相關研究表明，我國O3汙染重點區域總體上為VOCs與NOx協同控制區，但多數市區為VOCs控制區，主要受烯烴、芳香烴和醛類的控制。因此，「十四五」期間O3控制應強調VOCs和NOx協同減排，特別是應加大VOCs的減排力度。

強輻射、高溫、低溼等氣象條件

O3濃度受太陽輻射、溫度、相對溼度、風向和風速等氣象條件影響大，同時也會與顆粒物等其他汙染物發生相互作用。在區域性O3汙染過程中，O3濃度與日最高溫度呈現較好的正相關關係，在晴朗的天氣條件下，區域性O3汙染多發生於日最高溫度高於30℃的情況，O3汙染過程的結束，多與區域性的降雨或風速變強有關。對京津冀及周邊地區的分析結果表明，溫度越高、相對溼度越低、風速越小，越有利於光化學反應的進行，在平均氣溫30℃以上、日平均相對溼度在25%～75%、持續偏南風、較低風速時O3日平均濃度普遍較高[4-5]。與PM2.5相比，O3對氣象因素的影響更加敏感。

以2019年9月為例，全國平均氣溫同比升高1.1℃，華北東南部、華中、華南等地溼度同比下降10%左右，導致9月O3日最大8小時濃度第90百分位數的平均值同比上升24.7%；此外，模型模擬結果發現，重點區域夏季7月O3日最大8小時平均濃度受氣象條件影響的年際變化可達30%。因此，對於O3的評價與考核應儘可能採用多年滑動平均值，以消除氣象條件的隨機影響。

O3汙染防控對策建議

強化PM2.5與O3協同控制

在未來一段時間，持續降低PM2.5濃度仍將是我國大氣環境管理的核心目標，而在控制PM2.5汙染的同時，強化與O3的協同控制，儘快遏制O3濃度快速上升的趨勢並使之下降，將是藍天保衛戰下一階段工作的主線。

VOCs和NOx是造成PM2.5和O3汙染的共同前體物。PM2.5與O3的協同控制，主要反映在更加科學地開展VOCs和NOx排放控制。因此在下一階段的工作中，應當根據PM2.5與O3協同控制的需求，調整汙染物減排和汙染治理的重點，強化對VOCs與NOx減排要求，從管理理念、控制指標、重點任務、重點措施、環境政策等方面出發，建立支撐PM2.5與O3協同控制的大氣環境管理框架；通過優化大氣汙染防治區域劃分、不同時段重點汙染物減排策略設計等，形成有利於協同控制和精準治理的大氣環境管理體系。

減排VOCs為近期O3汙染防治重心

O3汙染防治的主要目的是減少其暴露對於人體健康的影響。病理學和流行病學的研究均表明，日死亡率與O3濃度存在弱的正相關關係，但O3年平均濃度與健康表現的相關關係不突出[6]，因此控制O3應當把重點放在相對高濃度的O3汙染上，更加強調以中重度O3汙染控制為主，降低O3汙染的急性健康影響，保護人群健康，提升公眾幸福感、獲得感、安全感；與此同時兼顧O3輕度超標天數的控制，推進O3汙染程度總體降低，空氣品質全面改善。

在全球氣候變化的大背景下，近年來區域性極端氣象條件出現的頻率越來越高，如2019年9月後半段和2020年5月前半段，我國東部很多城市都出現了遠超過常年平均水平的高溫天氣，推高了O3濃度，一些城市甚至出現了O3重度汙染。因此氣象波動帶來的影響會加大未來O3濃度變化趨勢的不確定性，給我國設置O3濃度相關的環境目標造成一定困難。但是，由於我國出現中度和重度O3汙染的城市基本上都屬於VOCs控制區，大幅削減VOCs排放量必將有利於減少中重度O3汙染。因此在「十四五」期間，可以通過設置VOCs減排指標，推動大規模的區域性VOCs減排，實現O3汙染防治目的。

加快實施VOCs減排重大工程

協同控制PM2.5與O3汙染，核心是持續科學大幅削減主要大氣汙染物排放量，尤其是要加大VOCs減排力度。結合我國VOCs排放特徵、分布特點等，建議以京津冀及周邊地區、長三角地區、汾渭平原、蘇皖魯豫交界地區以及珠三角、成渝、長株潭、遼寧中部等為重點區域，以工業塗裝、石化、化工、包裝印刷以及油品儲運銷等為重點領域，以結構減排、工程減排、管理減排、協同減排為主要路徑，全面實施原輔材料替代、通用設施無組織排放管理、治汙設施「三率」（廢氣收集率、治汙設施同步運行率和去除率）提升、汽油油品升級、含VOCs廢物高效收集轉運處置等重大工程，構建綜合產品標準、排放標準、管理制度、技術政策、經濟政策「五位一體」的VOCs綜合管理體系，推動實現VOCs排放大幅削減。

通過嚴格執行大宗有機溶劑產品VOCs含量限值標準，大力推進低（無）VOCs含量原輔材料替代工程，從源頭大幅度削減VOCs產生量。通過加強儲罐、裝卸、設備管線組件、汙水處理廠等通用設施汙染源項管理，全面加強無組織排放控制。通過提高「三率」，提升生產過程全鏈條VOCs綜合去除效率。通過「一行一策」「一企一策」等管理制度，提升涉VOCs企業的精細化管控水平。通過加嚴控制夏季汽油油品蒸汽壓，降低汽車VOCs蒸發排放。此外，VOCs減排不僅應著眼於生產過程，還應擴展至含VOCs廢物儲存轉運處置的末端環節，杜絕VOCs汙染的跨介質、跨地域轉移。應將盛裝過VOCs物料的包裝容器、含VOCs廢料（渣、液）、廢吸附劑等通過加蓋、封裝等方式密閉存放，充分利用危險廢物管理制度體系，通過及時轉運、高效處置等方式，實現VOCs排放協同控制。

完善激勵與約束並舉的經濟政策

將VOCs排放全面納入環境保護稅是促進企業加強汙染治理和彌補環境外部性的長效經濟手段。VOCs環境保護稅配合排汙許可證、總量控制、重點行業VOCs綜合治理等政策手段，將有力推進VOCs綜合治理和汙染減排。徵收VOCs環境保護稅應遵循循序漸進、逐步推進的原則，優先選擇VOCs排放量大、光化學反應活性強，同時治理技術、排放核算方法均較為成熟的重點行業先行徵收，為全面徵收積累經驗。此外，應充分考慮企業治理水平實行差別化徵稅政策，對治理水平高、排放濃度低的企業減免稅收；對超標排放企業加徵稅率，使環境保護稅更好地發揮價格槓桿和調劑作用。

消費稅政策是調節產品結構、引導消費方向、推動產品升級換代的有力經濟手段。為從源頭上管控含VOCs產品的生產和使用，建議進一步擴大有機溶劑產品消費稅徵收範圍，包括溶劑型塗料、油墨、膠粘劑、稀釋劑等。關於納稅人範圍，建議覆蓋境內生產和境外進口產品。關於稅率計算，應綜合考慮傳統溶劑型產品和低VOCs含量產品的價差、使用成本差異、治理成本差異等因素，選擇合理的稅率。

夯實VOCs綜合治理基礎能力

我國VOCs控制起步晚，管理基礎薄弱，加強VOCs綜合治理基礎能力建設至關重要。應建立以質量改善為核心的VOCs綜合管控技術體系，圍繞環境空氣品質改善目標需求，基於當地O3和PM2.5汙染生成機理，確定主控因子。強化大氣VOCs觀測結果應用，獲取環境中VOCs的時空分布、濃度及化學組成，充分考慮各種VOCs物質的環境效應和毒性，利用本地VOCs排放清單和源解析結果，確定VOCs控制的重點地區、重點行業和重點物種，建立起一套與空氣品質管理緊密掛鈎的VOCs綜合管控方案。

針對重點行業制定「一行一策」差異化、分源項、全過程的防控措施。鑑於VOCs物質易揮發、無組織逸散排放佔比大的特徵，要打破傳統汙染控制偏好於末端排放的控制方法，緊密結合行業特色、源類特點，建立起從源頭替代到過程控制再到末端治理的全過程防控技術路徑。

綜合運用各種監測監管手段，確保治汙措施落地見效。加強無組織排放和有組織排放、廠區環境和廠界環境的監測力度。加強對治理設施運行情況的監控，包括設備運行時間、關鍵運行參數、耗材或藥劑使用量、危險廢物處置量、有機溶劑消耗量、能源消費量等，通過連續監測記錄，確保治汙設施正常高效運行。加強物料衡算監控手段的利用，根據企業溶劑使用量，以及溶劑回收量、殘留廢物中VOCs含量、治理設施VOCs去除量等綜合判定汙染排放情況，實現對生產工藝全流程VOCs減排情況的監管和評估。

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