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建立光化学评估监测网络应对臭氧污染

时间:2019-07-11 11:30 来源: 作者:木木


  20世纪五六十年代,美国城市深受空气污染困扰,为此,政府推动建立了一系列大气污染防治法律。其中,最为著名的是七十年代颁布的《清洁空气法案》,成为世界各国制定大气污染防治法律的重要参考。  随着美国大气污染治理不断推进,《清洁空气法案》进行了多次的修订。鉴于美国城市的臭氧污染一直得不到有效控制,《清洁空气法案1990修正案》专门针对臭氧污染提出了监管要求。根据当时的1小时近地面臭氧浓度标准,各地被划分为严重、非常严重和极端严重3个等级。《1990修正案》要求这些地区必须加强对臭氧和臭氧前体物的监测。其中,最为重要的监测措施之一就是建立光化学评估监测网络(简称PAMS)。在接下来的近30年中,PAMS项目在美国治理臭氧污染上发挥了重要作用,也为其他同样面临臭氧污染的国家和地区提供了治理思路。  臭氧是一种复杂的大气二次污染物,它由如氮氧化物(NOX)和挥发性有机物(VOCs)这样的污染物通过光化学反应生成,了解臭氧的生成机理对制定精准的措施尤为关键。PAMS就是针对这一目的产生的。区别于传统的空气质量监测站,PAMS项目新增了大量有价值的环境空气监测数据,尤其是臭氧前体物,包括NOX和50多种VOCs。一些具有高活性的VOCs和气象参数也是PAMS项目的监测指标。一些城市可以根据自身情况,灵活增加监测内容。通过PAMS监测,可以更好地了解大气中臭氧是如何形成的,为减少臭氧污染提供决策建议。  美国PAMS项目始于20世纪90年代中期。最初,那些近地面臭氧1小时平均浓度超过160ppb、达到严重污染级别的地区,必须按要求开展PAMS监测。到1997年,美国国家环境空气质量标准(NAAQS)首次设定了臭氧8小时平均浓度限值为 84 ppb。2008年,这一限值降至75 ppb,2015年又再次修订下降到了70 ppb。随着美国臭氧标准的不断加严,PAMS项目也进行了调整。  在监测指标方面,当前的PAMS项目要求全部符合要求的地区都要对臭氧、NOX、VOCs、地面气象等参数进行监测。在监测区域方面,当前的PAMS项目要求对人口在100万以上且包含臭氧未达标区域的城市都要开展PAMS监测。如果某一地区的8小时臭氧浓度水平为中等、严重、很严重或极端严重级别的其中之一,则需要制定“强化监测计划”。“强化监测计划”必须增加臭氧、臭氧前体物和气象数据的监测,以帮助城市实现臭氧达标。根据法规要求,在2019年10月1日之前,城市应当将“强化监测计划”提交到美国环保局,由美国环保局审阅批准后实施。  PAMS项目有完整的质量管理机制。城市需要在年度监测计划中写明PAMS的监测计划和方案,并提交至美国环保局。经美国环保局审核、批准,才可以实施。此外,美国环保局每年都会对PAMS项目进行评估。PAMS监测需要符合国家质量保证项目计划,目前,美国环保局正在编制国家层面针对PAMS项目的国家质量保证项目计划模板,以进一步确保PAMS项目的质量。  为了帮助各地更好地开展PAMS项目,美国环保局也着手制定了PAMS技术指南,预计将于2019年底发布。这一指南也将为地方实施监测提供更细致的指导。  美国PAMS项目的监测数据对公众、国家及地方政府和学术机构都是开放的。这些数据对于了解近地面臭氧浓度的变化趋势和NOX、VOCs浓度之间的关系非常有用。此外,这些数据也有助于评估不同臭氧前体物控制措施对臭氧的控制效果,从而甄别最有效的治理措施,以帮助城市实现臭氧达标。  PAMS监测数据的用途多种多样。首先,PAMS项目可以提供长期臭氧监测数据,帮助人们了解城市周边地区的臭氧浓度变化。其次,PAMS的数据可用于解释臭氧浓度变化与NOX和VOCs浓度变化之间的关系,提供有关VOC活性的信息,从而了解大气中臭氧的生成机理。如果监测点二者的浓度比VOCs/NOX<4,则此监测点被认为位于“VOCs敏感区”;如果监测点VOCs/NOX>15,则此监测点被认为位于“NOX敏感区”;如果VOCs/NOX的比例在5-15之间,则此监测点位于“过渡区”。针对不同类型的站点,决策者可以采取针对性的措施。PAMS提供的气象条件数据,如气温、太阳辐射、风速、降水量等,也可以帮助评估气象条件对臭氧形成的影响。  自20世纪90年代以来,在PAMS项目的数据支撑之下,美国已经对VOCs和NOX实施了一系列管控措施,并取得了显著的效果。以美国德克萨斯州休斯顿市为例,在1986至2015年间,这一城市的年均8小时臭氧浓度下降了32%。下一步,美国计划通过“强化监测计划”,进一步发挥监测在科学治理臭氧中的作用,帮助美国大气科学家和城市管理者制定更为精准有效的治理策略。(马克·萨瑟)  作者单位:美国环境保护局2019年07月09日08:26 来源:中国环境报

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