臭氧及其前体物监测如何助力加州南海岸空气质量提升?-凯发国际ag

臭氧及其前体物监测如何助力加州南海岸空气质量提升?

发布时间:2023.05.04

加州南海岸是美国臭氧污染程度最高的地区。2020年,洛杉矶县臭氧超标天数达118天。如何促使臭氧浓度达标是加州南海岸空气质量管理工作面临的一大挑战。

美国加州南海岸地区

臭氧污染挑战

加州南海岸是美国臭氧污染程度最高的地区。2020年,洛杉矶县臭氧超标天数达118天。如何促使臭氧浓度达标是加州南海岸空气质量管理工作面临的一大挑战。

整个加州地区被划分为15个空气盆地(每个空气盆地的气象和地理条件相似),其中加州南海岸空气盆地特别容易出现臭氧浓度高的情况,因为:

1)区域内人口稠密、经济发达,有发电厂和炼油厂排放、机动车辆尾气排放以及个人卫生和清洁产品等消费品的生产等多种排放源,且排放强度大;

2)山区地形易造成污染;

3)夏季阳光充足,高温加速臭氧的生成和某些前体污染物的挥发排放;

4)当地常出现逆温层现象,导致各种来源排放的污染物被“罩”在地面附近不利于扩散,加剧了污染程度。

加州南海岸空气质量管理局(scaqmd,以下简称管理局)是美国南加州区域空气污染联防联控的管理机构,管辖区域包括洛杉矶县、橙县、河滨县以及圣伯纳蒂诺县。

总体上看,四个县域中,内陆地区的臭氧污染更为严重。这与地形有关,当海风将污染物吹向内陆时,盆地周围的山区会捕获污染物,加重下风向处人口密集区、河滨县、圣伯纳蒂诺县山谷及邻近山区、洛杉矶县圣塔克拉利塔市周围地区的臭氧污染。而来自海洋的清洁空气交换,使得橙县和洛杉矶县的沿海地区的臭氧浓度低于洛杉矶县内陆区域、河滨县和圣伯纳蒂诺县。

臭氧及其前体物监测

为减排政策制定提供支持

由于海陆交汇区臭氧传输机制和生成化学复杂,开展臭氧污染监测对于海陆交汇区臭氧污染治理尤为重要。氮氧化物和挥发性有机化合物是臭氧主要的前体物,来源于车辆尾气排放、工厂排放等燃烧源以及油漆生产、消费品生产等非燃烧源。二者在光化学反应下生成臭氧,因此前体物监测是臭氧污染监测的重要部分。

管理局已经将臭氧及其前体物(氮氧化物和挥发性有机化合物)纳入监测体系。经过美国环保局批准,空气质量监测网络搭建了29个臭氧和23个二氧化氮的连续监测装置,每小时将监测数据近实时传输至网站和应用程序。

光化学评估监测网络(pams)是美国臭氧监测的另一重要措施,根据该网络的要求,管理局设立了2个监测站,测量包括挥发性有机物和羰基化合物等在内的臭氧前体物以及地面和高空的气象要素(风速、气压、太阳辐射、紫外辐射和混合高度)。监测数据用于以下工作:

1)提供臭氧前体物和气象学的时空变化信息,用于空气质量模型建模工作,以此预测未来污染物浓度,为制定空气质量管理策略提供依据。

2)提供污染物浓度的空间估计值,用来评估整个辖区内由于空气污染造成的癌症风险。

3)使用“点源”模型,用于工厂设备排放许可证的申请评估工作。

4)用于验证空气质量模型在预测大气污染物浓度方面的性能。

笔者认为,臭氧及其前体物监测可以为减排政策的制定提供支持。管理局将监测到的污染物浓度与美国国家空气质量标准进行比较,以确定是否需要采取额外的减排措施。如果需要采取相应的措施,再利用排放清单和模拟气象学进行空气质量建模,以评估控制措施的实施规模、实施进度和空间影响,确保该区域的污染物浓度在规定日期前达标。

统一技术方法和监测仪器

实现监测质量控制与保障

加州南海岸石化园区采取了多种监测方法和技术手段,实现多种监测方法和技术手段的协同效应、最大程度的保证监测质量尤为必要。通过实施其第1180号法规,管理局要求其管辖范围内的炼油厂安装和运行电子围栏监测系统,以测量标准污染物和有毒空气污染物排放情况,制定综合排放清单。

在监测质量控制与保障(qa/qc)方面,管理局要求七家运行电子围栏监测系统的炼油厂提供有关空气监测仪器、数据维护、质量控制程序、备份系统、审计和数据报告方法的详细信息,并在制定监测计划的过程中,遵循1180号法规中对于《炼油厂围栏空气监测计划指南》的规定。该文件规定了炼油厂应使用的空气监测方法和技术类型,系采用美国环保局批准的技术方法对苯、甲苯、乙苯和二甲苯等挥发性有机物和其他污染物进行光学遥感监测。这一过程保证了所有开展监测的炼油厂使用的仪器、技术方法的一致性和数据的可比性。

此外,管理局的工作人员也使用类似的遥测方法在油气井和其他挥发性有机物的排放设施附近进行移动监测,以确定潜在泄漏点和无组织排放点,并评估排放对于附近社区空气质量的影响。

清洁能源推广及多种源排放管控

助力实现空气质量改善

除了空气质量监测,过去几十年,加州南海岸还采取了减少污染车辆、实施更严格的工业法规(包括许可证管理和合规性监测)、推广更清洁的技术和清洁燃料等措施,使得管辖区内的空气污染情况有所改善。

推广清洁能源使用。通过实施经济激励计划和低排放技术的法规,加快发动机、锅炉、设备、运输车辆向清洁化转变是减少该地区空气污染的主要措施。经济激励计划鼓励企业和居民在规定的期限内转向使用更清洁的技术,加快改善空气质量。政策法规通过加严监管、提高污染物排放标准,促进企业生产、运输过程中排放的进一步减少和船舶、飞机、火车及其相关行业清洁燃料使用程度的提高。

比如,去年管理委员会制定了新的炼油厂和相关设施的排放标准。按照管理局相关法规的规定,预计在未来14年内,该区域每天将减少7.7至7.9吨氮氧化物排放,到2023年氮氧化物的排放将减少近一半,以实现近期的空气质量管理目标。这对于减少化工设施给当地社区造成的空气污染乃至整个地区的空气污染治理来说迈出了一大步。

多种污染源排放管控。管理局主要监管责任在于固定源和面源的监管,如大型工厂和商业设施等,但在实际工作中,管理局也试图减少由港口、铁路或仓库等场所大规模物流运输活动导致的排放。目前,管理局对大型物流仓储采取减排措施,预计将使物流仓储相关来源的排放减少约15%。此外,管理局还通过与自愿减少运营排放的商业机场等单位签订谅解备忘录,促进自愿减排。

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