建立光化學(xué)評估監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對臭氧污染

 20世紀(jì)五六十年代，美國城市深受空氣污染困擾，為此，政府推動建立了一系列大氣污染防治法律。其中，最為著名的是七十年代頒布的《清潔空氣法案》，成為世界各國制定大氣污染防治法律的重要參考。

隨著美國大氣污染治理不斷推進(jìn)，《清潔空氣法案》進(jìn)行了多次的修訂。鑒于美國城市的臭氧污染一直得不到有效控制，《清潔空氣法案1990修正案》專門針對臭氧污染提出了監(jiān)管要求。根據(jù)當(dāng)時的1小時近地面臭氧濃度標(biāo)準(zhǔn)，各地被劃分為嚴(yán)重、非常嚴(yán)重和極端嚴(yán)重3個等級�！�1990修正案》要求這些地區(qū)必須加強(qiáng)對臭氧和臭氧前體物的監(jiān)測。其中，最為重要的監(jiān)測措施之一就是建立光化學(xué)評估監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（簡稱PAMS）。在接下來的近30年中，PAMS項目在美國治理臭氧污染上發(fā)揮了重要作用，也為其他同樣面臨臭氧污染的國家和地區(qū)提供了治理思路。

臭氧是一種復(fù)雜的大氣二次污染物，它由如氮氧化物（NOX）和揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）這樣的污染物通過光化學(xué)反應(yīng)生成，了解臭氧的生成機(jī)理對制定精準(zhǔn)的措施尤為關(guān)鍵。PAMS就是針對這一目的產(chǎn)生的。區(qū)別于傳統(tǒng)的空氣質(zhì)量監(jiān)測站，PAMS項目新增了大量有價值的環(huán)境空氣監(jiān)測數(shù)據(jù)，尤其是臭氧前體物，包括NOX和50多種VOCs。一些具有高活性的VOCs和氣象參數(shù)也是PAMS項目的監(jiān)測指標(biāo)。一些城市可以根據(jù)自身情況，靈活增加監(jiān)測內(nèi)容。通過PAMS監(jiān)測，可以更好地了解大氣中臭氧是如何形成的，為減少臭氧污染提供決策建議。

美國PAMS項目始于20世紀(jì)90年代中期。最初，那些近地面臭氧1小時平均濃度超過160ppb、達(dá)到嚴(yán)重污染級別的地區(qū)，必須按要求開展PAMS監(jiān)測。到1997年，美國國家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（NAAQS）首次設(shè)定了臭氧8小時平均濃度限值為 84 ppb。2008年，這一限值降至75 ppb，2015年又再次修訂下降到了70 ppb。隨著美國臭氧標(biāo)準(zhǔn)的不斷加嚴(yán)，PAMS項目也進(jìn)行了調(diào)整。

在監(jiān)測指標(biāo)方面，當(dāng)前的PAMS項目要求全部符合要求的地區(qū)都要對臭氧、NOX、VOCs、地面氣象等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。在監(jiān)測區(qū)域方面，當(dāng)前的PAMS項目要求對人口在100萬以上且包含臭氧未達(dá)標(biāo)區(qū)域的城市都要開展PAMS監(jiān)測。如果某一地區(qū)的8小時臭氧濃度水平為中等、嚴(yán)重、很嚴(yán)重或極端嚴(yán)重級別的其中之一，則需要制定“強(qiáng)化監(jiān)測計劃”。“強(qiáng)化監(jiān)測計劃”必須增加臭氧、臭氧前體物和氣象數(shù)據(jù)的監(jiān)測，以幫助城市實(shí)現(xiàn)臭氧達(dá)標(biāo)。根據(jù)法規(guī)要求，在2019年10月1日之前，城市應(yīng)當(dāng)將“強(qiáng)化監(jiān)測計劃”提交到美國環(huán)保局，由美國環(huán)保局審閱批準(zhǔn)后實(shí)施。

PAMS項目有完整的質(zhì)量管理機(jī)制。城市需要在年度監(jiān)測計劃中寫明PAMS的監(jiān)測計劃和方案，并提交至美國環(huán)保局。經(jīng)美國環(huán)保局審核、批準(zhǔn)，才可以實(shí)施。此外，美國環(huán)保局每年都會對PAMS項目進(jìn)行評估。PAMS監(jiān)測需要符合國家質(zhì)量保證項目計劃，目前，美國環(huán)保局正在編制國家層面針對PAMS項目的國家質(zhì)量保證項目計劃模板，以進(jìn)一步確保PAMS項目的質(zhì)量。

為了幫助各地更好地開展PAMS項目，美國環(huán)保局也著手制定了PAMS技術(shù)指南，預(yù)計將于2019年底發(fā)布。這一指南也將為地方實(shí)施監(jiān)測提供更細(xì)致的指導(dǎo)。

美國PAMS項目的監(jiān)測數(shù)據(jù)對公眾、國家及地方政府和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)都是開放的。這些數(shù)據(jù)對于了解近地面臭氧濃度的變化趨勢和NOX、VOCs濃度之間的關(guān)系非常有用。此外，這些數(shù)據(jù)也有助于評估不同臭氧前體物控制措施對臭氧的控制效果，從而甄別最有效的治理措施，以幫助城市實(shí)現(xiàn)臭氧達(dá)標(biāo)。

PAMS監(jiān)測數(shù)據(jù)的用途多種多樣。首先，PAMS項目可以提供長期臭氧監(jiān)測數(shù)據(jù)，幫助人們了解城市周邊地區(qū)的臭氧濃度變化。其次，PAMS的數(shù)據(jù)可用于解釋臭氧濃度變化與NOX和VOCs濃度變化之間的關(guān)系，提供有關(guān)VOC活性的信息，從而了解大氣中臭氧的生成機(jī)理。如果監(jiān)測點(diǎn)二者的濃度比VOCs/NOX<4，則此監(jiān)測點(diǎn)被認(rèn)為位于“VOCs敏感區(qū)”；如果監(jiān)測點(diǎn)VOCs/NOX>15，則此監(jiān)測點(diǎn)被認(rèn)為位于“NOX敏感區(qū)”；如果VOCs/NOX的比例在5-15之間，則此監(jiān)測點(diǎn)位于“過渡區(qū)”。針對不同類型的站點(diǎn)，決策者可以采取針對性的措施。PAMS提供的氣象條件數(shù)據(jù)，如氣溫、太陽輻射、風(fēng)速、降水量等，也可以幫助評估氣象條件對臭氧形成的影響。

自20世紀(jì)90年代以來，在PAMS項目的數(shù)據(jù)支撐之下，美國已經(jīng)對VOCs和NOX實(shí)施了一系列管控措施，并取得了顯著的效果。以美國德克薩斯州休斯頓市為例，在1986至2015年間，這一城市的年均8小時臭氧濃度下降了32%。下一步，美國計劃通過“強(qiáng)化監(jiān)測計劃”，進(jìn)一步發(fā)揮監(jiān)測在科學(xué)治理臭氧中的作用，幫助美國大氣科學(xué)家和城市管理者制定更為精準(zhǔn)有效的治理策略。