建立光化学评估监测网络应对臭氧污染

  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》，变成全球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》专对于臭氧污染提出了监督管理要求。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、很严重和极端严重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及其重要的作用，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。有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。一些城市能够准确的通过自身情况，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，美国国家环境空气品质衡量准则（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项目要求全部符合标准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，美国环保局年年都会对PAMS项目做评估。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。这一些数据对于了解近地面臭氧浓度的变化趋势和NOX、VOCs浓度之间的关系很有用。此外，这一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项目能够给大家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/NOX4，则此监测点被认为位于“VOCs敏感区”；如果监测点VOCs/NOX15，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”。针对不一样的站点，决策者能采用针对性的措施。PAMS提供的气象条件数据，如气温、太阳辐射、风速、降水量等，也能够在一定程度上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）