臭氧与 PM2.5 协同防控技术迭代，夏秋季复合污染预报精度提升

在大气污染防治持续推进的进程当中，颗粒物污染治理已经取得阶段性显著成效，区域 PM2.5 年均浓度稳步下降，重污染天数持续减少。与此同时，臭氧污染逐步凸显，尤其是在气温高、光照充足的夏秋季，臭氧和 PM2.5 复合污染，成为制约区域环境空气质量稳定向好的核心难点。臭氧和 PM2.5 两种污染物的生成过程高度耦合，它们的前体物存在同源性，氮氧化物、挥发性有机物既是臭氧生成的核心前体物，同时也会参与二次无机气溶胶、二次有机气溶胶的生成，推动细颗粒物浓度上升。两种污染过程相互交织，单独针对其中一类污染物开展管控，往往很难取得理想效果，甚至管控方案选择不当，会出现一类污染物下降、另一类污染物反弹的现象，这就对大气污染治理提出了协同防控的新要求。伴随着大气监测技术、数值预报模型、人工智能算法快速迭代，面向臭氧与 PM2.5 复合污染的立体监测预报体系持续升级，区域多污染物协同预报准确率稳步提升，支撑夏秋季污染防控从粗放式应急管控，转向基于污染机理、敏感源识别、精准时段管控的精细化治理模式。

要理解复合污染防控的难点，首先要理清臭氧、二次 PM2.5 的生成逻辑。臭氧并不是污染源直接排放出来的一次污染物，属于典型的二次污染物，在太阳紫外线辐射作用下，挥发性有机物和氮氧化物发生一系列光化学反应生成。光化学反应速率对温度、光照强度极其敏感，夏季晴热高温、静稳无风的气象条件，是臭氧污染爆发最有利的外部条件。而 PM2.5 当中很大一部分组分同样是二次生成，氮氧化物氧化转化为硝酸盐、二氧化硫转化为硫酸盐，加上挥发性有机物氧化形成的二次有机气溶胶，共同构成二次细颗粒物主体。由此可见，VOCs 和 NOx 是两类污染共同的 “原料”，但二者的响应关系是非线性的，存在显著的敏感性分区。在很多工业密集区域，体系处于 VOCs 控制区，削减挥发性有机物，能够同时抑制臭氧生成和二次有机颗粒物生成，减排效益双向释放；而在另外一些区域，体系处于 NOx 控制区，单纯减少氮氧化物，反而有可能在短期内抬升臭氧浓度，也就是大家常说的臭氧 “滴定效应”。这种复杂的非线性响应关系，是协同管控最大的技术门槛，也决定了不能套用统一的减排方案，必须分区域、分时段识别控制因子。

过去的大气监测体系，以地面站点常规监测为主，站点数量有限，点位布局偏向城区，对于城市之间交界区域、产业集聚区、物流通道、工业园区周边等臭氧生成敏感区域，空间覆盖不足。单点监测数据只能代表点位附近的污染水平，很难捕捉污染在区域之间传输、局地生成的空间差异，也很难区分是本地排放生成，还是远距离输送带来的污染负荷。新一代立体监测网络，打通了地面固定监测站、移动车载走航监测、无人机遥感观测、高塔梯度观测、激光雷达垂直探测等多种手段，形成 “地面 - 低空 - 高空” 一体化的立体感知体系。地面站点稳定持续提供常规浓度时序数据；车载走航可以在污染高发时段，沿着产业园区、道路、企业边界动态扫描，快速锁定高 VOCs 排放的热点片区；无人机搭载气体传感器、可见光与红外载荷，可以深入厂区内部、偏僻堆场、无组织排放点位，捕捉地面车辆难以抵达区域的排放；激光雷达能够获取污染物垂直剖面，识别边界层高度、污染物向上扩散和向下堆积的规律，判断污染是近地面局地生成，还是高空输送沉降。多源监测数据汇聚之后，输入 AI 融合预报模型，弥补单一监测手段的短板，让预报模型拥有更加丰富的实况输入，72 小时尺度的污染过程预报、超标风险预判的稳定性持续提高。

预报模型本身也在持续迭代升级，传统的数值气象化学模式，依托大气动力学、光化学反应机理计算污染物演化，但机理模式计算量大，对于排放清单的误差比较敏感，在局地小尺度、短时间的精细化预报上面，容易出现偏差。现在主流方案采用机理模式和机器学习 AI 模型融合的技术路线，以化学传输模式作为基础框架，再用长期历史监测数据、气象观测数据、污染源排放台账数据训练机器学习校正模块。AI 模块学习历史上气象要素、前体物浓度、排放变化和臭氧、PM2.5 浓度之间的非线性关联，自动修正机理模型的系统性偏差，对高温晴好、静稳、辐合等容易诱发复合污染的特殊气象场景优化适配。模型输出结果不再仅仅是全域平均浓度预报，还可以输出空间精细化格点预报，识别哪些片区、哪个时间段属于臭氧高敏感区，识别 VOCs/NOx 敏感分区，输出管控建议清单。比如预报识别到某一片区午后光照强、温度持续走高，属于 VOCs 敏感区，就提示优先管控溶剂使用、涂装、印刷、化工无组织逸散这类 VOCs 排放源；部分交通密集区域 NOx 排放占比高，管控策略就会差异化设置。

在管控实施层面，动态响应、错峰调控成为协同防控的核心手段，摒弃过去大范围统一限产的模式。结合预报预判的光照、气温、风力、边界层变化，针对高排放工序实施时段化调控。很多排放 VOCs 的工序，比如涂装、油墨调配、溶剂清洗、物料装卸，光化学反应活跃的白天高温时段是管控重点，引导企业把高 VOCs 排放工序调整到光照弱、温度低的夜间时段生产，从源头削减光化学反应阶段的前体物供给。移动源管控同样纳入协同方案，柴油货车、非道路移动机械是氮氧化物、颗粒物重要排放来源，在污染预警时段，优化货运通行路线、高排放车辆限行方案，同时持续推进老旧车辆淘汰、新能源替代、非道路机械尾气治理。油品储运销环节的油气挥发也是不可忽视的 VOCs 来源，强化加油站、储油库油气回收装置运维监管，定期开展密闭性检测，减少油品挥发逸散。

治理设施的稳定运行管理，是保障减排成效的落脚点。很多工业配套的脱硫、脱硝、除尘、VOCs 治理设施，在设计工况下能够达到很高的去除效率，但是在低温、低负荷、启停、检修过渡阶段，治理效率会明显下滑，成为排放管控的薄弱环节。针对这个痛点，超低排放改造工作持续向更多行业延伸，治理工艺方案向低温适配方向优化。比如脱硝催化剂选用宽温域催化剂，VOCs 吸附催化装置优化换热系统，保障早晚低温工况下依然维持稳定去除效率。同步完善工况在线监控体系，不只是监测出口污染物浓度，同时采集治理设施的用电、温度、压差、药剂投加量、阀门状态等工况参数，判断治理设施是否正常投运，避免设施 “装而不用”、旁路偷排等问题。

长期治理的根本路径，依然是产业、能源、运输三大结构优化调整，从源头持续压减前体物排放总量。能源结构上持续提升清洁能源占比，减少化石燃料燃烧带来的 NOx、颗粒物排放；产业结构上推动高耗能、高排放产业升级改造，淘汰落后工艺，鼓励低 VOCs 原辅材料替代，在涂装、包装印刷、家具制造行业推广水性涂料、粉末涂料、无溶剂胶黏剂，从原料端降低 VOCs 产生量；运输结构上推进 “公转铁、公转水”，完善绿色货运体系，扩大新能源车辆应用规模。结构调整属于中长期工程，见效周期长，需要和短期精准应急管控相互配合，形成长短结合的治理体系。

同时在技术研发层面，针对复合污染还有不少难点持续攻关。不同组分二次气溶胶的生成机理、区域之间污染物传输贡献定量解析、生物源 VOCs（植被排放）和人为源 VOCs 的相互作用，都是当前研究热点。植被排放的异戊二烯等物质，在夏季高温时段是天然的臭氧前体物，人为减排叠加生物源影响，进一步增加臭氧管控的复杂程度。此外，臭氧污染对人体健康、植被生态的损害效应评估，也在持续完善，为空气质量标准修订、管控目标设定提供健康基准支撑。

在管理体系上，跨区域联防联控机制持续深化，大气污染没有行政边界，气流输送可以把上游区域的前体物、污染物输送到下游，单一行政区单独管控很难守住空气质量目标。相邻区域统一预报会商、统一预警启动标准、统一重点源管控方向，同步开展走航排查、监督帮扶，避免污染源向辖区边界转移，提升区域协同治理合力。配套的污染源排放清单动态更新机制也在完善，定期摸排新增产业、新增排放环节，修正清单误差，让预报模型的排放输入更加贴近真实排放情况。

从公众感知角度来说，臭氧污染无色无味，不像雾霾那样肉眼可见，科普引导也非常重要。夏秋季高温晴好、蓝天白云的天气下，恰恰有可能臭氧浓度超标，很多群众容易忽略臭氧暴露风险。在臭氧高污染时段，健康提示、户外活动指引同步推送，引导敏感人群减少午后长时间户外暴露。

整体来看，臭氧与 PM2.5 复合污染治理是大气污染防治进入深水区之后必须攻克的难题，依靠监测网络立体化、预报模型智能化、减排策略差异化、设施运维常态化，持续压缩复合污染发生的频次、强度，稳步巩固区域大气环境质量改善成果，推动空气质量持续向优良水平迈进。

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