夜间臭氧浓度“居高不下”，谁是“真凶”？
□泰安市生态环境局提供
边界层结构示意图
今年以来，泰安市瞄准重点行业和重点时段，出台了一系列防治政策措施，将治理纳入环保突出问题整治攻坚行动，督促企业完善污染防治设施，推动全市环境质量持续改善。7月份，全市臭氧(O3)浓度较去年同比下降11.8%，优良天数同比增加9天，但因臭氧引起的轻微污染天气，仍然成为制约完成泰安市“十三五”优良率目标的主要制约因素。
近地面臭氧(O3)是近地面主要的空气污染物之一，主要由氮氧化物(NOX)和挥发性有机物(VOCs)等污染物在大气中经光化学反应产生。近年来，我国O3污染日益显著，已经成为影响夏季优良天数的主要“元凶”，引起了环保工作者的关注。中国生态环境状况公报显示，2019年168城市O3浓度同比增长8.4%，超标天数同比上升3.8个百分点。
研究表明，O3浓度呈现明显的日变化特征，表现为12—16时达到峰值，之后随着温度降低，光辐射减弱，O3浓度在夜间处于较低水平，并常于清晨6时—8时达到谷值。但是，观察发现，泰安市部分时期会出现夜间O3浓度“居高不下”的现象。
O3通过光化学反应生成，其形成及浓度，除直接决定于排放源的数量及其排放浓度以外，还受太阳辐射强度、气象(主要是温度)以及地理等条件的影响。但夜间没有太阳辐射的情况下，O3浓度仍然处于较高水平。报告显示，造成这种现象的原因主要是O3输送（包含垂直输送和水平输送）的结果。
垂直输送一般是通过垂直方向风力作用，O3从高空的残余层进入近地面的夜间混合层，而且高空缺少一氧化氮（NO）等消耗O3的物质，导致夜间地面O3浓度显著上升。臭氧夜间维持高浓度现象常出现在锋面天气情况下，此类天气系统（风切变、对流性天气、气旋（如台风））通常会引起O3从上至下的沉降。水平输送则为O3从高浓度地区向低浓度地区传输的过程。
泰安市出现夜间O3浓度“居高不下”的现象作何解释？
以2020年7月5日—8日泰安市的O3污染过程为例，分析为高温、强辐射等对臭氧生成有利的气象条件和传输的共同影响。
夜间臭氧“居高不下”典型时序图
有利的气象条件。7月5日—8日为泰安市7月温度最高的时期，温度高，太阳辐射强，为光化学反应的进行提供了最有利的条件，从而使O3产生速率加快，进而导致此期间内，O3浓度处于较高水平。
臭氧的寿命较长，可以远距离输送。（1）水平传输。从5日开始，华东地区出现大范围的O3污染，在西南气团作用下，O3污染传输到海上；6日—7日风向转为东南风，受到来自海上的O3输送影响，泰安市O3浓度较高，加之夜间逆温的影响，不利于污染物扩散，使O3浓度一直维持在160μg/m3左右或更高水平。（2）垂直传输。泰安市位于泰山脚下南部，在日间阶段，山地受太阳辐射加热后升温更快且气温更高，在其他条件不变时，大气的气压与气温反相关，高气温对应低气压。因此气温更高的山地出现低压，气温低的平原产生高压，气压梯度力推动气块由平原沿谷底向山地运动，形成谷风。
在夜间阶段，山地的冷却速度要快于平原且气温更低，此时山地-平原间的气压梯度和日间阶段正好相反，山地近地面产生高压，平原产生低压。气压梯度力推动气块由山地向平原运动形成山风。
受山谷风影响，白天向上的谷风，将污染气团由山脚吹向山上，而夜间山风下行，导致白天气流系统发生逆转，泰山上O3向下传输。此外，夜间混合层高度降低，O3从高空的残余层进入近地面的夜间混合层，而且高空缺少一氧化氮（NO）等消耗O3的物质，导致夜间地面O3浓度显著上升，从而导致泰安市城区内夜间O3浓度维持在较高的浓度。
海、陆、山地、城市群区域的复杂边界层
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