被動采樣監(jiān)測遂寧市NO2時空分布特征

龍 帥，張 凱，唐紅軍，李雙志，王 潔，何 芮(遂寧市環(huán)境監(jiān)測中心站，四川 遂寧 629000)

NO2是一種普遍存在的大氣污染物，是光化學煙霧發(fā)生的重要條件，對人體的呼吸系統(tǒng)有嚴重危害。近年來的監(jiān)測中，全國許多城市大氣中NO2的污染水平有上升趨勢［1］。目前，我國對區(qū)域環(huán)境空氣NO2的時空分布研究較多［2］。

遂寧市位于四川盆地中部，涪江中游，主要產業(yè)為電子、石油、化工、化肥、食品、水泥、輕紡等，工業(yè)排放和能源消耗排放的廢氣量快速增長;隨著人民生活水平的日益提高，城市汽車擁有量迅猛增加，機動車尾氣排放造成的空氣污染正呈上升趨勢。覃欽晏等曾經對遂寧市城區(qū)大氣主要污染物污染水平及變化規(guī)律進行過研究［3］，但對整個遂寧市環(huán)境空氣污染濃度時空分布特征的研究還是空白，本研究采用成熟［4］、相關性好［5～6］的被動采樣方法，通過為期1a的監(jiān)測分析，獲得整個遂寧市轄區(qū)內NO2濃度水平及時空分布，為遂寧市空氣污染防治提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 采樣儀器

采用Handy SONOX 分子擴散采樣器，購于日本綠藍公司，由固定托盤和擴散盤組成，內置浸藥濾膜與不銹鋼擋風紗網，網與濾膜之間由特氟龍密封墊隔開，具有重量輕、體積小，操作簡便、無需電源等特點。其濾膜也購于日本綠藍公司，浸有三乙醇胺溶液。劉敏等在與遂寧市相鄰的重慶市研究了該采樣器監(jiān)測結果與自動監(jiān)測的比對分析，結果表明數據偏差均＜10%，且相關性較好，具有較好的穩(wěn)定性［7］。

其基本原理為:氣體污染物在采樣器擴散腔中傳遞的過程都遵循Fick’s 定律［8］，其數學表達式為:

對于特定的氣體污染物和特定的被動式采樣器，其擴散系數D、總有效擴散面積A和總的有效擴散腔長度L 是一定值，因此K 是一個常數，它相當于泵采樣器的流量，稱為被動式采樣器的采樣速率。當已知K，測得被吸收層所采集的被測污染物含量W和采樣時間t，可由上式計算出空氣中污染物的濃度c，這就是被動式采樣器的基本原理。

1.2 監(jiān)測點位布設

在遂寧市整個轄區(qū)內，以16km×16km的均勻網格布設點位18個，采樣點位分布見圖1，點位布設時避開交通干線、工業(yè)大氣污染源，盡量監(jiān)測自然點位，以了解區(qū)域NO2背景含量狀況。

1.3 樣品分析與數據處理

采樣周期為1個月，研究時間為2011年3月至2012年2月。樣品采集后，在避光冷藏的條件下，統(tǒng)一送至四川省環(huán)境監(jiān)測中心站進行分析。采用Microsoft Office Excel 2003和SPSS Statistics 17.0軟件進行數據處理、分析;采用Arcgis ArcMap 10進行繪制等值線圖。

2 結果與討論

2.1 NO2濃度的時間差異

2.1.1 月濃度變化

通過對遂寧市轄區(qū)為期1a的監(jiān)測，獲得NO2的監(jiān)測數據210個，結果表明遂寧市NO2平均濃度為(3.44 ±1.80)μg/m3，濃度水平并不高。通過分析遂寧市轄區(qū)內不同月份的NO2的平均濃度(圖2)，可以看出，二氧化氮濃度在全年與氣溫呈反方向變化:氣溫高，濃度低，反之，濃度高。

2.1.2 季濃度變化

將3～5月劃分為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，12～次年2月為冬季，遂寧市各季節(jié)NO2濃度變化如圖3。通過Kruskal－Wallis H 檢驗顯示，不同季節(jié)NO2濃度大小差異極顯著(χ2=32.176，df=3，p=0.00 ＜0.01)，表明遂寧市不同NO2濃度季節(jié)變化規(guī)律是:冬季＞春季＞秋季＞夏季。我們分析主要是受遂寧市氣候影響較大，夏季是遂寧市的雨季，空氣潮濕、多雨，對大氣污染物有很好的稀釋清除作用，有研究表明雨量大小與污染物稀釋程度存在正相關關系［9～10］。秋、冬季節(jié)降水量小，故NO2濃度相對較高。

2.2 不同區(qū)域內NO2濃度差異

按照遂寧市管轄范圍內的不同行政區(qū)縣劃分為不同區(qū)域，各區(qū)域的NO2濃度見圖4。通過Kruskal－Wallis H 檢驗顯示，不同區(qū)縣NO2濃度大小差異極顯著(χ2=78.288，df=4，p=0.00 ＜0.01)，表明NO2濃度由大到小的區(qū)域依次是:船山區(qū)＞安居區(qū)＞大英縣＞蓬溪縣＞射洪縣。我們分析造成這種分布原因主要是與各區(qū)域的污染源數量及車流量有關。

2.3 NO2的等值線圖

污染問題的圖形化是近年來國際上研究區(qū)域性環(huán)境問題的重要手段［11］。通過Arcgis ArcMap 10 獲得遂寧市轄區(qū)全年NO2等值線圖，見圖5。由圖5 可以看出:①NO2的高值區(qū)域主要集中在人口稠密、交通密集的城市區(qū)、船山區(qū)一帶，有研究表明大氣中NOx 主要來自于邊界層內的直接排放且化學活性很強，受局地人為活動的影響較大［12］，也與交通強度密切相關［13］;②全遂寧市轄區(qū)范圍內NO2呈現西北低、東南高的趨勢，這與遂寧市污染源整體布局以及主導風向(西北風)有關。

3 結論

(1)遂寧市NO2平均濃度為(3.44 ±1.80)μg/m3，濃度水平并不高，高濃度值出現在冬季，低濃度值出現在夏季。濃度季節(jié)變化規(guī)律是:冬季＞春季＞秋季＞夏季。

(2)從不同區(qū)域范圍內NO2濃度看，濃度最高值出現在全市工業(yè)集中及車流量較大的區(qū)域(船山區(qū))。

(3)受遂寧市污染源整體布局以及主導風向(西北風)的影響，全轄區(qū)范圍內NO2呈現西北低、東南高的趨勢。

［1］程春明，吳忠勇，燕娥.我國的城市發(fā)展與大氣污染［J］.環(huán)境科學研究，1994，7(2):13－17.

［2］張羽，牛生杰.湛江市空氣NO2濃度變化特征及時頻分析［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2009，25(5):107－113.

［3］覃欽晏，張凱，韓常清.遂寧市大氣主要污染物污染水平及變化規(guī)律［J］.內江師范學院學報第，2011，26(4):45－48.

［4］吳丹，王躍思，潘月鵬，等.被動采樣法觀測研究京津冀區(qū)域大氣中氣態(tài)污染物［J］.環(huán)境科學，2010，31(12):2844－2851.

［5］張兆年，張彩香.淺析被動采樣器監(jiān)測環(huán)境空氣質量數據的可比性［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2006，(4).

［6］陳魁，張震，梅鵬蔚，等.被動采樣監(jiān)測環(huán)境空氣中SO2和NO2［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術，2007，19(5):43－45.

［7］劉敏，李禮，劉建萍，等.被動吸收采樣與自動監(jiān)測儀對空氣中SO2、NO2的對比監(jiān)測研究［J］.三峽環(huán)境與生態(tài)，2012，201(6):36－38.

［8］陳桂貽，湯利民，陳志蓮.被動式采樣器的現狀與發(fā)展［J］.中國衛(wèi)生檢驗雜志，2000，10(4):494－496.

［9］陳吟暉，姜麗萍，朱舒曼.中山市地面氣象要素與環(huán)境空氣質量的關系［J］.廣東氣象，2006，28(2):36－39.

［10］馮宏芳，隋平，邱麗霞.福州市污染物濃度時空分布及影響因子分析［J］.氣象科學，2003，31(6):356－ 360.

［11］李杰，吳其重，高超，等.東亞春季邊界層臭氧的數值模擬研究［J］.環(huán)境科學研究，2009，22(1):1－6.

［12］葉堤，陳剛才，陶俊，等.重慶市春季大氣NO2濃度空間分布特征研究［J］.四川環(huán)境，2005，24(1):34－37.