肇慶市市區(qū)與風(fēng)景區(qū)空氣質(zhì)量對比分析

張鋮麟，沈 勁，葉斯琪，江 明，李云鵬（.肇慶市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，廣東 肇慶 56040；.廣東省環(huán)境監(jiān)測中心，國家環(huán)境保護(hù)區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測重點(diǎn)實驗室，廣東廣州50045；.暨南大學(xué)大氣環(huán)境安全與污染控制研究所，廣東 廣州 5075）

肇慶市市區(qū)與風(fēng)景區(qū)空氣質(zhì)量對比分析

張鋮麟1，沈 勁2，葉斯琪2，江 明2，李云鵬3
（1.肇慶市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，廣東 肇慶 526040；2.廣東省環(huán)境監(jiān)測中心，國家環(huán)境保護(hù)區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測重點(diǎn)實驗室，廣東廣州510045；3.暨南大學(xué)大氣環(huán)境安全與污染控制研究所，廣東 廣州 510275）

分析了肇慶市 2013年七星巖風(fēng)景區(qū)和市區(qū)的空氣質(zhì)量。監(jiān)測結(jié)果表明，七星巖與市區(qū)的各類大氣污染物呈現(xiàn)類似的月際變化規(guī)律，普遍呈夏季污染較輕但秋冬季污染較嚴(yán)重的態(tài)勢。七星巖的臭氧濃度顯著高于市區(qū)，PM10與PM2.5濃度略高于市區(qū)，與市區(qū)相比，大多數(shù)月份七星巖具有較低的SO2、NOx與CO濃度，表明七星巖的空氣一次污染較輕，但二次污染嚴(yán)重。七星巖風(fēng)景區(qū)空氣質(zhì)量差于市區(qū)，大量天然源VOC疊加少量人為排放的氣態(tài)污染物生成較多二次污染物是導(dǎo)致自然風(fēng)景區(qū)空氣質(zhì)量差于市區(qū)的重要原因。

市區(qū)；七星巖風(fēng)景區(qū)；空氣質(zhì)量；對比；肇慶

0 引言

珠三角位于亞熱帶地區(qū)，植被覆蓋率大，同時，社會經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)，工商業(yè)與交通運(yùn)輸活動頻繁，大氣污染物排放量較大［1］，空氣污染比較嚴(yán)重［2］。臭氧與PM2.5等二次污染在珠三角引起了較多關(guān)注與研究［3］。由于珠三角夏季降水較多，而秋季的氣象條件（如較強(qiáng)的太陽輻射、較少的云量和較弱的風(fēng)速等）有利于光化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，因此珠三角臭氧濃度存在季節(jié)變化，通常夏季的臭氧濃度較低，秋季經(jīng)常出現(xiàn)高臭氧濃度［4］。珠三角城市地區(qū)的臭氧日變化比鄉(xiāng)村地區(qū)明顯，且不論城市還是鄉(xiāng)村地區(qū)臭氧均沒有明顯的周末效應(yīng)，這與周末廣州等大城市的交通流量與周中相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果一致［5］。由于NOx的滴定效應(yīng)，城市地區(qū)的臭氧濃度往往低于鄉(xiāng)村地區(qū)和城市下風(fēng)向煙羽地區(qū)［6］。高壓反氣旋、臺風(fēng)外圍下沉運(yùn)動和海陸風(fēng)影響均可能導(dǎo)致珠三角臭氧污染事件的發(fā)生［7］。在1999—2003年香港的臭氧污染事件中，熱帶氣旋、大陸性反氣旋及低氣壓的氣象條件分別占62％、21％和 17％［8］。利用過程分析對2004年珠三角區(qū)域綜合空氣質(zhì)量觀測實驗期間的臭氧污染過程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，白天9點(diǎn)-15點(diǎn)的大氣邊界層內(nèi)的臭氧濃度增加主要來自本地的光化學(xué)生成的貢獻(xiàn)［9］。

在顆粒物方面，離岸背景風(fēng)和海陸風(fēng)的相互作用對顆粒物污染的傳輸和再分布影響顯著。在陸風(fēng)維持的天氣下，內(nèi)陸源排放較大地區(qū)的PM10被傳輸?shù)窖睾５貐^(qū)，導(dǎo)致沿海和海面上PM10濃度較高；在海風(fēng)主導(dǎo)下，海風(fēng)與離岸型背景風(fēng)作用造成海風(fēng)較小，致使整個珠三角地區(qū)灰霾天氣會比較嚴(yán)重［10］。海陸風(fēng)日間環(huán)流對PM10的再分布和傳輸起到重要作用。夜晚的陸風(fēng)將PM10從陸地吹向沿海和海洋，白天的海風(fēng)可以將積累的PM10帶回內(nèi)陸城市［11］。

目前對于珠三角區(qū)域性空氣污染的研究較多，對于城市小尺度的研究相對不足。山清水秀、植被茂密、遠(yuǎn)離汽車與工業(yè)等人為排放源的風(fēng)景區(qū)，常被認(rèn)為是空氣質(zhì)量好的區(qū)域［12］，而城市中心工商業(yè)繁榮、交通流量大，常被認(rèn)為是空氣質(zhì)量較差的區(qū)域［13］。然而，在肇慶市，七星巖風(fēng)景區(qū)的空氣質(zhì)量卻差于位于市區(qū)的站點(diǎn)。本文主要揭示這一現(xiàn)象，并初步分析其原因，以補(bǔ)充對小尺度范圍內(nèi)空氣污染的認(rèn)識。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置

市區(qū)點(diǎn)位選取城市中心的城中監(jiān)測站，風(fēng)景區(qū)點(diǎn)位選取位于七星巖風(fēng)景區(qū)的對照站點(diǎn)。兩個點(diǎn)位相距約3km（圖1）。其中城中站位于城市繁華地帶，周邊交通流量較大，居民密集；七星巖站位于風(fēng)景區(qū)內(nèi)的山中，山的四周都是湖，遠(yuǎn)離交通干道與居民區(qū)。

1.2 空氣污染物濃度數(shù)據(jù)與分析時間段

選取SO2、NO、NO2、O3、CO、PM2.5和PM10等污染物作為對比研究對象，分析了2013年1月1日—12月31日各污染物的濃度均值。計算日均值時臭氧采用8h滑動平均值的最大值（maxO3＿8h），其余污染物采用24h平均值作為日均值；而月均值為各月所有天日均值的平均值。通過對比不同月份兩個不同區(qū)位的站點(diǎn)的濃度分析城區(qū)與風(fēng)景區(qū)的大氣污染差異。

圖1 城中與七星巖的位置

圖2 兩點(diǎn)位各污染物濃度逐月變化

2 結(jié)果分析與討論

2.1 市區(qū)與風(fēng)景區(qū)空氣質(zhì)量對比

市區(qū)與風(fēng)景區(qū)各項污染物的濃度總體上呈現(xiàn)類似的月際變化趨勢，但不同污染物在兩地的差異因物種而異（圖2）。多種污染物在2月相對1月下降，這主要與2月含有新年假期、工商業(yè)活動減少有關(guān)。肇慶市城中與七星巖的SO2濃度水平接近，其中3、4月濃度相對較高，但隨著夏天降水增多，7、8月SO2濃度達(dá)到最低，9月后開始逐步回升。對于NO，七星巖上半年濃度較高，下半年濃度極低，而城中則是冬春季較高，夏秋季較低，除5、6月外，城中的NO濃度均比七星巖高；NO2濃度的月際變化與SO2類似，兩地的NO2濃度水平在上半年比較接近，但在下半年城中的濃度要顯著高于七星巖。兩地臭氧濃度的差距要明顯大于其它污染物，七星巖的平均最大臭氧8h濃度在各月均顯著高于城中，盡管在秋季兩地的濃度差距相對較小，兩地7月以后月均 maxO3＿8h逐月上升，到10月達(dá)到最大值，城中與七星巖分別為149μg／m3與186μg／m3。至于PM10與PM2.5，兩地各月的濃度差異不大，僅在個別月份七星巖的顆粒物濃度略高。兩地CO濃度的差異與臭氧相反，各月城中的濃度都高于七星巖，特別是上半年，而且城中全年最低濃度出現(xiàn)在6月，七星巖全則出現(xiàn)在4月，兩地CO最低月均濃度出現(xiàn)后，隨后濃度逐月上升。從空氣質(zhì)量指數(shù)AQI來看，七星巖AQI較高，即總體而言七星巖的空氣污染比市區(qū)嚴(yán)重，七星巖AQI較高主要由于其臭氧濃度顯著高于城中，又由于顆粒物對AQI的貢獻(xiàn)較大，AQI逐月變化曲線形狀與 PM10或 PM2.5的曲線形狀相似（圖2）。

2.2 初步原因分析

造成七星巖風(fēng)景區(qū)的空氣污染比城市中心嚴(yán)重的主要原因是臭氧污染。肇慶市位于珠三角西部，是臭氧生成的VOC敏感區(qū)［14］，即臭氧會隨著VOC的增加而增加，而七星巖風(fēng)景區(qū)內(nèi)植被茂盛，會大量釋放天然源VOC，如異戊二烯與單萜烯等，天然源VOC通常也具有較高的反應(yīng)活性［15］，午后有利于臭氧的快速大量生成。另一方面，NO通過與臭氧發(fā)生反應(yīng)消耗臭氧，即存在臭氧滴定效應(yīng)［16］，但下半年七星巖的NO濃度相對較低（圖2），臭氧滴定效應(yīng)減弱，這也是臭氧濃度較高的重要原因。因此，高VOC濃度與低 NOx濃度等利于臭氧生成與積累的條件是七星巖風(fēng)景區(qū)臭氧顯著高于城區(qū)的主要原因。

七星巖景區(qū)較高的天然源VOC排放同時也利于PM2.5二次有機(jī)氣溶膠的形成［17］，葉片等因具有一定表面積而容易累積顆粒物［18］，冬季氣候干燥且風(fēng)速較大，容易引起植物葉片等表面的顆粒物再懸浮，導(dǎo)致秋冬季七星巖的PM10濃度要高于市中心。另外，花粉、孢子、微生物等生物氣溶膠在森林地區(qū)較多［19］，也會增加七星巖的PM10濃度。

3 結(jié)論

（1）總體而言，肇慶市七星巖風(fēng)景區(qū)的AQI要高于市區(qū)，即空氣質(zhì)量較市區(qū)要差，這主要是由于七星巖的臭氧濃度顯著高于市區(qū)，顆粒物濃度略高于市區(qū)。另外，大多數(shù)月份七星巖具有較低的SO2、NOx與CO濃度，表明七星巖的空氣一次污染較輕但二次污染嚴(yán)重。

（2）七星巖與市區(qū)的各類大氣污染物呈現(xiàn)類似的月際變化規(guī)律，普遍呈夏季污染較輕但秋冬季污染較嚴(yán)重的態(tài)勢，表明兩地空氣質(zhì)量的影響因素與背景濃度相近。

（3）較低的NOx濃度與較高的天然源VOC排放是導(dǎo)致七星巖風(fēng)景區(qū)臭氧濃度較高的主要原因，較高的天然源VOC也促進(jìn)了有機(jī)氣溶膠的生成。大量天然源VOC疊加少量人為排放的氣態(tài)污染物生成較多二次污染物是導(dǎo)致自然風(fēng)景區(qū)空氣質(zhì)量差于市區(qū)的重要原因。

（4）今后有必要進(jìn)行更多的VOC物種與氣溶膠成分的監(jiān)測分析，以確定反應(yīng)機(jī)理與致污機(jī)制。

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TheComparativeAnalysisofAirQualitybetweentheDowntown AreaofZhaoqingandtheQixiangyanScenicSpot

ZHANGCheng-lin1，SHENJin2，YESi-qi2，JIANGMing2，LIYun-peng3
（1.ZhaoqingEnvironmentalMonitoringStation，ZhaoqingGuangdong526040，China）

TheairqualityofthedowntownareaofZhaoqingandtheQixingyanscenicspotwascompared.Theresultsshowedthatthemonthlychangeoftheairpollutantsinbothareaswassimilar.Theairpollutioninthesummer wasbetterthanthatinthewinteringeneral.TheconcentrationofozoneinQixingyanwassignificantlyhigherthan thatinthedowntownarea.However，theconcentrationsofPM10andPM2.5inQixingyanwerealittlehigherthan thatinthedowntown.TherelativelylowconcentrationsofSO2，NOxandCOwerefoundinmostofthemonthsin Qixiangyan，whichshowedthatthefirstpollutioninQixingyanwasmuchlessseriousthanthesecondarypollution.TheairqualityinQixingyanwasworsethanthatinthedowntown.TheVOCfromthenaturalsourcesplustheair pollutantsfromthehumanactivitiesproducedthesecondarypollutionthatwasthemaindriverscausingaworseair qualityinQixingyan.

downtown；airquality；compare；Qixiangyanscenicspot；Zhaoqing

X51

A

1673-9655（2015）03-0037-04

2014-11-17

國家自然科學(xué)基金（41303075）；中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類，大氣灰霾追因與控制）。作者簡介：張鋮麟（1986-），工程師，主要研究空氣質(zhì)量預(yù)報預(yù)警與監(jiān)測。

江明，高級工程師，主要研究空氣污染與監(jiān)測。