天水市環(huán)境空氣中臭氧濃度特征分析

趙曉莉 黃海玲

（1甘肅天水市環(huán)境監(jiān)測(cè)站甘肅天水7410002甘肅天水市秦州區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站甘肅天水741000）

天水市環(huán)境空氣中臭氧濃度特征分析

趙曉莉1黃海玲2

（1甘肅天水市環(huán)境監(jiān)測(cè)站甘肅天水7410002甘肅天水市秦州區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站甘肅天水741000）

采用2015年天水市城區(qū)臭氧監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了本轄區(qū)的臭氧濃度變化特征，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)分析了氣象條件對(duì)臭氧濃度的影響。結(jié)果表明，臭氧濃度呈單峰形日變化特征，15時(shí)～16時(shí)值最大，6時(shí)～8時(shí)值最小，全年7月濃度最高；結(jié)合氣象參數(shù)分析了溫度、能見度、濕度對(duì)臭氧的影響，得出臭氧濃度與溫度、能見度存在正相關(guān)性，與空氣濕度存在負(fù)相關(guān)性的結(jié)論。

臭氧；變化特征；氣象因素

臭氧是一種淡藍(lán)色、有刺激氣味的氧化性氣體，城區(qū)內(nèi)臭氧主要是由汽車尾氣、石油化工等排放的氮氧化物（NOX）和揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）在大氣中進(jìn)行復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的二級(jí)污染物[1]，主要形成于市區(qū)及周邊郊區(qū)。臭氧濃度太高會(huì)刺激人的呼吸道，引發(fā)支氣管炎和肺氣腫；會(huì)使人神經(jīng)中毒，頭痛頭暈，視力下降，記憶力衰退，加速衰老。2012年新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096-2012）發(fā)布，將監(jiān)測(cè)指標(biāo)由原來的3項(xiàng)擴(kuò)展為6項(xiàng)，臭氧成為其中控制指標(biāo)之一；在大多數(shù)城市，臭氧已成為夏季的首要污染物，越來越受到人們的關(guān)注，因此探討臭氧的變化特征對(duì)防治臭氧污染有重要意義。

1 天水市臭氧監(jiān)測(cè)情況

1.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

天水市在秦州、麥積兩區(qū)各布設(shè)1個(gè)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)子站，兩區(qū)點(diǎn)位均位于本市區(qū)全年主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向，布設(shè)于兩區(qū)中心，符合《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)范》(HJ 664-2013)。具體點(diǎn)位情況見表1。

表1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位情況

1.2 儀器設(shè)備

2個(gè)測(cè)點(diǎn)均使用EC9810B型（澳大利亞）臭氧監(jiān)測(cè)儀，在儀器正常運(yùn)行期間，用一級(jí)臭氧對(duì)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)儀進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)傳遞，平時(shí)按《環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T193-2005）要求對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)。

1.3 數(shù)據(jù)獲取

本文臭氧日變化規(guī)律及與氣象參數(shù)的關(guān)系數(shù)據(jù)均采用兩測(cè)點(diǎn)夏季典型日數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)采用日均濃度對(duì)應(yīng)的月均值和季均值。

2 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

2.1 監(jiān)測(cè)結(jié)果

2015年天水市臭氧日最大8小時(shí)平均第90百分位數(shù)為128μg/m3，達(dá)到國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。秦州、麥積2個(gè)測(cè)點(diǎn)臭氧日最大8小時(shí)平均第90百分位數(shù)為125μg/m3和131μg/m3。

2.2 趨勢(shì)分析

2.2.1 兩測(cè)點(diǎn)夏季典型日臭氧濃度日變化特征

天水市兩測(cè)點(diǎn)夏季典型日臭氧日變化趨勢(shì)見圖1。

從圖1可以看出，兩測(cè)點(diǎn)夏季典型日臭氧濃度日變化規(guī)律均呈單峰變化，最低點(diǎn)出現(xiàn)在6～8時(shí)，最高點(diǎn)出現(xiàn)在15～16時(shí)，與本地太陽輻射強(qiáng)度變化相同，與其他城市臭氧濃度日變化規(guī)律一致[2-3]。

2.2.2 各測(cè)點(diǎn)臭氧濃度月變化特征

天水市不同測(cè)點(diǎn)臭氧月變化趨勢(shì)見圖2。

從圖2可以看出，天水市2015年兩測(cè)點(diǎn)月均值變化趨勢(shì)相同，臭氧濃度1～6月持續(xù)上升，7月達(dá)到最高，8月開始逐漸下降。

2.2.3 各測(cè)點(diǎn)臭氧濃度季節(jié)變化特征

天水市不同測(cè)點(diǎn)臭氧季節(jié)變化特征見圖2。

從圖3可以看出，不同測(cè)點(diǎn)臭氧濃度隨季節(jié)變化趨勢(shì)一致，臭氧濃度夏季最高，春季次之，冬季最低；夏季臭氧濃度為冬季的2.3倍。

2.3 氣象因素對(duì)臭氧濃度的影響

氣象條件在臭氧的形成、輸送、沉降和稀釋中起重要作用，氣溫、風(fēng)速、濕度、能見度等對(duì)臭氧及其前體物的濃度變化均有重要影響[4]。

2.3.1 空氣中NO2對(duì)臭氧濃度

如圖4所示，在日變化規(guī)律中，臭氧濃度隨NO2濃度的增大而減小，NO2與臭氧存在顯著的負(fù)相關(guān)性，臭氧由NO2光解產(chǎn)生，午后NO2光解加強(qiáng)，轉(zhuǎn)化為臭氧，使臭氧濃度上升，NO2濃度下降。

2.3.2 氣溫對(duì)臭氧的影響

如圖5所示，在日變化規(guī)律中，臭氧濃度隨溫度的升高而增大，在16時(shí)達(dá)到最大，其間存在一定的正相關(guān)性。因?yàn)槌粞跏窃谔栞椛湎掠梢淮挝廴疚锿ㄟ^光化學(xué)反應(yīng)生成的，而氣溫隨太陽輻射強(qiáng)度而升高，兩者之間有一定的關(guān)聯(lián)，日變化規(guī)律大致相同。

2.2.3 能見度對(duì)臭氧的影響

如圖6所示，在日變化規(guī)律中，臭氧濃度隨能見度的增大而增大，通常情況下，天氣晴朗，能見度高，太陽輻射強(qiáng)，氣溫升高，有利于臭氧的生成，其間存在一定的正相關(guān)性。

2.2.4 濕度對(duì)臭氧的影響

臭氧濃度與空氣濕度的關(guān)系見圖7?？諝鉂穸却?，空氣當(dāng)中水蒸汽的飽和度高，阻擋陽光的照射，不利于臭氧生成，臭氧濃度低；反之，當(dāng)空氣干燥濕度小時(shí)，臭氧濃度相對(duì)較高。

3 結(jié)語

2015年天水市2城區(qū)臭氧濃度有以下變化特征：（1）日變化規(guī)律均呈現(xiàn)出單峰形趨勢(shì)，6：00～7：00時(shí)濃度最低，16：00～17：00時(shí)最高。（2）全年7月濃度較高，四個(gè)季度夏季最大高，冬季最低，說明太陽輻射強(qiáng)度對(duì)臭氧有直接的影響。（3）NO2與臭氧呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)變化，NO2光解產(chǎn)生臭氧，使臭氧濃度升高，NO2濃度降低。（4）臭氧濃度受氣象條件影響較大，與氣象參數(shù)的關(guān)系為：和溫度、能見度存在正相關(guān)性，與空氣濕度存在負(fù)相關(guān)性。得出了與其他文章結(jié)論相似的規(guī)律[5-8]。

[1]朱彬,安俊嶺,王自發(fā),等.光化學(xué)臭氧日變化特征與其前體物關(guān)系的探討[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2006,29（6）:744-749.

[2]安俊琳,王躍思,李昕,等.北京大氣中NO、NO2和臭氧濃度變化的相關(guān)性分析[J].環(huán)境科學(xué),2007,28（4）:706-711.

[3]陳魁,郭勝華,董海燕,等.天津市臭氧濃度時(shí)空分布與變化特征研究[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展,2010（1）:17-20.

[4]單文坡,殷永泉,杜世勇,等.夏季城市大氣臭氧影響因素及其相關(guān)關(guān)系[J].環(huán)境科學(xué),2006,27（7）:1281.

[5]吳嘉榮,黃小燕.泉州市區(qū)臭氧濃度變化特征分析及控制措施[J].引進(jìn)與咨詢,2006（7）:40-41+46.

[6]安俊琳.氣象因素對(duì)北京臭氧的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2009,18（3）:944-951.

[7]談建國,陸國良,耿福海.上海夏季近地面臭氧濃度及其相關(guān)氣象因子的分析和預(yù)報(bào)[J].熱帶氣象學(xué)報(bào),2007,23（5）:515-520.

[8]任麗紅,胡非,王瑋.北京夏季臭氧垂直分布與氣象因子的相關(guān)研究[J].氣候與環(huán)境研究,2005,10（2）:166-174.

趙曉莉（1973—），女，甘肅天水市，工程師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測(cè)。