墊江縣大氣環(huán)境中臭氧濃度污染特征研究

摘要：為準(zhǔn)確掌握重慶市墊江縣城區(qū)大氣環(huán)境中臭氧濃度污染特征，選擇2017年1月1日至3月31日大氣自動觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：墊江縣城區(qū)大氣環(huán)境中O3月平均質(zhì)量濃度為46 μg/m3，滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）中二級標(biāo)準(zhǔn)要求，最小值為7 μg/m3，最大值為165 μg/m3。相關(guān)性分析結(jié)果表明，墊江縣城區(qū)大氣環(huán)境中O3與氣象參數(shù)風(fēng)速和溫度呈極顯著正相關(guān)，與PM10、PM2.5、SO2、NOx、NO、NO2、風(fēng)向和濕度均呈極顯著性負(fù)相關(guān)。主成分分析結(jié)果也表明，第一主成分上NO、NOx、NO2、PM10、PM2.5都具有較大正載荷，而O3則具有較大的負(fù)荷載，第二組分上風(fēng)速和溫度具有較大的正荷載。聚類分析結(jié)果可以分為四類，第一類為：PM10、PM2.5和SO2；第二類為NOx、NO、NO2；第三類為風(fēng)向和濕度；第四類為風(fēng)速、溫度和O3。

關(guān)鍵詞：墊江縣；臭氧；相關(guān)性分析；聚類分析

中圖分類號：X53

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16749944（2017）12005302

1引言

隨著城市進(jìn)程加快和工業(yè)快速發(fā)展，大量污染物排放進(jìn)入大氣環(huán)境，導(dǎo)致了大氣環(huán)境問題日益突出，危害了生態(tài)環(huán)境安全和人類身體健康。尤其是近幾年，在全國大范圍面積內(nèi)頻繁出現(xiàn)霧霾天氣，引發(fā)人類呼吸系統(tǒng)疾病和心腦血管疾病發(fā)生[1，2]。隨著2016年1月1日《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）標(biāo)準(zhǔn)頒布和實施[3]，對大氣環(huán)境中各項污染物指標(biāo)也做了更為嚴(yán)格的限值要求。在特殊氣候和地理環(huán)境條件下，城市大氣環(huán)境中主要污染物也具有較大的差別。墊江縣地處三峽庫區(qū)影響區(qū)，重慶市政府確定五大功能區(qū)中的生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)是三峽庫區(qū)的生態(tài)屏障區(qū)，生態(tài)資源環(huán)境具有脆弱性和敏感性。近年來，城區(qū)汽車保有量增加，隨之排入大氣環(huán)境中尾氣對大氣污染問題日趨明顯，為準(zhǔn)確掌握墊江城區(qū)大氣環(huán)境中臭氧的污染狀況，開展大氣環(huán)境臭氧特殊污染物研究具有極其重要意義，為墊江縣城區(qū)大氣環(huán)境污染防治提供基礎(chǔ)技術(shù)支持。

2研究區(qū)域和數(shù)據(jù)分析方法

大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于重慶市環(huán)境保護局官方網(wǎng)站重慶市空氣質(zhì)量發(fā)布系統(tǒng)[4]，大氣自動觀測站點位于重慶市生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展墊江縣區(qū)域。選取2017年1月1日至2017年3月31日墊江縣大氣自動觀測站點24小時溫度、風(fēng)速、O3和風(fēng)向等11個參數(shù)連續(xù)觀測數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)采用SPSS20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

3結(jié)果與討論

3.1城區(qū)大氣質(zhì)量狀況

O3隨月份變化見圖1，由可以看出，一季度墊江縣城區(qū)大氣環(huán)境中O3月平均質(zhì)量濃度為46 μg/m3，滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）中二級標(biāo)準(zhǔn)要求，最小值為7 μg/m3，最大值為165 μg/m3，隨月份逐漸增加，最大值出現(xiàn)在3月份，為61 μg/m3。為研究墊江縣城區(qū)大氣環(huán)境中O3小時變化特征，選擇2017年3月28日晴天，O3日濃度變化圖研究結(jié)果見圖2，由圖2可以看出，墊江縣城區(qū)大氣環(huán)境中O3濃度隨時間變化特征明顯，從早上到中午時間，O3濃度一直呈上升趨勢，在下午13：00～14：00點時達(dá)到日均最大值，隨后呈逐漸下降，其主要原因是由于陽光輻射，地表面溫度逐漸升高，產(chǎn)生O3的前驅(qū)體如NOx濃度顯著上升所導(dǎo)致[5]。

3.2相關(guān)性分析

運用SPSS20.0進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析，由表1可以看出，墊江縣城區(qū)大氣環(huán)境中O3與氣象參數(shù)風(fēng)速和溫度呈極顯著正相關(guān)（p<0.01），表明O3受氣象參數(shù)影響也較大。與PM10、PM2.5、SO2、NOx、NO、NO2、風(fēng)向和濕度均呈極顯著性負(fù)相關(guān)（p<0.01），其中與NO2的極顯著性相關(guān)系數(shù)為0.606，由此表明，在大氣環(huán)境中光化學(xué)作用下，大氣環(huán)境中NO2濃度變化對O3具有較大的顯著影響，兩者互為前驅(qū)體，通過NO2消耗和轉(zhuǎn)化，作為O3產(chǎn)生前驅(qū)體物質(zhì)，促進(jìn)了O3生成[6]。

3.3主成分分析

首先，以O(shè)3及其相關(guān)主要影響污染物和氣象因子進(jìn)行適用性檢驗， KMO值約為0.617，表明研究參數(shù)變量間相關(guān)性較強，Bartlett球形檢驗發(fā)現(xiàn)，近似卡方值為32520.059，自由度為55，p=0.0，表明研究參數(shù)因子適宜因子分析。運用主成分分析因子結(jié)果可以看出，共抽取4個主成分，累計解釋了總因子的41.595%，59.134%，71.321%和80.781%。第一主成分上NO、NOx、NO2、PM10、PM2.5都具有較大正載荷，而O3則具有較大的負(fù)荷載，由此表明，墊江縣城區(qū)O3污染與其他污染物之間可能呈現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化和影響。第二組分上風(fēng)速和溫度具有較大的正荷載，表明墊江縣城區(qū)大氣主要污染物臭氧受氣象影響較大。第三和第四組分上分別是濕度和風(fēng)向具有較大的正荷載。

3.4聚類分析

采用SPSS20.0統(tǒng)計分析軟件，以平方歐氏距離2為組間距離標(biāo)準(zhǔn)，對墊江縣城區(qū)O3等主要大氣污染物和氣象因子中11個因子進(jìn)行聚類分析，各個因子組間聚類分析結(jié)果可知，聚類分析結(jié)果可以分為四類，第一類為：PM10、PM2.5和SO2；第二類為NOx、NO、NO2；第三類為風(fēng)向和濕度；第四類為風(fēng)速、溫度和O3。從聚類距離大小可以看出，NOx、NO、NO2

2017年6月綠色科技第12期

姚玉璽：墊江縣大氣環(huán)境中臭氧濃度污染特征研究

環(huán)境與安全

4結(jié)論

（1）墊江縣城區(qū)大氣環(huán)境中O3月平均質(zhì)量濃度為46 μg/m3，滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）中二級標(biāo)準(zhǔn)要求，最小值為7 μg/m3，最大值為165 μg/m3。

（2）相關(guān)性分析結(jié)果表明，墊江縣城區(qū)大氣環(huán)境中O3與氣象參數(shù)風(fēng)速和溫度呈極顯著正相關(guān)，表明O3受氣象參數(shù)影響也較大。與PM10、PM2.5、SO2、NOx、NO、NO2、風(fēng)向和濕度均呈極顯著性負(fù)相關(guān)。

（3）主成分分析結(jié)果表明，第一主成分上NO、NOx、NO2、PM10、PM2.5都具有較大正載荷，而O3則具有較大的負(fù)荷載。聚類分析結(jié)果可以分為四類，第一類為：PM10、PM2.5和SO2；第二類為NOx、NO、NO2；第三類為風(fēng)向和濕度；第四類為風(fēng)速、溫度和O3。

參考文獻(xiàn)：

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