北侖新老城區(qū)的 NO₂、PM_2.5、O₃分析

王斌 顧卓良

摘要：利用老城區(qū)與新城區(qū)的 NO2、PM2.5以及 O3的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)輔以郊區(qū)以及兩個(gè)主要污染源附近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，一個(gè)道路中的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)新老城區(qū)的 NO2、PM2.5和O3三項(xiàng)因子進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明，新城區(qū)和老城區(qū)的三項(xiàng)因子均有較好的相關(guān)性，同時(shí) NO2細(xì)微的差異可能來(lái)自于點(diǎn)位附近的污染源擾動(dòng)，而 PM2.5的細(xì)微差異則來(lái)自旁邊的工地建設(shè)。此外，受疫情影響，區(qū)域的 NO2濃度處于低位，但是隨著復(fù)工的增加，數(shù)據(jù)逐漸恢復(fù)至正常水平。

關(guān)鍵詞：NO2;O3;PM2.5;疫情;新老城區(qū)

1.????? 材料與方法

本研究主要的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位為兩個(gè)，一個(gè)位于老城區(qū)，命名為 A，一個(gè)位于新城區(qū)命名為 B，同時(shí)為了對(duì)照分析，在郊區(qū)設(shè)置了一個(gè)背景點(diǎn)命名為 C， A、B、C 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)因子為影響環(huán)境空氣質(zhì)量的三個(gè)主要因子，即 NO2、PM2.5、O3，監(jiān)測(cè)設(shè)備分別為熱電公司的42i、SHARP5030和49i，此外，針對(duì)區(qū)域的特征污染物 NO2，城區(qū)的西側(cè)——疏港高速出口的東側(cè)，設(shè)置了一個(gè)污染源監(jiān)控點(diǎn)為的 D，在城區(qū)的北側(cè)——進(jìn)港路南側(cè)設(shè)置了一個(gè)污染源監(jiān)控點(diǎn)位 E，在區(qū)域的集卡車交匯處，即東北側(cè)的二通道路中間設(shè)置了一個(gè)針對(duì)集卡車的污染源的 NO2監(jiān)測(cè)點(diǎn)為 F，點(diǎn)位詳見圖1，點(diǎn)位 A、F 為常年常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，B、C、D、E 的監(jiān)測(cè)時(shí)間從4月1日至4月20日共計(jì)二十天。

2.????? 結(jié)果與討論

1、各個(gè)區(qū)域的污染物變化趨勢(shì)分析

從圖2的 NO2、PM2.5以及O3三個(gè)的日均值變化趨勢(shì)來(lái)看，老城區(qū)與新城區(qū)的變化趨勢(shì)基本一致，郊區(qū)的趨勢(shì)大體上與城區(qū)相同，但是在峰值的時(shí)間上與城區(qū)略有差異，表1給出了老城區(qū)與新城區(qū)以及郊區(qū)的三項(xiàng)監(jiān)測(cè)因子的相關(guān)性計(jì)算，顯然老城區(qū)與新城區(qū)的相關(guān)性基本都在0.9以上，而與郊區(qū)則差異較大，均在0.9以下，甚至0.8以下，說(shuō)明老城區(qū)與新城區(qū)的源較為接近，而郊區(qū)的源與城區(qū)有所差異。

另外，從數(shù)據(jù)的差異來(lái)看，老城區(qū)的 NO2濃度整體上要高于新城區(qū)，郊區(qū)最低，PM2.5濃度則新城區(qū)要略高于老城區(qū)，最低的為郊區(qū)。而從臭氧來(lái)看，郊區(qū)的臭氧最高，而老城區(qū)和新城區(qū)的臭氧十分接近。

2.新老城區(qū)的濃度差異分析

一個(gè)具體的點(diǎn)位的濃度主要受周邊污染源和擴(kuò)散兩個(gè)因素的影響，對(duì)于一個(gè)具體點(diǎn)位來(lái)說(shuō)其受到的是周邊所有點(diǎn)位的污染源擴(kuò)散到該點(diǎn)位的濃度的疊加，因此，若污染源數(shù)量和濃度穩(wěn)定，那么該點(diǎn)位會(huì)隨著時(shí)間的增加呈線性增長(zhǎng)，但是實(shí)際上，該點(diǎn)位本身還會(huì)受到擴(kuò)散（或湍流）的影響不斷的向外界周邊擴(kuò)散，這個(gè)擴(kuò)散的能力取決于氣象因素，同時(shí)該點(diǎn)位的所有貢獻(xiàn)污染源也不是穩(wěn)定的，一般來(lái)說(shuō)主要受到兩種影響，一種規(guī)律性的影響，這種影響比如每天的早晚高峰，還有一種影響是周邊某個(gè)點(diǎn)位的短時(shí)的突發(fā)變化，比如堵車、突發(fā)污染事故等因素，因此影響污染物濃度變化的主要為氣象條件、周期性污染源變化和突發(fā)污染情況。

（1）?????? 新老城區(qū) NO2濃度差異分析

從變化趨勢(shì)上來(lái)看，不管是日均值還是小時(shí)均值，新城區(qū)和老城區(qū)的變化趨勢(shì)基本一致，這種一致性主要受由于在一個(gè)較小的區(qū)域內(nèi)受到氣象因素和周期性因素的影響相同所致。但是值得注意的是早晚高峰期受機(jī)動(dòng)車的影響時(shí)間雖然一致，受其影響程度卻存在一定的差異，見圖3，從圖中可以看出，各個(gè)點(diǎn)位的日變化趨勢(shì)基本一致，上下班高峰期均對(duì)應(yīng)了一個(gè)明顯的峰值，但是從峰值的變化幅度來(lái)看，老城區(qū)的峰值與新城區(qū)的濃度差距，整體上要高于其他時(shí)間段兩者之間的差異，此外，圖3給出了位于老城區(qū)與新城區(qū)的下班高峰期時(shí)分鐘數(shù)據(jù)的變化情況，其分鐘數(shù)據(jù)分析基本上與小時(shí)變化趨勢(shì)相一致，即位于老城區(qū)受到上下班高峰期的影響要大于新城區(qū)，這可能與老城區(qū)那塊的道路狹窄，車流量大且車速慢怠速情況多，從而導(dǎo)致機(jī)動(dòng)車排放的 NO2濃度較高有關(guān)。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)位附近的主要污染源的污染排放非穩(wěn)定性變化，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)周邊尤其是附近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)造成擾動(dòng)，使其附近監(jiān)測(cè)濃度與其他點(diǎn)位造成一定的差異性，并伴有隨著與污染源距離的逐漸增加濃度依次升高的情況，見圖4，從擾動(dòng)的污染源來(lái)看應(yīng)該分別是疏港高速出口和進(jìn)港路，可能是臨時(shí)的堵車或者其他突發(fā)情況造成了這兩個(gè)污染源濃度的突然升高造成對(duì)附近監(jiān)測(cè)點(diǎn)的擾動(dòng)所致，這兩條道路對(duì)應(yīng)的最大污染源均為柴油貨車。

（2）?????? 疫情期間的 NO2濃度情況

今年1月下旬至2月中旬，受疫情和春節(jié)雙重影響，除了區(qū)域內(nèi)的一些大型企業(yè)仍然正常運(yùn)行，城區(qū)道機(jī)動(dòng)車量明顯減少，柴油貨車數(shù)量只有平常的1/4左右，與之對(duì)應(yīng)的是期間的 NO2濃度維持低位（NO2濃度同比下降了53.8%），但2月下旬至3月份起北侖逐漸開始復(fù)工，位于二通道的車流量（該道路主要為柴油貨車）監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明2月份至3月份的集卡車日趨增加，至3月20日左右已基本恢復(fù)至平時(shí)2萬(wàn)量的水平，同時(shí)隨著車流量的增加，二通道監(jiān)測(cè)點(diǎn)的 NO2濃度也同步升高，見圖5A，與之對(duì)應(yīng)的是 A 點(diǎn)位的 NO2在經(jīng)歷了一段時(shí)間的低位后2月下旬開始逐漸升高，見圖5B，至3月下旬開始已經(jīng)基本恢復(fù)至往年水平。

（3）新老城區(qū)的 PM2.5的濃度差異分析

表2和表3列出了老城區(qū)與新城區(qū)白天與夜間以及下雨天與非下雨天之間情況，從表上看，白天與夜間之間 PM2.5的濃度關(guān)系，從表中可以看出，白天與夜間兩者之間的差異并不大，白天只是比夜間增加了1微克每立方;下雨天與非下雨天兩者之間的差異較大，下雨天兩者之間僅相差1微克，但是非下雨天兩者相差了6微克。這可能與該點(diǎn)位北側(cè)的工地有關(guān)，該點(diǎn)位北側(cè)目前尚有一個(gè)工地，工地地面裸露，不管是白天還是夜間建筑揚(yáng)塵對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)存在較大的影響，另外從兩個(gè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)較大差異時(shí)段情況來(lái)看，當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大差異時(shí)，風(fēng)向基本上是以北風(fēng)為主，這也與建筑工地的位置基本吻合，因此若建筑工地施工完成，地面水泥硬化處理后預(yù)計(jì)濃度會(huì)有所下降。

3.????? 結(jié)論

通過對(duì)新老城區(qū)的 NO2、O3以及PM2.5的監(jiān)測(cè)研究，得出以下結(jié)論：

（1）?????? 老城區(qū)與新城區(qū)的三項(xiàng)監(jiān)測(cè)因子的相關(guān)性較好，且好于與參照點(diǎn)的相關(guān)性，說(shuō)明新老城區(qū)的污染源比較接近;

（2）?????? 新老城區(qū)的 NO2的相關(guān)性相比O3略差，差異可能與點(diǎn)位附近的污染源擾動(dòng)有關(guān)，污染源包括進(jìn)港路、疏港公路及其他附近道路;

（3）?????? 二通道的柴油貨車監(jiān)測(cè)點(diǎn)的 NO2濃度與柴油貨車的車流量有很好的相關(guān)性，說(shuō)明區(qū)域大量的柴油貨車是 NO2的重要貢獻(xiàn)源;

（4）?????? 受春節(jié)和疫情期間雙重影響，區(qū)域內(nèi)大企業(yè)雖仍然正常運(yùn)行，但是機(jī)動(dòng)車、柴油貨車數(shù)量明顯減少，期間的 NO2濃度為歷史低值，說(shuō)明區(qū)域的 NO2主要貢獻(xiàn)源為包括柴油貨車在內(nèi)的機(jī)動(dòng)車的排放;

（5）?????? 新老城區(qū)的 PM2.5濃度趨勢(shì)雖基本一致，但是新城區(qū)整體略高于老城區(qū)，這可能與與新城區(qū)附近的商品房工建設(shè)有關(guān)。

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