長沙市天心區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量“假日效應(yīng)”研究

劉燦 曾珊珊 張伏中

（1.長沙市天心區(qū)委員會辦公室，湖南長沙 410004；2.株洲市生態(tài)環(huán)境事務(wù)中心，湖南株洲 412000；3.湖南省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，湖南長沙 410004）

隨著城市化的不斷擴(kuò)展，人們生活生產(chǎn)行為對城市環(huán)境空氣質(zhì)量的影響日益凸顯，有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，節(jié)假日期間旅游休假等活動短期內(nèi)改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)、生活和出行方式，會對空氣質(zhì)量產(chǎn)生一定影響[1]，被稱為“假日效應(yīng)”。JONES等在城市背景下對顆粒物濃度的監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)PM2.5在工作日高于周末；周國治等對長沙市環(huán)境空氣質(zhì)量的研究發(fā)現(xiàn)6種主要污染物均表現(xiàn)出一定的“周末效應(yīng)”[2]。在對春節(jié)的“假日效應(yīng)”研究中發(fā)現(xiàn)：中國31個重點(diǎn)城市春節(jié)期間的空氣污染指數(shù)比非春節(jié)期間高約6%[3]；長沙國慶假期污染物濃度低于全年平均水平；北京城區(qū)春節(jié)期間PM2.5等污染物濃度高于非假日期間[4]。

通過對長沙市天心區(qū)國控站點(diǎn)4月26日至5月5日連續(xù)在線觀測得到的PM10、PM2.5、O3、NO2等主要污染因子的逐時濃度資料，對比“五一”節(jié)前及期間主要污染物濃度變化特征，研究人類的生產(chǎn)生活方式對污染物濃度和空氣質(zhì)量的影響。

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1 監(jiān)測點(diǎn)位

監(jiān)測點(diǎn)為長沙市天心區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測國控站點(diǎn)，位于長沙市天心區(qū)湘府中路298號，天心區(qū)政府辦公大樓南棟樓頂（東經(jīng)112.9963，北緯28.1198）。

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究所用數(shù)據(jù)來自天心區(qū)站點(diǎn)2020年4月26日至5月5日連續(xù)在線觀測得到的PM10、PM2.5、O3、NO2小時濃度（剔除無效數(shù)據(jù)）。監(jiān)測點(diǎn)均是采用R&P 24h連續(xù)監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行檢測，儀器的規(guī)格、維護(hù)、標(biāo)定及數(shù)據(jù)處理質(zhì)控方法均按照相關(guān)要求執(zhí)行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

基于天心區(qū)站點(diǎn)實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，對五一節(jié)前（4月26日至4月30日）和五一期間（5月1日至5月5日）PM10、PM2.5、O3、NO2等主要污染物因子濃度變化進(jìn)行分析，討論人類活動對污染物濃度的影響，并淺析了NO2與O3濃度變化相關(guān)性。

2.結(jié)果與分析

如圖1～圖4所示，PM10、PM2.5、O3、NO24種主要污染因子在五一期間的濃度基本低于節(jié)前濃度，且呈現(xiàn)了較為一致的日變化規(guī)律。整體而言，五一節(jié)前4種主要污染物濃度日變化幅度較大，而五一期間4種主要污染物濃度日變化較為平緩，主要是由于人們工作日的生產(chǎn)生活活動大于假期，工作時間段排放的汽車尾氣和生產(chǎn)廢氣較多，污染物濃度受人們活動影響較大，導(dǎo)致五一前期污染物濃度高于五一期間且濃度日變化幅度大。而五一期間，由于人們生產(chǎn)生活活動減少，其污染物濃度基本反應(yīng)的是當(dāng)?shù)匚廴疚锉镜字?，濃度較低且變化較為平緩，“假日效應(yīng)”比較明顯。

圖1 PM2.5濃度變化曲線

圖2 PM10濃度變化曲線

圖4 NO2濃度變化曲線

由圖1可知，五一節(jié)前PM2.5濃度整體上高于五一期間，平均高出6μg/m3，最大差值出現(xiàn)在02：00，達(dá)到12μg/m3，此時假期濃度比工作如濃度低27.3%；工作日峰值濃度出現(xiàn)在凌晨01：00，為45μg/m3，且呈現(xiàn)夜間濃度值明顯高于白天，PM2.5濃度變化趨勢與人類活動周期和氣象條件密切相關(guān)[5]。五一節(jié)前PM2.5濃度峰值在凌晨01：00，為45μg/m3，有分析認(rèn)為長沙夜間逆溫發(fā)生頻率高[6]，夜間高排車輛運(yùn)行活躍，且擴(kuò)散條件較差，導(dǎo)致夜間PM2.5濃度明顯高于白天。五一期間，由于白天人們生產(chǎn)生活活動減少，污染物排放累積不明顯，受氣象條件影響更為突出，峰值出現(xiàn)在凌晨01：00，為35μg/m3，PM2.5濃度變化較為平緩。由圖2可知，五一節(jié)前PM10濃度明顯高于五一期間，平均高出23μg/m3，最大差值出現(xiàn)在21：00，達(dá)到53μg/m3，此時假期濃度比工作日濃度低51.5%；工作日峰值濃度出現(xiàn)在21：00，為103μg/m3，濃度日變化呈現(xiàn)較為明顯的單峰規(guī)律，且夜間濃度值明顯高于白天，原因也主要是受到逆溫等氣象因素的影響。五一期間，同樣受人們活動減少的原因，PM10濃度受氣象條件影響更為突出，日變化較為平緩，濃度峰值出現(xiàn)在凌晨01：00，為72μg/m3。由圖3可知，O3濃度值呈現(xiàn)明顯單峰且日變化規(guī)律一致，五一節(jié)前濃度明顯高于五一期間。五一節(jié)前濃度峰值出現(xiàn)在15：00，為198μg/m3；五一期間臭氧濃度峰值在16：00，為113μg/m3。由圖4可知，NO2夜間濃度明顯高于白天，五一節(jié)前NO2濃度峰值在23：00，為 77μg/m3；五一節(jié)期間 NO2濃度峰值在凌晨01：00，為50μg/m3。夜間由于缺少太陽輻射，NO2消耗少，汽車尾氣排放的NOx不斷累積轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致NO2濃度保持較高水平。白天隨著太陽輻射的逐漸增強(qiáng)，NO2發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成O3，導(dǎo)致NO2濃度逐漸下降。

如圖3～圖4所示，O3與NO2濃度呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)性。有研究認(rèn)為NO2是生成O3的重要前體物，夜間在沒有太陽輻射的情況下，NO2不斷累積達(dá)到濃度峰值；白天，在一定的太陽輻射條件下，NO2發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成O3，導(dǎo)致O3濃度上升，NO2濃度下降。五一前期O3、NO2小時濃度最高值均明顯高于五一期間。五一節(jié)前，O3、NO2小時濃度均處于較高水平，表明期間O3前體物累積量大、氣象條件利于O3生成，光化學(xué)反應(yīng)活躍，4月26日、28日、29日、30日天心區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量國控站點(diǎn)均為以O(shè)3為首要污染物的輕度污染天氣。五一期間，NO2濃度在5月1日和4日凌晨相對較高，主要受假期出行和返程高峰影響，其余時段濃度均處于較低水平。O3高值區(qū)間基本出現(xiàn)在11：00～19：00，其中5月5日O3峰值出現(xiàn)在02：00，是由于5月4日至5月5日天氣為陣雨轉(zhuǎn)中雨，導(dǎo)致5月4日白天生成累積的臭氧沒有得到消耗，在5月5日凌晨累積至最高值。

3.結(jié)語

（1）天心區(qū)2020年4月26日至5月5日，4種污染物（PM10、PM2.5、O3、NO2）均表現(xiàn)出一定的“假日效應(yīng)”，PM10、PM2.5、O3、NO2節(jié)前濃度值均基本高于五一期間，PM10、O3濃度尤其明顯。（2）NO2與O3濃度均值呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)性，NO2是生成O3的重要前體物，夜間沒有太陽輻射，NO2不斷累積達(dá)到濃度峰值；白天，在一定的太陽輻射下，NO2發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成O3，導(dǎo)致O3濃度上升，NO2濃度下降。（3）天心區(qū)國控站點(diǎn)五一節(jié)前O3、NO2小時濃度最高值均明顯高于五一期間，節(jié)前人們生產(chǎn)生活產(chǎn)生的O3前體物量多，光化學(xué)反應(yīng)活躍。