2017—2021年臨滄主城區(qū)O3濃度特征及氣象影響分析

摘要 利用2017—2021年臨滄市逐日、逐時(shí)的O3濃度和氣象資料，研究了O3濃度變化特征及其與氣象要素的關(guān)系。結(jié)果表明，O3濃度夏季最低，秋末開始增長，冬末出現(xiàn)躍增，春季達(dá)到最高。日變化呈“單峰單谷型”，8 h滑動(dòng)峰值較小時(shí)濃度峰值推后4 h。O3濃度與風(fēng)速、氣溫日較差、日照呈正相關(guān)關(guān)系，與濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與氣壓要素相關(guān)性不明顯。當(dāng)日最高氣溫在28 ℃以上、氣溫日較差超過14 ℃、日最小相對(duì)濕度低于20%、日照時(shí)數(shù)超過7 h、日平均風(fēng)速超過1.5 m/s時(shí)，發(fā)生O3污染的可能性增大，需警惕O3污染的發(fā)生。

關(guān)鍵詞 O3污染；氣象要素；相關(guān)性；變化特征

中圖分類號(hào)：X51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2023）03–0129-03

近年來，O3污染形勢(shì)越來越嚴(yán)峻，甚至已經(jīng)取代了PM2.5，成為不少地區(qū)夏季的首要污染物，嚴(yán)重影響了城市空氣質(zhì)量。近地面O3污染可危害人體健康和生態(tài)環(huán)境，同時(shí)可加速顆粒物等污染物的形成，進(jìn)而影響重污染天氣發(fā)生的強(qiáng)度和頻次[1-3]。隨著O3觀測的開展，許多城市對(duì)O3質(zhì)量濃度變化特征進(jìn)行了研究[4-6]。大量學(xué)者研究表明，O3濃度變化與氣象要素有十分密切的關(guān)系，O3主要受到溫度、濕度、日照等因素的影響，干季O3濃度高超標(biāo)日數(shù)多，高溫低濕條件有利于O3的形

成[7-9]。我國O3濃度整體呈上升趨勢(shì)，O3濃度變化與溫度相關(guān)性最強(qiáng)，與太陽總輻射量和風(fēng)速相關(guān)性較強(qiáng)，與相對(duì)濕度的相關(guān)性弱；較高的溫度、充足的日照、無雨及弱風(fēng)有利于O3質(zhì)量濃度的升高[10-12]。O3污染發(fā)生是多種因素共同作用的結(jié)果，而氣象條件又因地而異，因此，有必要開展西南地區(qū)臨滄O3污染氣象因子，尤其是氣象因子閾值研究。

利用2017—2021年逐時(shí)O3濃度資料和臨滄國家基本氣象站同期逐時(shí)氣象資料，研究臨滄城區(qū)O3濃度變化特征與氣象因子關(guān)系，探究引起O3濃度超標(biāo)的氣象因子閾值，為臨滄市改善空氣質(zhì)量和O3污染防治提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

2017—2021年臨滄國家基本站逐日逐時(shí)的地面氣象觀測資料，O3數(shù)據(jù)來源于中國環(huán)境監(jiān)測總站我國城市空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)發(fā)布平臺(tái)。根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012），O31 h（O3最大1 h平均）＞200 μg/m3或O38 h（O3最大8 h滑動(dòng)平均）＞160 μg/m3為超標(biāo)日。

2 結(jié)果與分析

2.1 O3濃度變化特征

2.1.1 年月分布特征 臨滄主城區(qū)2017—2021年O3年平均濃度分別為78、84、87、74、76 μg/m3，從逐年變化看，O3濃度變化呈現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)。

根據(jù)O3月平均濃度變化（圖1）可看出，每年的1—4月O3濃度不斷上升，5月之后快速下降，最高值出現(xiàn)在3—4月；最低值6月與臨滄5月下旬進(jìn)入雨季降水多有關(guān)；10月后逐漸上升但增幅不大。從不同年份比較來看，1—3月、5—6月差異不大，而夏、秋季節(jié)每年的質(zhì)量濃度變化差異較大與集中降水時(shí)段的偏差和降水日照多寡有關(guān)。總之，O3濃度夏季最低，秋末開始增長，冬末躍增，春季達(dá)到最高。臨滄低值出現(xiàn)在夏季，是因?yàn)檫M(jìn)入了雨季降水多日照寡；高值出現(xiàn)在春季，由于春季氣溫回升、云量少、日照強(qiáng)、太陽輻射強(qiáng)。

臨滄主城區(qū)2017—2021年O3 1 h超標(biāo)日僅為1 d（2017年），O3 8 h超標(biāo)日2017年為12 d，2018年14 d，2019年16 d，2020年0 d，2021年4 d，均出現(xiàn)在春季（4月和5月），其他季節(jié)無超標(biāo)情況。

2.1.2 日變化特征 臨滄城區(qū)近5年O3小時(shí)濃度平均值和8 h滑動(dòng)平均值日變化趨勢(shì)見圖2，日變化呈“單峰單谷型”，O3小時(shí)濃度峰值出現(xiàn)在15：00，8 h滑動(dòng)峰值出現(xiàn)在19：00，8 h滑動(dòng)峰值較小時(shí)濃度峰值推后4 h；谷值均出現(xiàn)在08：00～09：00，由于生成O3的光化學(xué)在晚上較弱，最低值出現(xiàn)在日照前[13]。從00：00開始，O3濃度逐漸降低，08：00～09：00出現(xiàn)最低值，10：00后氣溫升高、日照增強(qiáng)、交通活動(dòng)增加，光化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)，O3小時(shí)濃度迅速升到15：00達(dá)到峰值，之后又逐漸下降，直至翌日開始新一輪日變化。

2.2 O3濃度變化與氣象要素分析

臨滄主城區(qū)日均風(fēng)速均在2.5 m/s以下，從圖3中可看出隨著風(fēng)速增大，O3 8 h濃度升高，呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.452 1。風(fēng)速每增大0.5 m/s，O3 8 h濃度上升35.96 μg/m3。在不同風(fēng)速條件下，O3 8 h濃度變化差異較大。0.5～1.0 m/s時(shí)，O3 8 h濃度為24.9～60.9 μg/m 3；風(fēng)速為1.1～2.0 m/s時(shí)，O3 8 h濃度為68.1～132.8 μg/m3。風(fēng)速越大，O3濃度越高，越有利于污染物的輸送，越容易引起O3污染。

太陽輻射是影響O3濃度變化重要因素之一，O3濃度與日照數(shù)據(jù)呈現(xiàn)正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.544 3（僅次于濕度要素），隨著日照時(shí)數(shù)增加而升高。日照時(shí)數(shù)≥6 h，O3濃度超過100 μg/m 3；而日照時(shí)數(shù)≥6 h出現(xiàn)冬春季節(jié)，晴熱少雨，造成O3濃度升高。

氣壓與O3濃度的相關(guān)性不明顯，相關(guān)系數(shù)僅為0.011 4。

濕度也是影響O3濃度的重要?dú)庀笠?，O3濃度與相對(duì)濕度呈現(xiàn)較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.798 4，濕度越大，O3濃度越低。相對(duì)濕度≥56%，O3濃度低于100 μg/m3。高相對(duì)濕度起到濕清除作用，不利于O3濃度的積累。

由圖4可以看出，氣溫日較差與O3 8 h濃度呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.453 1，故分析氣溫日較差可以很好地反映出O3濃度變化，夏秋季節(jié)氣溫日較差小，O3濃度低。而日平均氣溫、日最高氣溫與O3 8 h濃度變化相關(guān)性不顯著（相關(guān)系數(shù)分別為0.018 4、0.03）。隨著日平均氣溫、日最高氣溫升高，O3 8 h濃度反而降低。這是由于6—10月是臨滄雨季期，雖然溫度升高，受降水影響，O3 8 h濃度降低。

2.3 O3濃度氣象要素閾值

對(duì)2017—2021年臨滄城區(qū)44 d O3 8 h超標(biāo)日進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，初步得出O3 8 h超標(biāo)日的潛勢(shì)氣象因子閾值（表1）。當(dāng)日最高氣溫在28 ℃以上、氣溫日較差超過14 ℃、日最小相對(duì)濕度低于20%、日照時(shí)數(shù)超過7 h、日平均風(fēng)速超過1.5 m/s時(shí)，發(fā)生O3污染潛勢(shì)增大，需警惕O3污染的發(fā)生。44 d中，有43 d均符合以上條件，只有1 d日最高氣溫在26 ℃以下，日最小相對(duì)濕度＞20%。O3濃度超標(biāo)的氣象因子閾值，為臨滄市改善空氣質(zhì)量和臭氧污染防治提供參考依據(jù)。

3 結(jié)論

（1）2017—2021年O3年平均濃度變化呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。1—4月O3系列濃度不斷上升，5月以后快速下降，最高值出現(xiàn)在3—4月；最低值出現(xiàn)在6月，這與臨滄5月下旬進(jìn)入雨季降水多有關(guān)；10月后逐漸上升但增幅不大。從整個(gè)季節(jié)變化來看，夏季最低，秋末開始增長，冬末出現(xiàn)躍增，春季達(dá)到最高。

（2）臨滄O3濃度具有明顯的日變化特征，呈“單峰單谷型”，谷值均出現(xiàn)在08：00～09：00，白天氣溫升高、日照增強(qiáng)，光化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)，小時(shí)濃度峰值出現(xiàn)在15：00，8 h滑動(dòng)峰值出現(xiàn)在19：00，8 h滑動(dòng)峰值較小時(shí)濃度峰值推后4 h。

（3）分析O3濃度與風(fēng)速、氣溫、日照、濕度和氣壓要素的相關(guān)性得出，O3濃度與風(fēng)速、氣溫日較差、日照呈正相關(guān)關(guān)系，與濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，濕度的相關(guān)系數(shù)最大，其次為日照、氣溫日較差、風(fēng)速，與氣壓要素相關(guān)性不明顯?？梢?，風(fēng)速增大、日照時(shí)數(shù)增加、高溫低濕容易造成O3濃度積累與升高。

（4）當(dāng)日最高氣溫在28 ℃以上、氣溫日較差超過14 ℃、日最小相對(duì)濕度低于20%、日照時(shí)數(shù)超過7 h、日平均風(fēng)速超過1.5 m/s時(shí)，發(fā)生O3污染潛勢(shì)增大。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of Ozone Concentration Charac-

teristics and Meteor-

ological Impact in the Main Urban Area of Lincang during 2017-2021

Mei Jian-jiao et al（Linxiang District Meteorological Bureau of Yunnan Province， Linxiang， Yunnan 677000）

Abstract Used the daily and hourly O3 concentration and meteorological data of Lincang City from 2017 to 2021 to study the characteristics of ozone concentration change and its relationship with meteorological elements. The results showed that the ozone concentration was the lowest in summer， increased at the end of autumn， jumped at the end of winter and reached the highest in spring. The diurnal variation was “single peak and single valley”， and the 8h sliding peak was 4 hours later than the hourly concentration peak. Ozone concentration was positively correlated with wind speed， daily temperature range and sunshine， negatively correlated with humidity， and not significantly correlated with atmospheric pressure. When the maximum temperature of the day was above 28 ℃， the daily temperature range was more than 14 ℃， the daily minimum relative humidity was less than 20%， the sunshine hours were more than 7 hours， and the daily average wind speed was more than 1.5 m/s， the O3 pollution potential increases， and the occurrence of ozone pollution needs to be vigilant.

Key words Ozone pollution; Meteoro-

logical elements; Relevance; Change characteristics

作者簡介 梅建嬌（1990—），女，云南臨滄人，工程師，主要從事氣象服務(wù)工作。

收稿日期 2023-01-12