臭氧濃度的變化規(guī)律及相關(guān)影響因素

范子賢

摘要：利用2016-2017年固原市環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)位臭氧監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析固原臭氧濃度變化特征，結(jié)合氣象資料分析了其對(duì)臭氧濃度的影響。結(jié)果表明，固原市臭氧濃度變化具有明顯的季節(jié)特征，夏季臭氧濃度最高，春秋次之，冬季最低;臭氧濃度受CO、NO2、溫度、風(fēng)速、濕度影響，臭氧濃度變化是多因素共同作用的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：臭氧;氣象要素;相關(guān)性

一、臭氧的來源及研究方向

對(duì)流層大氣中的03主要有兩個(gè)來源，一是平流層03向下輸送，二是一次污染物的局地光化學(xué)反應(yīng)。不同于近地面大氣中其他重要污染物質(zhì)，03主要具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)[3-5]：

（1）03是二次污染物，其生成依賴于一次污染物（NO、NO2、CO、VOCs等）的濃度和化學(xué)反應(yīng)。（2）對(duì)流層大氣中的03化學(xué)非常復(fù)雜，已知的相關(guān)化學(xué)反應(yīng)有上千個(gè)。（3）由于許多相關(guān)反應(yīng)為光化學(xué)作用，其過程受氣象條件控制，03濃度呈現(xiàn)出明顯的空間變化、日變化和季節(jié)變化。（4）03對(duì)農(nóng)作物等的損害具有非直線的C一R（eoneentration一response）作用，所以其造成的損害不是簡(jiǎn)單的逐年累計(jì)效果。

由于03是光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二次污染物，其產(chǎn)生條件復(fù)雜，濃度變化受到多方面因素的影響。本論文主要基于固原市內(nèi)兩個(gè)代表性監(jiān)測(cè)點(diǎn)（監(jiān)測(cè)站、新區(qū)站）一個(gè)背景站點(diǎn)（馬園），24小時(shí)監(jiān)測(cè)PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3和CO六個(gè)指標(biāo)，同步氣象條件的連續(xù)觀測(cè)，建立了實(shí)用的數(shù)據(jù)處理分析方法，并對(duì)各觀測(cè)點(diǎn)的03污染特征及其影響因素進(jìn)行了研究.主要側(cè)重于以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

①利用在固原市對(duì)近地面03濃度進(jìn)行的連續(xù)2年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，探討03濃度的分布特征和時(shí)間變化規(guī)律，并分析其原因，主要包括年際變化規(guī)律，季節(jié)變化規(guī)律，一日當(dāng)中的變化等方面。②對(duì)夏季高濃度03的分布特征及時(shí)間變化規(guī)律進(jìn)行研究，分析03與NO2和CO等污染物及氣溫、濕度等氣象條件的相關(guān)性。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和數(shù)據(jù)處理

（一）觀測(cè)地點(diǎn)簡(jiǎn)介

本文選取固原市內(nèi)兩個(gè)代表性觀測(cè)點(diǎn)——監(jiān)測(cè)站、新區(qū)和一個(gè)背景站點(diǎn)——馬園進(jìn)行大氣03及相關(guān)影響因素研究。

（二）空氣自動(dòng)站設(shè)備

本研究主要建立在NO2、O3和CO等微量氣體污染物連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，觀測(cè)使用的儀器主要為全部采用美國(guó)熱電子公司（Thermoelectroncorporation）產(chǎn)品，儀器的基本原理列于下：O3紫外光度法、NO2化學(xué)發(fā)光法、CO氣體過濾相關(guān)法。

（三）質(zhì)量控制

對(duì)三個(gè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)儀器的運(yùn)維及質(zhì)量控制按照日監(jiān)視、周巡檢要求進(jìn)行。流量校準(zhǔn)、校零、校標(biāo)均符合質(zhì)控要求。

（四）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)方法

選取2016至2017年固原市臭氧監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及氣象局提供的相關(guān)氣象數(shù)據(jù)，按《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的濃度限值160ug/m3進(jìn)行臭氧監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的超標(biāo)判定，即當(dāng)日最大滑動(dòng)8h平均值大于160ug/m3，則當(dāng)日超標(biāo);采用excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖。

三、結(jié)果與分析

（一）監(jiān)測(cè)結(jié)果概述

固原市2016年8h平均值為87ug/m3，2017年8h平均值為96ug/m3，相比增長(zhǎng)了10.3%。

（二）臭氧變化趨勢(shì)分析

1.臭氧季節(jié)變化特征

固原市臭氧濃度月際變化情況：1-3月臭氧月均值逐漸上升;6-7月臭氧月均值濃度上升至最大，8-12月臭氧月均值濃度逐漸下降。整體為夏季臭氧濃度較高，冬季最低，春季大于秋季。

2.臭氧濃度日變化特征

從固原市2016年1月一2017年12月期間監(jiān)測(cè)的03濃度小時(shí)均值的日變化統(tǒng)計(jì)可以看出，一日當(dāng)中的03濃度變化與近地面大氣光化學(xué)過程密切相關(guān)，呈明顯的單峰型變化規(guī)律，隨著太陽輻射強(qiáng)度的變化而變化，白天表現(xiàn)出較高濃度，夜間濃度處于較低水平。由于夜間大氣化學(xué)反應(yīng)對(duì)03的消耗和近地面03的沉積作用，03濃度在日出時(shí)分出現(xiàn)最低值。日出后，光化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)，03濃度開始升高，一般在午后（14：00左右）達(dá)到最高值，然后逐漸降低，到2：000以后變化趨于平緩，并維持較低濃度直至第二天日出。

另外，白天03濃度小時(shí)均值的中間值與平均值較夜間更為接近，說明白天高03濃度占的比例大于夜間。

四、結(jié)語

（1）固原市區(qū)03濃度較高，大氣光化學(xué)污染比較嚴(yán)重，尤其是在夏季，03濃度以一年為周期呈明顯的波動(dòng)變化，光化學(xué)污染總體上有加重的跡象。

（2）一日當(dāng)中的03濃度變化受太陽輻射強(qiáng)度的影響，呈明顯的單峰型變化規(guī)律，白天表現(xiàn)出較高濃度，夜間濃度處于較低水平。一般在午后達(dá)到最高值，日出時(shí)分出現(xiàn)最低值。

（3）夏季03濃度分布比較分散，冬季分布比較集中，有03濃度的春季高峰現(xiàn)象。春季和夏季03濃度在一日當(dāng)中的各時(shí)刻均高于秋季和冬季，而夏季和秋季的03濃度變化幅度明顯高于春季和冬季。

（4）03濃度變化與NO2和CO關(guān)系密切，與NO2和CO成正反相關(guān)。

（作者單位：固原市環(huán)境監(jiān)測(cè)站）

參考文獻(xiàn)

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