環境空氣質量臭氧濃度與氣象條件相關性研究

王國強

（渭南市環境保護監測站 陜西渭南 714000）

某市地處西部內陸地區，屬暖溫帶半濕潤半干旱季風氣候，冬季嚴寒，夏季高溫。年日照時數2009h~2528.1h，年均氣溫11.5℃~13.6℃。機動車保有量77萬輛（含摩托車）。中心城市建成區面積40km2，人口40余萬人。

1 數據來源、監測方法與質量保證

環境空氣質量自動監測設三個控制站點，24小時監測PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3和 CO六個指標，2014年 1～5月未發生 O3～8h污染，2014年6月相繼有14天首要污染物為O3-8h，其中7天O3-8h出現超過二級標準160ug/m3現象，7月17天首要污染物為O3-8h，未出現超標現象，6月數據較為典型。

NO2、CO和O3監測分別使用美國API公司的T200、T300、T400儀器，分析方法依次為化學發光法、非分散紅外吸收法和紫外熒光法。動態校準儀和零氣發生器為杭州聚光公司的AQMS-200和AQMS-100型儀器。

對三個控制點監測儀器的運維及質量控制按照日監視、周巡檢要求進行。6月每個點共進行4次巡檢，在上午臭氧濃度較低時進行儀器的校零、校標，儀器響應時間最長4min達到設定濃度90%以上，更換進氣口顆粒物過濾膜3次。動態校準儀進行流量校準3次，符合質控要求。

氣象參數日最高氣溫（℃）、氣壓（hPa）、風速（m/s）、相對濕度（%）、能見度（km）由當地氣象部門提供。

2 數據分析結果與討論

2.1 三個控制點日最大O3-1h濃度值出現時間段統計

根據6月三個控制點日最大O3-1h濃度值數據（見表1），日最大O3-1h濃度值在不同時段出現相同值重復計算，顯示日最大O3-1h濃度值各個點位出現時段基本一致，最早在12:00即出現，最晚在19:00出現，集中出現在15:00~18:00之間，頻率占到最大值的80%。

表1 三個控制點日最大O3-1h濃度值出現時間段統計

2.2 三個控制點日最大O3-8h濃度變化

日報社6月5日、6月10日，體育館6月6日、6月26日，高新一小6月1日、6月9日、6月23日子站日最大O3-8h濃度值為無效數據，未參與統計（見圖1）。

三個控制點日最大O3-8h濃度曲線基本吻合，走勢一致。反映出O3-8h濃度為全市區域上升，非某一點位異常升高。說明O3污染全部加重。

圖1 三個控制點日最大O3-8h濃度變化趨勢

2.3 O3及其前體物質NO2、CO濃度的變化

O3-8h、NO2濃度單位為μg/m3,CO單位為mg/m3,圖2為顯示曲線趨勢,作圖時NO2數值按擴大2倍計算，CO數值按擴大100倍計算。

O3-8h、NO2、CO濃度走勢基本一致，O3-8h和NO2濃度相關系數0.441，屬于低相關；O3-8h和CO濃度相關系數-0.065，相關成程度較弱。2

圖2 日最大O3－8h濃度平均值與N O2、CO日均值關系

.4 日最大O3-8h濃度與最高氣溫關系

O3-8h濃度單位為μg/m3,日最高氣溫單位為℃,圖3為顯示曲線趨勢,作圖時日最高氣溫數值按擴大10倍計算。

O3-8h濃度與最高氣溫走勢基本一致，相關系數0.575，屬于中度相關。

圖3 日最大O3-8h濃度平均值與最高氣溫關系

2.5 日最大O3-8h濃度與相對濕度關系

O3-8h濃度單位為μg/m3,相對濕度單位為%。

O3-8h濃度與相對濕度曲線走勢明顯負相關，相關系數-0.790，屬于中度相關。

2.6 日最大O3-8h濃度與能見度關系

O3-8h濃度單位為μg/m3,能見度單位為km,圖5為顯示曲線趨勢,作圖時能見度數值按擴大10倍計算。

O3-8h濃度與能見度曲線走勢基本一直,相關系數0.580,屬于中度相關。

圖5 日最大O3-8h濃度平均值與能見度關系

2.7 日最大O3-8h濃度與氣壓關系

O3-8h濃度單位為μg/m3，氣壓單位為hpa，圖6為顯示曲線趨勢，作圖時氣壓數值按縮小10倍計算。

O3-8h濃度與能見度曲線走勢負相關，相關系數-0.467，屬于中度相關。

圖6 日最大O3-8h濃度平均值與氣壓關系

2.8 日最大O3-8h濃度與風速關系

O3-8h濃度單位為μg/m3,風速單位為m/s，圖7為顯示曲線趨勢,作圖時風速數值按擴大40倍計算。

O3-8h濃度與風速大小曲線走勢基本一直,相關系數0.372,屬于低相關。

圖7 日最大O3-8h濃度平均值與風速關系

3 結語

進入夏季，西北內陸地區植被較好，裸露黃土被農作物覆蓋，加上空氣擴散條件比較好，顆粒物污染退居其次，相比之下，臭氧反客為主，不時出現超標。

短時間內（一個月中），某市污染物排放相對穩定，O3前體物質NO2、CO濃度變化變化不大：NO2前7個月均值月均濃度分別為 60、40、36、32、40、34、27μg/m3，CO前 7個月均值月均濃度分別為 2.2、1.9、1.1、0.9、0.6、0.7、0.6 mg/m3。理論上 O3與 NO2、CO有因果關系，但是一定濃度條件下相關性不強。

臭氧日最大濃度與當日最高溫度在時間分布上有滯后，日最大O3-1h濃度值集中出現在15:00~18:00之間，說明臭氧前體物質在外因作用下生成臭氧，需要一個時間過程。

6月O3飆升的主要原因在于氣象條件，光照和高溫是直接的外因。能見度可以反映光照強弱。能見度高，直射近地紫外線被吸收、折射較少；能見度小，顆粒物等吸收紫外線使其變弱。表現在相關性上，O3-8h濃度與能見度相關系數較高，達到0.580；O3-8h濃度與最高溫度相關系數次之，達到0.575，均呈正相關關系。

相對濕度影響能見度，進而影響O3-8h濃度。統計顯示：相對濕度小于50%能見度較大，能見度20km以上出現7天，10~15km出現1天；相對濕度在50%~60%之間，能見度10km以下出現1天，10~15km出現4天，15~20km出現6天，20km以上出現1天；相對濕度60%以上，能見度10km以下出現2天，10~15km出現8天，15~20km出現1天。即濕度大，能見度小，紫外線消弱，O3-8h濃度較小。O3-8h濃度與相對濕度呈現較為明顯的負相關，相關系數-0.790。

近地風速、大氣壓因影響空氣流動進而影響污染物擴散，統計風速最大2.9m/s,氣壓波動在960.4~968.7hpa之間，均與O3-8h濃度相關性不大。