墊江縣大氣環境中臭氧濃度污染特征研究

摘要：為準確掌握重慶市墊江縣城區大氣環境中臭氧濃度污染特征，選擇2017年1月1日至3月31日大氣自動觀測數據進行了分析，結果表明：墊江縣城區大氣環境中O3月平均質量濃度為46 μg/m3，滿足《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）中二級標準要求，最小值為7 μg/m3，最大值為165 μg/m3。相關性分析結果表明，墊江縣城區大氣環境中O3與氣象參數風速和溫度呈極顯著正相關，與PM10、PM2.5、SO2、NOx、NO、NO2、風向和濕度均呈極顯著性負相關。主成分分析結果也表明，第一主成分上NO、NOx、NO2、PM10、PM2.5都具有較大正載荷，而O3則具有較大的負荷載，第二組分上風速和溫度具有較大的正荷載。聚類分析結果可以分為四類，第一類為：PM10、PM2.5和SO2；第二類為NOx、NO、NO2；第三類為風向和濕度；第四類為風速、溫度和O3。

關鍵詞：墊江縣；臭氧；相關性分析；聚類分析

中圖分類號：X53

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）12005302

1引言

隨著城市進程加快和工業快速發展，大量污染物排放進入大氣環境，導致了大氣環境問題日益突出，危害了生態環境安全和人類身體健康。尤其是近幾年，在全國大范圍面積內頻繁出現霧霾天氣，引發人類呼吸系統疾病和心腦血管疾病發生[1，2]。隨著2016年1月1日《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）標準頒布和實施[3]，對大氣環境中各項污染物指標也做了更為嚴格的限值要求。在特殊氣候和地理環境條件下，城市大氣環境中主要污染物也具有較大的差別。墊江縣地處三峽庫區影響區，重慶市政府確定五大功能區中的生態涵養發展區是三峽庫區的生態屏障區，生態資源環境具有脆弱性和敏感性。近年來，城區汽車保有量增加，隨之排入大氣環境中尾氣對大氣污染問題日趨明顯，為準確掌握墊江城區大氣環境中臭氧的污染狀況，開展大氣環境臭氧特殊污染物研究具有極其重要意義，為墊江縣城區大氣環境污染防治提供基礎技術支持。

2研究區域和數據分析方法

大氣監測數據來源于重慶市環境保護局官方網站重慶市空氣質量發布系統[4]，大氣自動觀測站點位于重慶市生態涵養發展墊江縣區域。選取2017年1月1日至2017年3月31日墊江縣大氣自動觀測站點24小時溫度、風速、O3和風向等11個參數連續觀測數據，所有數據采用SPSS20.0軟件進行統計分析。

3結果與討論

3.1城區大氣質量狀況

O3隨月份變化見圖1，由可以看出，一季度墊江縣城區大氣環境中O3月平均質量濃度為46 μg/m3，滿足《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）中二級標準要求，最小值為7 μg/m3，最大值為165 μg/m3，隨月份逐漸增加，最大值出現在3月份，為61 μg/m3。為研究墊江縣城區大氣環境中O3小時變化特征，選擇2017年3月28日晴天，O3日濃度變化圖研究結果見圖2，由圖2可以看出，墊江縣城區大氣環境中O3濃度隨時間變化特征明顯，從早上到中午時間，O3濃度一直呈上升趨勢，在下午13：00～14：00點時達到日均最大值，隨后呈逐漸下降，其主要原因是由于陽光輻射，地表面溫度逐漸升高，產生O3的前驅體如NOx濃度顯著上升所導致[5]。

3.2相關性分析

運用SPSS20.0進行相關性分析、主成分分析和聚類分析，由表1可以看出，墊江縣城區大氣環境中O3與氣象參數風速和溫度呈極顯著正相關（p<0.01），表明O3受氣象參數影響也較大。與PM10、PM2.5、SO2、NOx、NO、NO2、風向和濕度均呈極顯著性負相關（p<0.01），其中與NO2的極顯著性相關系數為0.606，由此表明，在大氣環境中光化學作用下，大氣環境中NO2濃度變化對O3具有較大的顯著影響，兩者互為前驅體，通過NO2消耗和轉化，作為O3產生前驅體物質，促進了O3生成[6]。

3.3主成分分析

首先，以O3及其相關主要影響污染物和氣象因子進行適用性檢驗， KMO值約為0.617，表明研究參數變量間相關性較強，Bartlett球形檢驗發現，近似卡方值為32520.059，自由度為55，p=0.0，表明研究參數因子適宜因子分析。運用主成分分析因子結果可以看出，共抽取4個主成分，累計解釋了總因子的41.595%，59.134%，71.321%和80.781%。第一主成分上NO、NOx、NO2、PM10、PM2.5都具有較大正載荷，而O3則具有較大的負荷載，由此表明，墊江縣城區O3污染與其他污染物之間可能呈現相互轉化和影響。第二組分上風速和溫度具有較大的正荷載，表明墊江縣城區大氣主要污染物臭氧受氣象影響較大。第三和第四組分上分別是濕度和風向具有較大的正荷載。

3.4聚類分析

采用SPSS20.0統計分析軟件，以平方歐氏距離2為組間距離標準，對墊江縣城區O3等主要大氣污染物和氣象因子中11個因子進行聚類分析，各個因子組間聚類分析結果可知，聚類分析結果可以分為四類，第一類為：PM10、PM2.5和SO2；第二類為NOx、NO、NO2；第三類為風向和濕度；第四類為風速、溫度和O3。從聚類距離大小可以看出，NOx、NO、NO2

2017年6月綠色科技第12期

姚玉璽：墊江縣大氣環境中臭氧濃度污染特征研究

環境與安全

4結論

（1）墊江縣城區大氣環境中O3月平均質量濃度為46 μg/m3，滿足《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）中二級標準要求，最小值為7 μg/m3，最大值為165 μg/m3。

（2）相關性分析結果表明，墊江縣城區大氣環境中O3與氣象參數風速和溫度呈極顯著正相關，表明O3受氣象參數影響也較大。與PM10、PM2.5、SO2、NOx、NO、NO2、風向和濕度均呈極顯著性負相關。

（3）主成分分析結果表明，第一主成分上NO、NOx、NO2、PM10、PM2.5都具有較大正載荷，而O3則具有較大的負荷載。聚類分析結果可以分為四類，第一類為：PM10、PM2.5和SO2；第二類為NOx、NO、NO2；第三類為風向和濕度；第四類為風速、溫度和O3。

參考文獻：

[1]

王艷，張宜升，李欣鵬.濟南城區空氣污染對呼吸道疾病門診量的影響[J].中國環境科學，2008，28（6）：571～576.

[2]Viana M， Querol X， Alastuey A， et al. Characterising exposure to PM aerosols for an epidemiological study[J]. Atmospheric Environment，2008，42（7）：1552-1568.

[3]環境保護部.GB3095-2012.環境空氣質量標準[S].北京：中國環境出版社，2012.

[4]佚名.重慶市空氣質量發布系統[EB/OL].http：//222.177.117.35：8021/HistoryDay/HistoryDayMain.aspx

[5]于陽春，胡波，王躍思.北京東靈山地區主要大氣污染物濃度變化特征[J].環境科學，2013，34（7）： 2505～2511.

[6]孫玉偉，周學華，袁琦，等.濟南市秋末冬初大氣顆粒物和氣體污染物污染水平及來源[J].環境科學研究，2012，25（3）： 245～252.

[7]波拉提·蘇來曼.大氣污染監測與保護探討[J].綠色科技，2016（12）.

[8]白俊雙.國內外空氣污染治理措施分析[J].綠色科技，2017（10）.