武進(jìn)區(qū)NO₂的變化特征及周末效應(yīng)

何偉 何濤

摘 要：選取2017年10月23日至11月26日期間武進(jìn)區(qū)的6項污染物及氣象數(shù)據(jù)，對NO2的污染特征進(jìn)行了分析，并就周末效應(yīng)對空氣質(zhì)量的影響進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，NO2濃度日變化在工作日與周末呈相反分布狀況，各污染物的來源在工作日和周末存在較大差異，具有較明顯的周末效應(yīng)。周末燃料不完全燃燒現(xiàn)象較工作日明顯下降，而燃煤源對NO2、PM2.5、PM10等污染物的影響較工作日上升。因此，該站點應(yīng)重點對偏西方向和偏東方向的機(jī)動車尾氣進(jìn)行管控。

關(guān)鍵詞：NO2；變化特征；周末效應(yīng)；相關(guān)性分析；武進(jìn)區(qū)

中圖分類號 X51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）22-0124-03

Abstract：Pollutants and meteorological data were used to study the pollution characteristics of NO2 and the influence of weekend effect on air quality. The results showed that the concentration distribution of NO2 was opposite on weekdays and weekends，and the sources of pollutants were different on weekdays and weekends. The weekend effect was obvious. The incomplete combustion of fuel on weekends decreased significantly compared with the weekdays，while the effect of coal combustion on NO2，PM2.5 and PM10 was increased.In addition，the exhaust gas of vehicle in West and East directions should be strictly control.

Key words：NO2；Variation characterisitics；Weekend effect；Correlation analysis；Wujing district

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，機(jī)動車保有量急劇增加，導(dǎo)致機(jī)動車尾氣問題[1-3]日益凸顯，成為了近年來的研究熱點，是現(xiàn)階段我國城市大氣污染防治面臨的重要工作之一。長三角區(qū)域為我國氮氧化物高值區(qū)[4]，該區(qū)域的機(jī)動車保有量[5]是全國最高的區(qū)域之一。二氧化氮（NO2）是大氣環(huán)境中形成二次粒子和臭氧的重要前體物，對PM2.5和臭氧的生成有重要貢獻(xiàn)，因此研究NO2的變化特征對空氣質(zhì)量的改善措施制定意義重大。

自Cleveland等[6]于1974年提出“周末效應(yīng)”概念研究光化學(xué)污染以來，已有大量的研究報道[7-11]大氣污染物工作日與周末的差異。周末效應(yīng)的產(chǎn)生，不少學(xué)者[12-14]認(rèn)為，人類規(guī)律性的生活方式可能是導(dǎo)致污染物周期性變化的原因。李建東等[15]研究表明，周末與工作日機(jī)動車排放的變化是導(dǎo)致北京周末效應(yīng)的主要原因。通過對污染物周末效應(yīng)的研究，可以了解人類活動導(dǎo)致的污染源變化引發(fā)的污染物濃度變化特征。本文通過對武進(jìn)區(qū)的NO2數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并對周末效應(yīng)的影響做了初步研究，以期間接評估各類污染源對空氣質(zhì)量的影響，從而為大氣污染防治提供污染源管控的思路和建議。

1 數(shù)據(jù)來源

常州市位于長三角中部區(qū)域，與上海、南京等距相望。以江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)國家環(huán)境空氣評價點武進(jìn)監(jiān)測站（北緯31°42′、東經(jīng)119°56′）作為研究對象，選取該站點2017年10月23日至11月26日的SO2、CO、NO2、O3、PM2.5、PM10、能見度和氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，共25個工作日和10個節(jié)假日。

2 結(jié)果與分析

2.1 工作日與周末污染物濃度的變化情況 從表1可見，6項污染物中NO2濃度在工作日與非工作日變化幅度最大，為26.7%；其次為PM2.5和CO，變化率分別為25.8%和23.3%；SO2變化幅度最小，僅為14.1%。在不考慮氣象條件影響的情況下，可認(rèn)為SO2在工作日和周末的污染來源相對穩(wěn)定，而NO2的來源存在較大的變化。

從圖1可見，工作日與周末的NO2濃度日分布較相似，均為白天低、夜間高，但兩者之間由于機(jī)動車等的使用情況，NO2的分布也存在較大的差異性。工作日日平均濃度最大值出現(xiàn)在21時，且晚間的峰值濃度大于早晨的峰值濃度，上半夜NO2超標(biāo)時次更多；而周末日則相反，最大值出現(xiàn)在早高峰7時，下半夜相對易超標(biāo)，但超標(biāo)次數(shù)明顯少于工作日；工作日和周末NO2高濃度分布時間規(guī)律性較強(qiáng)，早晚交通高峰均存在NO2升高過程，7點達(dá)到早高峰的峰值，但工作日7點后濃度下降速度明顯比周末同時段慢；工作日晚高峰濃度上升時間較周末同時段長1h，且上升幅度更大，說明工作日早晚高峰機(jī)動車尾氣對NO2的影響要大于周末。

2.2 NO2隨風(fēng)場的變化特征 由圖2和圖3可知，NO2受風(fēng)速和風(fēng)向的影響較大，NO2濃度與風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其濃度隨著風(fēng)速增大而降低，NO2在風(fēng)速小于1.4m/s后超標(biāo)現(xiàn)象明顯增加。從風(fēng)向分布看，偏東方向和偏西方向NO2濃度較高，且在偏西風(fēng)時易出現(xiàn)高濃度NO2，說明該站點應(yīng)多關(guān)注偏西方向和偏東方向的機(jī)動車尾氣的管控。

2.3 相關(guān)性分析 從表2和表3可知，工作日與周末的污染物之間的相關(guān)關(guān)系存在較明顯的差異，說明工作日與周末的污染來源存在較明顯的差異。周末期間，CO與NO2、PM2.5、PM10、SO2、O3和能見度的相關(guān)系數(shù)較工作日都明顯下降，特別是CO與能見度的相關(guān)系數(shù)變化最大，從工作日的0.52下降到0.046。周末SO2與NO2、PM2.5、PM10和O3相關(guān)系數(shù)較工作日上升，其中SO2與O3的相關(guān)系數(shù)（R）從工作日的0.259上升到周末的0.463，說明周末臭氧前體物如NO2等與SO2來源一致性較高，而工作日臭氧前體物來源更廣泛。從相關(guān)性分析看，周末燃料不完全燃燒現(xiàn)象較工作日明顯下降，而燃煤源對NO2、PM2.5、PM10等污染物的影響在周末隨著機(jī)動車等污染源的貢獻(xiàn)下降而上升。NO2與CO的相性關(guān)系變化較顯著，兩者間的消光系數(shù)從工作日的0.47下降到周末的0.24；說明工作日機(jī)動車較為擁堵，導(dǎo)致怠速情況下燃料不完全燃燒，從而使得NO2與CO相關(guān)性較高，而周末機(jī)動車擁堵減緩后，兩者間的相關(guān)性明顯下降。

3 結(jié)論

（1）從濃度變化情況看，SO2在工作日和周末的污染來源相對穩(wěn)定，而NO2的來源存在較大的變化。NO2的日平均最大濃度、超標(biāo)時段在工作日與周末呈相反分布狀況；工作日7時后NO2濃度下降速度明顯比周末同時段慢，工作日下班晚高峰NO2濃度上升時間較周末同時段要長1h、且升幅更大，說明工作日早晚高峰機(jī)動車尾氣對NO2的影響要大于周末。

（2）NO2受風(fēng)速風(fēng)向的影響較大，其濃度隨著風(fēng)速增大而降低，NO2在風(fēng)速小于1.4m/s后超標(biāo)現(xiàn)象明顯增加。該站點應(yīng)加強(qiáng)偏西方向和偏東方向的機(jī)動車尾氣的管控。

（3）從相關(guān)性分析看，周末燃料不完全燃燒現(xiàn)象較工作日明顯下降，而燃煤源對NO2、PM2.5、PM10等污染物的影響較工作日上升。工作日機(jī)動車較為擁堵，對NO2的貢獻(xiàn)較大，而周末機(jī)動車對NO2貢獻(xiàn)減少，工業(yè)源對其貢獻(xiàn)增加。

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（責(zé)編：張宏民）