江蘇省大氣復(fù)合污染特征與相關(guān)氣象驅(qū)動

趙 輝,鄭有飛,*,吳曉云,魏 莉,關(guān) 清,王占山

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江蘇省大氣復(fù)合污染特征與相關(guān)氣象驅(qū)動

趙 輝1,2,鄭有飛1,2,3*,吳曉云1,2,魏 莉3,關(guān) 清3,王占山4

(1.南京信息工程大學(xué)中國氣象局氣溶膠與云降水重點開放實驗室,江蘇 南京 210044；2.南京信息工程大學(xué)大氣物理學(xué)院,江蘇 南京 210044；3.南京信息工程大學(xué)江蘇省大氣環(huán)境與裝備技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京 210044；4.北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心,北京 100048)

基于2014~2017年江蘇省13個市的PM2.5濃度和O3_8h_max數(shù)據(jù),探討了其時空分布特征.在此基礎(chǔ)上,研究了日益升高的近地層O3濃度與氣象因子的關(guān)系.結(jié)果表明:江蘇省2014~2017年P(guān)M2.5濃度整體上呈下降的趨勢,年均濃度減少率為6.06μg/m3,而O3_8h_max整體上呈上升趨勢,年均濃度增長率為3.84μg/m3.總體上,PM2.5濃度呈現(xiàn)冬春高、夏秋低的V型月變化特征,O3_8h_max則基本呈現(xiàn)不規(guī)則的M型,在5月份達(dá)到峰值后逐漸降低,又在7~9月份保持平緩,而后又逐漸下降.空間上,江蘇省PM2.5濃度呈現(xiàn)“內(nèi)陸高,沿海低”的狀態(tài),而O3_8h_max卻呈現(xiàn)“沿海高,內(nèi)陸低”的狀態(tài).與氣象因子的相關(guān)性表明,O3濃度與氣溫和太陽輻射呈正相關(guān)關(guān)系,與相對濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,太陽輻射對O3濃度的影響最大,其次是溫度和相對濕度.當(dāng)日平均氣溫在20~30℃、相對濕度在50%~70%、太陽輻射強(qiáng)度高于150w/m2時O3濃度容易出現(xiàn)超標(biāo).

江蘇；PM2.5；O3；大氣復(fù)合污染；氣象因子

近幾十年來,伴隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及工業(yè)化、城市化和區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快,我國的大氣污染狀況和特征也發(fā)生了顯著的變化.從煤煙型、石油化工污染等單一的大氣污染類型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合型大氣污染.其中,傳統(tǒng)的污染物SO2和TSP得到了較好的控制,但機(jī)動車保有量的急劇增加使得NO的排放量不斷上升,以高濃度PM2.5和O3為主要特征的區(qū)域性大氣復(fù)合污染日益嚴(yán)重[1],尤其在我國的京津冀、長三角和珠三角等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)尤為突出[2].

研究表明[4-5],長江三角洲地區(qū)同時存在高濃度的細(xì)顆粒物和氣態(tài)污染物,尤其是氧化劑,并呈現(xiàn)出典型的大氣復(fù)合污染特征[6].在多種污染物中,細(xì)顆粒物PM2.5和O3是大氣復(fù)合污染的兩種核心污染物[7-8].地表O3是一種二次污染物,它主要是NO、CO和VOC等前體物在太陽紫外線的照射下經(jīng)過復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)所形成,是溫室氣體和光化學(xué)煙霧的主要成分[9].全球氣候變化背景下,大氣中的PM2.5和O3危害人體健康、惡化空氣質(zhì)量、影響生態(tài)系統(tǒng),因而引起了各國學(xué)者的廣泛關(guān)注[10-12].氣溶膠粒子復(fù)雜的理化特性會對大氣O3的生成和消耗產(chǎn)生影響,一方面,氣溶膠粒子可以改變大氣非均相反應(yīng)過程[13],另一方面,氣溶膠粒子對太陽輻射的吸收和散射作用也能影響O3前體物的光化學(xué)過程,氣溶膠粒子通過這兩方面的綜合作用從而影響了近地層O3濃度的變化.此外,有研究表明[6,14],夏季隨著大氣氧化性的增強(qiáng),二次氣溶膠貢獻(xiàn)顯著增加,高濃度的O3對二次氣溶膠的生成有顯著的促進(jìn)作用,造成PM2.5和O3變化的正相關(guān).值得注意的是,研究者們發(fā)現(xiàn)在APEC會議與G20峰會期間實施的大氣污染減排措施有利于PM2.5等其他污染物的降低,然而O3濃度卻呈現(xiàn)出異常明顯的上升趨勢[15-16].與此不同的是,2014年南京青奧會期間南京及其周邊地區(qū)大氣O3濃度并沒有顯現(xiàn)出升高的趨勢,這可能受益于氣象條件的作用[17].針對APEC會議與G20峰會期間兩次出現(xiàn)O3高值的現(xiàn)象,筆者認(rèn)為可能是由于減排措施的實施使得大氣顆粒物得到了較好的控制,但是由此卻導(dǎo)致了地表太陽輻射增強(qiáng),促進(jìn)了O3的生成.也有研究表明[18],在我國長三角、珠三角和京津冀地區(qū),O3已經(jīng)取代了PM2.5成為了夏秋季的首要污染物.綜上所述,大氣PM2.5與O3污染成為了當(dāng)前和未來大氣環(huán)境研究領(lǐng)域的熱點問題,值得我們?nèi)ミM(jìn)一步的深究.

本文利用2014~2017年江蘇省13個市的PM2.5濃度和O3_8h_max數(shù)據(jù),分析了其濃度層次、時空變化趨勢.此外,以南京市2015~2016年O3濃度逐時觀測資料結(jié)合氣象數(shù)據(jù)為例,探討了氣象因子對O3的影響,旨在為今后制定大氣污染防治對策提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究使用的數(shù)據(jù)來自中國空氣質(zhì)量在線監(jiān)測分析平臺(https://www.aqistudy.cn/).目前,生態(tài)環(huán)境部中國環(huán)境監(jiān)測總站對外實時發(fā)布江蘇省97個監(jiān)測站點的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù),包括蘇州20個,無錫13個,常州10個,南京9個,鎮(zhèn)江6個,南通7個,揚州4個,泰州4個,徐州7個,淮安5個,鹽城4個,連云港4個,宿遷4個,各監(jiān)測站點的分布如圖1所示.由于多種原因,平臺公布的數(shù)據(jù)存在部分時次的缺漏,對于數(shù)據(jù)中少量的缺失值,采用線性插值法補(bǔ)齊,即X= X+ (-)(X-)/(-) (<<) (1).式中:X為第個時刻的缺失值;X與X分別為缺失前后(即與時刻)的濃度值.對于當(dāng)天連續(xù)缺測數(shù)據(jù)較多時,則當(dāng)天數(shù)據(jù)視為無效,并用其相鄰日期的數(shù)據(jù)進(jìn)行替換.此外,對于當(dāng)天個別異常數(shù)據(jù)將進(jìn)行剔除后重新補(bǔ)插.

本文計算日均PM2.5濃度是根據(jù)每天24h的小時濃度算術(shù)平均值求得的.由于2013年新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[19](GB 3095-2012)增加了O3日最大8h滑動平均濃度(O3_8h_max)限值,因此,文中利用O3_8h_max來研究每天的O3污染狀況.PM2.5和O3_8h_max的月平均值是指一個日歷月內(nèi)各日平均PM2.5濃度和各O3_8h_max的算術(shù)平均值.PM2.5和O3_8h_max的年平均值是指一個日歷年內(nèi)各日平均PM2.5濃度和各O3_8h_max的算術(shù)平均值.

圖1 江蘇省各監(jiān)測站點分布

1.2 南京市O3濃度與氣象數(shù)據(jù)

本文以南京市2015年3月1日~2016年2月29日為期1a的O3濃度與氣象要素實地監(jiān)測數(shù)據(jù)為例,探究氣象條件對O3的影響.其中,O3濃度和氣象要素的觀測是在南京市浦口區(qū)寧六路219號南京信息工程大學(xué)中國氣象局綜合觀測培訓(xùn)實習(xí)基地(32°12′N,118°42′E)進(jìn)行的.該觀測點距市中心約15km,東面為寧六路,南面為龍王山風(fēng)景區(qū),西面和北面分別為居民區(qū)與農(nóng)田.該地地勢開闊平緩,周圍無高大建筑物阻擋.

O3濃度的觀測所使用的儀器為澳大利亞Ecotech公司生產(chǎn)的EC9810O3分析儀,該儀器符合世界氣象組織(WMO)大氣本底監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)要求,精度為1×10-9,每5min獲取一個數(shù)據(jù),為了方便計算,取整點時O3濃度的瞬時值代表該小時的O3濃度.儀器的檢測原理為紫外吸收法,測量時使用單個玻璃測量池體,根據(jù)朗伯比爾定律精確地計算出O3的濃度.觀測期間,由于監(jiān)測儀器設(shè)備需要進(jìn)行檢查、維護(hù)和校準(zhǔn),以及觀測產(chǎn)地偶爾斷電等造成的數(shù)據(jù)缺失情況,利用浦口國控監(jiān)測站點的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)插.氣象要素的觀測所采用的儀器為美國Spectrum公司生產(chǎn)的WatchDog 2000系列小型氣象站,該儀器能測量氣溫、相對濕度、太陽輻射等,儀器設(shè)置為1h記錄一個數(shù)據(jù).此外,本文也收集到了南京市每日的溫度、相對濕度和降水量數(shù)據(jù)(https://www.wunderground. com/).

為了驗證數(shù)據(jù)的可靠性,利用2015年3月1日~ 2016年2月29日在南京市浦口區(qū)觀測的O3日最大8h滑動平均濃度數(shù)據(jù)與臨近的浦口國控監(jiān)測站點的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析可知(圖2),兩者的相關(guān)系數(shù)=0.95,表明國控站點O3濃度數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠.

圖2 觀測站點與國控站點O3日最大8h滑動平均濃度相關(guān)性

1.3 O3超標(biāo)日的界定

根據(jù)環(huán)境保護(hù)部《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定》[20](HJ 633-2012)分級方法,當(dāng)O38h> 160μg/m3(即O3最大8h滑動平均)或O31h>200μg/ m3(即O3最大1h平均)時定為超標(biāo)日.

1.4 統(tǒng)計模型

作為一種傳統(tǒng)的統(tǒng)計模型,多元線性回歸模型是指有多個自變量的回歸模型,它被用于分析多個自變量與一個因變量之間的線性關(guān)系,其表達(dá)式如下:

=+11+22+…+BX(2)

式中:1,…,X為自變量,參數(shù)1,…,B為模型中的偏回歸系數(shù).在本研究中,為O3濃度(日平均O3濃度、O3_1h_max與O3_8h_max),1,…,X為氣象因子(氣溫、相對濕度和太陽輻射).

2 結(jié)果與分析

2.1 江蘇省PM2.5與O3_8h_max的時間變化

由圖3可以看出,江蘇省PM2.5濃度整體上呈下降的趨勢,根據(jù)擬合出的方程來看,江蘇省PM2.5年均濃度減少率為6.06μg/m3.而江蘇省O3_8h_max整體上則呈上升的趨勢,從擬合的直線上看,江蘇省O3_8h_max年均濃度增長率為3.84μg/m3.

近年來,學(xué)者們基于衛(wèi)星遙感、數(shù)值模式和地面觀測等手段對我國PM2.5與O3的年變化幅度進(jìn)行了一些研究.例如,郁珍艷等[21]利用衛(wèi)星反演的PM2.5全球高精度產(chǎn)品數(shù)據(jù)集(分辨率10km×10km)研究了華東地區(qū)PM2.5的時空分布,結(jié)果表明1998~2009年P(guān)M2.5濃度以每年2.58μg/m3的速率在增長,此后以每年1.75μg/m3的速度在下降.王浩等[22]觀測了2008~2013年北京市單個監(jiān)測站點的PM2.5濃度變化,結(jié)果顯示PM2.5整體上呈逐年下降的趨勢,下降速率為每年6.5μg/m3.此外,張祥志等[23]利用72個站點的O3小時觀測數(shù)據(jù),探討了江蘇省O3的時空變化特征,發(fā)現(xiàn)江蘇省O3濃度呈逐年升高的趨勢,升高速率為3.7μg/m3.Zhang等[24]分析了2005~2011年北京市單個城區(qū)監(jiān)測站點O3濃度的變化,發(fā)現(xiàn)O3濃度以每年5.57μg/m3在增加.而程念亮等[25]探討了北京市清潔點定陵站O3濃度的變化特征,認(rèn)為北京市O3年均濃度增長率4.40μg/m3.Zhang等的研究是根據(jù)8月份白天時段統(tǒng)計的,可能高估了O3的漲幅.綜合這些研究可以看出,近年來近地層O3濃度逐年不斷升高,這種上升趨勢不僅僅是單個地點與單個城市的增長,而是呈現(xiàn)區(qū)域性的增長.

從圖4中可以看出,不同年份中各月份的PM2.5濃度有著小幅的起起落落,但從整體上來看,江蘇省PM2.5的月均濃度呈現(xiàn)冬春高、夏秋低的V型變化特征.4a中,11、12和1月份的濃度較高,可能受采暖季燃煤、生物質(zhì)燃燒和不利的氣象條件的影響[26].江蘇省冬季氣溫較低、光照偏弱、日照時間較短,大氣層結(jié)穩(wěn)定容易形成較強(qiáng)較厚的逆溫層,且維持時間較長,不利于PM2.5的擴(kuò)散和稀釋,致使PM2.5在空氣中不斷的積累而導(dǎo)致冬季空氣重污染的頻繁發(fā)生.從1月開始呈現(xiàn)下降趨勢,并在8月份達(dá)到一年中的最低值.夏季PM2.5濃度普遍較低,這主要是因為夏季太陽輻射較強(qiáng),大氣對流活動旺盛,逆溫層較薄,存在時間較短,此類氣象條件對PM2.5的清除作用明顯,使空氣污染程度相對減輕.另一方面,夏季降雨天氣居多,顆粒物的大量濕沉降以及海洋季候風(fēng)帶來的較為潔凈的空氣對PM2.5有著較強(qiáng)的清除作用[27].

研究表明[23],我國南方城市O3濃度顯著高于北方城市.北方城市O3濃度的月變化特征呈倒V字型,并在6月份左右達(dá)到一年中的最高值.而南方城市則基本呈現(xiàn)M型,在5~6月份達(dá)到峰值后逐漸降低,在9~10月份左右出現(xiàn)第二個高峰值,本研究結(jié)果與之相比略有差異.大氣O3主要通過前體物的光化學(xué)反應(yīng)所生成,主要包括自由基的生成、傳遞、終止反應(yīng)等[28],反應(yīng)速率受氣溫、太陽輻射、相對濕度、降水量等氣象條件的影響.由于數(shù)據(jù)的限制,本研究僅僅只收集到了南京市2014~2017年溫度、相對濕度與降水量的氣象數(shù)據(jù),如圖5所示.整體上來看,從1月份開始,O3_8h_max逐漸上升,并在5月份達(dá)到峰值,這與齊冰等[29]的觀測結(jié)果一致,之后逐漸降低,在7~9月份時濃度雖然也在降低,但降低的幅度較小,趨于平緩.從9月份之后呈現(xiàn)快速降低的狀態(tài).值得注意的是,最高O3_8h_max出現(xiàn)在5月份而并非夏季的6~8月份,其原因可能與夏季頻繁的降水有關(guān),尤其是7月份江蘇處于梅汛期,降水量是一年中最高的月份之一,此類氣象條件會抑制O3的生成.雖然夏季降水多且頻繁,但是相比于其他季節(jié),夏季氣溫高、日照時數(shù)長、太陽輻射高,導(dǎo)致濃度仍然處于較高水平.秋季的9月份太陽輻射仍然充足,日照時數(shù)也較長,O3_8h_max仍然處于高值濃度.從10月份開始,隨著氣溫、太陽輻射的迅速降低,濃度也迅速隨之下降.

2.2 PM2.5與O3_8h_max的空間分布

由圖6可見,13個城市PM2.5濃度均呈現(xiàn)逐年下降的特征,2014年、2015年、2016年和2017年P(guān)M2.5濃度在空間上的范圍分別為58.4~73.8μg/m3、49.1~ 61.1μg/m3、43.1~60.4μg/m3和39.1~66.6μg/m3.其中,東部沿海城市連云港、鹽城與南通是江蘇省PM2.5濃度比較低的幾個城市,這與沿海地區(qū)特殊的地理位置以及氣象條件有利于污染物的擴(kuò)散和稀釋有關(guān)[30].而相對偏大陸性的城市如徐州、宿遷、淮安、揚州、泰州、南京、蘇州、鎮(zhèn)江、常州和無錫等PM2.5濃度相對較高,這與城市的結(jié)構(gòu)、機(jī)動車尾氣排放和人為的影響因素密切相關(guān)[31-32].同時,徐州是整個江蘇省PM2.5濃度最高的城市,該城市地域廣、工業(yè)企業(yè)多、人口密度大,導(dǎo)致PM2.5污染處于較高水平.

除2016年以外,13個城市的O3_8h_max均呈現(xiàn)逐年上升的趨勢,2014年、2015年、2016年和2017年O3_8h_max在空間上的范圍分別為75.8~111.8, 92.4~113.5,94.9~106.4,103.2~116.4μg/m3.總體而言, O3_8h_max呈現(xiàn)出與PM2.5相反的空間分布特點,蘇北城市高于蘇南城市,東部沿海城市高于西部內(nèi)陸城市.造成這種空間分布差異的原因一方面是由于江蘇南部經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá),工業(yè)企業(yè)產(chǎn)生的NO和VOCs等O3前體物大量排放,圖7對江蘇省各市NO2濃度進(jìn)行了比較,可以看出,蘇州、南京、無錫和常州等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市NO2濃度明顯高于鹽城、淮安和泰州等城市,根據(jù)O3的生成過程可知[33],充足的NO等將會與已經(jīng)產(chǎn)生的O3發(fā)生反應(yīng),從而消耗前期所生成的O3.另一方面,東部沿海城市因海陸熱力性質(zhì)差異,容易出現(xiàn)海陸風(fēng),海陸風(fēng)也是影響沿海城市高濃度O3的原因之一,其他學(xué)者也發(fā)現(xiàn)了類似情況[23,34-35].本文盡管使用了覆蓋江蘇省的近100個國控監(jiān)測站點的PM2.5和O3_8h_max觀測數(shù)據(jù)來研究其時空分布特征,但研究結(jié)果仍然存在一定的限制性.由于國控監(jiān)測站點多分布在城區(qū),城區(qū)和郊區(qū)排放源與氣象因子的不同等原因?qū)?dǎo)致PM2.5和O3污染水平存在差異.有研究表明[36],郊區(qū)O3污染水平明顯大于城區(qū),這可能與城區(qū)排放的大量NO會消耗O3有關(guān)[37].因此,本文用城區(qū)有限的幾個站點代表整個城市范圍的PM2.5和O3污染水平會存在一定的誤差.隨著長三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及工業(yè)化、城市化、現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快,未來O3污染仍可能進(jìn)一步加重,為了更好地研究O3的污染水平及其影響,未來應(yīng)該考慮建立更多的空氣質(zhì)量監(jiān)測站點,尤其在郊區(qū).

2.3 氣象條件對O3濃度的影響

近幾年,長三角地區(qū)PM2.5得到了有效的控制,但O3污染問題日益突出,將是未來大氣污染防治所面臨的重點環(huán)境問題之一[38].近地層高濃度O3與氣象條件密切相關(guān)[39],以南京市2015~2016年O3濃度實地監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合相應(yīng)氣象資料為例,以此來分析氣象因子對O3的影響.有關(guān)O3污染與氣象因子的關(guān)系國內(nèi)外的學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究,綜合一些研究表明[40-42],氣溫、相對濕度和太陽輻射是決定近地面O3濃度的關(guān)鍵影響因子.由表1可以看出,O3濃度與溫度和太陽輻射呈正相關(guān)關(guān)系,與相對濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,其中太陽輻射對O3濃度的影響最大,其次是溫度和相對濕度.

表1 O3濃度與各氣象因子的相關(guān)系數(shù)

注:**為0.01水平呈顯著相關(guān).

根據(jù)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)可知,超標(biāo)日氣溫高于達(dá)標(biāo)日近10℃,而超標(biāo)日相對濕度明顯低于達(dá)標(biāo)日,此外,超標(biāo)日的太陽輻射強(qiáng)度是達(dá)標(biāo)日的兩倍左右.從圖8可見,隨著溫度的上升,O3濃度逐漸上升,當(dāng)溫度在25~30℃時,O3濃度達(dá)到最高為93.0μg/m3,之后隨著溫度的上升,O3濃度有所下降.溫度低于10℃時,O3濃度在50μg/m3以下,且沒有出現(xiàn)超標(biāo)的現(xiàn)象.溫度達(dá)到10~15℃時,O3濃度開始出現(xiàn)超標(biāo),超標(biāo)率為0.55%.當(dāng)溫度在20~25℃和25~30℃時,超標(biāo)率分別高達(dá) 6.85%和7.67%.在相對濕度大于80%時,O3濃度為44.8μg/m3,此時未出現(xiàn)超標(biāo)情況,之后隨著相對濕度的降低,O3濃度不斷上升,于相對濕度在60%~ 70%和50%~60%時,O3超標(biāo)率處在較高水平分別為7.12%和6.30%.太陽輻射強(qiáng)度越高,O3濃度越高,O3超標(biāo)率也逐漸升高,當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度低于50W/m2時,O3濃度最低僅為42.8μg/m3,且未出現(xiàn)超標(biāo),當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度大于200W/m2時,O3濃度大于100μg/m3,超標(biāo)率為10.68%.

圖8 不同氣象條件下平均O3濃度變化和超標(biāo)率

2.4 多元線性回歸模型的建立與評估

為了研究氣溫()、相對濕度(RH)和太陽輻射(SR)對O3濃度的影響,選取2015年3、4、6、7、9、10、12月份與2016年1月份日平均O3濃度、O3_1h_max與O3_8h_max和相關(guān)氣象因子數(shù)據(jù),分別建立基于氣象因子的日平均O3濃度、O3_ 1h_max與O3_8h_max的多元線性回歸模型,國內(nèi)外已有較多的研究利用此方法進(jìn)行氣象要素對污染物濃度影響的評估[37,43].得出的多元線性回歸模型如下:

日平均O3= 1.31- 0.09RH+ 0.19SR28.69,

2=0.49 (3)

O3_1h_max = 2.88- 0.32RH+ 0.33SR+ 55.44,

2=0.58 (4)

O3_8h_max = 2.88- 0.46RH+ 0.24SR+ 61.32,

2=0.58 (5)

擬合優(yōu)度2代表回歸平方和與總平方和的比值,它是用來描述回歸模型的擬合程度.日平均O3濃度、O3_1h_max與O3_8h_max的擬合度分別為0.49,0.58和0.58,擬合效果較好.此外,為了評估模型的準(zhǔn)確性,將未參與多元線性回歸模型建立的相關(guān)氣象因子數(shù)據(jù)(2015年5、8、11月和2016年2月)帶入到已經(jīng)建立的模型中,從而可以得到模擬出的O3濃度,將其與實測值進(jìn)行對比,如圖9所示,可以看出,不同月份日平均O3濃度、O3_1h_max與O3_8h_max的觀測值與模擬值的變化趨勢總體上基本保持一致.但本文的不足之處在于僅僅利用了有限的O3濃度和氣象要素的觀測資料進(jìn)行分析,所得到的結(jié)果和模型在今后的研究中均有待于進(jìn)一步的驗證和完善.

3 結(jié)論

3.1 2014~2017年江蘇省PM2.5濃度呈下降的趨勢,年均濃度減少率約為6.06μg/m3,而O3_8h_max卻呈上升的趨勢,年均濃度增長率約為3.84μg/m3.PM2.5濃度呈現(xiàn)冬春高、夏秋低的V型月變化特征, O3_8h_max則基本呈現(xiàn)不規(guī)則的M型,在5月份達(dá)到峰值后逐漸降低,又在7~9月份保持平緩,而后又逐漸下降.

3.2 江蘇省PM2.5濃度呈現(xiàn)“內(nèi)陸高,沿海低”的狀態(tài),而O3_8h_max卻呈現(xiàn)“沿海高,內(nèi)陸低”的狀態(tài).2014年、2015年、2016年和2017年P(guān)M2.5濃度在空間上的范圍分別為58.4~73.8,49.1~61.1,43.1~ 60.4和39.1~66.6 μg/m3,O3_8h_max在空間上的范圍分別為75.8~111.8,92.4~113.5,94.9~106.4和103.2~ 116.4μg/m3.

3.3 O3濃度與氣溫和太陽輻射呈正相關(guān)關(guān)系,與相對濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,太陽輻射對O3濃度的影響最大,其次是溫度和相對濕度.當(dāng)日平均氣溫在20~ 30 ℃,相對濕度在50%~70%,太陽輻射強(qiáng)度高于150w/m2時O3濃度容易出現(xiàn)超標(biāo).

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Atmospheric compound pollution characteristics and the effects of meteorological factors in Jiangsu Province.

ZHAO Hui1,2, ZHENG You-fei1,2,3*, WU Xiao-yun1,2, WEI Li3, GUAN Qing3, WANG Zhan-shan4

(1.Key Laboratory for Aerosol-Cloud- Precipitation of China Meteorological Administration, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China；2.School of Atmospheric Physics, Nanjing University of Information Science＆Technology, Nanjing 210044, China；3.Jiangsu Collaborative Innovation Center of Atmospheric Environment and Equipment Technology, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China；4.Beijing Municipal Environmental Monitoring Center, Beijing 100048, China)., 2018,38(8)：2830~2839

In this study,we analyzed thetemporal and spatial distribution characteristics of PM2.5and O3_8h_max in 13cities of Jiangsu province based on the PM2.5and O3_8h_max data. In addition, we also analyzed the influence of meteorological conditions on O3concentration. The annual average concentration of PM2.5in Jiangsu Province showed a decreasing trend from 2014 to 2017, with an average annual reduction of 6.06μg/m3, while O3_8h_max showed an upward trend, with an average annual increase of 3.84μg/m3. On the whole, the monthly variations of PM2.5showed a "V" pattern, with high concentration appearing in winter and spring and low concentration in summer and autumn. The monthly variations of O3_8h_max showed an irregular "M" pattern, with the maximum concentration in May and then gradually decreased, and it remained steady from July to September, and then gradually decreased. Spatially, the concentration of PM2.5was higher in western inland cities than in in the eastern coastal cities, whereas O3_8h_max was opposite. The concentration of O3showed positive correlations with temperature and solar radiation and negative correlation with humidity. Solar radiation was the greatest influence on O3concentration, followed by temperature and humidity. The concentration of O3was very probable to exceed the new NAAQS in China while daily average temperature was between 20℃ to 30℃, the relative humidity was between 50% to 70%, and the solar radiation was higher than 150w/m2.

Jiangsu；PM2.5；O3；atmospheric compound pollution；meteorological factors

X511

A

1000-6923(2018)08-2830-10

趙 輝(1990-),男,江蘇南京人,南京信息工程大學(xué)博士研究生,主要從事大氣環(huán)境研究.發(fā)表論文10余篇.

2018-01-15

國家自然科學(xué)基金資助項目(41475108);2017年度江蘇省研究生科研創(chuàng)新項目(KYCX_0878);國家公派聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生項目(201708320313)

* 責(zé)任作者, 教授, zhengyf@nuist.edu.cn