氣象要素對反應性氣體濃度影響分析

陳明

摘 要

NOX、SO2、CO、O3是大氣成分站重要的觀測要素，是我國環境空氣中常見的、主要的氣態污染物。通過系統自動采集和記錄的數據，分析反應性氣體的變化規律，以及與各氣象要素之間的相關性，研究反應性氣體的擴散有利條件，合理利用。

關鍵詞

反應性氣體;濃度;氣象要素;擴散條件

中圖分類號： X51 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.05.001

大氣污染物是指由于人類活動或自然過程排入大氣的并對環境或人產生有害影響的那些物質。污染物的來源有自然因素（如森林火災、火山爆發等）和人為因素（如工業廢氣、生活燃煤、汽車尾氣等）兩種，并且以后者為主要因素。氣體狀態污染物主要有以二氧化硫為主的硫氧化合物，以二氧化氮為主的氮氧化合物，以一氧化碳為主的碳氧化合物等。常州地處江南腹地，蘇南城市群核心區域，工業制造業發達，企業園區林立，耗能型企業較多，經濟富庶、人口稠密。隨著人民群眾物質生活的日益豐富，而自然環境尤其大氣污染卻相對惡化。2016年起，常州市氣象局開展了反應性氣體的監測工作，經過一段時間的資料積累，反應性氣體變化規律及其與氣象要素間的關系具備了研究的基礎。

1 反應性氣體季節變化規律

統計了常州站2017-2018年兩年的反應性氣體數據，得出這兩年反應性氣體在不同季節的變化規律。

NOX的季變化趨勢，一年中冬季為最高，平均值為2017年38.87ppb，2018年為43.93ppb;一年中夏季為最低，平均值為2017年24.74ppb，2018年為26.62ppb。S02的季變化趨勢，一年中冬季為最高，平均值為2017年8.20ppb，2018年為5.43ppb;一年中夏季為最低，平均值為2017年3.99ppb，2018年為4.62ppb。CO的季變化趨勢，一年中冬季為最高，平均值為2017年0.79ppm，2018年為0.88ppm;一年中夏季為最低，平均值為2017年0.64ppm，2018年為0.68ppm。O3的季變化趨勢，2017年夏季為最高，平均值為40.31ppb，2018年春季為最高，平均值38.97ppb;一年中冬季為最低，平均值為2017年19.16ppb，2018年為22.69ppb。

2 反應性氣體濃度與氣象要素相關性

NOX、SO2、O3濃度單位ppb，CO濃度單位ppm，氣壓單位Pa，氣溫單位℃，降水量單位mm。

大氣污染擴散，是大氣中的污染物在湍流的混合作用下逐漸分散稀釋的過程，主要受風向、風速、氣溫、氣壓等氣象條件和地形條件的影響。從月平均統計數據得出，NOX、SO2、CO的平均值與氣壓、氣溫、降水量呈顯著相關關系。其中與本站氣壓是呈正相關關系，與氣溫、降水量、降水天數呈負相關關系。

反應性氣體擴散與大范圍的天氣背景有關，當本地為低壓控制時，空氣作上升運動，云天較多，通常大氣呈不穩定狀態，有利于反應性氣體擴散稀釋;當本地為高壓控制時，空氣作下沉運動，不利于反應性氣體向上擴散稀釋。所以通過數據顯示，本地反應性氣體濃度與本站氣壓呈正相關關系。

大氣溫度沿垂直方向分布的狀態，對大氣湍流的強弱也產生影響，這種影響以大氣垂直減溫率而確定。當本地氣溫較高時，大氣垂直減溫率就大，湍流有增大趨勢，大氣處于不穩定狀態，對污染物的擴散稀釋能力就強;當本地氣溫較低時，大氣垂直減溫率就小，湍流有減弱趨勢，大氣處于穩定狀態，對污染物的擴散稀釋能力就弱。所以通過數據顯示，本地反應性氣體濃度與本站氣溫呈負相關關系。

降水對大氣污染有凈化作用，降水的凈化作用與降水強度和持續時間有關。降水越強，降水時間越長，降水后大氣污染物濃度就越低。所以通過數據顯示，本地反應性氣體濃度與本站降水量、降水天數呈負相關關系。

3 反應性氣體是酸雨形成的主要原因

酸雨是指pH值低于5.6的降水，是工業發展后全球主要環境問題之一，我國已經成為世界上第三大酸雨區，酸雨發生的范圍、強度和頻率也有加劇的趨勢。反應性氣體是酸雨形成的主要貢獻者，NOX、SO2是形成酸沉降最關鍵的反應性氣體。

從酸雨月平均值來看，反應性氣體濃度越高，對酸雨影響越大，最主要的是受SO2和氮氧化合物的濃度影響。由于降水的凈化作用，每年8月份都是一年中降水天數較多、降水量較大的月份，在連續降水數天后，降水的pH值會上升到6.0左右，因此2017年2018年的酸雨月平均值，8月份程度最輕，降水較少的冬季最嚴重。

4 總結

通過統計研究分析發現，大氣邊界層對反應性氣體濃度的影響比較大，當夏季氣溫升高氣壓降低，氣流上升，反應性氣體就會隨著上升氣流擴散到高空，繼而擴散到范圍大的其他區域，污染減輕。除此之外，03的濃度主要還與本地日照時數呈正相關關系，受太陽輻射影響。NOX、SO2、CO、O3的濃度有著明顯的季節變化，NOX、SO2、CO濃度都是夏季低冬季高，O3的濃度則是夏季高冬季低。

反應性氣體的日變化受交通高峰影響很大，日峰值出現在8、11時、18時，谷值在15時;早晚高峰期間，反應性5濃度較高，建議相關部門提倡綠色上下班，減少反應性氣體的濃度。同時，建議人群早晨8時戶外鍛煉并不合適，8時空氣質量較差，下午鍛煉最佳。

參考文獻

[1]林偉立，徐曉斌，于大江.龍鳳山區域大氣本底站臺站反應性氣體觀測質量控制[J].氣象，2009，35（11）：93-100.

[2]張新民，柴發合，王淑蘭，孫新章，韓梅.中國酸雨研究現狀[J].環境科學研究，2010年05期.