安溪縣城基于氣溫濕度的大氣臭氧濃度相關性分析

2022-02-19 02:20:24安溪縣環境科學學會林盤園

區域治理 2022年1期

關鍵詞：分析

安溪縣環境科學學會林盤園

根據山東省生態環境部門的相關研究，環境大氣中臭氧濃度除與前體污染物VOCs、NOx大氣濃度相關之外，與發生臭氧污染天氣時的氣象條件關系也很大，臭氧的逐日濃度與同期氣溫、日照呈顯著正相關,與同期的總云量、低云量、濕度、風速呈顯著負相關。鑒于大氣臭氧整體反應機制尚不完全明確，影響大氣臭氧濃度的氣象因素較多，受研究時間及條件限制，本研究依托福建省生態云平臺大氣環境綜合分析系統，不考慮降雨、風向、風速、日照、云量等因子，也不考慮臭氧前體污染物VOCs、NOx等的環境大氣濃度水平逐日逐時差異，僅考慮溫度、濕度因素，經過數據篩選處理，再進行統計后，利用數據擬合軟件Origin 2018進行擬合分析。

一、研究目的

通過數據處理、分析，建立安溪縣城臭氧濃度與溫度、濕度關系方程，通過氣象預報數據，預警臭氧污染天氣，對行政主管部門采取相應管控措施提供技術支持。

二、分析方法和技術路線

（一）數據來源

通過福建省生態云平臺大氣環境綜合分析系統（以下簡稱系統），查詢福建省環境空氣自動監測網安溪縣地面大氣環境質量自動監測站歷史數據。目前安溪縣城共有3個大氣環境質量自動監測站，分別是磚文站、上山站、參山站，其中參山站為背景數據站點。根據調閱氣象數據，磚文站、上山站的每日逐時風向較為復雜，參山站每日逐時風向較為單一。

根據泉州市臭氧成因分析和污染控制對策研究課題組的研究，本地區大氣臭氧濃度受外來輸入影響較大，為減少風向帶來的外源性臭氧等干擾，本研究直接調取參山站臭氧小時濃度、逐時氣溫、濕度數據。

（二）數據處理

（1）現有福建省生態云平臺大氣環境綜合分析系統從2017年2月10日開始保存每日逐時氣象數據，因系統改造等原因，2017年有多個時段存在較長的數據缺失，且因本地區2019年起采取城區增加霧炮車噴淋、預警天氣當日相關工業企業采取限產錯峰管控措施，2019年后數據受到管控措施影響較大，本研究用于擬合分析的數據采集范圍確定為2018全年。（2）考慮研究目的，調取2017年至2018年出現臭氧濃度8小時平均值最高超過140μg/m3（臭氧環境空氣質量二級標準為160μg/m3）的自然日逐時數據（前一日17時至當日23時及連續出現日期的前一日17時至最后一日23時）進行初步模型分析。

（三）數據擬合

利用2017年至2018年臭氧濃度8小時平均值超140μg/m3自然日逐時數據（前一日17時至當日23時），對比每一個溫度制作濕度-臭氧濃度變化斜率圖，發現斜率突變的溫度值，并按照該溫度對參山站2018年全年數據分段，制作不同溫度區間的溫度-濕度-臭氧濃度的數據圖，再利用數據擬合軟件Origin 2018，對不同溫度區間進行數據擬合，得到溫度-濕度-臭氧濃度經驗方程。

三、分析結果

（一）初步模型分析

2017年至2018年，參山站共計得出現臭氧濃度最高超140μg/m3的日期 94日，調取2662個逐時溫度-濕度-臭氧濃度數據，分溫度、濕度繪制臭氧濃度分布圖如圖1、圖2。

圖1 不同溫度下的臭氧濃度分布圖

圖2 不同濕度下的臭氧濃度分布圖

從兩種類型的臭氧濃度分布圖看，分溫度的臭氧濃度圖在30℃附近存在一個較為明顯的界限，進一步按各個溫度制作了（100-濕度）-臭氧濃度分布斜率圖，如圖3。上述斜率說明，在同一個溫度下，臭氧濃度隨著濕度的增加而減少，呈負相關，如圖4。進一步對各個溫度的分布斜率進行制圖，發現在氣溫8℃、30℃附近發生了一個斜率的較大突變，說明在氣溫8℃之前以及30℃之后，隨著溫度的上升，濕度對臭氧濃度的負相關影響急劇下降。而在8℃至30℃之間，（100-濕度）與臭氧濃度的斜率相對較為穩定，在0.8083至3.2026之間，平均值為2.0，說明在此溫度區間，濕度對臭氧濃度的負相關貢獻較為穩定，呈現一定的線性特征。因本地區低氣溫情況下臭氧濃度一般均較低，8℃之前的溫度區間臭氧濃度變化特征與本文的主要研究目的并不一致，在此不做進一步研究。