臭氧濃度的變化規律及相關影響因素

范子賢

摘要：利用2016-2017年固原市環境空氣監測點位臭氧監測數據，分析固原臭氧濃度變化特征，結合氣象資料分析了其對臭氧濃度的影響。結果表明，固原市臭氧濃度變化具有明顯的季節特征，夏季臭氧濃度最高，春秋次之，冬季最低;臭氧濃度受CO、NO2、溫度、風速、濕度影響，臭氧濃度變化是多因素共同作用的結果。

關鍵詞：臭氧;氣象要素;相關性

一、臭氧的來源及研究方向

對流層大氣中的03主要有兩個來源，一是平流層03向下輸送，二是一次污染物的局地光化學反應。不同于近地面大氣中其他重要污染物質，03主要具有以下幾個方面的特點[3-5]：

（1）03是二次污染物，其生成依賴于一次污染物（NO、NO2、CO、VOCs等）的濃度和化學反應。（2）對流層大氣中的03化學非常復雜，已知的相關化學反應有上千個。（3）由于許多相關反應為光化學作用，其過程受氣象條件控制，03濃度呈現出明顯的空間變化、日變化和季節變化。（4）03對農作物等的損害具有非直線的C一R（eoneentration一response）作用，所以其造成的損害不是簡單的逐年累計效果。

由于03是光化學反應產生的二次污染物，其產生條件復雜，濃度變化受到多方面因素的影響。本論文主要基于固原市內兩個代表性監測點（監測站、新區站）一個背景站點（馬園），24小時監測PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3和CO六個指標，同步氣象條件的連續觀測，建立了實用的數據處理分析方法，并對各觀測點的03污染特征及其影響因素進行了研究.主要側重于以下幾個方面的內容：

①利用在固原市對近地面03濃度進行的連續2年的監測數據，探討03濃度的分布特征和時間變化規律，并分析其原因，主要包括年際變化規律，季節變化規律，一日當中的變化等方面。②對夏季高濃度03的分布特征及時間變化規律進行研究，分析03與NO2和CO等污染物及氣溫、濕度等氣象條件的相關性。

二、實驗內容和數據處理

（一）觀測地點簡介

本文選取固原市內兩個代表性觀測點——監測站、新區和一個背景站點——馬園進行大氣03及相關影響因素研究。

（二）空氣自動站設備

本研究主要建立在NO2、O3和CO等微量氣體污染物連續觀測數據的基礎上，觀測使用的儀器主要為全部采用美國熱電子公司（Thermoelectroncorporation）產品，儀器的基本原理列于下：O3紫外光度法、NO2化學發光法、CO氣體過濾相關法。

（三）質量控制

對三個點監測儀器的運維及質量控制按照日監視、周巡檢要求進行。流量校準、校零、校標均符合質控要求。

（四）監測數據及統計方法

選取2016至2017年固原市臭氧監測數據及氣象局提供的相關氣象數據，按《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）中二級標準的濃度限值160ug/m3進行臭氧監測數據的超標判定，即當日最大滑動8h平均值大于160ug/m3，則當日超標;采用excel軟件進行數據處理和作圖。

三、結果與分析

（一）監測結果概述

固原市2016年8h平均值為87ug/m3，2017年8h平均值為96ug/m3，相比增長了10.3%。

（二）臭氧變化趨勢分析

1.臭氧季節變化特征

固原市臭氧濃度月際變化情況：1-3月臭氧月均值逐漸上升;6-7月臭氧月均值濃度上升至最大，8-12月臭氧月均值濃度逐漸下降。整體為夏季臭氧濃度較高，冬季最低，春季大于秋季。

2.臭氧濃度日變化特征

從固原市2016年1月一2017年12月期間監測的03濃度小時均值的日變化統計可以看出，一日當中的03濃度變化與近地面大氣光化學過程密切相關，呈明顯的單峰型變化規律，隨著太陽輻射強度的變化而變化，白天表現出較高濃度，夜間濃度處于較低水平。由于夜間大氣化學反應對03的消耗和近地面03的沉積作用，03濃度在日出時分出現最低值。日出后，光化學反應增強，03濃度開始升高，一般在午后（14：00左右）達到最高值，然后逐漸降低，到2：000以后變化趨于平緩，并維持較低濃度直至第二天日出。

另外，白天03濃度小時均值的中間值與平均值較夜間更為接近，說明白天高03濃度占的比例大于夜間。

四、結語

（1）固原市區03濃度較高，大氣光化學污染比較嚴重，尤其是在夏季，03濃度以一年為周期呈明顯的波動變化，光化學污染總體上有加重的跡象。

（2）一日當中的03濃度變化受太陽輻射強度的影響，呈明顯的單峰型變化規律，白天表現出較高濃度，夜間濃度處于較低水平。一般在午后達到最高值，日出時分出現最低值。

（3）夏季03濃度分布比較分散，冬季分布比較集中，有03濃度的春季高峰現象。春季和夏季03濃度在一日當中的各時刻均高于秋季和冬季，而夏季和秋季的03濃度變化幅度明顯高于春季和冬季。

（4）03濃度變化與NO2和CO關系密切，與NO2和CO成正反相關。

（作者單位：固原市環境監測站）

參考文獻

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